PENGARUH GEOTEKSTIL PADA ANGKA PERMEABILITAS TANAH PASIR DENGAN KEPADATAN YANG BERBEDA-BEDA
(STUDI LABORATORIUM)
Pengaruh aliran air terhadap tanah dan konstruksi bangunan berakibat besar pada kelangsungan umur sistim tersebut. Masalah erosi tanah misalnya yang terjadi akibat gaya gelombang, banjir, aliran permukaan, air rembesan, arus sungai dan hempasan pasang surut menjadi penyebab kerusakan suatu sistim pada tepian sungai, pesisir pantai, pilar dan abutmen jembatan, serta pada parit dan saluran-saluran.
Dalam Tugas Akhir ini dilakukan pengujian pengaruh geotekstil pada angka permeabilitas tanah pasir dengan dicoba pemodelan geotekstil sebagai filter. Kondisi tanah pasir dalam keadaan lepas, menggunakan kepadatan relatif 10%, 20%, dan 30%.
Dari hasil pengujian didapat persentase penurunan angka permeabilitas dengan menggunakan geotekstil tipe Polyfelt :
vi
DAFTAR ISI
Halaman
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR……….….i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR………....ii
ABSTRAK………...………...iii
PRAKATA………...……….………..iv
DAFTAR ISI…...………...………..vi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN.………...……….ix
DAFTAR GAMBAR………..………...…………....………xi
DAFTAR TABEL……….….………....….….xiii
DAFTAR LAMPIRAN...…..……….…...….…..xiv
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah……….……..1
1.2 Maksud dan Tujuan…....……….…….2
1.3 Pembatasan Masalah………....2
1.4 Sistimatika Pembahasan……….…..3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sifat dan Klasifikasi Tanah……….……....….5
2.2 Parameter-Parameter Tanah..……….…....…..9
2.3 Aliran Air Dalam Tanah………...….…14
2.3.1 Daya Rembes (Permeability)……….….………...…14
2.3.3 Gradien Hidrolik.…..….…..………...…...….…...17
2.3.4 Koefisien Rembesan………...………...…..…..20
2.3.5 Hubungan Empiris untuk Koefisien rembesan………....…..22
2.3.6 Penentuan Koefisien rembesan (k) di Laboratorium dengan Cara Uji Tinggi Jatuh (Constant Head Test)…...…..24
2.3.7 Pengaruh Temperatur Air Terhadap Koefisien Rembesan………...…….…..25
2.3.8 Pengaruh Kepadatan Relatif Terhadap Permeabilitas…..….27
2.4 Tinjauan Umum Geotekstil……….……….…...…….…..28
2.4.1 Latar Belakang Penggunaan Geotekstil…….………28
2.4.2 Jenis-Jenis Geotekstil……….………...…….30
2.4.3 Kegunaan Geotekstil……….…………...…..32
2.4.3.1 Sebagai Perkuatan……….…………...….32
2.4.3.2 Sebagai Pemisah………...………....33
2.4.3.3 Sebagai Filter……….….……...………...34
2.4.3.4 Sebagai Drainasi……….….……...……..35
2.4.4 Spesifikasi Teknis Geotekstil Non Woven…....…………....35
2.5 Pengaruh Geotekstil Pada material Sebagai filter untuk drainasi…..36
BAB 3 PENGUJIAN DAN HASIL UJI CONTOH TANAH AWAL 3.1 Rencana Kerja Penelitian……….…….…..…………...40
3.2 Pengujian Awal……….………..….………..42
3.2.1 Pengujian Analisa Saringan (Grain Size Analysis)...……....42
3.2.2 Pengujian Berat Jenis Tanah….………….…...………..…...45
viii
3.3 Hasil Pengujian Awal………..……….……….48
3.3.1 Analisa Saringan………....48
3.3.2 Berat Jenis Tanah (Gs)………...49
3.3.3 Berat Isi Tanah (ãmin dan ãmaks)……...………...50
BAB 4 PENGUJIAN PERMEABILITAS SERTA ANALISISNYA 4.1 Pengujian Permeabilitas……….…..…………..…53
4.1.1 Sebelum Menggunakan Geotekstil…….……….…..54
4.1.2 Menggunakan Geotekstil….………...……….…..56
4.3.1 Analisis Angka Permeabilitas sebelum dan menggunakan Geotekstil………...………63
4.3.2 Analisis Angka Permeabilitas kv3 yang Menggunakan Geotekstil……….……...…….………..68
4.4 Analisis Biaya…...…………..…...………..…..………69
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan……….………..…….………70
5.2 Saran……….………..….……….……….72 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
A = luas Bb = berat butir
Cu = koefisien keseragaman
Cc = koefisien kecekungan atau gradasi
D10 = diameter yang bersesuaian dengan 10% lolos saringan D30 = diameter yang bersesuaian dengan 30% lolos saringan D60 = diameter yang bersesuaian dengan 60% lolos saringan Dr = kepadatan relatif
e = angka pori
Gs = berat jenis butir
Gt = berat jenis air pada temperatur suhu t ºC
gr = gram
gr/cm = gram per centimeter gr/cm² = gram per centimeter persegi gr/cm³ = gram per centimeter kubik h = tinggi air
i = gradien hidrolik k = angka permeabilitas
kv(eq) = angka permeabilitas ekivalen dalam arah vertikal
kv1 = angka permeabilitas lapisan tanah pertama (tanpa geotekstil) dalam
arah vertikal
x kv3 = angka permeabilitas lapisan tanah ketiga
l = panjang contoh tanah mm = milimeter
Q = debit rata-rata t = waktu
USCS = Unified Soil Clasification System Vrenc. = volume rencana
Ws = berat butiran tanah
Ww = berat air
ã = berat isi tanah ãw = berat isi air
ãdry = berat isi tanah kering
ãmin = berat isi tanah minimum
ãmaks = berat isi tanah maksimum.
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Sketsa penampang melintang dari pengujian………..…...……….15
2.2 Tekanan, elevasi, dan tinggi total energi untuk aliran air di dalam tanah..….19
2.3 Variasi kecepatan aliran v dengan gradien hidrolik i…...………..…….….…19
2.4 Uji rembesan dengan cara tinggi konstan………..…..25
2.5 Variasi çTºC/ç20ºC dengan temperatur uji…….…………..……….…….…..26
2.6 Kelengkapan sarang burung layang-layang merupakan sebuah contoh perkuatan struktur komposit………..……….……….30
2.7 Contoh aplikasi geotekstil sebagai perkuatan tanah………..……….……….32
2.8 Contoh aplikasi geotekstil sebagai pemisah…………..……….……….34
2.9 Geotekstil sebagai filter untuk drainasi………..……….………34
2.10 Geotekstil sebagai drainasi pada tanggul………...…….………35
3.1 Diagram alir rencana kerja……….………..41
3.2 Macam-macam tipe kurva distribusi ukuran butir……….………..45
3.3 Kurva distribusi ukuran butir……….………..48
3.4 Diagram alir prosedur pembuatan kepadatan rencana…...………….……….52
4.1 Grafik hubungan antara k dan Dr tanpa geotekstil..…………...…….……….63
4.2 Grafik persentase penurunan angka permeabilitas tanpa geotekstil….……...63
4.3 Grafik hubungan antara k dan Dr menggunakan geotekstil Polyfelt TS 30………..……….….…..64
xii 4.5 Grafik hubungan antara k dan Dr menggunakan
geotekstil Polyfelt TS 50……….………..………..65 4.6 Grafik persentase penurunan angka permeabilitas
dengan geotekstil Polyfelt TS 50……...……….……….……65 4.7 Grafik hubungan antara k dan Dr menggunakan
geotekstil Polyfelt TS 70……….……66 4.8 Grafik persentase penurunan angka permeabilitas
dengan geotekstil Polyfelt TS 70…...………….……...……….….66 4.9 Grafik hubungan antara k dan Dr tanpa dan mengunakan geotekstil…...…....67
4.10 Grafik hubungan antara penurunan k terhadap Dr……..……….…………....67
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman 2.1 Penjelasan secara kualitatif mengenai deposit tanah berbutir……….………12 2.2 Harga-harga koefisien rembesan pada umumnya…..……….…… 21 2.3 Technical spesification of Non Woven Geotextile Polyfelt.….…….….……36 3.1 Contoh tabel pembuatan jenis gradasi…………...……….….……44 3.2 Hasil pengujian analisa saringan…..……….…..48 4.1 Hasil pengujian tanpa geotekstil………..…61 4.2 Hasil pengujian menggunakan geotekstil Polyfelt TS 30….………….….….62 4.3 Hasil pengujian menggunakan geotekstil Polyfelt TS 50….………….….….62 4.4 Hasil pengujian menggunakan geotekstil Polyfelt TS 70…….…………..….62 4.5 Persentase penurunan angka permeabilitas tanpa geotekstil………..….63 4.6 Persentase penurunan angka permeabilitas
dengan geotekstil Polyfelt TS 30………..……….….….64 4.7 Persentase penurunan angka permeabilitas
dengan geotekstil Polyfelt TS 50………...……….…….…65 4.8 Persentase penurunan angka permeabilitas
dengan geotekstil Polyfelt TS 70………...……….…….…66 4.9 Persentase penurunan angka permeabilitas
dengan menggunakan geotekstil Polyfelt……….…...67 4.10 kv3 berdasarkan data hasil pengujian dengan Polyfelt TS 30…….….…....….68
4.11 kv3 berdasarkan data hasil pengujian dengan Polyfelt TS 50…….……….….68
4.12 kv3 berdasarkan data hasil pengujian dengan Polyfelt TS 70…….……….….68
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Prosedur pengujian berat jenis butir (Spesific Gravity-Gs).…….……….….…74
2. Prosedur pengujian analisis ukuran butir (Analisa Tapis)..………....81 3. Tabel USCS (ASTM D 2487)……….…87 4. Hasil pengujian berat isi tanah (ãmin dan ãmaks)……...……….……..…...……88
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Tanah yang merupakan susunan butiran padat dan pori-pori yang saling berhubungan satu sama lain mengakibatkan air dapat mengalir di dalamnya dari satu titik ke titik yang lain atau dari suatu titik dengan energi lebih tinggi ke titik lain yang mempunyai energi lebih rendah. Studi mengenai aliran air melalui pori-pori tanah diperlukan dalam mekanika tanah karena sangat berguna di dalam :
Ø memperkirakan jumlah rembesan air di dalam tanah,
Ø memperkirakan rembesan air pada bagian belakang dari dinding basement suatu bangunan,
2
Apabila air yang mengalir melalui pori-pori dalam tanah tersebut terlalu besar, maka akan mengakibatkan kerusakan pada tanah atau struktur bangunan yang dilalui air tersebut. Beberapa cara untuk mengatur permeabilitas dalam tanah antara lain :
Ø penggunaan filter,
Ø penggunaan core atau dinding halang rembesan, Ø penggunaan geotekstil,
Ø dan lain sebagainya.
1.2 Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dari penulisan dan penelitian Tugas Akhir ini untuk mengetahui pengaruh geotekstil pada angka permeabilitas tanah pasir.
Tujuannya untuk mempelajari angka permeabilitas yang terjadi pada tanah pasir yang menggunakan geotekstil tersebut.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam pembahasan pengaruh geotekstil pada material tanah pasir yang mengalami rembesan air akan dilakukan pengujian permeabilitas. Penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini akan dibatasi pada hal-hal sebagai berikut :
1. Pengujian dilakukan dalam laboratorium.
2. Jenis material adalah pasir, dengan kepadatan relatif 10%, 20%, 30%.
3. Pasir yang digunakan adalah pasir galunggung bergradasi buruk (Cu < 6
dan 1 > Cc > 3).
3
5. Letak geotekstil di tengah-tengah contoh tanah menyesuaikan dengan aplikasinya di lapangan.
6. Geotekstil yang digunakan jenis Non Woven tipe Polyfelt TS 30, TS 50, dan TS 70.
7. Sketsa gambar pengujian :
Corong
Selang
batu pori Lapisan geotekstil tipe polyfelt TS 30, 50, 70
tabung silinder Batu Pori
pasir Kran
Dr 10%, 20%, 30% Gelas ukur
1.4 Sistematika Pembahasan
4
BAB 1 Pendahuluan
Membahas mengenai latar belakang masalah, maksud dan tujuan studi, ruang lingkup pembahasan, dan sistematika pembahasan yang digunakan.
BAB 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi tentang sifat dan klasifikasi tanah, parameter-parameter tanah, aliran air yang terjadi dalam tanah, serta tinjauan umum geotekstil.
BAB 3 Pengujian Contoh Tanah Awal Serta Hasilnya
Bab ini berisi tentang pembahasan rencana kerja, pengujian awal yang dilakukan, serta analisis datanya.
BAB 4 Pengujian Permeabilitas serta Analisisnya
Bab ini berisi tentang pengujian permeabilitas, data hasil pengujian yang dilakukan, dibahas, dibandingkan, kemudian dianalisa.
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
70
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa :
1. Angka permeabilitas sebelum menggunakan geotekstil dengan kepadatan relatif 10%, 20%, dan 30% mengalami persentase penurunan sebesar :
Ø 0% untuk Dr 10, Ø 4% untuk Dr 20, dan Ø 7% untuk Dr 30.
Dengan asumsi adanya kepadatan relatif, angka permeabilitas mengalami penurunan sebesar 4% untuk Dr 20 dan 7% untuk Dr 30.
2. Angka permeabilitas menggunakan geotekstil TS 30 dengan kepadatan relatif 10%, 20%, dan 30% mengalami persentase penurunan sebesar :
71
Ø 21% untuk Dr 30.
Dengan asumsi adanya kepadatan relatif dan penggunaan geotekstil Polyfelt TS 30, angka permeabilitas mengalami penurunan sebesar 4% untuk Dr 20 dan
21% untuk Dr 30.
3. Angka permeabilitas menggunakan geotekstil TS 50 dengan kepadatan relatif 10%, 20%, dan 30% mengalami persentase penurunan sebesar :
Ø 0% untuk Dr 10, Ø 11% untuk Dr 20, dan Ø 17% untuk Dr 30.
Dengan asumsi adanya kepadatan relatif dan penggunaan geotekstil Polyfelt TS 50, angka permeabilitas mengalami penurunan sebesar 11% untuk Dr 20
dan 17% untuk Dr 30.
4. Angka permeabilitas menggunakan geotekstil TS 70 dengan kepadatan relatif 10%, 20%, dan 30% mengalami persentase penurunan sebesar :
Ø 0% untuk Dr 10, Ø 12% untuk Dr 20, dan Ø 28% untuk Dr 30%.
Dengan asumsi adanya kepadatan relatif dan penggunaan geotekstil Polyfelt TS 70, angka permeabilitas mengalami penurunan sebesar 12% untuk Dr 20
dan 28% untuk Dr 30.
5. Persentase perbandingan penurunan angka permeabilitas sebelum menggunakan geotekstil dan menggunakan geotekstil TS 30, TS 50, dan TS 70 terhadap kepadatan relatif, masing-masing sebesar :
72
Ø 10% TS 30, 31% TS 50, dan 42% TS 70 untuk Dr 20%, Ø 23% TS 30, 33% TS 50, dan 51% TS 70 untuk Dr 30%.
Dengan menggunakan geotekstil Polyfelt TS 30, TS 50, dan TS 70 angka permeabilitas mengalami penurunan sebesar masing-masing tertera di atas lebih kecil dari tanpa menggunakan geotekstil.
5.2 SARAN
Beberapa saran yang dapat diberikan penulis :
Ø Pasir dalam pengujian tinggi konstan sebaiknya pasir yang bersih dan digunakan hanya untuk sekali pakai,
Ø Dalam pembuatan kepadatan di dalam tabung silinder sebaiknya memperhatikan ketinggian dan berat butir yang direncanakan,
Ø Pada waktu memasukkan tanah pasir ke dalam tabung silinder sebaiknya, diberi alas di atas batu pori (seperti kertas pori), sehingga pembuatan kepadatan tanah menjadi lebih baik,
Ø Dalam proses pemadatan tanah dengan stamper, sebaiknya memperhatikan kepadatan tanah yang direncanakan dan pemadatan sebaiknya dilakukan diberbagai tempat agar didapat suatu kepadatan yang baik,
Ø Gelembung udara yang terperangkap sebaiknya dikeluarkan karena akan berpengaruh pada angka permeabilitasnya,
Ø Pengambilan sampel air dalam proses pengujian dengan geotekstil sebaiknya dilakukan setelah kondisi air konstan.
73
DAFTAR PUSTAKA
1. Annual Book Of ASTM Standards Vol. 04-08, 1996.
2. Bowles, J. E., (1989), Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, edisi kedua, Erlangga, Jakarta.
3. Das, B. M., (1988), Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis, Penerbit Erlangga, Jakarta.
4. Hary Christady Hardiyatmo., (1992), Mekanika Tanah 1, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
5. Jewell, R. A. MA. PhD. Ceng., (1996), Soil Re inforcement With Geotextile, Thomas Telford, London.
6. Laboratorium Mekanika Tanah., (1999), Laporan Praktikum, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
7. Lambe, T. W., Whitman, R. V., (1979), Soil Mechanics ‘SI Version, Massachusetts Institute of Technology with the Assistance of H. G. Poulos University of Sidney.
8. Rankilor, P. R., (1981), Membrane in Ground Engineering, Wiley, New York.
