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

i

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR

SATU ARAH PADA TANAH LUNAK

The Use of One 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 :

MUHAMMAD RIZQI ARDIANSYAH I 0113091

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR

SATU ARAH PADA TANAH LUNAK

The Use of One 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:

MUHAMMAD RIZQI ARDIANSYAH NIM I 0113091

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

Ir. Noegroho Djarwanti, M.T.

iii

PENGESAHAN SKRIPSI

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR

SATU ARAH PADA TANAH LUNAK

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

Disusun oleh:

MUHAMMAD RIZQI ARDIANSYAH NIM I 0113091

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

Pada hari : Jumat

Tanggal : 25 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

Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T.,M.T. ... NIP. 19690903 199702 2 001

R. Harya Dananjaya H.I S.T., M.Eng ... NIP. 19850917 201404 1 001

Disahkan, Tanggal :

Kepala Program StudiTeknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Wibowo, S.T., DEA.

PERSEMBAHAN

Untuk : Ibunda Umi Sumarah

Ayahanda Agus Wiyono

Saudaraku Muhammad Ardian

Sdri. Nindya Annisa Sabrina

Keluarga Besar Geoteknik dan Laboratorium Mekanika Tanah

Sahabat-sahabat seperjuangan Teknik Sipil angkatan 2013 yang telah

v

MOTTO

ABSTRAK

Muhammad Rizqi Ardiansyah, 2017. Penggunaan Drainase Vertikal Kolom Pasir Satu Arah pada Tanah Lunak. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Lapisan tanah lunak sering menimbulkan berbagai permasalahan, misalnya pada proses pelaksanaan konstruksi timbunan yang berada diatas lapisan tanah lunak. Waktu penurunan yang relatife lama menjadi salah satu masalah dalam pekerjaan timbunan. Metode yang sering digunakan sebelum pelaksanaan konstruksi dimulai yaitu dengan penggunaan drainase vertikal dengan tujuan untuk mempercepat proses konsolidasi. Prinsip kerja dari sistem ini adalah dengan terbentuknya saluran drainase kearah vertikal (terjadi proses konsolidasi satu dimensi) sehingga diperoleh lintasan pengaliran di dalam tanah. Penelitian ditujukan untuk melihat perilaku penambahan kolom pasir sebagai drainase vertikal pada tanah lunak yang dilihat dari besar penurunan per hari dan penurunan secara akumulatif selama 3 minggu atau 21 hari dengan kolom tunggal, kolom kelompok, dan tanpa drainase vertikal. Pengujian diantaranya penurunan, kadar air, hambatan, dan konsolidasi. Penurunan drainase vertikal satu arah kolom kelompok memiliki besar penurunan 335,244 % lebih tinggi dari pada penurunan akumulatifnya. Kolom Tunggal memiliki besar penurunan 465,097 % lebih tinggi dari pada penurunan akumulatifnya. Uji konsolidasi dilaksanakan sebelum dan sesudah pengujian. Sebelum pengujian didapatkan hasil Cc dan Cv sebesar 0,4 dan 0,78 cm2/detik. Hasil terbesar terjadi pada drainase vertikal kolom kelompok dengan nilai Cc dan

Cv sebesar 0,427 dan 0,138 cm2/detik. Penambahan drainase vertikal pada tanah lunak dapat mempercepat proses penurunan tanah lunak, dan menggunakan variasi drainase vertikal kolom kelompok meningkatkan kecepatan penurunan.

vii

ABSTRACT

Muhammad Rizqi Ardiansyah, 2017. The Use of One Way Sand Column Vertical Drain on Soft Soil. Undergraduate Thesis. Civil Engineering Departement, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Soft soil often cause various problems. For example in the process of construction of embankment that has a soft soil of soft underneath. A relatively long settlement or settlement time becomes one of the problems with the heap work. The most common method used before the construction starts is with the use of vertical drain in order to speed up the consolidation process. The working principle of this system is with the formation of channel drainage towards vertical (happened process of consolidation one dimension) so that obtained by drainage path in ground. The aim of this research is to observe the behavior of sand column or vert column drainage as a vertical drainage or soft vertical drain on soft soil which is seen from the decrease of daily and decrease accumulatively for 3 weeks or 21 days with single column, And without vertical drainage. Tests include decreasing, moisture content, obstacles, and consolidation. The decrease in vertical drainage of one-way group columns has a 335.24% higher decrease than the accumulative decrease. Single column has a large decrease 465,097% higher than its accumulative decrease.The consolidation test is conducted before and after the test. Before the test results obtained Cc and Cv of 0.4 and 0,78 cm2 / sec. The greatest results occurred in vertical drainage of group columns with Cc and Cv values of 0.427 and 0.138 cm2 / sec. The addition of vertical drainage to soft soil can accelerate the process of soft soil decline.

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 Satu 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, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah

membimbing penulis dengan baik dari awal hingga akhir proses pengerjaan

tugas akhir ini.

4. Ir. Supardi, 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. Teman-teman S-1 Teknik Sipil angkatan 2013 terima kasih atas dukungan dan

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

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

HALAMAN PERSETUJUAN ...ii

HALAMAN PENGESAHAN ...iii

DAFTAR GAMBAR ...xiii

DAFTAR TABEL ...xviii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ...xix

DAFTAR LAMPIRAN ... ..xx

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) ... ₉

xi

2.2.4. Perhitungan Drainase Vertikal ... 13

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 Pengujian Tanah ... 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 ... ₄₂

4.2.4. Hubungan Penurunan Dengan Kadar Air ... ₄₄

4.2.5. Hubungan Hambatan Dengan Kadar Air ... ₄₆

4.2.6. Pengujian Konsolidasi ... ₄₇

4.2.6.1 Hasil Nilai Cv Tiap Model ... ₄₇

4.2.6.2 Hasil Nilai Cc Tiap Model ... ₄₈

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 51

5.1. Kesimpulan ... 51

5.2. Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

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 Cv terhadap 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 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. 7 Jangka sorong ... 20

Gambar 3. 8 Waterpass ... 21

Gambar 3. 9 Beban ... 21

Gambar 3.10 AVO Meter (Multitester) ... 22

Gambar 3.11 Balok kayu ... 22

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

Gambar 3.13 Air ... 23

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

Gambar 3.16 Membuat lapisan pasir pada dasar drum ... 25

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

Gambar 3.18 Melubangi tanah dengan pipa stainless steel ... 27

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 Perbandingan penurunan tanah ketiga model ... 36

Gambar 4.2 Perubahan kadar air lapisan pasir permukaan pada ketiga model 39

Gambar 4.3 Perubahan kadar air tanah pada ketiga model ... 41

Gambar 4.4 Perubahan nilai hambatan listrik lapisan pasir pada ketiga model ... 43

Gambar 4.5 Hubungan penurunan dengan kadar air pasir ... 45

Gambar 4.6 Hubungan hambatan dengan kadar air pasir permukaan ... 46

xv

Gambar 4.8 Hasil nilai Cc pada setiap pengujian ... 48 Gambar 4.9 Perbandingan penurunan antara hasil pengmatan dengan

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 Klasifikasi tanah lempung berdasarkan kuat geser tekan bebas (Das, 1985) ... 8

Tabel 2.4 Klasifikasi tanah lempung berdasarkan kadar air (Das, 1985) ... 8

Tabel 4. 1 Hasil pengujian tanah lunak ... 35

Tabel 4. 2 Kadar air lapisan pasir permukaan setiap model ... 38

Tabel 4. 3 Kadar air tanah setiap pemodelan ... 41

Tabel 4. 4 Nilai hambatan listrik pasir pada setiap model ... 43

Tabel 4. 5 Nilai Cv tiap pemodelan ... 47

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)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Data Hasil Penelitian Awal Laboratorium Lampiran B Data Hasil Penelitian Utama

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Data Hasil Penelitian Awal Laboratorium Lampiran B Data Hasil Penelitian Utama