AnalislsPerllakuTanahEkspansrfpadaLantaipabrikdl clbltung
Analisis Perilaku TanahEkspansif pada Lantai Pabrik di Cibitung Oftfi: Ir. 9{enryQunawon,gy{:;r
Abstract An e4pansiae1fiuisfigrey si[ty cfay uos found in on areaof a fattoty in Cibitung, at 3-5 meterdzptft ilsing seaerafmctfrodi.e.:free sutefftest,suteffinginde46yDa(sonatturtfiy, sfvin(ane inde46y Kanganatfiart,a*iuity nctfrod by Canadinn sociel,l ,,,r* usef Qeotecftnica{ to cfassificdtfie [e4reeof sueffing tnt nteffing cfay, ondTationa{,r,ro{yrl artdx-ray lf diftactinn to finf quafitatirtety tfrepersentageof monnnnrilfonite" Su,it[u,B pressure uas ca{cuhtedempiricalty6y Sa4ena,sequtaion.
Pendahuluan atasperilaku suatu deposit tanah ekspansifini ciirnaksudkan /enelitian .f untuk mencari penyebab yang membuat lantai sebuah pabrik di Cibitung mengalami keretaka! yang berarah ke atas (contr-a)eftectbn). Keretakan ini terjadi justru pada lantai bangunan yang sudah beioperasi dan mesin-mesinyang bertumpu diatasnyasangat sensitif terhadap perubahan elevasi.Penyelidikan yang dilakukan terJiri rlari Z (dua) b.i mesin yang mencapaikedalamanantara10 meter dan 1 (satu)bor dangkal sedalam 6 meter. Pekerjaandi lapangan dilaksanakan dari tanggal 1g - 29 Oktober 1gg1. Pemboran dilakukan dengan sistem uash boring untr-rk menembus lapisan tanah. Di dalam lubang bor dilakukan pula percobaan Standard PenetrationTest(SItf) dengan interval kedalaman 1,5 -Lt.r. PercobaanSpT dilakukan dengan menggunakanhammerseberat64,5kgdan tinggi jatuh 76
Ketua JurusanTeknik Sipil, Fakulta.sTeknik UniversitasKristen Krida Wacana;dan lrktor dalambidangGeoteknik.
24
Meditek
Anallsls PerllakuTanah Ekspanslf Pada l.antal Pabrlk dl Clbltung
cm. Pembacaannilai SPT dilakukan pada penetrasi 2 x 15 cm dari tabung
SPT(SPTh*O. Selain itu dilakukan pengambilancontoh tanah tak terganggu (undisturbedsamples).Atas contoh tanah yang tidak terganggu ini dilakukan percobaandi laboratoriumuntuk mengetahuikarakteristikntelling tanah. Percobaanyang dilakukan meliputi : grauitybu tir (Gs), 1. beratjenis butir ( 1 ), kadar air asli (wn), sVecific kadar pori (e) dan derajatkejenuhan(Sr). Atterbag yaitu : batascair (rrt) dan batassusut (zrs)dan 2. batas-batas batasplastis(*p). 3. percobaanX- ray untuk menentukanfreesuell. 4. percobaanminerallempungdan analisiskimia. 5. analisisbutiran dengananalisissaringandan hidrometer.
Keadaan Lapangan Lokasilahanpenyelidikanterletakdi dalamkompekspabrikdi Cibitung. Dalam laporan ini titik bor mesin dinyatakandenganBr dan Bz dan bor dangkal sebagai81. titik bor mesin81 Titik bor dangkalBr terletakdi dalampabrik,sedanp;kan jalur daerahretak dan Bz terletakdi luar pabrik. Br dan Br terletakpada (lihat daerahyang diarsir). Lokasi Bt harus menembus lantai beton bertulang setebalt 15 cffi, sedangkanlokasiBr dan Bzterletakdi sisipabrikdi ataslahanyang ditutupi rumput tipis. -Di sekelilingpabrik terdapatsaluranair terbuka.Saluranair ini terbuatdari pasanganbatu kali. Diperoleh keteranganbahwa di dekat pabrik dahulu terdapatkolam air (ponds),sedangkandi lokasi pabrik telahditimbun sekitar 2 meter.
Meditek
25
AnallslsPerllakuTanahEkspansrfpada t-antalpabrlk dl clbltung
fo I
i o
an
' i o
Hasil Pemboran Secaraumum, tanahpermukaanterdiri dari lempungkelanauan,warna coklat kemerahansetebal3 - 4 meter.Pada lapisin in-i dijumpai adanya kandungankerikil haluslanaumembatu. Di- bawah lapisan ini, pada kedalaman3 - 4 meter dijumpai lempung kelanauanberwarna abu-abu dan biru dengan konsistensipadat seieba'l r 0.5 - 2 meter ( Br dan Br : * Z meter).Khusus pada lubang bor 81, (bor dangkal)di kedalaman3.50m sampai4 meterterdapatlempungkelanauan organik warna abu-abutua kehitaman. Di bawah kedalaman5 - 7 meter,dijumpai lapisan-lapisankerashingga membatudari pasirdan lanaukelempungan. Muka air tanahdijumpai pada kedalaman- 1,30m dari muka tanahsetempat pada saatpemboranberlangsung.
26
Meditek
Anallsls PerllakuTanah Ekspanslf Pada Lantal Pabrlk dl Clbltung
Percobaan Laboratorium : Index Properties& BatasAtterberg oaF
il
L
;l
I
I I
* - l T H l. . r l.r-'I
NDE
X
P
trICJFt:
FIT
IE
E F
at T
t
*
,2
7\
Bt 't.?1
1.@ 156
,9
rrt
rt
2.6\
89. '
f2
rr.g
7'
t.?t r.to
66 6q
t.ro
)l'
82
t8
a 7. t
L 't .1.
70
Ba r .50 ?.@
|.;t
\e.^t
i,6q6 1.tt
r.f)
l:.o
1.50 r.09
2,ra
t2.t
1.-6:
L!. ,
1,81 1 .27
1
"t7
9j . 7 E
t6.i
.7
21.?
92.4
t5.7
i etrr ) '.:o
rF6
( ievrh
1.96
,
1 .12
8c.t
\1.''
71..O
t2.t
25 -6
t2.6
20.'l
70
)
\ 0 .t o 1.CO
i#
2.6t
1.O9
lco
)a .{
65
T:t6
2.6t
I .oE
97,5
r(
Aa
)l
z?.1
tt
t 0.?
1.',tt 1.22
2.60
1 . 1 :
gt.t
t5
?1
tj
22.7
1a
)5 .a
1.PR T:fI
2.i€
o. P6
)q.9
6t
l.C
J.OO
TF
!.oo
r.-td
1.77
107
t
P.T. TRIWIDYAN PRATITA
'l€51 Rllllf . r ) rt/r.er.F 2 ) .t!,/t.'016.@
P|. ASI I CI I Y CIIA RI
ti
r!11 .F-2.@ , rr/>.2et.7o
r, \/6.'cr.@ 6J Vr.r!-:.rt
) \/r.Gr.F ) fr^:ct , to
Meditek
27
Anallsls PerllakuTanah Ekspanslf Pada [.antal pabrlk dl Glbltung
Studi Pustaka Sangatdisayangkanbahwa di Indonesiadata mengenaitanahekspansif belum banyak diperoleh, baik mengenai letak geofrafis, sifat fisik dan karakteristik pengembangannya. Padahal di Inbonesiatanah ekspansif sangatmungkin dijumpai karena: ' tanah lapisan ekspansifumumnya berasaldari pelapukan batuan gunung berapi. ' tanahelcspansif umumnya terdapatpadadaerahyang curah hujan di bawah normal seperti di Indonesiabagian Timul Mul,rku, Nusa Tenggara. Oleh karenaitu padastudi ini digunakanbeberapametodayang dikem|lngt -ul olehParapenelitidi luar negeri,terutamaparapenelitidiri India. Ivletodalainjuga digunakandari parapenelitidi Eropadan Amerikasebagai bandingan. Free Stuelltest dikembangkan oleh Holtz and Gibbs 1956 dengan menuangkan10 ml tanahkering (< 425pm) ke dalamgelasukur 1000;3 yang terisi air. Volume swelliig' diamati ielama ?A'j'am dan persentase Pengembanganadalah perbandinganbeda volunre tanah di dalam air setelahVLjam denganvolume semula. Percentase staelling
l)egree of stuelling
>700% 50-100%
critical
marginal
SzaellingIndex dikembangkanoleh Dakshsanamurthydan Raman de/Q + us). lgan menggunakanparameterdari persamaan: (ral- :.l,st Degreeof exVansiaeness diklasifikasikan : Swellinglndex
Degreeof expansiueness V
0.00- 0.10 0.10- 0.2fr 0.2fr- 0.50 0.50- 0.75
28
J
'
rendah
sedang tinggi sangattinggi
Meditek
Anallsls PerllakuTanahEkspanslfPadaLantalpabrlkdl Clbltung Ranganatham d1n Satyanarayanamengklasifikasikantanah sutelling dengan Shrinlcage lndex,yaitu selisihbatascair denganbatassusut (uI - utsj. Klasifikasinya sebagaiberikut : RentangShrinkagelndex
0 -20 ?fr-30 30-60 > 60
Klasifikasistaelling
rendah sedang tinggi sangattinggi
CanadianGeotechnical Society,berdasarkannilai batasAtterbrg dan persentasebutiran lempung mengklasifikasikantanah ekspansifdengannilai actiuity. Actia.itydidefinisikansebagaiperbandinganplastbityindexdenganpersentaseberatlempungyang lebih halusdari 2 p. Stukturmineraltanahlempung: mineralutamalempungadalahmontmorillonite,illite dan kaolinite.Ketiganya merupakan beniuk kristal Hidros Aluminium silikat (Alz0e.nsizKH20), namun ketiganyamempunyai sifat dan stuktur dalam yang saling berbeda. Mineral montmorillonifemempunyai -sifatpengembanganyang tinggi, karenamampu menyerapair lebih tinsgi dari min".{-lainnya. Oleh karena itu dalam percobaanminerologi dengan metoda difraksi sinar X dicari kandung montmorillonite di dalair tanah dari beberapakedalaman.
Meditek
29
Anallsls PerllakuTanahEkspanelrpada lantal pabrlk dl clbltung
Evaluasi Dari percobaanlaboratorium dilakukan suatu evaluasi untuk menentukan karakteristik sarellingtanah sebagaiberikut :
A. Free Swell Test Bor/dalam
Volume mula-mula (ml)
Volume setelahZ iam (ml)
% well
Kriteria
Brl0.50-1.001 0
13
30
non qit
Br / 1,.25-2.001 0
11
10
non qit
Brl3.00-3.s0 1 0
13
30
non qit
Br /4.00-4.50 1 0
15
50
marginal
Br/5.50-6.00 1 0
18,5
8s
marqinal
UJ J
o-
=, an trJ
o 3
boo x o =
trJ
L ()
tr U)
MEDIUM
o-
P E R C E NO T F C L A Y( < ? T ) I N w H o L ES A M P L E
30
Meditek
Anallsis PerllakuTanah Ekspanslf Pada Lantal Pabrlk dl Clbltung
B. Swelling lndex (S.l) Wt- Ws Sl =
1 +Ws Bor / dalam
Wt
SI
%
Degree.of emanstaeness
Br/ 0.50-1 .00 Bz/'1,.50-2.00
0.74
0.149
0.514
Sangattinggi
0.775 0.267
0.4
tinggi
Bz/4.s0-s.00
0"74
0.37
tinggi
Bzl0"50-1.00
0.6s 0.2018
4373
tinggi
Br/ 7.75-2.2s
0.67
4.276
0.30
tinggi
Brl 3.00-3.s0
0.77
0.2271
0.394
tinggi
B'rl4.004.s0
0.63
0.1w7
0.36
tinesi
0.zffi
- Shrinkage Limit(Ws) C. Shrinkage Index= Liquid Limit (VVr-)
Bor /dalam
Wr (%\
W.s .'14.9
SI
Classifbation
59.1
trnggi
h /7.00-1.s0 Bz/1.50-2.00
77.5
26.7
50.8
tinggi
Bz/4.50-5.00
74
26.6
47.4
tinggi
Br/ 0.SO-1 .00
65
20.18
44.82
tinggi
Br /t.75-2.25
67
27.6
39.4
tinggi
Brl 3.00-3.50
77
22.71
48.29
tinggi
Br / 4.00-4.50
63
19.77
43.23
tinssi
Meditek
74
31
Anallsls Perllaku Tanah Ekspanslf Pada Lantal Pabrlk dl Clbltung
D. Activity Method Bor/dalam
Plasticity Index % clayfractbn (PI) (<2p)
PI
tbn
h / 1,.00-1.5042 48 hl S.so Bz/t sG2,00 41.4
no
A
% clayfrac-
75
0.56
7
70
0.68
2
77
0.54
3
Bzl 32'U3.70 32,3
55.5
0.s8
4
Brl 0.50-1.fi) 3 2 - 6
70
0.47
5
Br / 1,.7U2m. 37
73
0.42
6
Brl3.0G3.50 35
82
0.46
7
Br / 4.0U4.5t) 23.1
63
0.366
8
E. Percobaan'AnalisisRasional' Percobaan "Analisis Rasional" memberi kadar mineral montmorillonite secarakualitatif sebagaiberikut dari kadar tertinggi sampai kadar terendah sesuainomor urut (nomor 1, terbanyak).
32
Nomor Urut
Bor
Kedalaman(m)
1.
Bt
5.50- 5.95
2.
Br
3.
Br
5.00 4.50- 4.9s
4-
Br
4.00
5.
Br
6.
Br
3.75 3.00- 3.s0
7-
Br
0.50- 1.m
8.
Br
1.50- 1.95
Meditek
Analisis PerilakuTanah Ekspansif Pada Lantai Pabrik di Cibitung
F. PercobaanMinerologidenganDifraksiSinarX Kadar mineral diketahui dari percobaandifraksi sinar X dan analisis komposisikimia. Dari hasilnyadiketahuibahwa kandunganmontmorillonite banyakterdapatpada kedalamandi bawah 3 meter.
Bor /dalam
Persentase montmorillon te
Br/4.50-5.ffi Br/ 5.50-6.00
18,58
Br 13,75
47,52 39,74
Brl5.00
29.21
Mineral montmorillonite mempunyai sifat yang sangat kuat dalam menyerap air. Perubahankadar air akan membuat tanah yang mengandung mineral ini menunjukkan perilaku kembang susut yang besar. Pada saat men gemban g sejuml ah pressure(suellin g yessure) d apa t d i ti m bu I kann ya. Berdasarkan studi empiris yang dikembangkan SaxenaK.R, besar sutelling pressuredihitung dengan rumus: SF = 54,306+ 180.414Sp - 1,026Ct di mana
SF = persentfreexuell Sp = swelling pressurekg/cmz C 1= c l a y c o n t e n t ( < 2 V )
Besarnya swelling pressureadalah = 5,6 t/mz
Kesimpulan Dari evaluasitersebutdi atas,dapat disimpulkanbahwa semualapisan tanah berpotensiuntuk szuelling denganrata-rataderajatpengembangan: tinggi. Khusus jika ditinjau "AnalisisRasional"dan percobaanminerologi,kan-
Meditek
33
AnallslsPerllakuTanahEkspanslfPadaLantalPabrlkdl Clbltung dungan montmorillonite"banyak" dijumpai pada kedalaman di bawah 3 meter. Disarankan agar tanah xaelling tersebut "dimatikan" potensi kembang susutnya.Salahsatu carayang relatif murah adalahdenganpenggunaan kapur (Iime). Penambahankapur pada lempung ekspansifakan mengurangiplastisitasnya,karenanyajuga akan mengurangipotensikembangsusutnya. kimia yang terjadiantarakapur dan tanahlempungmerupakandua Reak-si Proses: . Pertama, terjadi pertukaran ion-ion kalsium dari kapur yang mengfiantikanion-ion sodium yang lebih lemah dipermukaanpartikel tanah lempung.Ion-ion kalsium yang tidak terikatiuga dapat diserapdan akanmenambahkepadatanion-ion. Dengan demikian akan mengakibatkansuatu kapasitaspertukaran kation yang rendahdan ini menyebabkanpotensiperubahanvolume tanahmenjadikecil. . Pada proseskedua,teriadi suatu perubahansusunantanah melalui terjadinyaflokulasi dari partikel-partikellempung ketika lempung dicampur dengan kapur. Konsentrasikapur yang meninl;kat akan mengurangimuatan lempung dan ini disesuaikandengan penambahan persentasedari partikel-partikelyang lebih besar.Hasilnya akanmengurangipotensipengembangan tanah. Beberapaalternatifpenggunaankapur dapat diterapkansebagaiberikut : a. Iimecalumn,yaitu suatutiangkapur yang dimasukkanke dalam lubangbor berdiameter* 30 cm sedalam5 - 6 meter. b. Iimeinjection, yaitu menyuntik tanahsedalam5 - 6 meterdengan cairankapur. c. mencampurtanahdengankapur (kadarkapur * 8 - 10 % berat kering tanah). Melihatkeadaanlapangansaatini, daerahyangretakadalahdaerahyang diarsir saja(lihat denahpabrik).Hal ini mungkin disebabkanbahwa tanah suellingpada daerahtersebutterdapatdalam deposit yang cukup tebal, yaitu kira-kira 2 meter. Padagz (di luar daerahyangdiarsir)depositini dijumpaitipis kira-kira0,5 - 0,75metersaja.Thnahyangsuellingadalahlempungkelanauanberwarna
34
Meditek
AnallslsPerllakuTanahEkspanslfPadaLantalPabrlkdl Clbltung abu-abubercampurbiru. Daerah ini diduga merupakan endapan dari suatu sungai purba atau sejenisnya denganketebalanyangtidak merata.Olehkarenaitu di lapangan terjadi perbedaanperilaku szaellins tanah. Melihat keadaanlapanganyang sudah didirikan bangunandan mesinmesin,disarankanagardaerahyang diarsirlahyang dilakukan treatment. Padapenggunaanlimecolumakandibutuhkanwaktu lama agarbutiran kapur dapat bereaksidengantanah di suatu daerahpengaruhnya.Penyebaranbutiran kapur dimaksudtergantungpadakecepatanaliran air tanah. Penggunaansistem injeksi kapur dapat mempercepatprosesbutiran kapur mencapaidaerahpengaruhdi sekitarlubang injeksikarenaadanya dari sisteminjeksi. pressure
Kepustakaan 1. Balai Besar Industri Keramik : "Laporan Komposisi Mineral dan Analisa Kimia", Bandung, 1992. 2. Carter; Bentley : Correlationsof Soil Properties,Pentech Tiess, 1990. 3. Chen : "Foundationon ExpansiaeSoil"Elsevier,lgTS. 4. Dakshanamurthy; Classifbation Tests."
Raman : "Identification of Expansiue Soilsfrom-
5. Holts; Kovacs : "An Introductbn to GeotechnbalEnginering", Prentice Hall 1981. 6. P.T.Tiiwidyan Pratita : "Laporan Penyelidikan Tanah," 1992" 7. Saxena; Rao; Narasimhan : "Free Swell and StaeII Pressure Testson ExpansiaeSoils".
Meditek
35
