PENGARUH PENGGUNAAN ELEKTROOSMOSIS TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LEMPUNG

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

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 commit to user

i


digilib.uns.ac.id

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 NIP. 19690903 199702 2 001

Dr. Techn.Ir. Sholihin As’ad, MT NIP. 19671001 199702 1 001

commit to user

ii


digilib.uns.ac.id

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 Tanggal

: Senin : 29 Juli 2013

Tim Penguji Pendadaran : 1.

Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT NIP. 19690903 199702 2 001

gggggggggggggggggggggggg

2.

Dr. Techn. Ir. Sholihin As’ad, MT NIP. 19671001 199702 1 001


3.

Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007


4.

Bambang Setiawan, ST, MT NIP. 19690717 199702 1 001


Mengesahkan Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, MT commit to user 1 001 NIP. 19590823 198601

iii


digilib.uns.ac.id

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

commit to user

ABSTRAK iv


digilib.uns.ac.id

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

commit to user

ABSTRACT v


digilib.uns.ac.id

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. This research used a small scale physical model electroosmosis test in the laboratory, with and without preloading. The test was performed by electric potential in the clay through the positive electrode (anode) and the negative electrode (cathode), where the cathode was provided by hollow for water outlet. The existence of electric potential caused the water in saturated clay soil flow from the anode to the cathode and finally drained out through the hole cathode. 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 4,988,85 % 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

commit to user

KATA PENGANTAR vi


digilib.uns.ac.id

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.

commit to user

DAFTAR ISI vii


digilib.uns.ac.id

HALAMAN JUDUL ...............................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ii HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN .........................................................................iv ABSTRAK ..............................................................................................................v ABSTRACT ...........................................................................................................vi KATA PENGANTAR ..........................................................................................vii DAFTAR ISI ........................................................................................................viii DAFTAR TABEL ...................................................................................................x DAFTAR GAMBAR .............................................................................................xi 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.

commit user Pengambilan Sampel Tanahto..........................................................19

3.3.

Uji Klasifikasi Tanah ....................................................................19 viii

perpustakaan.uns.ac.id 3.4.

digilib.uns.ac.id

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 commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

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 commit to user

x


digilib.uns.ac.id

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 commit tobeda userpotensial dengan nilai kohesi (c) Gambar 4.4. Hubungan antara besarnya pada posisi katoda .....................................................................................30 xi


digilib.uns.ac.id

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 ASTM

commit user ਀ : luas bidang sampel tanah,to篰ƅ

: American Society for Testing and Materials xii


digilib.uns.ac.id Ƽ/篰ƅ਀

篰

: kohesi,

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, % : penurunan permanen : penurunan tambahan/preloading : volume total, 篰ƅ

: volume rongga, 篰ƅ : volume air, 篰ƅ

: berat butiran padat, gr Ƽ/篰ƅ਀

σ

: tegangan normal tanah,

τ

: kekuatan geser tanah,

φ

: sudut geser dalam,

ΔH

: berat volume air, Ƽō/篰ƅ

Ƽ/篰ƅ਀

: selisih tinggi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Lampiran B

Hasil Pengujian dan Perhitungan Uji Klasifikasi Tanah commit to user Hasil Pengujian dan Perhitungan Direct Shear Test

xiii


digilib.uns.ac.id

Lampiran C

Hasil pengujian Kadar Air

Lampiran D

Dokumentasi

Lampiran E

Form Skripsi

39

DAFTAR PUSTAKA commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

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 PreFabricated 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 by40 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. commit to user

xv


digilib.uns.ac.id

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.

commit to user

xvi

PENGARUH PENGGUNAAN ELEKTROOSMOSIS TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LEMPUNG

Recommend Documents