Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013
58
POTENSI BEBAN AWAL DALAM MENINGKATKAN KUAT GESER TANAH GAMBUT Maualana AR1) Cut Nuri Badariah2) Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan, Jalan Gedung Arca No. 52, Telp (061) 7363771, Fax (061) 7347954, Medan, 20217, Indonesia, 1)
Korespondensi, HP : 08126460774, e-mail :
[email protected] 2)
Korespondensi, HP : 085296775958, e-mail :
[email protected]
ABSTRAK Tanah lunak yang mudah mampat dan tebal seperti tanah gambut, memerlukan pembebanan sebelum pembangunan permanennya dilaksanakan. Cara ini disebut pemberian beban awal (preloading), maksud dari preloading adalah untuk meniadakan atau mereduksi penurunan konsolidasi primer, yaitu dengan membebani tanah lebih dulu sebelum pelaksanaan bangunannya. Keuntungan dari preloading, kecuali mengurangi penurunan, juga meningkatkan daya dukung tanahnya. Parameter daya dukung dapat diketahui dari nilai kuat geser, dengan demikian diperlukan penelitian tentang pemberian beban awal pada tanah gambut, untuk mendapatkan seberapa optimal pemberian beban awal (preloading) dan seberapa lama waktu pembebanan awal dalam meningkatkan nilai kuat geser tanah gambut. Metode beban awal (preloading) yang digunakan untuk mempercepat pemampatan tanah gambut adalah memberi beban secara langsung, sebesar 10 kPa dan 20 kPa pada masing-masing sampel dengan variasi waktu selama 1 hari dan 2 hari. Pengujian kuat geser dilakukan setelah pemampatan awal untuk mendapatkan parameter geser baik nilai kohesi (c) maupun nilai sudut geser dalam tanah (ϕ). Beban awal (preloading) yang lebih kecil dapat meningkatkan nilai kohesi sedangkan peningkatan sudut geser dalam tanah gambut terjadi pada beban awal (preloading) yang besar. Peningkatan nilai sudut geser dalam tanah gambut dan nilai kohesinya tanah gambut terjadi akibat tanah yang semakin mampat. Pemampatan tanah gambut didapat pada waktu yang lebih singkat. Dengan demikian pemberian beban awal lebih baik untuk waktu yang tidak terlalu lama Kata kunci : gambut, beban awal, pemampatan, kuat geser.
1. PENDAHULUAN Lahan gambut cukup luas tersebar di wilayah Indonesia di antaranya wilayah Sumatra yang sebagian besar berada di pantai sebelah timur, Kalimantan, Sulawesi dan Papua. Lokasi tanah gambut di Sumatera Utara juga masih tergolong cukup luas tersebar seperti di Dolok Sanggul, Sibolga, Tapanuli Selatan, Labuhan Batu, Tanjung Balai dan beberapa lokasi lainnya. Beberapa penelitian tanah gambut pada beberapa tahun terakhir di antarnya Nugroho (2011) meneliti tentang studi daya dukung pondasi pada tanah gambut,
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013
59
Hermaan et. al. (2009) mengkaji sifat geoteknik lapisan gambut untuk pondasi, Adha (2009) mencari pengaruh abu barubara pada tanah gambut terhadap daya dukung, Ilyas et. al. (2008), studi kekuatan gambut yang distabilisasi dengan semen. Pada kondisi tanah lunak yang mudah mampat dan tebal seperti tanah gambut, diperlukan pembebanan sebelum pembangunan permanennya dilaksanakan. Cara ini disebut pemberian beban awal (preloading), maksud dari preloading adalah untuk meniadakan atau mereduksi penurunan konsolidasi primer, yaitu dengan membebani tanah lebih dulu sebelum pelaksanaan bangunannya. Keuntungan dari preloading, kecuali mengurangi penurunan, juga meningkatkan daya dukung tanahnya. Parameter daya dukung dapat diketahui dari nilai kuat geser dan kuat tekan. Berdasarkan uraian ini, maka dilakukan penelitian tentang pemberian beban awal pada tanah gambut untuk mengetahui seberapa besar peningkatan daya dukung tanah yang terjadi akibat pembebanan awal yang diberikan. Peningkatan kuat geser dan kuat tekan yang berarti dari masing-masing beban awal dalam waktu-waktu tertentu akan diperoleh nilai paramater daya dukung yang cukup memperbaiki daya dukung tanah gambut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan seberapa optimal pemberian pemampatan awal (preloading) dan seberapa lama waktu pembebanan awal dalam meningkatkan nilai kuat geser.
2. METODE PENELITIAN Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan contoh tanah gambut yang diambil dari daerah Bagansiapi-api dan sekitarnya. Sampel yang diambil berupa sampel terganggu dan sampel yang tidak terganggu dengan menggunakan tabung. Alat yang digunakan untuk uji geser pada tanah gambut adalah alat Uji Geser Langsung di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Medan. Pengujian pendahuluan pada tanah gambut dilakukan untuk memastikan sifatsifat fisis yang dimiliki oleh tanah gambut, di antaranya berat volume, berat jenis (specific gravity), kadar air, angka pori awal, kadar abu, kadar organik, dan kadar serat. Dengan demikian klasifikasi tanah gambut bisa dilakukan. Pengujian kuat geser langsung digunakan untuk menentukan nilai kohesi (c) dan sudut geser langsung (ϕ), dimana parameter ini merupakan parameter penting pada tanah untuk menentukan rancangan bangunan-bangunan yang berhubungan dengan tanah. Metode beban awal (preloading) yang digunakan untuk mempercepat pemampatan tanah gambut adalah sebagai berikut ini:
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013
60
a. Memberi beban secara langsung, beban yang diberikan adalah 10 kPa dan 20 kPa, pada masing-masing sampel. b. Beban awal diberikan masing-masing selama 1 hari dan 2 hari. Pengujian kuat geser dilakukan setelah pemampatan awal dan pembebanan arah vertikal sebesar 10 kg, 20 kg, dan 30 kg, dengan tahapan sebagai berikut : a. Pemberian beban vertikal dengan melakukan pembacaan penurunan vertikal, b. Pemberian beban geser dengan pembacaan pergeseran dan beban geser untuk digunakan dalam perhitungan tegangan geser. Hubungan antara tegangan geser dan tegangan normal akan didapatkan parameter geser baik nilai kohesi (c) maupun nilai sudut geser dalam tanah (ϕ), yang dapat digunakan untuk menentukan nilai daya dukung tanah gambut.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian kuat geser langsung terlihat bahwa nilai kohesi dan sudut geser pada tanah gambut Bagan Siapiapi mengalami peningkatan dengan adanya pemampatan awal serta lamanya waktu pembebanan dan penambahan beban. Pengujian kuat geser langsung dilakukan pada sampel undisturb dan disturb, beban awal (preloading) 10 kPa dan 20 kPa selama 1 hari dan 2 hari. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 1. Hubungan tegangan normal dan tegangan geser yang terlihat pada Gambar 1 menunjukkan bahwa semakin besar tegangan normal, nilai tegangan geser semakin tinggi dan membentuk hubungan yang linier. Pemberian beban awal (preloading) memberikan pengaruh terhadap perilaku tegangan geser dari pada tanah gambut. Tabel 1. Hasil pengujian kuatgeser dan tegangan normal pada tanah gambut Beban Awal
Pembebanan
Waktu 10 kg
Pembe
20 kg
banan
σ
τ
(Hari)
(kg/cm2)
(kg/cm2)
Undisturb
0
0.33
0.23
0.66
0.41
0.99
0.49
Disturb
0
0.33
0.31
0.66
0.43
0.99
0.48
10
1
0.46
0.42
0.93
0.58
1.39
0.68
10
2
0.46
0.46
0.93
0.68
1.39
0.77
20
1
0.46
0.42
0.93
0.61
1.39
0.77
20
2
0.46
0.42
0.93
0.53
1.39
0.87
(kPa)
σ
30 kg τ
(kg/cm2) (kg/cm2)
σ (kg/cm2)
τ (kg/c2)
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013
61
Gambar 1. Hubungan antara Normal Stress dengan Shear Stress untuk Pembebanan 0 kPa,10 kPa, dan 20 dengan waktu 0, 1, dan 2 hari
Kuat geser tanah gambut yang diberi beban awal lebih besar dibandingkan tanpa beban awal. Kuat geser tanah meningkat dapat disebabkan karena nilai kohesi maupun sudut geser tanah yang meningkat. Peningkatan sudut geser tanah gambut terjadi pada beban awal 20 kPa baik untuk beban 1 hari maupun untuk beban 2 hari (Tabel 2), beban awal selama 1 hari memberikan peningkatan nilai sudut geser yang konstan sedangkan untuk beban awal 2 hari memberikan peningkatan yang tidak konstan. Dapat dilihat pada Gambar 2 bahwa pada beban awal 10 kPa nilai sudut geser dalam tanah gambut tidak mengalami peningkatan yang berarti berbeda pada saat beban diberikan sebesar 20 kPa.
Tabel 2. Pengaruh lama Pembebanan terhadap nilai sudut geser dalam Waktu (hari) Beban Awal ( kPa )
1
2
Sudut geser (ϕ) Undisturb
14.67
14.67
10
15.78
11.97
20
20.09
26.13
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013
62
Gambar 2. Pengaruh Lama Pembebanan awal terhadap nilai sudut geser dalam
Nilai kohesinya tidak ada kenaikan untuk beban 20 kPa selama 2 hari, berbeda dengan beban 10 kPa yang terus menerus memberikan peningkatan nilai kohesi dengan lama pembebanan yang semakin tinggi. seperti terlihat pada Tabel 3 dan Gambar 3. Demikian juga beban awal 1 hari lebih baik dalam hal peningkatan nilai kohesi. Tabel 1. Pengaruh besar Pembebanan terhadap nilai kohesi Waktu (hari) Beban Awal ( kPa )
1
2
Kohesi (kg/cm2) Undisturb
0.242
0.242
10
0.303
0.395
20
0.406
0.206
Gambar 1. Pengaruh Besar Beban Awal terhadap nilai kohesi
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013
63
Nilai kohesi pada kondisi tanah gambut yang tidak terganggu ((undisturbed) didapatkan sebesar 0,242 kg/cm2 dan nilai sudut geser dalam sebesar 14,67o. Hasil perubahan nilai kohesi dan sudut geser dapat dilihat pada Tabel 4. Hubungan nilai kohesi dan sudut geser dalam ditunjukkan pada Gambar 4. Pada beban 1 hari menunjukkan hubungan linier antara nilai kohesi dan sudut geser dalam sedangkan pada beban 2 hari tidak demikian, bahkan pada beban awal 10 kPa memberikan pengaruh yang tidak linier antara nilai kohesi dan sudut geser dalam tanah gambut. Hal ini memberi arti bahwa pemampatan tanah gambut didapatkan pada waktu yang lebih singkat. Jika tanah gambut telah mampat, maka nilai kuat gesernya semakin baik dan ditunjukan dari parameter kuat geser yang semakin meningkat baik nilai kohesi maupun nilai sudut geser dalam. Tabel 4. Hasil pengujian Kohesi dan Sudut geser dalam pada tanah gambut Beban Awal (kPa)
Kohesi (kg/cm2) 1 hr
2 hr
10
0.303
20
0.406
Sudut geser dalam (ϕ)
0.395
1 hr 15.78
2 hr 11.97
0.206
20.09
26.13
Gambar 4. Grafik hubungan antara kohesi dengan sudut geser dalam untuk Pembebanan 0 kPa,10 kPa, dan 20 kPa dengan waktu 0, 1, dan 2 hari
4. KESIMPULAN Dari hasil penelitian Tanah Gambut Kota Bagan Siapiapi yang kemudian dianalisa dan didiskusikan dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu :
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013
64
1. Beban awal (preloading) yang lebih kecil dapat meningkatkan nilai kohesi sedangkan peningkatan sudut geser dalam tanah gambut terjadi pada beban awal (preloading) yang besar. 2. Peningkatkan nilai kohesi tanah gambut lebih baik pada beban awal (preloading) 1 hari, sedangkan nilai sudut geser dalam tanah lebih meningkat pada beban awal (preloading) yang besar dengan lama pembebanan yang lebih besar pula.
3. Peningkatan nilai sudut geser dalam tanah gambut dan nilai kohesinya tanah gambut terjadi akibat tanah yang semakin mampat. Pemampatan tanah gambut didapat pada waktu yang lebih singkat.. Dengan demikian pemberian beban awal lebih baik untuk waktu yang tidak terlalu lama.
DAFTAR PUSTAKA Adha A. (2009), Pengaruh Penambahan Abu Batubara (fly ash) pada Tanah Gambut Terhadap Kapasitas Dukung Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta. Endah, N., 1997, Perbedaan Perilaku Teknis Tanah Lempung dan Tanah Gambut, Jurnal Geoteknik, HATTI, Jakarta. Endah, N., dan Eding, I.I., 1999, Aplikasi Model “Gibson dan Lo” Untuk Tanah Gambut Berserat di Indonesia, Jurnal Teknik Sipil, ITB, Vol. 6, No. 1, Januari 1999, Bandung. Hermawan, et. al. (2009), Kajian Geoteknik Lapisan Gambut untuk Fondasi Konstruksi Bangunan, Buletin Geologi Tata Lingkungan, Vol. 19 No. 2 : 97-106. Ilyas, et.al, (2008), Studi Perilaku Kekuatan Tanah Gambut Kalimantan yang DiStabilisasi dengan Semen Portland, Jurnal Teknologi, Edisi No. 1 tahun XXI. Kalantari B. dan Huat B. K., (2010), Improving Unconfined Compressive Strength of Peat with Cement, Polypropylene Fibers, and Air curing technique, Global Journal of Researches in Engineering Vol. 10 Issue 1 (Ver 1.0), April 2010 pp 9-15. Nugroho S.A, 2011, Studi Daya Dukung Pondasi Dangkal pada Tanah Gambut dengan Kombinasi Geotekstil dan Grid Bambu, Jurnal Teknik Sipil Vol. 18 No. 1 : 13 – 40. Sing W.L., et. al. (2008), Behavior of Stabilized Peat Soils in Unconfined Compression Tests, American J. of Engineering and Applied Sciences 1 (4): 274-279 Soepandji, B., Bharata, R., 1996, Perilaku Tanah Gambut Dalam Proses Konsolidasi Monodimensi dan Analisa Parameter Triaksial Lintasan Tekanan, Jurnal Geoteknik, HATTI, Jakarta. Waruwu A, 2011, Peningkatan Parameter Kuat Geser Tanah Gambut Akibat Pembebanan, Jurnal Juridikti.
