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

  

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR DUA

ARAH PADA TANAH LUNAK

The Use of Two 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 :

HERIZKI TRISATRIA

I 0113060

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

  

2017

  

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR DUA

ARAH PADA TANAH LUNAK

The Use of Two 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:

  

HERIZKI TRISATRIA

NIM I 0113060

  Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji skripsi Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

  Persetujuan dosen pembimbing Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Dr. Bambang Setiawan, S.T., M.T Ir. Noegroho Djarwanti, M.T.

  NIP. 19690717 199702 1 001 NIP. 19561112 198403 2 007

  

PENGESAHAN SKRIPSI

PENGGUNAAN DRAINASE VERTIKAL KOLOM PASIR DUA

ARAH PADA TANAH LUNAK

The Application of Two Way Sand Column Vertical Drain on Soft Soil

  Disusun oleh:

  

HERIZKI TRISATRIA

NIM I 0113060

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

  Pada hari : Kamis Tanggal : 31 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 R. Harya Dananjaya H.I S.T., M.Eng ....................................... NIP. 19850917 201404 1 001 Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T.,M.T. ....................................... NIP. 19690903 199702 2 001

  Disahkan, Tanggal : Kepala Program StudiTeknik Sipil Fakultas Teknik UNS Wibowo, S.T., DEA.

  NIP. 19681007 199502 1 001

PERSEMBAHAN

   Untuk Ayahanda Hermanto NS, Ibunda Sri Purwatiningsih, sdri. Hervira Alifiani Persitadewi dan sdr Herick Dwisaktyari yang selalu memberikan motivasi serta doa dan dukungan tanpa henti.

   Untuk segenap keluarga besar KBK Geoteknik dan Laboratorium Mekanika Tanah yang telah menjadi keluarga kedua dan memberikan dukungan terbaik.  Untuk tim drainase vertikal kolom pasir dan rekan-rekan skripsi yang senantiasa dapat bekerjasama dengan baik.  Untuk sahabat-sahabat seperjuangan Teknik Sipil angkatan 2013 yang telah menjalani kebersamaan selama 4 tahun. Sukses selalu untuk kita semua.

  

MOTTO

Man Jadda Wa Jadda

  

“Siapa yang bersungguh-sungguh akan berhasil”

Man Shabara Zhafira

  

“Siapa yang bersabar akan beruntung”

Man Sara Darbi Ala Washala

  

“Siapa yang berjalan di jalur-Nya akan sampai ke tujuan”

  

ABSTRAK

Herizki Trisatria, 2017. Penggunaan Drainase Vertikal Kolom Pasir Dua Arah

pada Tanah Lunak. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  Sektor pemukiman merupakan hal yang penting bagi sebuah negara dengan jumlah penduduk yang banyak. Indonesia di beberapa wilayahnya memiliki struktur tanah lunak yang cenderung tidak stabil menopang beban. Penggunaan prefabricated

  

vertical drain (PVD) menjadi sebuah solusi untuk mempercepat terjadinya

  konsolidasi namun membutuhkan biaya yang tinggi. Drainase vertikal menggunakan kolom pasir menjadi salah satu alternatif dengan biaya yang cukup murah. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kolom pasir sebagai drainase vertikal pada tanah lunak terhadap kecepatan penurunan per hari. Penelitian dilakukan dalam durasi 21 hari dengan arah drainase dua arah dengan penambahan pasir pada permukaan dan dasar pemodelan. Pola kolom pasir yang digunakan adalah tunggal dan kelompok sedalam 25 cm. Data pengamatan penurunan setiap hari didukung oleh pengujian kadar air dan uji hambatan listrik. Uji penurunan pada pola kolom kelompok menunjukkan penurunan 31,54% lebih tinggi dibandingkan pada model kolom tunggal. Uji konsolidasi dilakukan sebelum dan sesudah pengamatan penurunan. Nilai indeks pemampatan (C c ) dan koefisien

  2 v

  konsolidasi (C ) sebelum pengujian sebesar 0,40 dan 0,19 cm /detik. Setelah pengujian, indikasi penurunan tercepat adalah dengan pola kolom kelompok

  2

  dengan nilai C c dan C v sebesar 0,63 dan 0,034 cm /detik. Penambahan drainase vertikal kolom pasir dapat mempengaruhi kecepatan penurunan tanah lunak.

  Kata kunci : tanah lunak, kolom pasir, penurunan

ABSTRACT

  

Herizki Trisatria, 2017 . The Use of Two Way Sand Column Vertical Drain on Soft

Soil. Undergraduate Thesis. Civil Engineering Departement, Faculty of

Engineering, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  

The residential sector is important for a country with a large population. Indonesia

in some areas has soft soil structures that tend to be unstable to support the load.

The use of prefabricated vertical drain (PVD) becomes a solution to accelerate the

occurrence of consolidation but requires a high cost. Vertical drain using sand

columns becomes one of the low cost alternatives. The aim of this research is to

know the influence of sand column as vertical drain on soft soil settlement per day.

The study was conducted within 21 days with a two-way drainage direction with

the addition of sand on the surface and the base. The sand column design used is

single and group with 25 cm depth. Daily observational data are supported by

water content testing and electrical resistance testing. The settlement of sand

column on group showed 31,54% higher than modeling with single column. The

compression index (C c ) and consolidation coefficient (C v ) value before the test were

  2

0,40 and 0,19 cm /second. After testing, the fastest settlement is sand column on

  2 c v

group with C and C values of 0,63 and 0,034 cm /second. The addition of sand

column vertical drain can affect the speed of settlement on soft soil.

  Keywords : soft soil, sand column, settlement

  

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 Dua 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, M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dengan baik dari awal hingga akhir proses pengerjaan tugas akhir ini.

  4. Ir. Adi Yusuf Muttaqin, 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 spiritual.

  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 kerjasama yang kompak.

  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 Penulis

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ...........................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN ...........................................................................ii HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................iii PERSEMBAHAN ..............................................................................................iv MOTTO...............................................................................................................v ABSTRAK .........................................................................................................vi

  

ABSTRACT .........................................................................................................vii

  KATA PENGANTAR ........................................................................................viii DAFTAR ISI ......................................................................................................x DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xiii DAFTAR TABEL ...............................................................................................xvi DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ..................................................................xii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... ..xiii

  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)

  8 .............................................

  2.2.3. Metode drainase vertikal (Vertical Drain)

  11

  2.2.4. Perhitungan desain drainase vertikal (Vertical Drain) ........................ 12

  42

  38

  4.2.2.2 Kadar air tanah ...............................................................................

  40

  4.2.3. Perubahan hambatan listrik pada pasir ...................................................

  41

  4.2.4. Hubungan penurunan dengan kadar air ..................................................

  4.2.5. Hubungan hambatan listrik dengan kadar air ........................................

  38

  43

  4.2.6. Perbandingan nilai indeks pemampatan (Cc) ........................................

  44

  4.2.7. Perbandingan nilai koefisien konsolidasi (Cv) ......................................

  46

  4.2.8. Perbandingan hasil pengamatan dengan analisis teori Terzaghi .........

  4.2.2.1 Kadar air pasir permukaan ............................................................

  4.2.2. Perubahan kadar air ..................................................................................

  

BAB 3 METODE PENELITIAN ................................................................... 15

  24

  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 .....................................................................

  3.3.2. Tahap penelitian utama ............................................................................

  35

  29

  3.4. Hipotesa...................................................................................................... 33

  3.5. Alur Penelitian ........................................................................................... 34

  

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN .................................................... 35

  4.1. Hasil Penelitian Pendahuluan ..................................................................... 35

  4.2. Hasil Penelitian Utama ............................................................................... 35

  4.2.1. Penurunan permukaan tanah ....................................................................

  47

  

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 49

  5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 49

  5.2. Saran ....................................................................................................... 49 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 50 LAMPIRAN

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 C v 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 2.5 Pola pemasangan drainase vertikal (Hardiyatmo, 2015) ........ 13Gambar 3.1 Drum besi diameter 0,58 m dan tinggi 0,38 m ....................... 16Gambar 3.2 Denah lubang kolom pasir ...................................................... 16Gambar 3.3 Sketsa potongan alat model tiga dimensi ................................ 17Gambar 3.4 Sketsa potongan alat model dua dimensi ................................ 18Gambar 3.5 Sketsa penempatan pelat baja pada drum pengujian .............. 19Gambar 3.6 Pelat baja ................................................................................. 20Gambar 3.7 Jangka sorong ........................................................................ 20Gambar 3.8 Waterpass ................................................................................ 21Gambar 3.9 Beban ...................................................................................... 21Gambar 3.10 AVO Meter (Multitester) ....................................................... 22Gambar 3.11 Balok kayu .............................................................................. 22Gambar 3.12 Trash bag isi tanah uji yang digunakan .................................. 23Gambar 3.13 Air ........................................................................................... 23Gambar 3.14 Pasir ........................................................................................ 24Gambar 3.15 Sketsa model kolom pasir sebagai drainase vertikal ............. 24Gambar 3.16 Membuat lapisan pasir pada dasar drum ................................ 26Gambar 3.17 Memasukkan tanah ke dalam drum uji ................................... 26Gambar 3.18 Melubangi tanah dengan pipa stainless steel .......................... 27Gambar 3.19 Memasukkan pasir kedalam lubang........................................ 27Gambar 3.20 Menambahkan lapisan pasir permukaan ................................. 28Gambar 3.21 Meletakkan pelat baja pada permukaan pasir ......................... 28Gambar 3.22 Meletakkan beban diatas pelat baja ........................................ 29Gambar 3.23 Sketsa lubang pada tanah ........................................................ 30Gambar 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 ....................... 32Gambar 3.26 Pengukuran hambatan pasir menggunakan AVO meter ......... 32Gambar 3.27 Pengambilan sampel tanah lunak dan pasir ............................ 33Gambar 3.28 Diagram alir penelitian ........................................................... 34Gambar 4.1 Penurunan akumulatif permukaan tanah antara drainase

  vertikal dua arah dengan variasi kolom kelompok dan kolom tunggal ......................................................................... 37

Gambar 4.2 Perubahan kadar air pasir permukaan antara drainase

  vertikal dua arah dengan variasi kolom kelompok dan kolom tunggal ......................................................................... 39

Gambar 4.3 Perubahan kadar air tanah antara drainase vertikal dua arah

  dengan variasi kolom kelompok dan kolom tunggal .............. 40

Gambar 4.4 Perubahan nilai hambatan listrik pasir permukaan pada

  drainase vertikal dua arah dengan variasi kolom kelompok dan kolom tunggal .................................................................. 42

Gambar 4.5 Hubungan penurunan tanah dengan kadar air pasir

  permukaan .............................................................................. 43

Gambar 4.6 Hubungan hambatan listrik dengan kadar air pasir

  permukaan .............................................................................. 44

Gambar 4.7 Nilai C c pada tanah sebelum pembebanan dan setelah

  pembebanan pada drainase vertikal dua arah kolom kelompok dan drainase vertikal dua arah kolom tunggal ....... 45

Gambar 4.8 Nilai C v pada tanah sebelum pembebanan dan setelah

  pembebanan pada drainase vertikal dua arah kolom kelompok dan drainase vertikal dua arah kolom tunggal ....... 46

Gambar 4.9 Perbandingan penurunan antara hasil pengamatan dengan

  hasil perhitungan pada tiap pemodelan .................................. 48

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai compression index (C c ) (Marten, 2015) .............................. 6Tabel 2.2 Nilai penurunan konsolidasi (S c ) (Marten, 2015) ......................... 6Tabel 2.3 Tipe drainase vertikal dan cara pemasangan (Jamiolkowski et

  al., 1983) ...................................................................................... 13

Tabel 4.1 Rekapitulasi penurunan akumulatif .............................................. 35Tabel 4.2 Penurunan tanpa drainase vertikal ................................................ 36Tabel 4.3 Rekapitulasi kadar air pasir permukaan ....................................... 38Tabel 4.4 Rekapitulasi kadar air tanah ......................................................... 40Tabel 4.5 Rekapitulasi nilai hambatan listrik pasir ...................................... 41Tabel 4.6 Nilai C c tiap pemodelan ................................................................ 45

  v

Tabel 4.7 Nilai C tiap pemodelan................................................................ 46Tabel 4.8 Rekapitulasi hasil data penurunan hasil pengamatan dan hasil

  analisis perhitungan ..................................................................... 47

  z = kedalaman titik tambahan tegangan (m)

  2 S p

  r = jari

  besar beban merata (kPa)

  σ z = tambahan tegangan (kPa) q =

  )

  2

  = tegangan tambahan pada tanah (kg/m

  ) ∆σ

  2

  tegangan awal tanah (kg/m

  H = tinggi lapisan terkonsolidasi (m) C c = koefisien kompresi e = besarnya angka pori awal pengujian σ =

  = penurunan primer (m)

  1 e 2 = besarnya angka pori pada tegangan p’

  T v = time factor t i

  e 1 = besarnya angka pori pada tegangan p’

  )

  2

  p’

2 = tekanan efektif pada tanah compressible akhir pengujian (kg/cm

  )

  2

  H = tebal tanah (cm) p’

1 = tekanan efektif pada tanah compressible awal pengujian (kg/cm

  /detik)

  2

  C v = koefisien konsolidasi (cm

  = waktu terjadinya konsolidasi (detik)

• – jari penampang beban (m)