PENGARUH PENGGUNAAN ELEKTROOSMOSIS TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LEMPUNG Effect of Electroosmosis Usage on Shear Strength Parameters of Clay Soil.
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
gggggggggggggggggggggggg
3.
Ir. Noegroho Djarwanti, MT
NIP. 19561112 198403 2 007
gggggggggggggggggggggggg
4.
Bambang Setiawan, ST, MT
NIP. 19690717 199702 1 001
gggggggggggggggggggggggg
Mengesahkan
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Ir. Bambang Santosa, MT
commit to
user 1 001
NIP. 19590823
198601
iii
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Lampiran C
Hasil pengujian Kadar Air
Lampiran D
Dokumentasi
Lampiran E
Form Skripsi
39
DAFTAR PUSTAKA
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
gggggggggggggggggggggggg
3.
Ir. Noegroho Djarwanti, MT
NIP. 19561112 198403 2 007
gggggggggggggggggggggggg
4.
Bambang Setiawan, ST, MT
NIP. 19690717 199702 1 001
gggggggggggggggggggggggg
Mengesahkan
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Ir. Bambang Santosa, MT
commit to
user 1 001
NIP. 19590823
198601
iii
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Lampiran C
Hasil pengujian Kadar Air
Lampiran D
Dokumentasi
Lampiran E
Form Skripsi
39
DAFTAR PUSTAKA
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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