PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH (UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM).
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA
TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU
DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH
(UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM)
Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil
Shear Strength Parameter
(Small Scale Physical Model Test in the Laboratory)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
ANDI TRI UTOMO
NIM I 1107034
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA
TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU
DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH
(UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM)
Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil
Shear Strength Parameter
(Small Scale Physical Model Test in the Laboratory)
Disusun oleh :
ANDI TRI UTOMO
NIM I 1107034
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji pendadaran
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Disetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT
NIP. 19690903 199702 2 001
Ir. Noegroho Djarwanti, MT
NIP. 19561112 198403 2 007
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
HALAMAN PENGESAHAN
PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA
TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU
DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH
(UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM)
Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil
Shear Strength Parameter
(Small Scale Physical Model Test in the Laboratory)
Disusun oleh :
ANDI TRI UTOMO
NIM I 1107034
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada :
Hari
: Rabu
Tanggal : 31 Juli 2013
1.
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT
NIP. 19690903 199702 2 001
__________________
2.
Ir. Noegroho Djarwanti, MT
NIP. 19561112 198403 2 007
__________________
3.
Agus Setiya Budi, ST, MT
NIP. 19700909 199802 1 001
__________________
4.
Ir. Susilowati, Msi
NIP. 19480610 198503 2 001
__________________
Disahkan,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Disahkan,
Ketua Program S1 Non Reguler
Jurusan Teknik Sipil
Ir. Bambang Santosa, MT
Edy Purwanto, ST, MT
commit to user
NIP. 19590823 198601 1 001
NIP. 19680912 199702 1 001
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
“…hidup memang kegelapan, jika tanpa hasrat dan keinginan. Dan
semua hasrat keinginan adalah buta, jika tidak disertai pengetahuan.
Dan segala pengetahuan adalah hampa, jika tidak diikuti pekerjaan.
Dan setiap pekerjaan akan sia – sia, jika tidak disertai cinta”
(Kahlil Gibran)
PERSEMBAHAN
(Alm) Bapak dan Ibu tercinta, yang telah memberikan banyak
pengorbanan pada anak-anaknya.
Kakak-kakakku dan adikku tersayang, yang telah banyak memberikan
dukungan baik moril maupun meteri padaku.
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
Andi Tri Utomo, 2013. Penggunaan Metode Elektroosmosis pada Tanah
Lempung yang Ditambah Abu Ampas Tebu Ditinjau dari Parameter Kuat Geser
Tanah (Uji Model Fisik Skala Kecil Di Laboratorium). Skripsi, Jurusan Teknik
Sipil, Falkultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Suatu bangunan yang didirikan diatas tanah lempung dengan kadar air yang tinggi
akan banyak menemui masalah. Tujuan stabilisasi tanah adalah perbaikan tanah
agar sifat fisiknya maupun sifat tekniknya menjadi lebih baik. Elektroosmosis
merupakan metode untuk mengurangi kadar air pada tanah lempung dengan
menggunakan arus listrik searah (DC). Tujuan dari penelitian ini adalah
mengetahui perubahan parameter kuat geser tanah lempung asli dan tanah
lempung yang ditambah abu ampas tebu setelah penggunaan metode
elektroosmosis tanpa beban awal dan dengan beban awal pada beberapa variasi
beda potensial.
Penelitian ini menggunakan metode elektroosmosis pada tanah lempung asli dan
tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu dengan persentase 10% dari berat
sampel. Model elektroosmosis berbentuk box ukuran 40 x 30 x 15 cm, beda
potensial 0, 3, 6, 9 dan 12 volt dan diberi perlakuan tanpa beban awal dan dengan
beban awal. Pengamatan yang dilakukan adalah parameter kuat geser tanah yaitu
nilai kohesi (c) dan nilai sudut geser dalam (φ) dengan uji direct shear test.
Hasil parameter kuat geser pada uji elektroosmosis tanpa beban awal
menunjukkan semakin tinggi beda potensial maka semakin besar nilai (c) dan (φ)
yaitu pada voltase tertinggi 12 volt tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu
10% nilai c = 0.097 kg/cm2 dan φ = 9,16° lebih besar, dibandingkan dengan tanah
lempung asli nilai c = 0.064 kg/cm2 dan φ = 3.29°. Sedangkan dengan beban awal
menunjukkan semakin tinggi beda potensial maka semakin besar nilai (c) dan (φ)
yaitu pada voltase tertinggi 12 volt tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu
10% nilai c = 0.141 kg/cm2 dan φ = 13.54° lebih besar, dibandingkan dengan
tanah lempung asli nilai c = 0.122 kg/cm2 dan φ = 9.17°. Pada uji elektroosmosis
dengan beban awal pada tanah lempung asli dan tanah lempung yang ditambah
abu ampas tebu 10% akan menghasilkan nilai c dan φ lebih besar, daripada saat
tanpa beban awal.
Kata kunci : Direct Shear Test, elektroosmosis, lempung, abu ampas tebu.
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Andi Tri Utomo, 2013. Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse
Ash Evaluated from Soil Shear Strength Parameter (Small Scale Physical
Model Test in the Laboratory). Thesis, Civil Engineering Departement,
Engineering Faculty, Sebelas Maret University of Surakarta.
A building that is built on clay soil will encounter many problems. Soil
stabilization is a soil improvement to make it better. Electroosmosis is a method to
reduce the water content in the clay soil using direct current (DC). The purpose of
this study was to determine the shear strength parameters change clay plus
bagasse ash after using the elektroosmosis method with and without preloading
with variations of potential difference.
This study uses electroosmosis on clay plus bagasse ash with a percentage of
10%. Electroosmosis models shaped box measures 40 x 30 x 15 cm, the potential
difference is 0, 3, 6, 9 and 12 volts and it is given without preloading and with
preloading treatment. The observations that is made are the soil shear strength
parameters. It is cohesion (c) and the friction angle (φ) value.
Results of soil shear strength parameters (Direct Shear Test) showed that the
higher the potential was applied in electroosmosis test without preloading on
original clay and clay soil plus beggash ash, the bigger cohesion (c) and the
friction angle (φ) value. The higher the potential was applied in electroosmosis
test with preloading on original clay and clay soil plus beggash ash, the bigger
cohesion (c) and the friction angle (φ) value. On electroosmosis test with
preloading condition on original clay soil and clay soil plus bagasse ash 10%
produce c and φ values greater than when without preloading.
Keywords: Direct Shear Test, electroosmosis, clay, bagasse ash
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang telah menciptakan kehidupan sebagai bagian dari
bukti kekuasaan-Nya. Shalawat dan salam semoga tetap terlimpah curahkan
kepada Rasulullah SAW, beserta seluruh keluarga, sahabat dan para pengikut
beliau yang shaleh hingga akhir zaman.
Penulisan skripsi dengan judul “Penggunaan Metode Elektroosmosis pada
Tanah Lempung yang Ditambah Abu Ampas Tebu Ditinjau dari Parameter
Kuat Geser Tanah (Uji Model Fisik Skala Kecil Di Laboratorium)” ini
merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Jurusan Teknik
Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Selesainya skripsi ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak, sehingga pada
kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapakan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1.
Ir. Bambang Santosa, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
2.
Edy Purwanto, ST, MT., selaku Ketua Program S1 Swadana Transfer
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.
Ir. Susilowati, Msi., selaku Pembimbing Akademik.
4.
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing 1 dalam
penulisan skripsi.
5.
Ir. Noegroho Djarwanti, MT., selaku Dosen Pembimbing 2 dalam
penulisan skripsi.
6.
Agus Setiya Budi, ST, MT dan Ir. Susilowati, MSi selaku Penguji
Pendadaran.
7.
Seluruh Staff Pengajar pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
8.
(Alm) Drs. Supoyo Retno Basuki, SE dan Ibu Sri Suhartini mereka adalah
kedua orangtuaku yang setiap hari selalu membimbingku, mendidikku
supaya aku menjadi orang yang berguna, selalu menjadi motivasi terbesar
yang mengajarkan banyakcommit
tentang
pelajaran hidup selama ini.Terutama
to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ibu, yang setiap saat memotivasiku untuk menjadi orang berhasil yang bisa
membanggakan orang tua dan berguna untuk orang lain.
9.
Kakakku, Probo Susilo, SE dan adik kecilku Tyas Ratnaningrum kalianlah
semangatku untuk menjadi orang yang sukses sehingga bisa membantu
kalian kelak.
10. Widya Effiliana Putri, SH terima kasih telah menemaniku selama ini, suka
duka kita bersama saling memberikan motivasi.
11.
Teman-temanku Ivano, Majid, Resha, Asisten Laboratorium dan
teristimewa anak-anak sipil nonreguler’07.
12. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan dalam kesempatan ini, tapi
jasanya dapat dirasakan oleh penulis terima kasih banyak.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan.
Kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini
sangat diharapkan. Mudah-mudahan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi
para pembaca pada umumya serta bagi pengembangan ilmu teknik sipil pada
khususnya.
Surakarta, 27 Agustus 2013
Penulis
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................. iv
ABSTRAK ......................................................................................................... v
ABSTRACT....................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR....................................................................................... vii
DAFTAR ISI...................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xiii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL.................................................................xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xv
BAB 1 PENDAHULUAN
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 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................
4
2.2. Landasan Teori...............................................................................
5
2.2.1. Tanah Lempung .......................................................................
5
2.2.2. Berat Volume dan Derajat Kejenuhan Tanah .........................
6
2.2.3. Stabilisasi ..................................................................................
7
2.2.4. Abu Ampas Tebu......................................................................
9
2.2.5. Elektroosmosis ......................................................................... 10
2.2.6. Pemberian Beban Awal (Preloading) ..................................... 12
userTest).................................... 13
2.2.7. Kuat Geser Tanah commit
(Direct to
Shear
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1. Uraian Umum................................................................................. 16
3.2. Pengambilan Sampel Tanah dan Abu Ampas Tebu .................... 16
3.3. Identifikasi Awal............................................................................ 17
3.3.1. Grain Size Analysis .............................................................. 17
3.3.3. Atterberg Limit ..................................................................... 18
3.4. Pengujian Utama ............................................................................ 18
3.4.1. Alat dan Bahan ................................................................... 18
3.4.1.1. Alat ......................................................................... 18
3.4.1.2. Bahan ...................................................................... 19
3.4.2. Model Benda Uji ................................................................. 19
3.4.3. Penjenuhan Sampel ............................................................. 21
3.4.4. Stabilisasi Kimia .................................................................. 21
3.4.5. Variasi Beda Potensial ........................................................ 21
3.4.6. Pemberian Beban Awal (Preloading) ................................ 21
3.4.7. Preses Pengujian Utama ...................................................... 22
3.4.8. Uji Kuat Geser Tanah (Direct Shear Test) ........................ 23
3.4.9. Proses Analisis ..................................................................... 23
3.5. Prosedur Kerja Penelitian .............................................................. 24
BAB 4 HASIL DAN ANALISIS
4.1. Identifikasi dan Klasifikasi Tanah ................................................ 25
4.2. Pengujian Utama ............................................................................ 27
4.2.1. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Pada
Metode Elektroosmosis Tanpa Beban Awal .................. 27
4.2.2. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Pada
Metode Elektroosmosis Dengan Beban Awal ............... 30
4.2.3. Hubungan
Parameter
Kuat
Geser
Tanah
Lempung menggunakan Metode Elektroosmosis
Tanpa Beban Awal dan Dengan Beban Awal ............... 34
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.2.4. Hubungan
Parameter
Kuat
Geser
Tanah
Lempung yang ditambah abu ampas tebu 10%
menggunakan Metode Elektroosmosis Tanpa
Beban Awal dan Dengan Beban Awal ........................... 36
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan .................................................................................... 39
5.2. Saran ............................................................................................... 39
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 40
LAMPIRAN .................................................................................................. 42
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi kimia abu ampas tebu ......................................................... 10
Tabel 2.2. Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses
Elektroosmosis........................................................................................ 12
Tabel 4.1. Hasil perhitungan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam
(° ) pada metode elektroosmosis tanpa beban awal .............................. 27
Tabel 4.2. Hasil perhitungan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam
(° ) pada metode elektroosmosis dengan beban awal ........................... 30
Tabel 4.3. Nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (° ) pada tanah
lempung pada metode elektroosmosis tanpa beban awal
dan dengan beban awal .......................................................................... 33
Tabel 4.4. Nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (° ) pada tanah
lempung yang ditambah abu ampas tebu 10% pada
metode elektroosmosis tanpa beban awal dan dengan
beban awal .............................................................................................. 36
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Abu ampas tebu .............................................................................. 9
Gambar 2.2. Proses Elektroosmosis (Mitchell, 1993) ....................................... 11
Gambar 2.3. Model Helmholtz–Smaluchoweski untuk fenomena
Elektroosmosis................................................................................ 11
Gambar 2.3. Model prapembebanan dengan pemberian beban awal
pada permukaan tanah (Van Impe, 1989) ..................................... 13
Gambar 2.4. Kriterial Kegagalan Mohr Couloumb (1773) ............................... 14
Gambar 3.1. Skema model elektroosmosis tampak samping ............................ 20
Gambar 3.2. Gambar model elektroosmosis tampak samping .......................... 20
Gambar 3.3. Gambar pemberian beban awal (preloading) pada
sampel.............................................................................................. 22
Gambar 3.4. Gambar tampak atas dan titik pengambilan sampel ..................... 23
Gambar 3.5. Diagram alir prosedur penelitian ................................................... 24
Gambar 4.1. Kurva distribusi ukuran butiran tanah ........................................... 25
Gambar 4.2. Grafik Cassagrande ........................................................................ 26
Gambar 4.3. Grafik hubungan anatara beda potensial dan kohesi
tanpa beban awal ............................................................................ 28
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam tanpa beban awal ................................................................. 29
Gambar 4.5. Grafik hubungan anatara beda potensial dan kohesi
dengan beban awal ......................................................................... 31
Gambar 4.6. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam dengan beban awal.............................................................. 32
Gambar 4.7. Grafik hubungan antara beda potensial dan kohesi tanpa
beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung........... 34
Gambar 4.8. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam tanpa beban awal dan dengan beban awal pada
tanah lempung ................................................................................ 35
Gambar 4.9. Grafik hubungan antara beda potensial dan kohesi tanpa
beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung
ditambah abu ampas tebu 10%...................................................... 36
Gambar 4.10. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam tanpa beban awal dan dengan beban awal pada
tanah lempung ditambah abu ampas tebu 10% ............................ 37
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
A
= Luas bidang sampel, cm2
ASTM = American Society for Testing and Materials
C
= Kohesi, kg/cm2
CH
= Lempung tak organik dengan plastisitas tinggi
CL
= Lempung tak organik dengan plastisitas rendah
Gs
= Berat jenis tanah (Specific gravity)
LL
= Batas cair
MH
= Lanau dengan plastisitas tinggi
ML
= Lanau dengan plastisitas rendah
OH
= Lempung organik dengan plastisitas tinggi
OL
= Lempung organik dengan plastisitas rendah
Pf
= Beban permanen, kg
Ph
= Beban horisontal, kg
PVD = Pre-Fabricated Vertical Drains
PI
= Indeks plastisitas
PL
= Batas plastis
S
= Derajat kejenuhan, %
Sc(f)
= Penurunan permanen
Sc(s)
= Penurunan penambahan/preloading
USCS = Unified Soil Classification System
Vf
= Volume total, cm3
Vv
= Volume rongga, cm3
Vw
= Volume air, cm3
Ws
= Berat butiran padat, gr
σ
= Tegangan normal tanah, kg/cm2
τ
= Tegangan geser tanah, kg/cm2
φ
= Sudut geser dalam,
gw
= Berat volume air, gr/cm3
ΔH
= Selisih tinggi
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Data identifikasi tanah.
Lampiran B
Data pengujian utama Direct Shear Test.
Lampiran B1 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis tanpa beban awal pada tanah lempung
asli.
Lampiran B2 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis tanpa beban awal pada tanah lempung
yang ditambah abu ampas tebu 10%.
Lampiran C
Data pengujian utama Direct Shear Test.
Lampiran C1 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis dengan beban awal pada tanah lempung
asli.
Lampiran C2 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis dengan beban awal pada tanah lempung
yang ditambah abu ampas tebu 10%.
Lampiran D
Foto-foto laboratorium.
Lampiran E
Lembar konsultasi dan lembar pengesahan laboratorium.
commit to user
xv
digilib.uns.ac.id
PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA
TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU
DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH
(UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM)
Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil
Shear Strength Parameter
(Small Scale Physical Model Test in the Laboratory)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
ANDI TRI UTOMO
NIM I 1107034
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA
TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU
DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH
(UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM)
Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil
Shear Strength Parameter
(Small Scale Physical Model Test in the Laboratory)
Disusun oleh :
ANDI TRI UTOMO
NIM I 1107034
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji pendadaran
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Disetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT
NIP. 19690903 199702 2 001
Ir. Noegroho Djarwanti, MT
NIP. 19561112 198403 2 007
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
HALAMAN PENGESAHAN
PENGGUNAAN METODE ELEKTROOSMOSIS PADA
TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAH ABU AMPAS TEBU
DITINJAU DARI PARAMETER KUAT GESER TANAH
(UJI MODEL FISIK SKALA KECIL DI LABORATORIUM)
Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse Ash Evaluated from Soil
Shear Strength Parameter
(Small Scale Physical Model Test in the Laboratory)
Disusun oleh :
ANDI TRI UTOMO
NIM I 1107034
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada :
Hari
: Rabu
Tanggal : 31 Juli 2013
1.
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT
NIP. 19690903 199702 2 001
__________________
2.
Ir. Noegroho Djarwanti, MT
NIP. 19561112 198403 2 007
__________________
3.
Agus Setiya Budi, ST, MT
NIP. 19700909 199802 1 001
__________________
4.
Ir. Susilowati, Msi
NIP. 19480610 198503 2 001
__________________
Disahkan,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Disahkan,
Ketua Program S1 Non Reguler
Jurusan Teknik Sipil
Ir. Bambang Santosa, MT
Edy Purwanto, ST, MT
commit to user
NIP. 19590823 198601 1 001
NIP. 19680912 199702 1 001
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
“…hidup memang kegelapan, jika tanpa hasrat dan keinginan. Dan
semua hasrat keinginan adalah buta, jika tidak disertai pengetahuan.
Dan segala pengetahuan adalah hampa, jika tidak diikuti pekerjaan.
Dan setiap pekerjaan akan sia – sia, jika tidak disertai cinta”
(Kahlil Gibran)
PERSEMBAHAN
(Alm) Bapak dan Ibu tercinta, yang telah memberikan banyak
pengorbanan pada anak-anaknya.
Kakak-kakakku dan adikku tersayang, yang telah banyak memberikan
dukungan baik moril maupun meteri padaku.
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
Andi Tri Utomo, 2013. Penggunaan Metode Elektroosmosis pada Tanah
Lempung yang Ditambah Abu Ampas Tebu Ditinjau dari Parameter Kuat Geser
Tanah (Uji Model Fisik Skala Kecil Di Laboratorium). Skripsi, Jurusan Teknik
Sipil, Falkultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Suatu bangunan yang didirikan diatas tanah lempung dengan kadar air yang tinggi
akan banyak menemui masalah. Tujuan stabilisasi tanah adalah perbaikan tanah
agar sifat fisiknya maupun sifat tekniknya menjadi lebih baik. Elektroosmosis
merupakan metode untuk mengurangi kadar air pada tanah lempung dengan
menggunakan arus listrik searah (DC). Tujuan dari penelitian ini adalah
mengetahui perubahan parameter kuat geser tanah lempung asli dan tanah
lempung yang ditambah abu ampas tebu setelah penggunaan metode
elektroosmosis tanpa beban awal dan dengan beban awal pada beberapa variasi
beda potensial.
Penelitian ini menggunakan metode elektroosmosis pada tanah lempung asli dan
tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu dengan persentase 10% dari berat
sampel. Model elektroosmosis berbentuk box ukuran 40 x 30 x 15 cm, beda
potensial 0, 3, 6, 9 dan 12 volt dan diberi perlakuan tanpa beban awal dan dengan
beban awal. Pengamatan yang dilakukan adalah parameter kuat geser tanah yaitu
nilai kohesi (c) dan nilai sudut geser dalam (φ) dengan uji direct shear test.
Hasil parameter kuat geser pada uji elektroosmosis tanpa beban awal
menunjukkan semakin tinggi beda potensial maka semakin besar nilai (c) dan (φ)
yaitu pada voltase tertinggi 12 volt tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu
10% nilai c = 0.097 kg/cm2 dan φ = 9,16° lebih besar, dibandingkan dengan tanah
lempung asli nilai c = 0.064 kg/cm2 dan φ = 3.29°. Sedangkan dengan beban awal
menunjukkan semakin tinggi beda potensial maka semakin besar nilai (c) dan (φ)
yaitu pada voltase tertinggi 12 volt tanah lempung yang ditambah abu ampas tebu
10% nilai c = 0.141 kg/cm2 dan φ = 13.54° lebih besar, dibandingkan dengan
tanah lempung asli nilai c = 0.122 kg/cm2 dan φ = 9.17°. Pada uji elektroosmosis
dengan beban awal pada tanah lempung asli dan tanah lempung yang ditambah
abu ampas tebu 10% akan menghasilkan nilai c dan φ lebih besar, daripada saat
tanpa beban awal.
Kata kunci : Direct Shear Test, elektroosmosis, lempung, abu ampas tebu.
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Andi Tri Utomo, 2013. Method Electroosmosis Usage on Clay Soil Plus Bagasse
Ash Evaluated from Soil Shear Strength Parameter (Small Scale Physical
Model Test in the Laboratory). Thesis, Civil Engineering Departement,
Engineering Faculty, Sebelas Maret University of Surakarta.
A building that is built on clay soil will encounter many problems. Soil
stabilization is a soil improvement to make it better. Electroosmosis is a method to
reduce the water content in the clay soil using direct current (DC). The purpose of
this study was to determine the shear strength parameters change clay plus
bagasse ash after using the elektroosmosis method with and without preloading
with variations of potential difference.
This study uses electroosmosis on clay plus bagasse ash with a percentage of
10%. Electroosmosis models shaped box measures 40 x 30 x 15 cm, the potential
difference is 0, 3, 6, 9 and 12 volts and it is given without preloading and with
preloading treatment. The observations that is made are the soil shear strength
parameters. It is cohesion (c) and the friction angle (φ) value.
Results of soil shear strength parameters (Direct Shear Test) showed that the
higher the potential was applied in electroosmosis test without preloading on
original clay and clay soil plus beggash ash, the bigger cohesion (c) and the
friction angle (φ) value. The higher the potential was applied in electroosmosis
test with preloading on original clay and clay soil plus beggash ash, the bigger
cohesion (c) and the friction angle (φ) value. On electroosmosis test with
preloading condition on original clay soil and clay soil plus bagasse ash 10%
produce c and φ values greater than when without preloading.
Keywords: Direct Shear Test, electroosmosis, clay, bagasse ash
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang telah menciptakan kehidupan sebagai bagian dari
bukti kekuasaan-Nya. Shalawat dan salam semoga tetap terlimpah curahkan
kepada Rasulullah SAW, beserta seluruh keluarga, sahabat dan para pengikut
beliau yang shaleh hingga akhir zaman.
Penulisan skripsi dengan judul “Penggunaan Metode Elektroosmosis pada
Tanah Lempung yang Ditambah Abu Ampas Tebu Ditinjau dari Parameter
Kuat Geser Tanah (Uji Model Fisik Skala Kecil Di Laboratorium)” ini
merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Jurusan Teknik
Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Selesainya skripsi ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak, sehingga pada
kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapakan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1.
Ir. Bambang Santosa, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
2.
Edy Purwanto, ST, MT., selaku Ketua Program S1 Swadana Transfer
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.
Ir. Susilowati, Msi., selaku Pembimbing Akademik.
4.
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing 1 dalam
penulisan skripsi.
5.
Ir. Noegroho Djarwanti, MT., selaku Dosen Pembimbing 2 dalam
penulisan skripsi.
6.
Agus Setiya Budi, ST, MT dan Ir. Susilowati, MSi selaku Penguji
Pendadaran.
7.
Seluruh Staff Pengajar pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
8.
(Alm) Drs. Supoyo Retno Basuki, SE dan Ibu Sri Suhartini mereka adalah
kedua orangtuaku yang setiap hari selalu membimbingku, mendidikku
supaya aku menjadi orang yang berguna, selalu menjadi motivasi terbesar
yang mengajarkan banyakcommit
tentang
pelajaran hidup selama ini.Terutama
to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ibu, yang setiap saat memotivasiku untuk menjadi orang berhasil yang bisa
membanggakan orang tua dan berguna untuk orang lain.
9.
Kakakku, Probo Susilo, SE dan adik kecilku Tyas Ratnaningrum kalianlah
semangatku untuk menjadi orang yang sukses sehingga bisa membantu
kalian kelak.
10. Widya Effiliana Putri, SH terima kasih telah menemaniku selama ini, suka
duka kita bersama saling memberikan motivasi.
11.
Teman-temanku Ivano, Majid, Resha, Asisten Laboratorium dan
teristimewa anak-anak sipil nonreguler’07.
12. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan dalam kesempatan ini, tapi
jasanya dapat dirasakan oleh penulis terima kasih banyak.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan.
Kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini
sangat diharapkan. Mudah-mudahan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi
para pembaca pada umumya serta bagi pengembangan ilmu teknik sipil pada
khususnya.
Surakarta, 27 Agustus 2013
Penulis
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................. iv
ABSTRAK ......................................................................................................... v
ABSTRACT....................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR....................................................................................... vii
DAFTAR ISI...................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xiii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL.................................................................xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xv
BAB 1 PENDAHULUAN
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 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................
4
2.2. Landasan Teori...............................................................................
5
2.2.1. Tanah Lempung .......................................................................
5
2.2.2. Berat Volume dan Derajat Kejenuhan Tanah .........................
6
2.2.3. Stabilisasi ..................................................................................
7
2.2.4. Abu Ampas Tebu......................................................................
9
2.2.5. Elektroosmosis ......................................................................... 10
2.2.6. Pemberian Beban Awal (Preloading) ..................................... 12
userTest).................................... 13
2.2.7. Kuat Geser Tanah commit
(Direct to
Shear
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1. Uraian Umum................................................................................. 16
3.2. Pengambilan Sampel Tanah dan Abu Ampas Tebu .................... 16
3.3. Identifikasi Awal............................................................................ 17
3.3.1. Grain Size Analysis .............................................................. 17
3.3.3. Atterberg Limit ..................................................................... 18
3.4. Pengujian Utama ............................................................................ 18
3.4.1. Alat dan Bahan ................................................................... 18
3.4.1.1. Alat ......................................................................... 18
3.4.1.2. Bahan ...................................................................... 19
3.4.2. Model Benda Uji ................................................................. 19
3.4.3. Penjenuhan Sampel ............................................................. 21
3.4.4. Stabilisasi Kimia .................................................................. 21
3.4.5. Variasi Beda Potensial ........................................................ 21
3.4.6. Pemberian Beban Awal (Preloading) ................................ 21
3.4.7. Preses Pengujian Utama ...................................................... 22
3.4.8. Uji Kuat Geser Tanah (Direct Shear Test) ........................ 23
3.4.9. Proses Analisis ..................................................................... 23
3.5. Prosedur Kerja Penelitian .............................................................. 24
BAB 4 HASIL DAN ANALISIS
4.1. Identifikasi dan Klasifikasi Tanah ................................................ 25
4.2. Pengujian Utama ............................................................................ 27
4.2.1. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Pada
Metode Elektroosmosis Tanpa Beban Awal .................. 27
4.2.2. Hubungan Parameter Kuat Geser Tanah Pada
Metode Elektroosmosis Dengan Beban Awal ............... 30
4.2.3. Hubungan
Parameter
Kuat
Geser
Tanah
Lempung menggunakan Metode Elektroosmosis
Tanpa Beban Awal dan Dengan Beban Awal ............... 34
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.2.4. Hubungan
Parameter
Kuat
Geser
Tanah
Lempung yang ditambah abu ampas tebu 10%
menggunakan Metode Elektroosmosis Tanpa
Beban Awal dan Dengan Beban Awal ........................... 36
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan .................................................................................... 39
5.2. Saran ............................................................................................... 39
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 40
LAMPIRAN .................................................................................................. 42
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi kimia abu ampas tebu ......................................................... 10
Tabel 2.2. Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses
Elektroosmosis........................................................................................ 12
Tabel 4.1. Hasil perhitungan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam
(° ) pada metode elektroosmosis tanpa beban awal .............................. 27
Tabel 4.2. Hasil perhitungan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam
(° ) pada metode elektroosmosis dengan beban awal ........................... 30
Tabel 4.3. Nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (° ) pada tanah
lempung pada metode elektroosmosis tanpa beban awal
dan dengan beban awal .......................................................................... 33
Tabel 4.4. Nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (° ) pada tanah
lempung yang ditambah abu ampas tebu 10% pada
metode elektroosmosis tanpa beban awal dan dengan
beban awal .............................................................................................. 36
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Abu ampas tebu .............................................................................. 9
Gambar 2.2. Proses Elektroosmosis (Mitchell, 1993) ....................................... 11
Gambar 2.3. Model Helmholtz–Smaluchoweski untuk fenomena
Elektroosmosis................................................................................ 11
Gambar 2.3. Model prapembebanan dengan pemberian beban awal
pada permukaan tanah (Van Impe, 1989) ..................................... 13
Gambar 2.4. Kriterial Kegagalan Mohr Couloumb (1773) ............................... 14
Gambar 3.1. Skema model elektroosmosis tampak samping ............................ 20
Gambar 3.2. Gambar model elektroosmosis tampak samping .......................... 20
Gambar 3.3. Gambar pemberian beban awal (preloading) pada
sampel.............................................................................................. 22
Gambar 3.4. Gambar tampak atas dan titik pengambilan sampel ..................... 23
Gambar 3.5. Diagram alir prosedur penelitian ................................................... 24
Gambar 4.1. Kurva distribusi ukuran butiran tanah ........................................... 25
Gambar 4.2. Grafik Cassagrande ........................................................................ 26
Gambar 4.3. Grafik hubungan anatara beda potensial dan kohesi
tanpa beban awal ............................................................................ 28
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam tanpa beban awal ................................................................. 29
Gambar 4.5. Grafik hubungan anatara beda potensial dan kohesi
dengan beban awal ......................................................................... 31
Gambar 4.6. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam dengan beban awal.............................................................. 32
Gambar 4.7. Grafik hubungan antara beda potensial dan kohesi tanpa
beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung........... 34
Gambar 4.8. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam tanpa beban awal dan dengan beban awal pada
tanah lempung ................................................................................ 35
Gambar 4.9. Grafik hubungan antara beda potensial dan kohesi tanpa
beban awal dan dengan beban awal pada tanah lempung
ditambah abu ampas tebu 10%...................................................... 36
Gambar 4.10. Grafik hubungan antara beda potensial dan sudut geser
dalam tanpa beban awal dan dengan beban awal pada
tanah lempung ditambah abu ampas tebu 10% ............................ 37
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
A
= Luas bidang sampel, cm2
ASTM = American Society for Testing and Materials
C
= Kohesi, kg/cm2
CH
= Lempung tak organik dengan plastisitas tinggi
CL
= Lempung tak organik dengan plastisitas rendah
Gs
= Berat jenis tanah (Specific gravity)
LL
= Batas cair
MH
= Lanau dengan plastisitas tinggi
ML
= Lanau dengan plastisitas rendah
OH
= Lempung organik dengan plastisitas tinggi
OL
= Lempung organik dengan plastisitas rendah
Pf
= Beban permanen, kg
Ph
= Beban horisontal, kg
PVD = Pre-Fabricated Vertical Drains
PI
= Indeks plastisitas
PL
= Batas plastis
S
= Derajat kejenuhan, %
Sc(f)
= Penurunan permanen
Sc(s)
= Penurunan penambahan/preloading
USCS = Unified Soil Classification System
Vf
= Volume total, cm3
Vv
= Volume rongga, cm3
Vw
= Volume air, cm3
Ws
= Berat butiran padat, gr
σ
= Tegangan normal tanah, kg/cm2
τ
= Tegangan geser tanah, kg/cm2
φ
= Sudut geser dalam,
gw
= Berat volume air, gr/cm3
ΔH
= Selisih tinggi
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Data identifikasi tanah.
Lampiran B
Data pengujian utama Direct Shear Test.
Lampiran B1 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis tanpa beban awal pada tanah lempung
asli.
Lampiran B2 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis tanpa beban awal pada tanah lempung
yang ditambah abu ampas tebu 10%.
Lampiran C
Data pengujian utama Direct Shear Test.
Lampiran C1 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis dengan beban awal pada tanah lempung
asli.
Lampiran C2 Data pengujian utama Direct Shear Test pada penggunaan
metode elektroosmosis dengan beban awal pada tanah lempung
yang ditambah abu ampas tebu 10%.
Lampiran D
Foto-foto laboratorium.
Lampiran E
Lembar konsultasi dan lembar pengesahan laboratorium.
commit to user
xv