Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
KAJIAN KUAT GESER TANAH GAMBUT AKIBAT PRELOADING PADA SKALA
KECIL LABORATORIUM
Aazokhi Waruwu1.
Debby Endriani2.
Cindy Meutia Dewi3.
Rika Deni Sisanti4 1Jurusan Teknik Sipil.
Institut Teknologi Medan.
Jl.
Gedung Arca No.
Medan, 20217 Email korespondensi: azokhiw@gmail.
2Jurusan Teknik Sipil.
Institut Teknologi Medan.
Jl.
Gedung Arca No.
Medan, 20217 Email korespondensi: debby.
endriani123@gmail.
3Jurusan Teknik Sipil.
Institut Teknologi Medan.
Jl.
Gedung Arca No.
Medan, 20217 Email korespondensi: cindymutia99@gmail.
4Jurusan Teknik Sipil.
Institut Teknologi Medan.
Jl.
Gedung Arca No.
Medan, 20217 Email korespondensi: razzanrikadeni@yahoo.
ABSTRAK
Tanah dasar konstruksi seharusnya memiliki daya dukung dan kuat geser yang cukup dalam menahan beban di atasnya, tanah yang memiliki kuat geser rendah seperti gambut perlu upaya Preloading salah satu metode perbaikan kuat geser gambut.
Tanah gambut terlebih dahulu diberi beban sebelum beban permanen diterapkan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perilaku penurunan dan perubahan parameter kuat geser tanah yang diberi Pendekatannya dilakukan pada uji model skala kecil di laboratorium menggunakan bak uji yang diisi tanah gambut.
Tanah diberi beban timbunan sebagai preloading.
Penambahan beban dilakukan selama 1 hari dan 1 minggu.
Uji geser langsung dilakukan pada tanah gambut yang telah diperbaiki dengan preloading.
Hasil penelitian didapatkan bahwa preloading dalam waktu 1 hari mengakibatkan penurunan berlebih pada beban-beban besar, karena daya dukung tanah terlampaui.
Tahapan beban yang baik diberikan dengan tekanan lebih kecil dari nilai kuat geser undrained .
dan total tekanan yang dihasilkan selama preloading harus lebih besar daripada nilai cu.
Nilai kohesi tanah meningkat pada beban-beban rendah, tetapi sedikit berkurang pada beban-beban tinggi.
Sedangkan nilai sudut gesek dalam tanah mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan tekanan dari preloading, terutama pada waktu preloading 1 minggu.
Preloading dengan tekanan dan waktu yang lama dapat memperbaiki pemampatan, mengurangi kadar air, meningkatkan kepadatan, dan meningkatkan kuat geser Kata kunci: Kuat geser, kohesi, sudut gesek dalam, gambut, preloading ABSTRACT The construction subgrade should have sufficient bearing capacity and shear strength to withstand the load on it, soils that have low shear strength such as peat need improvement.
Preloading is a method of improving the shear strength of peat.
The peat soil is first loaded before the permanent load is applied.
This study aims to determine the behavior of settlement and changes in the parameters of the shear strength of the soil given preloading.
The approach is conducted on a small-scale model test in the laboratory using a test box filled with peat soil.
The soil is loaded with embankment as preloading.
The addition of the load was conducted for 1 day and 1 week.
The direct shear test was conducted on peat soil that had been improved by The results showed that preloading within 1 day resulted in excessive settlement of large loads, because the bearing capacity of the soil was exceeded.
A good load stage is given with a pressure less than the value of undrained shear strength .
and the total pressure generated during preloading must be greater than the value of cu.
The soil cohesion value increases at low loads, but decreases at high loads.
While the value of the angle of internal friction in the soil has increased along with the increase in pressure from preloading, especially at the time of 1 week 43 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 of preloading.
Preloading with pressure and a long time can improve compression, reduce water content, increase density, and increase soil shear strength.
Keywords: Shear strength, cohesion, angle of internal friction, peat, preloading PENDAHULUAN Tanah gambut merupakan tanah yang didominasi dengan bahan organik di atas 75%, sehingga mempengaruhi perilaku tanah dalam mendukung beban yang bekerja di atasnya.
Beberapa di antaranya mengandung kadar serat yang tinggi dan sering disebut dengan gambut berserat, mempengaruhi perilaku pemampatan dari tanah tersebut.
Tanah gambut dengan pemampatan yang lebih besar dibandingkan gambut tidak berserat dengan kadar serat < 20% .
Jenis tanah gambut seringkali menimbulkan pembangunan di atas permukaan gambut tanpa perbaikan.
Beberapa masalah geoteknik yang akan muncul, baik saat pembangunan maupun setelah pekerjaan konstruksi, di antaranya terjadinya penurunan berlebih saat beban mulai bekerja akibat dari kenaikan tekanan air pori yang menyebabkan berkurangnya volume tanah .
Selain penurunan yang cukup tinggi, tanah gambut memiliki kadar air tinggi, kadar organik tinggi, pemampatan tinggi, dan daya dukung rendah.
Tanah gambut berserat dengan kadar abu rendah memiliki kadar air dan pemampatan tinggi, baik pemampatan primer maupun sekunder .
Sifat gambut yang memiliki pemampatan dan kadar air tinggi, kekuatan geser rendah, dan penurunan jangka panjang saat menimbulkan masalah serius ketika konstruksi didirikan .
Gambut dianggap sebagai tanah yang tidak cocok untuk mendukung beban konstruksi dalam keadaan alami tanpa perbaikan .
Ada beberapa metode perbaikan tanah gambut yang biasa dilakukan di antaranya penggantian tanah, pemasangan perkuatan, preloading, perbaikan tanah, pemancangan tiang-tiang, dan pencampuran bahan stabilisasi seperti semen dan kapur .
Perbaikan kuat geser tanah gambut dapat dilakukan dengan penambahan semen dan ecocure sebagai bahan aditif .
Jenis tanah seperti gambut yang memiliki permanennya dilaksanakan dan biasa disebut preloading .
Maksud preloading adalah untuk meniadakan atau mereduksi penurunan konsolidasi dengan menerapkan awal pada tanah pelaksanaan bangunan permanen .
Perilaku pemampatan tanah gambut dapat diperbaiki dengan preloading .
Salah satu metode preloading yang bisa dilakukan untuk mempercepat pemampatan tanah gambut adalah penerapan beban timbunan.
Beban timbunan sebagai preloading dapat mengurangi pemampatan tanah gambut .
Perbaikan tanah dengan preloading dapat meningkatkan daya dukung tanah gambut .
Preloading dengan beban timbunan secara bertahap dapat menjamin stabilitas Metode segera dan kegagalan timbunan dapat dihindari .
Manfaat preloading dapat diketahui dari peningkatan daya dukung.
Hasil yang baik didapatkan pada waktu preloading yang relatif lebih lama .
Peningkatan kuat geser dan daya dukung tanah gambut dapat terjadi akibat proses konsolidasi saat tanah .
Proses konsolidasi makin mempercepat keluarnya air dari pori-pori tanah gambut, sehingga tanah gambut semakin padat.
Kuat geser tanah gambut yang mampat dan padat akan semakin meningkat .
Parameter penting untuk mengetahui daya dukung tanah adalah kuat geser tanah yang 44 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 dapat ditentukan dari nilai kohesi dan sudut gesek dalam tanah melalui uji geser langsung .
irect shear tes.
Parameter kuat geser dipengaruhi oleh sifat-sifat tanah seperti angka pori, ukuran butir, berat isi, dan kandungan air dalam tanah .
Parameter kuat geser tanah gambut dipengaruhi oleh air.
Nilai kohesi tanah gambut yang terendam air lebih tinggi daripada gambut yang tidak terendam, sedangkan nilai sudut gesek tanah gambut yang terendam air lebih rendah daripada yang tidak terendam .
Perbaikan tanah dengan preloading mengalami kesulitan apabila langsung pada skala penuh di lapangan, untuk itu Alternatif pembebanan yang efektif dalam mempercepat pemampatan tanah gambut.
Perbaikan tanah gambut dapat diketahui efektif, apabila nilai kuat geser dan daya dukung mengalami peningkatan, namun hal ini sulit diketahui apabila telah dilakukan penimbunan di lapangan.
Pada penelitian ini dilakukan pengujian kuat geser pada tanah gambut yang telah mengalami preloading terlebih dahulu melalui skala kecil dalam bak uji di laboratorium.
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perilaku penurunan tanah
gambut akibat preloading dan untuk mengetahui pengaruh preloading pada perubahan parameter kuat geser tanah
METODE PENELITIAN
Media tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah berupa tanah gambut yang berasal dari Desa Sei Kepayang.
Kabupaten Asahan.
Provinsi Sumatera Utara.
Tanah gambut ini sama dengan tanah gambut yang digunakan pada penelitian .
Tanah gambut dijemur dan dipisahkan dari serat-serat berukuran di atas 1 cm.
Tanah yang telah selesai disortir, dicampur dengan air secukupnya dan dipadatkan dalam bak uji mendekati kepadatan tanah gambut di Tanah dipadatkan setiap 10 cm sampai mencapai kedalaman 50 cm.
Penambahan air dilakukan melalui pipapipa yang telah dipasang di setiap sudut bak uji, dengan tujuan supaya lapisan gambut mengalami kejenuhan.
Tanah gambut dibiarkan selama 1 minggu sambil menunggu proses pengaliran air dalam poripori gambut.
Kepadatan dan kadar air tanah sebelum diberi preloading diuji pada setiap kedalaman 10 cm.
Selain itu juga dilakukan pengujian kuat tekan bebas untuk mendapatkan nilai kuat geser undrained .
pada kondisi awal.
Pengujian preloading menggunakan skala kecil di laboratorium dalam bak uji berukuran 180 cm y 150 cm y 70 cm.
Skema pengujian dapat dilihat pada Gambar 1.
Kerangka Besi Penahan Besi Pegangan Dial Dial/Gauge Timbunan Besi Nako Pelat Penurunan Pipa PVC 50 cm Tanah Gambut 20 cm Lapisan Padat 15 cm 15 cm 15 cm 15 cm 150 cm Gambar 1.
Skema Preloading Skala Kecil Laboratorium Perbaikan tanah dengan sistem preloading menggunakan model beban timbunan.
Timbunan yang digunakan berupa potongan besi nako yang berukuran 4 cm y 1,9 cm y 1,9 cm.
Tahapan beban setiap 2 lapis potongan besi nako dengan tebal 3,8 cm sebanding dengan tekanan 3,02 kPa.
Waktu pembebanan dibedakan menjadi 2 .
yaitu beban tidak bertahap selama 1 hari 45 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 Gambar 2.
Proses Preloading dengan Timbunan Besi Penurunan akibat preloading dibaca melalui dial gauge yang dipasang pada titik-titik Penurunan dibaca pada waktuwaktu Pengujian kuat geser dilakukan dengan uji geser langsung .
irect shear tes.
pada sampel tanah yang telah mengalami Sampel tanah diambil dari dalam bak uji menggunakan ring untuk diteruskan dengan pengujian pada alat geser langsung (Gambar .
Parameter kuat geser didapatkan dari uji kuat geser langsung baik sebelum maupun Parameter kuat geser yang diperoleh dari hasil pengujian ini adalah nilai kohesi .
dan sudut gesek dalam tanah gambut (A).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil-hasil penelitian yang akan diuraikan dan dibahas pada bagian ini diawali dengan hasil penurunan akibat preloading baik untuk variasi waktu 1 hari maupun 1 Hasil penelitian selanjutnya merupakan hasil uji kuat geser dari sampel tanah yang telah diberi preloading.
Berdasarkan uji kuat geser dari alat direct shear, didapatkan parameter kuat geser berupa nilai-nilai kohesi dan sudut gesek dalam tanah.
Tanah gambut yang siap untuk diberi preloading, terlebih dahulu diuji dengan mengambil sampel di setiap kedalaman 10 cm pada 5 titik pengujian, masing-masing di 4 sudut dan 1 titik di tengah bak uji.
Kadar air dan berat isi sampel gambut pada setiap kedalaman ditunjukkan dalam Gambar 4.
Berat isi sampel gambut di dalam bak uji rata-rata 0,950 gr/cm3 mendekati sama dengan berat isi tanah gambut di lapangan, yaitu sebesar 0,986 gr/cm3.
Rata-rata kadar air sampel gambut yang diberi preloading didapatkan sebesar 308 %.
Berat isi .
r/cm.
Kedalaman .
dan beban bertahap 1 minggu.
Tekanan akibat beban timbunan terdiri dari 3,02 kPa, 6,05 kPa, 9,07 kPa, dan 12,09 kpa.
Proses preloading seperti terlihat pada Gambar 2.
Berat isi Kadar air Kadar air (%) Gambar 4.
Kepadatan dan Kadar Air Tanah dalam Bak Uji .
Gambar 3.
Uji Kuat Geser: .
Cetak .
Proses uji geser langsung Hasil uji kuat tekan bebas pada sampel tanah dalam bak uji sebelum diberi preloading ditunjukkan pada Gambar 5.
Tanah gambut ini memiliki nilai kuat tekan .
sebesar 0,14 kg/cm2 dan kuat geser undrained .
sebesar 0,07 kg/cm2 atau 7 kPa.
Tanah ini termasuk pada klasifikasi 46 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 Tekanan .
tanah sangat lunak karena memiliki nilai cu < 12,5 kPa .
Penurunan 1 hari Tekanan 6,05 kPa Penurunan 1 minggu Waktu .
Penurunan .
Tegangan .
g/cm.
Regangan (%) Gambar 7.
Preloading dengan Tekanan 6,05 kPa Gambar 5.
Hasil Uji Kuat Tekan Bebas Tanah Sebelum Preloading Hasil uji preloading Beberapa hasil uji preloading pada tanah gambut ditunjukkan pada Gambar 6 sampai Gambar Hasil mengakibatkan tanah gambut menjadi padat sejalan dengan proses keluarnya air dalam pori-pori tanah.
Semakin tinggi penurunan, tanah gambut semakin padat dan mampat.
Beban-beban yang semakin tinggi menunjukkan penurunan yang semakin tinggi.
Penurunan 1 hari Penurunan .
Tekanan .
Tekanan 3,02 kPa Penurunan 1 minggu Waktu .
Sistem penambahan beban dan waktu preloading memperlihatkan pengaruh pada besarnya penurunan.
Preloading yang cepat menunjukkan penurunan yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan preloading dengan waktu lama.
Pemampatan gambut terus terjadi sejalan dengan lamanya preloading yang diterapkan.
Penurunan gambut pada preloading 1 minggu masih terjadi, ini menunjukkan masih terjadinya penurunan akibat konsolidasi sekunder.
Penurunan pada awal pembebanan terjadi secara signifikan, namun penurunan lanjutan perlahan meningkat sejalan dengan tahapan waktu preloading.
Beban langsung tanpa tahapan beban terutama pada bebanbeban besar kurang baik pada pemampatan tanah gambut, hal ini disebabkan karena tanah gambut memiliki daya dukung Seperti terlihat pada preloading dengan tekanan di atas 9,07 kPa > cu = 7 kPa, penurunan untuk 1 hari lebih tinggi daripada 1 minggu (Gambar 8 dan Gambar Gambar 6.
Preloading dengan Tekanan 3,02 kPa 47 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 Tekanan .
Penurunan 1 hari Tekanan 9,07 kPa Penurunan 1 minggu Waktu .
Penurunan .
kPa diperlihatkan pada Gambar 10.
Hasil uji ini menunjukkan perbedaan kuat geser tanah gambut yang mengalami preloading cepat dan lama.
Preloading cepat diwakili dengan beban tidak bertahap selama 1 hari dan preloading lama diwakili dengan beban bertahap selama 1 minggu.
Preloading 1 hari Tegangan geser .
g/cm.
Gambar 8.
Preloading dengan Tekanan 9,07 kPa Tekanan .
penurunan 1 hari Penurunan .
Preloading 1 minggu Tekanan 12,09 kPa penurunan 1 minggu Waktu .
Tegangan normal .
g/cm.
Gambar 10.
Hasil Uji Geser pada Preloading 9,07 kPa Gambar 9.
Preloading dengan Tekanan 12,09 kPa Preloading yang diberikan seharusnya mempertimbangkan kuat geser undrained Pada penelitian ini terlihat bahwa untuk waktu preloading yang cepat, tekanan di atas nilai kuat geser undrained memperlihatkan penurunan yang cukup Oleh karena itu, tahapan beban yang diberikan sebaiknya maksimal sama dengan nilai kuat geser undrained.
Hal ini terlampauinya daya dukung tanah.
Hasil uji kuat geser Uji kuat geser dilakukan pada setiap sampel tanah yang telah diberi preloading.
Hasil uji kuat geser langsung pada sampel tanah yang telah diberi preloading dengan tekanan 9,07 Preloading yang lama memperlihatkan kuat geser yang lebih tinggi daripada preloading yang cepat.
Pemampatan gambut pada preloading lama semakin berkurang dan tanah semakin padat.
Tanah yang lebih padat memberikan kuat geser yang lebih Air dalam pori-pori tanah terdesak keluar, tanah menjadi lebih padat akibatnya sudut gesek antar butir tanah semakin meningkat walaupun sedikit mengurangi kohesi tanah.
Hal ini terlihat pada kuat geser tanah yang diberi preloading selama 1 minggu.
Sedangkan sudut gesek pada tanah yang diberi preloading selama 1 hari terlihat lebih kecil dibandingkan dengan tanah yang diberi preloading selama 1 minggu.
Hasil uji kuat geser langsung pada preloading 1 minggu ditunjukkan pada Gambar 11.
Hasil ini memperlihatkan pengaruh besarnya preloading yang diterapkan pada tanah gambut.
Kuat geser tanah ditunjukkan pada tegangan geser 48 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 12,09 kPa Tegangan geser .
g/cm.
yang didapatkan, pada tegangan normal kecenderungan peningkatan kuat geser preloading, terutama pada tegangan normal yang tinggi.
Hal ini dapat berpengaruh pada parameter kuat geser tanah.
12,09 kPa 9,07 kPa 6,05 kPa 6,05 kPa 3,02 kPa Tanpa preloading 3,02 kPa Tanpa preloading Pergeseran horizontal .
Gambar 12.
Hubungan Pergeseran Horizontal dengan Tegangan Geser pada Preloading 1 Minggu Tegangan normal .
g/cm.
Gambar 11.
Kuat Geser pada Peloading 1 Minggu Hubungan pergeseran horizontal dengan tegangan geser pada preloading 1 minggu diperlihatkan pada Gambar 12.
Pada pergeseran horizontal yang sama, kuat geser tanah terlihat semakin tinggi seiring dengan peningkatan preloading.
Perbaikan tanah gambut ditunjukkan pada peningkatan kuat Kuat geser yang semakin tinggi memberikan nilai daya dukung yang semakin tinggi juga.
Pengaruh preloading pada nilai kohesi dan sudut gesek tanah Perilaku berat isi tanah dan kadar air akibat preloading ditunjukkan pada Gambar 13.
Tekanan akibat preloading berpengaruh pada peningkatan berat isi tanah dan pengurangan kadar air tanah.
Kadar air (%) Berat isi Kadar air Tekanan preloading .
Tekanan preloading .
Tegangan geser .
g/cm.
9,07 kPa Berat isi .
r/cm.
Gambar 13.
Pengaruh Preloading pada Kepadatan Tanah Parameter tanah yang diperoleh dari hasil uji kuat geser langsung terdiri dari kohesi dan sudut gesek dalam tanah.
Pengaruh preloading terhadap nilai kohesi tanah ditunjukkan pada Gambar 14.
Pengaruh 49 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 preloading terhadap nilai sudut gesek dalam tanah ditunjukkan pada Gambar 15.
Preloading 1 hari Kohesi .
g/cm.
Preloading 1 minggu y = 0.
RA = 0.
Sudut gesek dalam .
y = 0.
0512x2 - 0.
RA = 0.
Preloading 1 hari Preloading 1 minggu Tekanan preloading .
Gambar 14.
Pengaruh Preloading pada Nilai Kohesi Kohesi berhubungan dengan kandungan air Tanah-tanah ditemukan pada tanah berbutir halus, karena mengandung banyak air.
Pada kasus tanah gambut, awalnya tanah memiliki kandungan air yang cukup tinggi.
Bebanbeban kecil direspon oleh kenaikan tekanan air pori.
Kadar air tanah terlihat masih tinggi pada beban-beban menyebabkan nilai kohesi meningkat baik untuk preloading 1 hari maupun 1 minggu.
Namun, pada beban-beban besar nilai kohesi tanah semakin berkurang seiring dengan pengurangan kadar air tanah (Gambar .
Walaupun demikian, kohesi tanah yang diberi preloading, masih lebih tinggi dibandingkan tanpa preloading.
Tekanan preloading .
Gambar 15.
Pengaruh Preloading pada Nilai Sudut Geser Dalam Parameter kuat geser lainnya dapat diketahui pada nilai sudut gesek dalam Nilai sudut gesek dalam tanah dipengaruhi oleh tekanan dan waktu Tekanan total di atas nilai cu tanah tanpa preloading memperlihatkan peningkatan sudut gesek dalam yang Hal ini terjadi akibat dari kepadatan tanah yang semakin tinggi dan kadar air berkurang, seperti ditunjukkan pada Gambar 13.
Peningkatan sudut gesek dalam tanah pada preloading 1 minggu masih lebih baik daripada preloading 1 hari.
Peningkatan pemampatan dalam waktu yang lebih lama berakibat pada peningkatan kepadatan tanah dan berkurangnya air dalam pori-pori tanah.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dan pembahasan, maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai Perilaku penurunan akibat preloading dipengaruhi oleh waktu dan tekanan yang diberikan.
Tekanan yang tinggi dan dalam waktu singkat dapat berakibat pada penurunan berlebih.
Waktu preloading yang cepat dapat dilakukan pada tekanan di bawah nilai cu tanah, agar penurunan berlebih dapat dihindari akibat daya dukung terlampaui.
Akan tetapi beban bertahap dalam jangka 50 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Aazokhi-Debby-Cindy-Rika_Desembe.
2021 peningkatan daya dukung tanah, sehingga penurunan berlebih dapat Tekanan preloading di atas cu tanah menghasilkan kuat geser yang lebih baik, utamanya pada waktu preloading yang lebih lama.
Peningkatan kohesi tanah terjadi pada beban-beban rendah, hal ini tekanan air pori pada awal-awal penerapan beban.
Parameter sudut gesek tanah didapatkan meningkat signifikan pada tekanan di atas nilai cu tanah.
Tanah mengalami pemampatan yang lebih baik, sehingga kadar air berkurang dan kepadatan meningkat.
Hal ini dapat meningkatkan nilai sudut gesek dalam Peningkatan nilai sudut gesek tanah berpengaruh pada peningkatan daya dukung tanah gambut.
Berdasarkan didapatkan bahwa kuat geser tanah yang lebih baik terjadi pada preloading secara bertahap dengan tekanan maksimum setiap tahap sebesar nilai kuat geser undrained .
tanah dan waktu yang lebih lama dengan tekanan total di atas cu tanah tanpa preloading.
DAFTAR PUSTAKA