SKRIPSI STUDI PENGARUH PENAMBAHAN SERAT SERABUT KELAPA TERHADAP NILAI STABILITAS TANAH LEMPUNG PADA PENGUJIAN KUAT GESER
Seprin Taneo (0906102654) Mahasiswa Jurusan Teknik Pertambangan, FST, Universitas Nusa Cendana, Kupang
ABSTRACT
Clay is known to have a poor characteristic characteristic because this type of soil soil has a low bearing capacity, easy to absorb water but difficult in releasing, large properties in compaction and swell, very cohesive and is easily deformed. Coconut coir fiber is resistant to weathering and has a high ability to pass water. Therefore this research aims to determine the effect of addition of coconut coir fiber on the stability of clay. The study is located in Benu Village, District of Takari - Kupang Region, which has the morphology of a low undulation hills with low vegetation density. The research method used is field survey and the sampling method is purposive sampling with laboratory analysis approach, in which the shear strength test is performed three times with the coir fiber variation of 0%, 0,5%, 1% and 1,5%. The results shows that the coconut coir fiber have an impact in raising the stability of clay, which is proven by the increase of the cohesion (c) and shear strength ( () on the second and third test and is not followed by the shear angle (φ).
Keywords: coconut coir fiber, shear strength test, stability of clay ABSTRAK
Tanah lempung merupakan salah satu tanah yang mempunyai sifat yang kurang baik. Jenis tanah ini mempunyai daya dukung yang rendah, mudah menyerap air namun susah melepaskannya, sifat kembang susut yang besar dan sifat yang sangat kohesif serta deformasi yang terjadi sangat besar. Serat serabut kelapa merupakan serat yang tahan akan pelapukan dan memiliki kemampuan yang tinggi untuk meloloskan air. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat serabut kelapa terhadap nilai stabilitas tanah lempung. Lokasi penelitian terletak di Desa Benu, Kecamatan Takari, Kabupaten Kupang dimana daerah ini berada pada morfologi perbukitan yang bergelombang rendah dengan kerapatan tumbuhan yang rendah. Metode penelitian yang digunakan adalah survei lapangan dan metode pengambilan sampel adalah purposive adalah purposive sampling dengan dengan pendekatan analisis laboratorium, laboratorium, dimana pengujian kuat geser dilakukan sebanyak tiga kali dengan variasi serat serabut kelapa sebanyak 0%, 0,5%, 1% dan 1,5%. Hasil pengujian menunjukkan bahwa serat serabut kelapa memiliki pengaruh dalam menaikkan nilai stabilitas tanah lempung, terbukti dengan naiknya nilai kohesi (c) dan nilai kuat geser ( () pada pengujian kedua dan ketiga, yang tidak diikuti oleh sudut geser dalam (ϕ (ϕ). Kata Kunci: serat serabut kelapa, pengujian kuat geser, stabilitas tanah lempung
Tanah lempung merupakan salah satu tanah yang mempunyai sifat yang kurang baik. Jenis tanah ini mempunyai daya dukung yang rendah, mudah menyerap air namun susah melepaskannya, sifat kembang susut yang besar dan sifat yang sangat kohesif serta deformasi yang terjadi sangat besar (Sazuatmo,2011). Dengan adanya permasalahan tersebut maka salah satu alternatif yang bisa digunakan sebagai bahan stabilisator tanah adalah serat serabut kelapa. Pemilihan serat serabut kelapa sebagai bahan stabilisasi dikarenakan serat serabut kelapa adalah bahan yang mudah meloloskan air (B. Army dan Liliwarti, 2009), dan juga banyak dijumpai di Kota Kupang. Serat serabut kelapa yang merupakan limbah saat panen buah kelapa selama ini hanya dimanfaatkan oleh pelaku kerajinan, namun belum digunakan untuk bahan stabilisasi tanah (Sriyati Ramadhani, 2011). Beberapa keistimewaan pemanfaatan serat serabut kelapa sebagai stabilisator dalam upaya perbaikan tanah yang ramah lingkungan dan mendukung gagasan pemanfaatan serat serabut kelapa menjadi salah satu bahan tambah usaha stabilitas terhadap tanah lempung (Sazuatmo,2011). Serat serabut kelapa juga mempunyai keuntungan yaitu tahan terhadap serangan mikroorganisme, pelapukan dan pekerjaan mekanis (gosokan dan pukulan). Serat serabut kelapa juga mempunyai sifat yang ulet, dapat menyerap air, dan mempunyai tingkat keawetan yang baik jika tidak berhubungan langsung dengan cuaca (Mulyono, 2004). Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk membandingkan nilai-nilai sifat fisik dan mekanik tanah lempung asli dan lempung yang telah dicampur dengan serat serabut kelapa. Penelitian ini juga berguna untuk mengetahui nilai kuat geser maksimum (), nilai kohesi (C) dan nilai sudut geser dalam (). Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan penelitian ini adalah: 1. Mengetahui nilai kuat geser maksimum (), nilai kohesi (C) dan sudut geser dalam ()
dari tanah lempung asli pada pengujian kuat geser pertama, kedua dan ketiga. 2. Mengetahui pengaruh penambahan serat serabut kelapa terhadap nilai kohesi (C) dan nilai sudut geser dalam () tanah lempung pada pengujian kuat geser pertama, kedua dan ketiga. 3. Mengetahui pengaruh penambahan serat serabut kelapa terhadap nilai kuat geser maksimum () pada pengujian kuat geser pertama, kedua dan ketiga. 4. Mengetahui pengaruh penambahan serat serabut kelapa terhadap nilai stabilisasi tanah lempung. MATERI DAN METODE Materi 1. Tanah Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel partikel padat tersebut. Sementara tanah menurut Terzaghi yaitu “tanah terdiri dari butiran-butiran hasil pelapukan massa batuan massive, dimana ukuran tiap butirnya dapat sebesar kerikil-pasir-lanau-lempung dan kontak antar butir tidak tersementasi termasuk bahan organik.
Gambar 1. Diagram fase Tanah Tanah terdiri dari tiga komponen yaitu udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tak
mempunyai pengaruh teknis sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang di antara butiran-butiran (ruang ini disebut pori atau voids) sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Sehingga jika beban diterapkan pada tanah kohesif yang jenuh maka pertama kali beban tersebut akan didukung oleh tekanan air dalam rongga pori tanahnya. Pada kondisi ini butiran-butiran lempung tidak dapat mendekat satu sama lain untuk meningkatkan tahanan geser selama pori di dalam rongga pori tidak keluar meninggalkan rongga tersebut. Karena rongga pori tanah lempung sangat kecil, keluarnya air pori meninggalkan rongga pori memerlukan waktu yang lama. Jika sesudah waktu yang lama setelah air dalam rongga pori berkurang butiran-butiran lempung dapat mendekat satu sama lain sehingga tahanan geser tanahnya meningkat. Masalah ini tak dijumpai pada tanah granuler yang rongga porinya relatif besar karena sewaktu beban diterapkan air langsung keluar dari rongga pori dan butiran dapat menedekat satu sma lain yang mengakibatkan tekanan gesernya langsung meningkat. 2.
Kuat Geser Tanah Kuat geser tanah merupakan hal yang sangat penting dalam analisis keruntuhan lereng. Keruntuhan lereng dapat saja terjadi pada hampir setiap kasus lereng alami atau lereng buatan secara pelan atau tiba-tiba dengan atau tanpa adanya tanda-tanda sebelumnya. Penyebab utama terjadinya keruntuhan lereng adalah meningkatnya tegangan geser, menurunnya kuat geser pada bidang longsor atau keduanya secara simultan. Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis-analisis kapasitas dukung tanah, stabilitas lereng dan gaya dorong pada dinding penahan tanah. Menurut Mohr (1910) keruntuhan terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Hubungan fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada bidan runtuhnya, dinyatakan oleh persamaan;
τ = C + σn tg dengan τ adalah tegangan geser (kN/m2) pada saat terjadinya keruntuhan atau kegagalan, dan σ adalah tegangan normal (kN/m2) pada saat kondisi tersebut. Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-bitir tanah terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar pengertian ini, bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh ; a. Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi tidak tergantung pada tegangan normal yang bekerja pada bidang geser. b. Gesekan antar butir – butir tanah. 3.
Serat Serabut Kelapa Indonesia merupakan negara yang kaya akan tanaman kelapa setelah Filipina. Di Indonesia tanaman kelapa adalah tanaman hasil dari sektor pertanian yang sangat subur, karena Indonesia mempunyai banyak daerah pesisir yang merupakan tempat yang cocok bagi kelapa untuk tumbuh, (Apriyantono, 2008). Ada banyak manfaat yang di dapat dari tanaman kelapa, mulai dari akar, batang, daun, buah dan air yang terkandung didalamnya. Selain itu tanaman kelapa juga menghasilkan produk sampingan seperti sabut dan tempurung kelapa, namun hasil samping tanaman kelapa belum dimanfaatkan secara optimal bahkan sering terbuang percuma dan akhirnya bertumpuk menjadi limbah. Menurut United Coconut Association of the Philippines (UCAP), sabut kelapa membungkus tempurung kelapa mengandung sekitar sekitar 0.6 kg dari keseluruhan berat kelapa. Dalam sabut kelapa mengandung serat sekitar 75% serat dan selebihnya adalah gabus yang melekat pada serat. Serat dapat diperoleh dari sabut kelapa dengan cara perendaman dan kemudian dilakukan perlakuan mekanis. . Serat sabut kelapa dapat di manfaatkan seperti Coco Peat, Coco Fiber, keset, sapu, jok mobil, dan matras. Pohon kelapa merupakan tanaman umum yang terdapat di Nusa Tenggara Timur dengan produksi 66.676 ton/tahun dan luas areal perkebunan sebesar 159.115 hektare (Badan
Pusat Statistik Provinsi NTT, 2013). Buah kelapa yang dijual di Kota Kupang kebanyakan berasal dari daerah Amarasi, Kabupaten Kupang, mengingat bahwa produksi kelapa di Kota Kupang sangat rendah yakni 119 ton/tahun dengan luas area perkebunan yang hanya 215 hektar. Di Kota Kupang serat serabut kelapa belum dioptimalkan sebagai bahan kerajinan tangan selain sebagai alat mencuci piring dalam rumah tangga. Serat serabut kelapa bisa di jumpai di berbagai daerah di kota Kupang, khususnya di Pasar Inpres, Naikoten 1 dimana serat serabut kelapa tersebut hanya merupakan limbah dari buah kelapa yang dipasarkan. 4.
Regresi Linear Sederhana Regresi linier sederhana adalah metode statistika yang digunakan untuk membentuk model hubungan antara variabel terikat (dependen; respon; y) dengan satu variabel bebas (independen, prediktor, x). Analisis regresi linier sederhana memiliki tiga kegunaan, yaitu: deskripsi fenomena data, kontrol, dan prediksi. Model regresi linier sederhana dirumuskan dalam persamaan sebagai berikut : ( Dimana: y = Variabel Terikat a = Intersep b = Slope Model regresi linier menggunakan koefisien – koefisien, yang merupakan nilai duga parameter di dalam model regresi untuk kondisi yang sebenarnya. Koefisien regresi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu : 1. Intersep Intersep merupakan nilai rata – rata (konstanta) pada variabel y dalam model regresi linier apabila nilai pada variabel x sama dengan 0. Dengan kata lain, apabila x tidak memberikan kontribusi, maka secara rata-rata, variabel y akan bernilai sebesar nilai intersep. Untuk mendapatkan nilai konstanta intersep, maka digunakan rumus perhitungan sebagai berikut:
2.
Slope
Slope merupakan koefisien x dalam model regresi linier, berupa nilai yang menunjukkan seberapa besar kontribusi (sumbangan) yang diberikan suatu variabel x terhadap variabel y. Nilai slope dapat pula diartikan sebagai ratarata pertambahan (atau pengurangan) yang terjadi pada variabel y untuk setiap peningkatan satu satuan variabel x. Untuk mendapatkan nilai koefisien x ( slope), maka digunakan rumus perhitungan sebagai berikut: Dimana: = Intersep = Slope x = Nilai variabel bebas y = Nilai variabel terikat Setelah diperoleh nilai intersep dan slope maka dapat dibentuk sebuah model persamaan regresi linier sederhana, dan dapat dilakukan pendugaan terhadap variabel y dengan nilai variabel x tertentu. Metode 1. Studi Literatur Tahapan yang dilakukan sebelum atau selama Penelitian berlangsung. Literatur yang digunakan sebagai acuan tidak hanya sebatas buku namun dapat pula bahan-bahan lain misalnya artikel, tulisan ilmiah, data perusahaan dan internet ataupun informasi dari kegiatan di lapangan yang sebelumnya pernah dilakukan. 2.
Lokasi Pengambilan Conto atau Sampel Penelitian Lokasi Pengambilan sampel tanah lempung terletak di Desa Benu, Kecamatan Takari, Kabupaten Kupang, yang secara geografis berada pada koordinat 9°56’44,38” LS dan 123°59’14,27” BT. Sedangkan pengambilan serat serabut kelapa yang digunakan sebagai
bahan campur (variasi) adalah di Pasar Inpres Naikoten, Kecamatan Oebobo, Kota Kupang. 3. Metode Pengambilan Sampel Pengambilan sampel dilakukan dengan menghilangkan tanah penutup sedalam kurang lebih 50cm, kemudian tanah pada kedalaman 50cm digali dan dimasukkan kedalam wadah penyimpanan (karung). 4. Pengujian di Laboratorium Pengujian yang dilakukan di laboratorium adalah pengujian sifat fisik dan mekanik tanah. Pengujian sifat fisik tanah yang lakukan adalah pengujian berat jenis, pengujian batas konsistensi (atterberg ) sedangkan untuk sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah pengujian kuat geser langsung (direct shear test )
Tabel 1. Hasil Pengujian Berat Jenis Contoh Nomor Kode Berat Picno Berat Picno + Contoh Berat Contoh Berat Picno + Air + Contoh Berat Picno + Air Volume Berat Jenis Rata-rata
Lempung (gr) A B 22,245 21,51 32,245 31,51 10 10 78,081 77,941 71,827 71,676 3,746 3,735 2,670 2,677 2,673
Berdasarkan tabel 5.1, diperoleh nilai ratarata berat jenis tanah lempung sebesar 2,673. Hasil dari pengujian ini, selanjutnya akan digunakan untuk memperoleh nilai kadar air optimum melalui pengujian pemadatan. b) Pengujian Batas-Batas Atterberg Pengujian batas-batas atterberg bertujuan untuk mengetahui nilai batas cair ( Liquid Limit ), batas plastis ( Plastic Limit ) dan indeks plastisitas ( Plasticity Index).
Gambar 3. Tabel Hasil Pengujian Batas Cair dan Batas Plastis Grafik Pengujian Batas Cair
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian
) 40,00 % ( 38,00 r 35.47 i A36,00 r 34,00 a d a 32,00 K 30,00
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Pengujian Sifat Fisik Tanah a) Pengujian Berat Jenis
5
25
Banyak Ketukan
Gambar 4. Grafik Pengujian Batas Cair
125
Dari hasil nilai rata-rata batas cair (Liquit Limit) 35,47% dan hasil rata-rata batas plastis (Plastic Limit) 18,33%, maka diperoleh nila indeks plastisitas (Plasticity Index) = 35,47% 18,33% = 17,14%. c) Pengujian Pemadatan Tabel 2. Pengujian pemadatan Variasi Serat Serabut Kelapa (%) 0 0,5 1 1,5
Kadar air Optimum (%) 15,162 15,766 15,786 15,809
Berat Isi Kering Maksimum (gr) 1,702 1,666 1,659 1,632
2.
Pengujian Sifat Mekanik Tanah Pengujian yang dilakukan untuk mendapatkan sifat mekanik tanah adalah pengujian geser langsung (direct shear ). Pengujian kuat geser dilakukan sebanyak tiga kali dengan variasi serat serabut kelapa antara lain 0%, 0,5%, 1%, dan 1,5%. a. Hubungan Serat Serabut Kelapa Dengan Kohesi (C) Tanah Lempung
Gambar 5. Hubungan Serat Serabut Kelapa Dengan Nilai Kohesi (C) Serat serabut kelapa memiliki pengaruh terhadap nilai kohesi tanah lempung, dimana nilai kohesi mengalami kenaikan pada pengujian kuat geser yang kedua dan ketiga. b. Hubungan Serat Serabut Kelapa Dengan Sudut Geser dalam (ϕ)Tanah Lempung
Gambar 6. Hubungan Serat Serabut Kelapa Dengan Nilai Sudut Geser Dalam (ϕ) Peningkatan nilai kohesi (C) pada pengujian kuat geser kedua dan ketiga tidak ikuti nilai sudut geser dalam (). Nilai sudut geser dalam () cenderung menurun. c. Hubungan Serat Serabut Kelapa Dengan Kuat Geser Tanah () Tanah Lempung
Gambar 6. Hubungan Serat Serabut Kelapa Dengan Kuat Geser () Penambahan serat serabut kelapa pada tanah lempung dengan berbagai variasi cenderung menaikan nilai kuat geser () tanah lempung , hal tersebut terbukti pada pengujian kuat geser yang kedua dan ketiga. PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan hasil dan pembahasan pada bab-bab sebelumnya, maka peneliti dapat menyimpulkan beberapa hal yaitu :
1.
Pengujian kuat geser dilakukan sebanyak tiga kali pada tanah lempung asli dan diperoleh nilai kuat geser (), nilai kohesi (C) dan nilai sudut geser dalam () sebagai berikut : a. Pengujian yang pertama diperoleh nilai 2 kuat geser () sebesar 83,13 kN/m , kohesi 2 (C) sebesar 35,19 kN/m dan nilai sudut 0 geser dalam () sebesar 42,15 . b. Pengujian yang kedua diperoleh nilai kuat 2 geser () sebesar 69,32 kN/m , kohesi (C) 2 sebesar 36,13 kN/m dan nilai sudut geser 0 dalam () sebesar 33,83 . c. Pengujian yang ketiga diperoleh nilai kuat 2 geser () sebesar 71,52 kN/m , kohesi (C) 2 sebesar 36,02 kN/m dan nilai sudut geser 0 dalam () sebesar 36,47 . 2. Penambahan serat serabut kelapa dengan tiga variasi berbeda mempengaruhi nilai kohesi pada tiga kali pengujian kuat geser, Dan dari hubungan ini juga terlihat pada pengujian yang pertama nilai kohesi mengalami naik turun ada kenaikan nilai kohesi terjadi pada variasi 1% dengan nilai 2 kohesinya 48,888 kN/m dan pada variasi 1,5% dengan nilai kohesinya 2 41,786kN/m , untuk pengujian yang kedua nilai kohesi mengalami kenaikan pada setiap variasi penambahan serat serabut kelapa, dimana nilai kohesi (C) tertinggi terdapat pada variasi 1,5 sebesar 51,02 2 kN/m dan Pada pengujian kuat geser yang ketiga, nilai kohesi juga mengalami kenaikan pada setiap variasi dimana kenaikan tertinggi juga terjadi pada variasi 2 1,5% sebesar 49,36 kN/m . Peningkatan nilai kohesi (C) pada pengujian kuat geser kedua dan ketiga tidak ikuti nilai sudut geser dalam (). Nilai sudut geser dalam () cenderung menurun tetapi beberapa yang mengalami kenaikan, misalnya : a. pada pengujian kuat geser yang pertama kenaikan terjadi pada variasi 0,5% sebesar 0 48,96 dan pada variasi 1,5% sebesar 0 45,88 ,dimana kenaikan ini lebih besar dari nilai sudut geser dalam () tanah lempung asli.
b. Pada pengujian kuat geser yang ketiga kenaikan juga terjadi pada variasi 0,5% 0 sebesar 39,98 , dimana kenaikan ini lebi besar dari nilai sudut geser () tanah lempung asli. 3. Penambahan serat serabut kelapa pada tanah lempung dengan berbagai variasi cenderung menaikan nilai kuat geser () tanah lempung , hal tersebut terbukti pada pengujian kuat geser yang kedua dan ketiga. 4. Dari hasil hasil penelitian dan analisis data, serat serabut kelapa memiliki pengaruh dalam menaikkan nilai stabilitas tanah lempung, terbukti dengan naiknya nilai kohesi (c) dan nilai kuat geser () pada pengujian kedua dan ketiga.
DAFTAR PUSTAKA Army.B dan Liliwarti.2009. Pemanfaatan Serat Serabut Kelapa Sebagai DrainasePada Tanah Lempung. Padang: Kampus Unand Limau Manis.
Badan Standar Nasional Indonesia. 2008. Cara Uji Berat Jenis Tanah. Badan Standar Nasional Indonesia. 2008. Cara Uji Kepadatan Ringan Untuk Tanah. Badan Standar Nasional Indonesia. 2008. Cara Uji Penentuan Batas Cai Tanah Badan Standar Nasional Indonesia. 2008. Cara Uji Penentuan Batas Plastis dan Indeks Plastisitas Tanah Das M, Braja.1995. Mekanika Tanah jilid 1, Jakarta: Erlangga Hardiyatmo. 2010. Mekanika Tanah 1, Jakarta: PT. Grammedia Widiasarana Indonesia. Hardiyatmo, H. C. Stabilisasi Tanah Untuk Perkerasan Tanah .Yogyakarta: Gadjah Mada University Press
Putra , W.F.2011. Peluang Bisnis Industri Serat Serabut Kelapa. Yogyakarta: STMIK AMIKOM. Saputra, Roni.2013. Statistik Terapan. Sazuatmo. 2011..Pengaruh Material Plastik Terhadap Kekuatan Geser Pada Tanah Lempung. Bengkulu: FT UNIHAZ. Vidayanti, Desiana. Modul Mekanika Tanah 1. Jakarta: Mercu Buana University. .
: Linear Break Even Analysis When is it Applicable to a Business , Working Paper No. 29 ISSN 1444-8990, Brisbane Austr
