BAB III Konsolidasi Editable

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2006Kelompok VI Bab III

BAB III

PENGUJIAN KONSOLIDASI

A. Umum

Konsolidasi adalah proses mengalirnya air pori dari lapisan tanah yang jenuh air

dan disertai dengan mengecilnya volume tanah akibat adanya penambahan beban

vertikal diatasnya. Pada kenyataannya konsolidasi bisa diartikan pula sebagai

penurunan / settlement.

Konsolidasi terjadi apabila memenuhi syarat - syarat :

- Tanah dalam keadaan jenuh air.

- Adanya beban di atasnya

- Adanya air yang mengalir

Pada saat konsolidasi berlangsung, gedung atau bangunan di atas lapisan tersebut

akan menurun ( settle ). Dalam bidang teknik sipil ada dua hal yang perlu

diketahui mengenai penurunan itu, yaitu :

a. Besarnya penurunan yang akan terjadi

b. Kecepatan penurunan ini

Ciri penurunan pada lapisan tanah lempung :

a. Penurunan yang terjadi agak besar

b. High Compressibility

c. Memerlukan waktu lama

d. Daya rembesan air yang sangat rendah

Ciri penurunan pada lapisan tanah pasir

a. Penurunan kecil

b. Low Compressibility


c. Memerlukan waktu yang cepat

d. Daya rembesan air tinggi

Istilah – istilah :

Overconsolidated : Lapisan – lapisan bawah pernah mengalami

tekanan di atasnya yang lebih tinggi dari pada masa sekarang.

Normally consolidated : Lapisan – lapisan bawah belum pernah mengalami

tekanan di atasnya yang lebih tinggi dari masa sekarang.

Dari beberapa catatan hasil – hasil pengukuran menunjukkan bahwa pada

umumnya besarnya penurunan di lapangan kira – kira sesuai atau lebih kecil dari

pada angka yang dihitung. Ketidaksesuaian pengukuran dapat disebabkan karena :

1. Contoh tanah tidak benar – benar asli

2. Alat konsolidasi kurang sempurna.

3. Tegangan yang dihitung menurut teori elastisitas

Kecepatan penurunan dilapangan ternyata agak lebih cepat daripada yang

dihitung, ini disebabkan oleh :

1. Harga Cv yang diukur di laboratorium lebih kecil dari yang

berlaku di lapangan. Ini mungkin karena tanah setempat tidak seragam,

mengandung retakkan, lapisan pasir.

2. Pengaliran air dilapangan tidak hanya pada jurusan vertikal saja,

juga horizontal.

Pengujian ini merupakan pengujian satu dimensi, dimana beban yang bekerja

hanya satu arah yaitu vertikal.

Koefisien konsolidasi ( Cv ) berhubungan dengan beberapa lama suatu

konsolidasi tertentu akan terjadi.


Koefisien kompresi ( Cc ) berhubungan dengan berapa besarnya konsolidasi atau

penurunan yang akan terjadi.

B. Tujuan

Adapun tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan parameter-parameter

konsolidasi, yaitu Koefisien Konsolidasi ( Cv ) dan Koefisien Kompresi ( Cc )

yang terjadi akibat adanya tekanan yang bekerja pada tanah tersebut. Dalam

pengujian ini digunakan standar ASTM D – 2435 – 90.

C. Alat yang Digunakan

1). Satu set alat konsolidasi ( Odo Meter ) yang terdiri dari alat - alat

pembebanan dan sel konsolidasi

2). Arloji pengukur ( ketelitian 0.01 dan panjang gerak tangkai minimal

1.0 cm )

3). Beban – beban ( 0.25 kg, 0.8 kg, 1.6 kg, 3.2 kg )

4). Alat pengeluar contoh dalam tabung ( extruder )

5). Pemotong yaitu pisau tipis dan tajam serta pisau kawat

6). Pemegang cicin kawat

7). Neraca

8). Oven listrik yang dilengkapi dengan pengukur suhu untuk memanasi

sampai

110 0 C.

9). Stopwatch.


Gambar 3.1 Alat Uji Konsolidasi

D. Cara Kerja

a. Persiapan Benda Uji

Cincin ( bagian dari sel konsolidasi ) dibersihkan dan dikeringkan kemudian

ditimbang sampai ketelitian 0.1 gr. Sebelum contoh dikeluarkan dari tabung

ujungnya diratakan dahulu dengan jalan mengeluarkan contoh tersebut 1 sampai

dengan 2 cm. Kemudian dipotong dengan pisau. Permukaan ujung contoh ini

harus diratakan dan tegak lurus terhadap sumbu contoh.Cincin dipasang pada

pemegangnya kemudian diatur sehingga bagian yang tajam berada 0.5 cm dari

ujung tersebut. Contoh dikeluarkan dari tabung dan langsung dimasukkan ke

dalam cincin sepanjang kurang lebih 2 cm, kemudian dipotong. Agar diperoleh

ujung yang rata pemotongan harus dilebihkan 0.5 cm kemudian diratakan dengan

alat penentu tebal. Pemotongan harus dilakukan sehingga pisau potong tidak

sampai menekan benda uji tersebut.


b. Percobaan

1). Benda uji dan cincin ditimbang dengan ketelitian 0.1 gr

2). Menempatkan batu pori di bagian atas dan bawah dari cincin sehingga

benda uji yang sudah dilapisi kertas saring / filter terapit kedua buah batu pori

kemudian dimasukkan ke dalam sel konsolidasi.

3). Memasukkan plat penumpu di atas batu pori.

4). Meletakkan sel konsolidasi yang sudah terisi benda uji pada alat

konsolidasi sehingga bagian runcing dari plat penumpu menyentuh tepat pada

lat pembebanan.

5). Mengatur kedudukan arloji ( alat ini harus menunjukkan angka nol )

kemudian dibaca dan dicatat.

6). Memasang beban pertama sebesar 0.25 kg, kemudian diikuti dengan

pengaturan nivo agar seimbang.

7). Pada saat memasang beban 0.25 kg diamati pembacaan arloji mulai

( 0, 0.25, 0.5, 1, ... 1440 ) menit.

8). Setelah langkah 7 selesai, maka beban ditambah sehingga menjadi 0.8

kg.

9). Demikian seterusnya untuk beban yang berbeda yaitu untuk

pembebanan 1.6 dan 3.2 diamati pembacaan arloji mulai menit 0, 0.25, 0.5, 1,

... 1440.

10). Setelah sampai pada pembebanan 3.2 kg maka dilakukan unloading

test dengan pengurangan beban sehingga pembebanan menjadi 1.6 kg dan

diamati pembacaan arloji mulai menit 0, 0.25, 0.5, 1, ... , 1440.

11). Setelah percobaan berakhir maka dikeluarkan cincin dan benda uji dari

sel . konsolidasi, demikaian pula batu pori pada permukaan atas dan bawah.

12). Cincin dan benda uji dikeringkan dalam oven listrik selama 24 jam

dengan temperatur 110 C.

13). Setelah kering cincin dan benda uji ditimbang.


E. Cara Perhitungan

1). Menghitung :

- Berat tanah basah

- Berat isi basah

- Kadar air

- Berat tanah kering

2). Ada dua cara menggambarkan hasil percobaan konsolidasi :

- Dengan membuat grafik penurunan terhadap tekanan.

- Dengan membuat grafik angka pori terhadap tekanan.

Pada kedua cara ini harga tekanan digunakan skala logaritma.

Bila dipakai cara II maka dilakukan perhitungan sebagai berikut :

a). Tinggi Efektif benda uji

Ht = Bk / (A x Gs)

dimana :

Ht = tinggi efektif benda uji / tinggi butiran tanah

(satu kesatuan)

A = luas benda uji

Gs = berat jenis tanah

Bk = berat tanah kering

b). Besar penurunan total ( H ) yang terjadi pada pembebanan

H = pembacaan arloji pada permulaan percobaan

dikurangi pembacaan arloji sesudah pembebanan

tersebut

c). Angka pori semula (angka pori asli)

eo = (Ho - Ht) / Ht

dimana :


Ho = tinggi contoh semula.

d). Perubahan angka pori (e) pada setiap pembebanan

e = H / Ht

e). Angka pori ( e )pada setiap pembebanan

e = eo - e

f). Menggambarkan harga angka-angka pori tersebut pada grafik

angka pori terhadap tekanan dan dengan menggunakan skala

logaritma untuk tekanan.

3) Menghitung derajat Kejenuhan sebelum dan sesudah percobaan

Sr = (w.Gs) / e

dimana :

Sr = derajat kejenuhan

W = kadar air

G = berat jenis tanah

e = angka pori

4) Harga Koefisien Konsolidasi ( Cv )

Cv = (0,848 Hm2 ) / t90

dimana :

Cv = Koefisien konsolidasi

Hm = Tinggi benda uji rata - rata

t90 = Waktu untuk mencapai konsolidasi 90 %

5) Menggambar grafik hubungan antara Cv dan beban (logaritma)

Langkah-langkah penggambaran grafik konsolidasi :

1. Absis = (waktu), ordinat = penurunan

2. Titik koordinat hasil pembacaan dihubungkan sehingga didapat

grafik kecepatan penurunan yang berupa garis lengkung (kurva).

3. Kurva diperpanjang hingga memotong sumbu Y (titik A).

4. Kemudian dibuat garis singgung yang berimpit dengan permulaan

kurva.


5. Dicari titik singgung akhir kurva dimana kurva dan garis singgung

mulai memisah (titik P)

6. Ditarik garis tegak lurus sumbu ordinat Y sampai memotong titik

P, diukur panjangnya.

7. Kemudian dibuat garis himpit dengan garis nomor 6 (titik Q).

8. Dibuat garis A sampai memotong kurva di titik B.

9. Membuat garis tegak lurus absis melalui B.

10. X

F. Data dan Contoh Perhitungan

Dari percobaan konsolidasi yang telah dilakukan diperoleh data percobaan

sebagai berikut :

Bk = weight of dry soil = 94,72 gram

A = area of sampel = 26,241 cm

H = high of sampel = 2,00 cm

Ht = effective high of sampel = 1,284 cm

eo = void of ratio = 0,558

Data - data Pembebanan Konsolidasi :

1) Proses Loading : 0.25 kg/ cm2; 0.8 kg/ cm2; 1.6 kg/ cm2 ; 3.2 kg/ cm2 ;

2) Proses Unloading : 1.6 kg/cm2

Sebagai contoh digunakan pembebanan 0.25 kg/ cm2

1. Stress = 0,25 kg/ cm2

2. Dial reading = 1012

3. Deform dial reading = 1012 - 1003= 9

4. Sampel deformation ( H ) = 0,009 cm

5. e = H / Ht = 0,009 / 1.284 =

0.006

6. e = eo - e = 0,558 – 0,006 = 0,55


7. Average deformation = H / 2 = 0,009/ 2 = 0.0045

8. Average high sample (Hm) = Ho – average deformation

= 2.0 - 0,0045 = 1,996 cm

9. Dari grafik penurunan didapat = 5 menit,

jadi t90 = ( )2 x 60 = (5)2 x 60 = 1500 detik

10. Cv = 0.212 Hm2/ t90 = (0,212 x 1,1.9962 )/1500

= 0,56307 x 10-3 cm2/dt

11. Cc = (e1 – e2 ) / log (p2/p1)

= (0,006) / log (3.2/1.6) = 0,11

keterangan :

1. Untuk mendapatkan harga t90 digunakan metode akar waktu, dengan langkah-

langkah sebagai berikut :

Membuat grafik hubungan penurunan dengan akar waktu dari data hasil

pengujian konsolidasi pada beban tertentu yang ditetapkan.

Membuat perpanjangan garis dari bagian awal kurva yang lurus sehingga

memotong ordinat di titik P dan memotomg absis di titik Q.

Membuat garis lurus PR, dimana absis OR sama dengan 1,15 kali absis

OQ.

Perpotongan PR dengan kurvanya ditemukan harga pada absis.

2. Untuk menghitung harga koefisien kompresi (Cc) dengan menggambar grafik

hubungan antara angka pori (e) dan tekanan (kg/cm2). Untuk mendapatkan e

diambil garis yang lurus sehingga diperoleh harga-harga : e2 ; e1 ; p2 ; p1.

F. Kesimpulan


Dari hasil percobaan dan analisa data pada percobaan konsolidasi ini , dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1) Terjadi penurunan maksimium sebesar 0,193 cm pada pembebanan 3,2

kg/cm2

2) Pada proses unloading (beban dikurangi) terjadi perubahan tinggi

sampel sebesar 0,11 cm.

3) Koefisien konsolidasi (Cv) = 0,005 cm/dt.

4) Koefisien kompresi (Cc) = 0,11

BAB III Konsolidasi Editable

Documents

Transcript of BAB III Konsolidasi Editable