KONSOLIDASI

1Asep Sapei 2010

Konsolidasi

2

Reduksi perlahan volume tanah jenuh yg mempunyai permeabilitas rendah karena keluarnya air pori akibat adanya tekanan

Proses berlanjut hingga tekanan pori yang berlebih hilang

Konsolidasi satu dimensi (Terzaghi, 1943)

Asep Sapei 2010

3Asep Sapei 2010

4

Consolidation settlement : penurunan permukaan tanah karena perubahan volume tanah pada proses konsolidasi

Fully consolidated soil: apabila volume tanah tetap tidak berubah walaupun tegangan (stress) masih bekerja

normally consolidated soil: tanah yang menerima tegangan konsolidasi yang cukup tinggi

over consolidated soil : apabila tegangan overburden pada saat ini lebih kecil dari tegangan konsolidasi yang yg diterima pada masa lalu

Beberapa terminologi

Asep Sapei 2010

5

Perubahan volume - kompresibilitas

ooo e

e

H

H

V

V

1

oo e

eHH

1

Pengurangan tebal :

Asep Sapei 2010

6

Parameter konsolidasi

1. Indeks kompresi (Cc):

Merupakan kemiringan dari kurva konsolidasi normal

)'/'log('log 01

10

eee

Cc

Asep Sapei 2010

7

Parameter konsolidasi

2. Tegangan prakonsolidasi (po):

Ditentukan secara grafis e vs log ’a.Tentukan ttk P yg merupakan titik belok antara ttk A dan Bb.Gambar dua garis yg melalui P. garis TPT merupakan garis singgung dan garis PQ yg horizontalc.sudut QPT dibagi menjadi dua sama besar dgn garis PRd.Ttk S merupakan pendugaan tegangan prakonsolidasi

Asep Sapei 2010

8

Parameter konsolidasi

3. Koefisien kompresibilitas volume (mv):

- Menunjukkan perubahan volume karena meningkatnya tegangan efektif

- Nilai mv tdk konstan dan tergantung kepada tingkat tegangan efektif

-

karena

maka

kemiringan kurva e vs ’

H

Hmv '

01 e

e

H

H

01

1.' e

emv

'e

Asep Sapei 2010

9

Parameter konsolidasi

4. Koefisien konsolidasi (Cv):

- Asumsi :• Tanah jenuh dan homogen• Air dan padatan tanah inkompresibel• Hukum Darcy berlaku• Perubahan volume dalam satu dimensi searah

tegangan• permeabilitas konstan• perubahan volume sesuai dengan perubahan nisbah

void dan e/’ konstan

Asep Sapei 2010

10

Parameter konsolidasi

- m2/thn;

Derajat konsolidasi

Faktor waktu : eo : nisbah void awal e : nisbah void setelah t ef : nisbah void final uo : tekanan pori awal u : tekanan pori setelah t, t : waktu d : panjang lintasan drainase

wvv m

kC

oof

oz u

uu

ee

eeU

0

2d

tCT vv

Asep Sapei 2010

11

Parameter konsolidasi

- Hubungan antara U dan T

Asep Sapei 2010

12

Parameter konsolidasi

Asep Sapei 2010

13

Uji konsolidasi (Oedometer)

Ukuran contoh tanah diameter 75 mm dan tebal 15-20 mm

Beban statis vertikal diberikan kepada contoh tanah

Penurunan tebal contoh diukur dgn displacement dial gauge

Pembacaan dilakukan sampai contoh terkonsolidasi penuh (biasanya selama 24 jam pada : 6, 9, 15 and 30 detik, 1, 1.5, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, and 40 menit, 1, 1.5, 2, 3, 6 and 24 jam)

Beban berikutnya (dua kali beban awal) kemudian diberikan sampai 6 beban yang berbeda ( 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2, 6.4 and 12.8 kg/cm2)

Setelah beban terakhir, beban diambil dan contoh dibiarkan untuk mengembang kembali

Asep Sapei 2010

14

Uji konsolidasi (Oedometer)

Asep Sapei 2010

15

Uji konsolidasi (Oedometer)

-Perhitungan :

o Kadar air setelah periode pengembangan : w1

o Nisbah void setelah periode pengembangan : e1 = w1Gs (Sr = 1)o Tebal contoh pada tahap akhir = h1

o Tebal contoh pada tahap awal = ho

o Nisbah void di tahap akhir = e1

o Perubahan tebal = ho Perubahan nisbah voido Nisbah void awal

o Ketebalan lapisan = Hoo Consolidation setlement

)1( 11

eh

he

eeeo 1

oo

oc H

e

eeHs

1

1

Asep Sapei 2010

16

Contoh

-Uji konsolidasi memberikan data sbb:

Tegangan (kN/m2) 0 25 50 100 200 400 800Tebal (mm) 19.60 19.25 18.98 18.61 18.14 17.68 17.24

Setelah pengembangan, tebal contoh menjadi 17.92 mm, kadar air 31.8 % dan spesifik gravity 2.66

a)Berapa koefisien kompresibilitas dgn tegangan efektif antara 220-360 kN/m2

b)Berapa indek kompresibilitas dan tekanan prakonsolidasic)Jika tebal lapisan 4 m dan tegangan efektif antara 220-360 kN/m2, berapa consolidation settlement

Asep Sapei 2010

17

Contoh

- Jika Sr=1.0, e1 = w1Gs = 0.318 x 2.66 = 0.842- Perubahan nisbah void :

- Selama tahapan pengembangan :

-Selama 400-800 stage :

)1( 00

eh

he

070.0)842.1(92.17

68.0e

045.0)772.1(24.17

44.0

e

Asep Sapei 2010

18

Contoh

Asep Sapei 2010

19

Contoh

a) Kurva e vs ’

01

1.' e

emv

127.0858.1)220360(

10)825.0858.0( 3

x

x

from the curve:o’ = 220, e = 0.8581’ = 360, e = 0.825

m2/MN

Asep Sapei 2010

20

Contoh

b) Kurva e vs log ’

153.0log200-log800

0.772-0.864cC

c) Pada tahap akhir : 1’ = 360 kN/m2

mv = 0.13 m2/MN

Sc = 0.13x10-3(360-220)4 x103= 73 mm

)'/'log( 01

10

ee

Cc

H

Hmv '

HmHSc v '..

Asep Sapei 2010

21

Penentuan koefisien konsolidasi (Cv)

1) Metoda log waktu (Casagrande)a) Plot log t vs kompresi (data oedometer)

b) Pilih ttk P dan Q dari bagian pertama kurva dimana nisbah t adalah 1 : 4

c) Buat PF=PQ. Ttk F merupakan Uo

d) Pada bagian akhir kurva, tentukan ttk E yg merupakan U100

e) Bagi FE menjadi 2 bagian yg sama, didapat ttk H yg merupakan U50. tentukan t50 dgn memproyeksikan ttk H ke kurva

f) Hitung Cv

50

250

t

dTCv

Asep Sapei 2010

22

Contoh

Data oedometer

Pada akhir uji : tebal contoh 17.53 mm, tegangan 100 kN/m2, Gs= 2.10, kadar air 24.7 %

Tentukana) Koefisien konsolidasib) Koefisien kompresibilitas

Time (min) 0.00 0.04 0.25 0.50 1.00 2.25 4.00 6.25 9.00Change in thickness (mm)0.00 0.121 0.233 0.302 0.390 0.551 0.706 0.859 0.970-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Time (min) 12.25 16.00 25.00 36.00 64.00 100 360 1440Change in thickness (mm) 1.065 1.127 1.205 1.251 1.300 1.327 1.401 1.482

Asep Sapei 2010

23

Contoha)

Plot log t vs perubahan tebal

Pilih tP = 0.25 mnt dan hP = 0.233 mm tQ= 1.00 mnt dan hQ = 0.390 mm

Maka hF = 0.233 – (0.390 – 0.233) = 0.076 mm

Tentukan titik E, maka hE = 1.224 mm

Maka h50 = (1.224-0.076)/2 + 0.076 = 0.650 mm

Tentukan t50 dari kurva. Diperoleh log t50 = 0.525 dan t50 = 3.35 mnt

Dari kurva Tv vs U, T50 = 0.197

Tebal rata-rata contoh = 17.53 + 1.482/2 = 18.27 mm

Jarak lintasan drainase, d = 18.27/2 = 9.14 mm

mm2/mnt

91.435.3

14.9197.0 2

50

250

x

t

dTCv Asep Sapei 2010

24

Contoh

b) Nisbah void akhir, e1 = w1Gs = 0.247x2.70 = 0.667

Tebal awal, ho = 17.53 + 1.472 = 19.00 mm

Perubahan nisbah void

Nisbah void awal , eo = 0.667+0.130 = 0.797

Maka m2/MN

130.000.19

)667.01(482.1)1(

xe

h

he o

o

723.0797.1100

10130.0

1

1.'

3

0

x

x

e

emv

Asep Sapei 2010

25

Penentuan koefisien konsolidasi (Cv)

2) Metoda akar waktu (Taylor)a) Plot akar t (mnt) vs tebal

contoh (mm) atau kompresi (mm)

b) Gambar garis lurus terbaik yg sesuai dgn 60 % kurva bag awal

c) Kemudian gambar garis lurus dgn absis 1.15 dari absis garis pertama

d) Garis ini memotong kurva di ttk C yg merupakan U90

e) Tentukan t90

f) Hitung Cv

90

290

t

dTCv Asep Sapei 2010

26

Contoh

Data oedometer

Pada akhir uji : tebal contoh 17.53 mm, tegangan 100 kN/m2, Gs= 2.10, kadar air 24.7 %

Tentukan koefisien konsolidasi dgn metoda akar t

Time (min) 0.00 0.04 0.25 0.50 1.00 2.25 4.00 6.25 9.00Change in thickness (mm)0.00 0.121 0.233 0.302 0.390 0.551 0.706 0.859 0.970-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Time (min) 12.25 16.00 25.00 36.00 64.00 100 360 1440Change in thickness (mm) 1.065 1.127 1.205 1.251 1.300 1.327 1.401 1.482

Asep Sapei 2010

27

Contoh

- Plot akar t vs perubahan tebal- Buat grs lurus 60%, memotong ttk F yg merupakan Uo (ho = 0.078 mm)- Gambar garis ke dua, memotong kurva di ttk C yg merupakan U90

- Didapat akar t90 = 3.79 dan t90 = 14.36 mnt- dari kurva Tv, T90 = 0.848- Maka

mm2/mnt

93.436.14

14.9848.0 2

90

290

x

t

dTCv

Asep Sapei 2010