konsolidasi

(1)

BAB IX

UJI KONSOLIDASI

9.1 Deskripsi

Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Dengan kata lain, pengertian konsolidasi adalah proses terperasnya air tanah akibat bekerjanya beban, yang terjadi sebagai fungsi waktu karena kecilnya permeabilitas. Uji konsolidasi bertujuan untuk menentukan perubahan volume (penurunan) yang akan terjadi pada suatu tanah lempung sebagai akibat dari penambahan beban diatasnya serta waktu yang diperlukan untuk perubahan volume tersebut.

Adapun standar yang digunakan untuk pengujian ini adalah ASTM D-2435 dan SNI 03-2812-1992 .

9.2 Tujuan

Menentukan perubahan volume (penurunan) yang akan terjadi pada suatu tanah lempung sebagai akibat dari penambahan beban diatasnya serta waktu yang diperlukan untuk perubahan volume tersebut.

9.3 Peralatan

1 Satu set alat konsolidasi 2 Alat untuk memotong sampel 3 Gergaji kawat

4 Timbangan dengan ketelitian minimal 0.1 gram 5 Stopwatch

6 Cawan 7 Oven

8 Arloji pengukur (dial gage) dengan ketelitian minimal 0.01 mm, tetapi biasanya digunakan yang memiliki divisi 0,001 mm.

9.4 Metode Pelaksanaan

1. Tabung shelby yang berisi contoh tanah asli digergaji dengan gergaji kawat setebal + 3 cm atau lebih.

(2)

2. Contoh tanah dikeluarkan dari tabung sampel dengan extruder dan dimasukkan kedalam ring kuningan pendek (diameter 6.50 cm, tinggi 2.0 cm).

3. Diambil sebagian kemudian ditentukan kadar airnya (lihat Tes Kadar Air) diambil sebagian lagi lalu dipanaskan dalam oven sampai kering, kemudian potongan yang sudah kering tersebut ditentukan Specific Gravity-nya (lihat tes Specivic Gravity) 4. Contoh tanah dipindah dari ring kuningan pendek ke ring kuningan tinggi.(diameter

dalam ring kuningan = diameter contoh tanah)

Gambar 9. 1 - Consolidometer

Tanah yang ada di ring kuningan pendek diletakkan di atas alat (yang terbuat dari besi) untuk mengeluarkan tanah tersebut. Bs (lihat gambar)

Ring kuningan pendek ditekan ke bawah dan contoh tanah masuk kedalam ring kuningan tinggi, yang permukaan dalamnya sudah dilapisi pelumas untuk mengurangi gesekan (Gambar A)

Setelah contoh tanah yang ada di ring kuningan pendek masuk semua ke ring kuningan tinggi, maka batu porous 1 ditaruh dibawah contoh tanah yang dimasukkan dalam ring kuningan besar dan dari atas dimasukkan batu porous 2 (Gambar B).

(3)

Consolidometer (C) diletakkan dalam loading device Gambar (D). Pada gambar di halaman 54 dial reading diletakkan di atas tanah yang akan dites untuk mengukur penurunan yang terjadi selama pengetesan. Dial harus dapat dibaca dengan baik dan juga harus dapat bekerja dengan baik pada saat permulaan test (dial harus dikalibrasi dulu sebelum dipakai untuk pengujian/tes).

Gambar 9. 2 - Skema Alat Uji Konsolidasi 5. Alat konsolidasi

Letakkan muatan di atas contoh tanah yang akan ditest sebesar 0,25 kg/cm², caranya dengan meletakkan pemberat dari besi yang beratnya = 0,85 kg pada lempengan penggantung. Kemudian dicatat penurunan vertikalnya pada dial reading setiap waktu

 “ t “.

t = 0,00 menit t = 8,00 menit t = 480,00 menit t = 0,25 menit t = 15,00 menit t = 960,00 menit t = 0,50 menit t = 30,00 menit dan,

t = 1,00 menit t = 60,00 menit t = 1440,00 menit

(4)

t = 2,00 menit t = 120,00 menit ( 24 jam ) t = 4,00 menit t = 240,00 menit

6. Setelah pengambilan pembacaan penurunan untuk t = 24 jam selesai, maka muatannya dinaikkan menjadi 0,50 kg/cm². Kemudian catat penurunan vertikal untuk tanah yang ditest dengan waktu t seperti langkah pada Butir No. 5. Ulangi langkah ini pada muatan: 1,00 kg/m², 2,00 kg/m², 4,00 kg/m² dan 8,00 kg/m².

Gambar 9. 3 - Pembebanan Pada Uji Konsolidasi

7. Apabila rebound (unloading) test diperlukan, maka setelah beban yang paling berat selesai dilakukan selama 24 jam, maka beban dapat dikurangi secara bertahap.

Mula-mula pemberat nomor empat diambil (beratnya=3,20 kg) kemudian dibaca besarnya perubahan tinggi (swelling) dari contoh tanah dan dibiarkan selama sekitar satu jam.

Setelah satu jam pemberat nomor tiga diambil (beratnya 1,6 kg) kemudian dibaca lagi besarnya swelling dari contoh tanah dan dibiarkan selama sekitar satu jam. Demikian juga untuk pemberat nomor dua.

Sedangkan pemberat nomor satu diambil setelah 24 jam dan kemudian diukur swellingnya.

Setelah pengujianan selesai, maka tanah yang ada di ring kuningan tinggi dikeluarkan.

Gambar 9. 4 - Mengeluarkan Tanah Sampel Pada Uji Konsolidasi

(5)

Contoh tanah yang habis ditest dikeluarkan dari ring kuningan besar dan ditimbang, beratnya = W3.

Contoh tanah yang habis ditest ini dikeringkan dalam oven kemudian ditimbang, beratnya = W4.

Baru kemudian ditentukan kadar airnya.

8. Setelah diperoleh hasil bacaan, maka yang diambil untuk membuat grafik e vs log  a dalah bacaan pada interval waktu t = 24 jam.

9.5 Hasil Pengujian

Bacaan awal dial =15 Div Bacaan 1 divisi = 0.001 mm

Tinggi Contoh =2.00 cm

Tinggi Solid = 0.85 cm

Diameter =6.50 cm

Area =33.17 cm2

Volume total =66.33 cm3

Berat Volume Basah =1.660 gr/cc Spesific Gravity =2.739

Angka Pori =1.633

Derajat Kejenihan =100.000 % Berat Volume jenuh =1.660 gr/cc Berat Volume effektif =0.660 gr/cc

Kedalaman = 6 m

Beban (kg/cm2) 0.25 0.5 1 2 4 8

Time(menit) Penurunan (Div)

0.1 71 169 247 338 439 551

0.25 78 172 254 345 444 556

0.5 85 176 258 349 453 565

1 93 180 263 355 456 574

(6)

2 99 183 269 361 462 581

4 107 189 274 367 468 588

8 118 195 281 378 477 597

16 129 202 289 386 485 611

30 138 214 296 396 492 623

60 141 222 303 403 500 630

120 144 227 311 408 504 635

240 149 231 315 412 509 641

1440 156 238 327 423 520 657

REBOUND

4 642

2 621

1 600

0.5 562

0.25 500

Tabel 9.1 Hasil Pengujian Konsolidasi

9.6 Analisa Pengujian Pressur

e kg/cm2

Bacaan akhir (dial)

Bacaan akhir (cm)

Perubahan tinggi, ΔH (cm)

Tinggi akhir dari tiap pembebanan, H (cm)

Tinggi void, Hv (cm)

Angka pori, e

0.25 71 0.071 2 1.195 1.41442

0.098

0.5 169 0.169 1.902 1.097 1.36268

0.078

1 247 0.247 1.824 1.019 1.26579

0.091

2 338 0.338 1.733 0.928 1.15275

0.101

4 439 0.439 1.632 0.827 1.02728

0.112

8 551 0.551 1.52 0.715 0.88816

0.091

4 642 0.642 1.429 0.624 0.77512

-0.021

2 621 0.621 1.45 0.645 0.80120

-0.021

1 600 0.6 1.471 0.666 0.82729

-0.038

(7)

0.5 562 0.562 1.509 0.704 0.87449

-0.062

0.25 500 0.5 1.571 0.766 0.95151

Tabel 9..2 Mencari Nilai e (Angka Pori) Keterangan :

Skala alat konsolidasi = 0.01 mm = 0.001 cm

Bacaan akhir (cm) = bacaan ak h ir(dial) 0.001cm

Perubahan tinggi ,ΔH (cm) = bacaan akhir ke 2 – bacaan akhir pertama,

Tinggi akhir dari tiap pembebanan, H (cm) H 1 = soil height H 2 = H 1 – ΔH 1 H 3 = H 2 – ΔH 2, dst Tinggi void, Hv (cm)

Hv = H - Hs

Angka Pori awal e=Hv

Hs

Pressur e

kg/cm2 Angka pori, e 0.25 1.41442

0.5 1.36268

1 1.26579

2 1.15275

4 1.02728

8 0.88816

(8)

4 0.77512

2 0.8012

1 0.82729

0.5 0.87449 0.25 0.95151

Tabel 9.3 Perbandingan Nilai Pressure dan Angka Pori

0.1 1 10 100

0.60000 0.70000 0.80000 0.90000 1.00000 1.10000 1.20000 1.30000 1.40000 1.50000 1.60000

Grafik Hubungan Tegangan dan Angka Pori

TEGANGAN

ANGKA PORI

Grafik 9.1 Hubungan Tegangan dan Angka Pori

0.60000 0.80000 1.00000 1.20000 1.40000 1.60000

0.1 1 10 100

ANGKA PORI

TEGANGAN

Grafik Hubungan Tegangan dan Angka Pori

σc’

(9)

Grafik 9.2 Hubungan Tegangan dan Angka Pori Untuk Menentukan σc’

Tegangan prakonsolidasi (σc’) = 0.72 kg/cm2

Sebelum menghitung nilai Cc kita harus menentukan jenis konsolidasinya.

Mencari nilai tegangan overburden efektif

𝜎0 ′ = 𝛾′ × ℎ

𝜎0 ′ = 0,660 𝑘𝑔/𝑐𝑚3 × 600 𝑐𝑚 𝜎0 ′ = 396 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Mencari harga OCR

𝑂𝐶𝑅 = σc ' σ0'

𝑂𝐶𝑅 = 0.72kg/cm2 396kg/cm2 𝑂𝐶𝑅 = 0,002 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Bila harga OCR < 1 , maka termasuk tanah terkonsolidasi normal / normally consolidated ( NC-SOIL )

9.6.1 Indeks Pemampatan (Cc)

(10)

0.60000 0.80000 1.00000 1.20000 1.40000 1.60000

0.1 1 10 100

ANGKA PORI

TEGANGAN

Grafik Hubungan Tegangan dan Angka Pori

σc’

e0

0.42 x e0

ߪ1 ′ Cc lapangan

Grafik 9. 3 Hubungan angka pori vs log tegangan untuk menentukan Cc lapangan

Maka, dari grafik tersebut diketahui nilai

𝜎c′ = 0.72

𝜎1 ′ = 27 e0 = 1.633 0.42 x e0 = 0.68586

Maka dapat diperoleh nilai indeks kompresi lapangan (Cc lapangan) sebagai berikut C_C= e₀−0.42× e0

logσ₁^'−logσ_C^'

C_C=1.633−0.68586 log 27−log 0.72

C_C=0.613

Sehingga indeks kompresi lapangan dari sampel tanah tersebut adalah 0.613 9.6.2 Koefisien konsolidasi Cv dengan Metode Cassagrande (t50)

(11)

30 50 70 90 110 130 150 170 190

0.1 1 10 100 1000 10000

Dial Reading(mm)

t (menit)

t50 Tegangan 0,25

t100

R50 R0

t50 R100

Grafik 9. 1 t50 Tegangan 0.25

R100 140 mm

t100 41 menit

R0 55 mm

R50 102 mm

t50 3 menit

Tabel 9.4 Data Cv50 Tegangan 0.25

150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

0.1 1 10 100 1000 10000

Dial Reading (mm)

t (menit)

t50 Tegangan 0,5

t50

Grafik 9.5 t50 Tegangan 0.5

R100 225 mm

(12)

t100 50 menit

R0 164 mm

R50 194.5 mm

t50 7.8 menit

Tabel 9.5 Data Cv50 Tegangan 0.5

220

240

260

280

300

320

340

0.1 1 10 100 1000 10000

Dial Reading (mm)

t (menit)

t50 Tegangan 1

t50 t100

Grafik 9.6 t50 Tegangan 1

R100 310 mm

t100 103 menit

R0 235 mm

R50 272.5 mm

t50 2.9 menit

Tabel 9.6 Data Cv50 Tegangan 1

(13)

300

320

340

360

380

400

420

440

0.1 1 10 100 1000 10000

Dial Reading (mm)

t (menit)

t50 Tegangan 2

t50 t100

R100 400 mm

t100 30 menit

R0 328 mm

R50 364 mm

t50 2.5 menit

400

420

440

460

480

500

520

540

0.1 1 10 100 1000 10000

Dial Reading (mm)

t (menit)

t50 Tegangan 4

t50

(14)

R100 505 mm

t100 90 menit

R0 425 mm

R50 465 mm

t50 3.5 menit

520 540 560 580 600 620 640 660 680

0.1 1 10 100 1000 10000

Dial Reading (mm)

t (menit)

t50 Tegangan 8

t50

R100 625 mm

t100 28 menit

R0 535 mm

R50 580 mm

t50 2 menit

(15)

Koefisien konsolidasi (Cv)

C_V₅₀=T₅₀(H_dr)² t₅₀

T50 = 0.197

H = tinggi sampel = 2 cm Hdr = H untuk single drainage Hdr = ½ H untuk double drainage

= 1cm

Untuk percobaan ini menggunakan double drainage

0.25 0.044 1.92 1 0.197 3 0.0657

0.5 0.078 1.876 1 0.197 7.8 0.0253

1 0.111 1.798 1 0.197 2.9 0.0679

2 0.138 1.687 1 0.197 2.5 0.0788

4 0.149 1.549 1 0.197 3.5 0.0563

8 -0.031 1.4 1 0.197 2 0.0985

Pressure (kg/cm2)

Dial (n+1) - Dial (n) atau perubahan tinggi ΔH (cm)

Tinggi akhir dari tiap

pembebanan,H(cm) Hdr(cm) T50 t50(menit) Cv50 (cm2/menit)

Contoh perhitungan pressure 0.25 C_V₅₀=T₅₀(H_dr)²

t₅₀ C_V₅₀=0.197(1)²

3

C_V₅₀=0.0657c m²/menit

Sehingga koefisien konsolidasi 50% dari sampel tanah tersebut adalah 0.0657c m²/menit Tabel 9.10 Hasil perhitungan Cv50

(16)

9.6.3 Koefisien konsolidasi Cv dengan Metode Taylor (t90)

140

160

180

200

220

240

260

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Dial Reading(mm)

akar t

t90 Tegangan 0,25

√t90

C

Grafik 9. 2 t90 Tegangan 0,25

BC 7.5

CD 1.125

R90 226

akar t90 9

Tabel 9. 11 t90 Tegangan 0,25

140

160

180

200

220

240

260

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Dial Reading (mm)

akar t

t90 Tegangan 0,5

(17)

Grafik 9. 11 t90 Tegangan 0,5

BC 7.5

CD 1.125

R90 225

akar t90 10

Tabel 9. 12 t90 Tegangan 0,50

230

250

270

290

310

330

350

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Dial Reading (mm)

akar t

t90 Tegangan 1

Grafik 9. 12 t90 Tegangan 1

BC 7.5

CD 1.125

R90 315

akar t90 12

Tabel 9. 1 t90 Tegangan 1

(18)

320

340

360

380

400

420

440

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Dial Reading (mm)

akar t

t90 Tegangan 2

BC 7.5

CD 1.125

R90 408

akar t90 9

400

420

440

460

480 500

520

540

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Dial Reading (mm)

akar t

t90 Tegangan 4

(19)

BC 7.5 CD 1.125

R90 505

akar t90 9

500 520 540 560 580 600 620 640 660 680

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Dial Reading (mm)

akar t

t90 Tegangan 8

D

R90

BC 5

CD 0.75

R90 629

akar t90 7

(20)

Koefisien konsolidasi (Cv)

C_V₉₀=T₉₀(H_dr)² t₉₀

T90 = 0.848

H = tinggi sampel = 2 cm Hdr = H untuk single drainage Hdr = ½ H untuk double drainage

= 1 cm

Untuk percobaan ini menggunakan double drainage

0.25 0.044 1.92 1 0.848 9 3.00 0.28

0.5 0.078 1.876 1 0.848 10 3.16 0.27

1 0.111 1.798 1 0.848 12 3.46 0.24

2 0.138 1.687 1 0.848 9 3.00 0.28

4 0.149 1.549 1 0.848 9 3.00 0.28

8 -0.031 1.4 1 0.848 7 2.65 0.32

Pressure (kg/cm2)

Dial (n+1) - Dial (n) atau perubahan tinggi ΔH (cm)

Tinggi akhir dari tiap

pembebanan,H(cm) Hdr(cm) T90 √t90 (menit) Cv90

(cm2/menit) t90 (menit)

Tabel 9.17 Hasil Perhitungan Cv90

Contoh perhitungan : pressure = 0.25 C_V₉₀=T₉₀(H_dr)²

t₉₀ C_V₉₀=0.848(1)²

3

C_V₉₀=0.28cm2/menit

(21)

9.7 Kesimpulan

Dari Analisa data konsolidasi dapat diketahui bahwa tanah ini mengalami konsolidasi normal dimana nilai OCR yang merupakan hasil bagi antara tegangan prakonsolidasi dengan tegangan overburden efektif, dimana nilai OCR tanah ini yaitu _OCR=0,002kg/c m² yang berarti harganya dibawah 1. Pada percobaan ini sample tanah memiliki kedalaman mencapai 6 meter

Pada percobaan ini harga Cv dari t50 dan t90 yang ideal seharusnya sama ataupun nilainya mendekati. Pada percobaan ini nilainya cukup jauh karena beberapa kesalahan. Dari hasil perhitungan konsolidasi pada sampel tanah pada kedalaman 6 meter didapatkan nilai dari Cc lap, Cv dari t50, dan Cv dari t90 sebagai berikut :

0.25 3 3.00 1 1 0.613 0.0657 0.28

0.5 7.8 3.16 1 1 0.613 0.0253 0.27

1 2.9 3.46 1 1 0.613 0.0679 0.24

2 2.5 3.00 1 1 0.613 0.0788 0.28

4 3.5 3.00 1 1 0.613 0.0563 0.28

8 2 2.65 1 1 0.613 0.0985 0.32

Hdr(cm) Hdr2 (cm2) Cc lap Cv50 (cm2/menit)

Cv90 (cm2/menit) Pressure

(kg/cm2) t50(menit) t90 (menit)

Tabel 9.18 Rekapitulasi Nilai Cc Lapangan, Cv50 dan Cv90 Sampel Tanah Kedalaman 6 m