CONSOLIDATION

TUJUAN

1. Menentukan harga Compression Index Cc, Swell Index Cs, yang berguna untuk

menunjukkan besarnya penurunan.

2. Menentukan harga Coefficient of Consolidation Cv yang berguna untuk menunjukkan

kecepatan penurunan per satuan waktu, akibat pembebanan.

3. Menentukan tekanan preconsolidasi di mana tanah tersebut dapat diketahui apakah

Over Consolidated atau Normally Consolidated.

4. Juga dapat untuk menentukan koefisien permeabilitas (k), koefisien Compressibility

(av), Coefficient of Volume Compressibility (Mv).

RUANG LINGKUP

Melakukan pengujian sampel untuk mencari harga Compression Index Cc, Swell

Index Cs, Coefficient of Consolidation Cv, tekanan prekonsolidasi, koefisien permeabilitas

(k), koefisien Compressibility (av), dan Coefficient of Volume Compressibility (Mv).

DASAR TEORI

dengan anggapan tanah dalam keadaan konsolidasi 90%.

dengan anggapan tanah dalam keadaan konsolidasi 50%.

Disetujui:

Cc = e

log P2

P1

Cs = e

log P2

P1

di mana dari grafik e vs. log P.

di mana P = 1/2×(P1+P2)

atau

av = e

p

k = Koefisien permeability.

av = Koefisien Compressibility.

H = 1/2 tinggi contoh tanah.

Mv = Coefficient of Volume Compressibility.

Konsolidasi pada tanah dimaksudkan untuk mengetahui penurunan tanah dan

kecepatan penurunan yang terjadi akibat pembebanan pada permukaan tanah.

Selain itu dapat digunakan untuk mengetahui keadaan tanah, apakah sudah mengalami

proses konsolidasi atau belum yaitu: dengan mencari besarnya tekanan Pre Konsolidasi

akan didapat:

- Over Consolidasi Pc > Po

- Normally Consolidasi Pc < Po

Po = Tekanan efektif tanah sekarang (P Overburden).

Asumsi yang digunakan adalah:

Teori Terzaghi tentang Konsolidasi:

1. Tanah Homogen.

2. Tanah Jenuh Air.

3. Pembebanan dan aliran air satu arah.

4. Parameter-parameter tanahnya konstan.

5. Dihasilkan grafik lurus plot tekanan vs. void ratio.

6. Penurunan hanya disebabkan oleh keluarnya air.

Lamanya Konsolidasi tergantung dari:

1. Derajat kejenuhan.

2. Koefisien permeability dari tanah.

3. Sifat dari aliran air dalam pori.

4. Panjang jalur harus dilampaui air untuk mencapai keseimbangan.

PERALATAN YANG DIGUNAKAN

1. Konsolidometer unit lengkap dengan dial deformasinya dan beban-beban konsolidasi

(0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8) kg/cm2.

2. Stopwatch.

3. Trimmer.

4. Ring Konsolidasi; batu pori, kertas pori.

5. Extruder.

6. Oven 105 - 110 °C.

7. Timbangan ketelitian 0,01 gram; 0,1 gram.

8. Spatula, can, gergaji, oli.

TATA CARA PRAKTIKUM

1. Timbang dan ukur diameter serta tinggi dari Ring.

2. Keluarkan contoh tanah dengan extruder dari dalam tabung.

3. Olesi ring dengan olie; kemudian tekanlah tanah ke dalam ring, ukur contoh tanah

dalam ring konsolidasi dan timbang ring beserta contoh tanah yang telah diukur

didapat berat mula-mula contoh tanah.

4. Cari kadar air tanah mula-mula dengan memasukkan sebagian tanah ke dalam oven

selama 24 jam.

5. Pasanglah kertas pori dan batu pori pada kedua sisi dari tanah, kemudian letakkan

pada alat konsolidasi dan isilah air agar tanahnya dalam keadaan jenuh.

6. Aturlah jarum penunjuk pada angka nol, sebelum dilakukan pembacaan dan

pembebanan.

7. Lakukan pembebanan dengan tegangan pertama ± 0,25 kg/cm2 dan bacalah

deformasinya pada menit ke: 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 30, 60, dst.nya sampai 24

jam atau jika tidak ada perubahan deformasi pada jam ke-4 beban dapat ditambah dua

kali lipat beban pertama.

8. Setelah 24 jam atau setelah hasil pembacaan antara dua harga membrikan H yang

kecil, maka tambah beban sehingga tegangannya menjadi = 1/2 kg/cm2, lakukan

procedure seperti no. 7, kemudian lakukan penambahan beban sehingga tegangannya

masing-masing menjadi 1, 2, 4, 8 (dalam kg/cm2).

9. Setelah itu lakukanlah penurunan beban sehingga tegangannya 2 kg/cm2; kemudian

diturunkan lagi menjadi 1/4 kg/cm2; waktu untuk penurunan beban minimal dalam

interval 4 jam.

10. Setelah selesai penurunan beban bongkar alat konsolidasi; data: timbanglah ring

beserta tanahnya, kemudian masukkan oven dan setelah 24 jam timbang lagi sehingga

didapat Vws dan Ws, bandingkan Ws yang didapat dengan Ws perhitungan.

11. Plot pembacaan vs. log waktu dan pembacaan vs. akar waktu, sehingga didapat D0,

D100, D50 dan t50 serta t90, lalu hitung Cv dan r.

12. Plot e vs. p kemudian hitung av dari rumus; hitung Mv dan k.

13. Plot e vs. log p kemudian hitung Cc, Cs, dan Pc lalu ambil kesimpulan.

PERHITUNGAN

Cara mencari t90

- Buatlah plot antara pembacaan vs. akar waktu pada kertas grafik.

- Tentukan D0 dengan cara menarik garis lurus pada beberapa titik (misal 6 - 8 titik)

pertama, kemudian ambil suatu absis yang besarnya 15% lebih besar dari absis antara

garis lurus yang didapat dengan garis vertikal.

- Tarik garis lurus dari D0 ke titik yang baru didapat, garis ini akan memotong grafik

kemudian dari titik potong itu tarik garis vertikal ke bawah sehingga didapat t90.

Gambar t90

D0

Penurunan

waktu

t90

A

1,15 A

Cara mencari t50

- Buatlah plot antara pembacaan vs. log waktu pada kertas semi logaritma.

- Tentukan D0 bila bagian awal dari kurva berbentuk parabola, tentukan t2 = 4×t1,

gambar garis vertikal y ke arah atas pada t2, tarik garis horizontal didapat D0.

- Tentukan D100; gambar tangent (garis singgung) dari akhir kurva dan tangent (garis

singgung) dari tangent kurva, pada perpotongan kedua garis singgung ini ditarik garis

horizontal dan vertikal untuk mendapat D100 dan t100.

Kemudian cari:

Setelah didapat D50 kemudian tarik garis vertikal sehingga didapat t50.

Gambar t50

D0

D50

D100

t50

CONTOH PERHITUNGAN CONSOLIDATION

Project : Gereja Kim Tae Gon

Location Of Project : Kelapa Gading, Jakarta Utara

Description Of Soil : Silty clay,low plasticity, abu-abu kecoklatan, kepadatan

stiff, lembab

Tested By : Darwis Richarlim (325130107)

Cynthia Hindrawan (325130078)

Dennis Diony Nisius (325130127)

Date Of Testing : 14-21 Januari 2015

DATA SEBELUM CONSOLIDASI:

Ring diameter (d) = 6.4767 cm

Height of ring (Ht) = 5.4933 cm

Weight of ring (Wr) = 192.1 gram

Weight of ring + soil (Wwet) = 341.6 gram

Specific Gravity (Gs) = 2,6875

(Gs berdasarkan percobaan Index Properties)

Initial Height of soil (Hi) = 2,6666 cm

DATA WATER CONTENT SEBELUM CONSOLIDASI:Weight of can + wet soil (Wwet1) = 29.3 gram

Weight of can + dry soil (Wdry1) = 23.3 gram

Weight of can (Wc) = 10.1 gram

DATA WATER CONTENT SESUDAH CONSOLIDASI:Weight of can + wet soil (Wwet2) = 216.6 gram

Weight of can + dry soil (Wdry2) = 162.3 gram

Weight of can (Wc2) = 63.1 gram

PERHITUNGAN WATER CONTENT SEBELUM CONSOLIDASI:Weight of water (Ww1) = Wwet1 - Wdry1

= 29.3 – 23.3

= 6 gram

Weight of oven dry soil (Ws1) = Wdry1 - Wc

= 23.3 – 10.1

= 13.2 gram

Initial water content (Wi1) = (Ww1 : Ws1) ´ 100%

= (6 : 13.2) ´ 100%

= 45.4545 %

PERHITUNGAN WATER CONTENT SESUDAH CONSOLIDASI:Weight of moisture (Ww2) = Wwet2 - Wdry2

= 216.6 – 162.3

= 54.3 gram

Oven dry weight of soil (Ws2) = Wdry2 - Wc2

= 162.3 – 63,1

= 99.2 gram

Final water content (Wf) = (Ww2 : Ws2) ´ 100%

= (54.3 : 99.2) ´ 100%

= 54.7379 %

PERHITUNGAN:

Area (A) = 1/4 ´ p ´ d2

= 1/4 ´ p ´ 6.47672

= 32.9456 cm2

Initial sample volume (Vi) = A x Hi

= 32.9456 x 2.666

= 87.8527 cm2

Weight of wet soil (Wi) = Wwet - Wr

= 341.6 – 192.1

= 149.5 gram

Computed dry weight of soil (Ws1) = Wi : (1 + Wi1)

= 149.5 : (1 + 0.454545)

= 102.7813 gram

Oven dry weight of soil (Ws) = 99.2 gram

Computed Ht of solids (Hs) =

= 102.7813 : ( 2.6875 x 32.9456 )

= 1.1608 cm

Initial height of voids (Hv) = Hi - Hs

= 2.6666 – 1.1608

= 1.5058 cm

Initial degree of saturation (Si) =

= ( 149.5 – 99.2 ) : (1.5058 x 32.9456 )

= 101.3919 %

Initial void ratio (ei) = Hv : Hs

= 1.5058 : 1.1608

= 1.2972

FINAL TEST DATA (OBTAINED AT THE END OF LOAD TESTING)

Initial dial reading (A) = 0

Final dial reading (B) = 331

Change in sample height (ht) = B : 1000

= 331 : 1000

= 0.331 cm

Final height of voids (Hvf) = Hv - Ht

= 1.5058 – 0.331

= 1.1748 cm

Final void ratio (ef) = Hvf : Hs

= 1.1748 : 1.1608

= 1.0121

FINAL WATER CONTENT DETERMINATION:

Final degree of sat (S) = (Wf x Gs) / Ef

= ( 0.547379 x 2.6875 ) / 1.0121

= 145.3494 %

CONTOH PERHITUNGAN TABEL

DATA:

Consolidometer type = Floating Ring

Multiplication ratio = 1 : 10

Load increment (A) = 0.2405

[Load increment= ( load : area ) ´ 10 ]

Deformation dial reading(B) = 47

Initial height of soil (Hi) = 2.6666 cm

Initial sample volume (Vi) = 180.98 cm3

Specific gravity of soil (Gs) = 2.6875

Dry weight of soil solids (Ws) = 99.2 gram

Height of solids (Hs) = 1.1608 cm

Initial void ratio (ei) = 1.2972

PERHITUNGAN

Change in sample height (H) = B : 1000

= 47 : 1000

= 0.047 cm

e = H : Hs

= 0.047 : 1.1608

= 0.405

Inst. void ratio, e = ei - e

= 1.2972 – 0.405

= 1.2567

Average height for load = Hi - (H : 2)

= 2.6666 - (0.047 : 2)

= 2.643 cm

H = Average ht. for load : 2

= 2.2643 : 2

= 1.3216 cm

Dari hasil penggambaran grafik besarnya penurunan dan load increment diperoleh besarnya

t50 = 15 maka dapat dihitung besarnya Cv:

Cv =

= ( 0.197 x 1.3216² ) / 2.2

= 0.1564

Dari hasil penggambaran grafik besarnya penurunan dan load increment diperoleh besarnya

t90 = 18.49 maka dapat dihitung besarnya Cv:

Cv =

= ( 0.848 x 1.3216² ) / 3.61

= 0.4103

Pc = 0.8 kg/cm2 (dari grafik Load increment vs. e)

P1 = 0.4 kg/cm2 e1 = 1.185

P2 = 2.5 kg/cm2 e2 = 1.05

P3 = 2 kg/cm2 e3 = 0.95

P4 = 0.3 kg/cm2 e4 = 1.08

Dari data tersebut dapat dihitung:

Cc’ = e : log (P4 : P3)

= (e3 – e4) : log (P4 : P3)

= (0.95 - 1.08) : log (0.3: 2)

= 0.1578

Cs = e : log (P2 : P1)

= (e1 – e2) : log (P2 : P1)

= (1.185 – 1.05) : log (2.5 : 0.4)

= 0.1696

av = e : P

= (e1 - e2) : (P2 - P1)

= ((1.185 – 1.05) : (2.5 : 0.4))

= 0.0643

K = (Cv ´ av ´ gw) : (1 + e)

Cv50 = 0.1315

Cv90 = 0.4368

ei = 1.2972

K50 = (0.1315 ´ 0.0643´ 0.001) : (1 + 1.2972)

= 3.6808 x 10-6 cm2/menit

K90 = 0.4368 ´ 0.0643 ´ ´ 0.001) : (1 + 1.2972)

= 1.2226 x 10-5 cm2/menit

Mv = av : (1 + e)

= 0.0643 : (1 + 1.2972)

= 0.02799

FAKTOR KESALAHAN

1. Kurang teliti saat membaca dial pada alat konsolidasi.

2. Kurang hati-hati dalam meletakkan beban pada penggantung sehingga timbul hentakan

pada alat konsolidasi.

3. Membaca dial deformasi yang kurang tepat sesuai dengan waktu yang ditentukan.

4. Ketidaktelitian dalam mengukur dimensi sampel tanah.

5. Permukaan sampel tanah yang kurang rata mempengaruhi hasil percobaan.

6. Kesalahan saat melepaskan bebanm tidak serentak 2 beban.

7. Jarum penekan yang terlalu pendek, sehingga tidak dapat menunjukkan hasil yang

sesungguhnya.

8. Ring konsolidasi kurang dioleskan oli, sehingga ada sedikit tanah yang menempel dan

mempengaruhi hasil perhitungan.

9. Kurang teliti dalam meletakkan beban yang tidak tepat di tengah-tengah penggantung,

sehingga penggantung akan miring dan tidak seimbang.

10. Kurang tepat dalam melakukanr regresi terhadap grafik t50 dan t90.

11. Sampel tanah yang digunakan belum tentu dalam keadaan undisturbed karena tidak

langsung ditest setelah sampling.

12. Can yang digunakan untuk praktikum kurang bersih sehingga mempengaruhi hasil

percobaan.

KESIMPULAN

1. Dari hasil percobaan, diperoleh hasil initial water content sebesar 45.4545%.

2. Dari hasil percobaan, diperoleh hasil final water content sebesar 54.7379%

3. Dari hasil percobaan, diperoleh hasil final degree of saturation sebesar 145.3494%

4. Semakin lama waktu pembebanan, maka hasil pembacaan akan terus meningkat sampai

titik maksimal.

5. Nilai void ratio tanah berkurang setelah diberi pembebanan karena pori-pori di dalam

tanah berkurang.

6. Setelah konsolidasi, volume tanah berkurang karena pori-porinya berkurang.

7. Saat menerima beban, konsolidasi berlangsung cepat, semakin lama waktu

pembebanan, maka konsolidasi mulai melambat.

8. Derajat kejenuhan (degree of saturation) akan meningkat setelah tanah mengalami

konsolidasi.

9. Semakin berat beban yang diterima tanah, maka penurunan akan semakin besar.

10. Bacaan dial terbesar dalam percobaan ini adalah 331.

11. Nilai t50 lebih kecil dari t90, karena waktu yang dibutuhkan tanah untuk mencapai

konsolidasi 50% lebih cepat jika dibandingkan deengan waktu yang dibutuhkan tanah

untuk mencapai 90% konsolidasi.

12. Berdasarkan hasil percobaan, setelah tanah megalami konsolidasi, kadar airnya

meningkat.