bab 6 konsolidasi dan penurunan
Post on 21-Oct-2015
172 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
BAB VI
KONSOLIDASI DAN PENURUNAN
1. PENGANTAR
Apabila suatu lapisan tanah mengalami tambahan beban diatasnya,
maka air pori akan mengalir dari lapisan tersebut, sehingga volumenya
akan menjadi lebih kecil, kemudian terjadi perubahan elastis ataupun
perubahan plastis yang dapat mengakibatkan penurunan tanah baik
penurunan secara langsung maupun terjadinya konsolidasi.
2. TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM
Setelah mempelajari Bab ini, diharapkan dapat memahami proses
terjadinya konsolidasi dan penurunan dalam tanah.
3. TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS
Setelah mempelajari materi ini, taruna akan dapat :
Memahami dan mengetahui cara mengukur konsolidasi
Mengetahui cara menghitung besarnya penurunan tanah
Mengetahui cara menghitung tegangan dalam tanah.
4. URAIAN MATERI POKOK
4.1 PENDAHULUAN
Apabila beban (tekan) bekerja pada suatu massa tanah, maka
volumenya akan berkurang. Pengurangan volume massa tanah
sebagai akibat tekanan tersebut, dinamakan kompresi .
Mekanika Tanah VI-1
Konsolidasi Dan Penurunan
Sebagaimana diketahui, pada suatu massa tanah terdapat pori-
pori. Jika pori-pori tersebut terisi udara saja maka kompresi pada
tanah akan terjadi lebih cepat, karena udara bersifat kompresibel.
Tetapi jika pori-pori tanah terisi penuh air maka pengurangan
volume akan terjadi jika air dikeluarkan dari pori-porinya.
Setiap proses yang mengurangi kadar air pada tanah jenuh tanpa
penggantian air tersebut dengan udara disebut proses
Konsolidasi.
Proses yang berlawanan dengan Konsolidasi disebut Swelling
(pemuaian) yaitu proses penambahan kadar air akibat
pertambahan volume rongga di dalam tanah.
Proses pengeluaran udara yang berada di dalam rongga tanah
dengan cara penggetaran atau pemadatan disebut Kompaksi .
Pada umumnya konsolidasi ini akan berlangsung dalam satu
jurusan saja, yaitu jurusan vertical, karena lapisan yang kena
tambahan beban itu tidak dapat bergerak dalam jurusan
horizontal sebab lapisan tanah ditahan oleh tanah
disekelilingnya. Keadaan-keadaan demikian dapat dilihat seperti
pada Gambar 6.1. Jenis konsolidasi ini dinamakan One
Dimensional Consolidation (Konsolidasi satu arah) dan
perhitungan konsolidasi hampir selalu didasarkan pada teori “one
dimensional consolidation” itu.
Mekanika Tanah VI-2
Konsolidasi Dan Penurunan
Gambar 6.1 One Dimensional Consolidation
Pada saat konsolidasi berlangsung, maka struktur bangunan akan
mengalami penurunan. Dalam keadaan ini ada dua hal yang perlu
diketahui mengenai penurunan itu, yaitu :
1) Besarnya penurunan yang akan terjadi
2) Kecepatan penurunan ini
Bila lapisan tanah terdiri dari tanah lempung maka penurunan
akan besar, sedangkan jika lapisan tanah terdiri dari pasir, maka
penurunan akan kecil.
Karena itu lempung dikatakan mempunyai “high compressibility”
dan pasir mempunyai “low compressibility”.
Penurunan pada lempung biasanya makan waktu yang lama,
sebagai akibat daya rembes air dalam lapisan tanah lempung
sangat rendah sehingga saat pembangunan selesai penurunan
masih terus terjadi. Sebaliknya pada lapisan pasir penurunan
terjadi dengan cepat sehingga pada waktu pembangunan diatas
lapisan pasir sudah selesai, maka penurunan juga sudah terhenti.
Mekanika Tanah VI-3
Konsolidasi Dan Penurunan
Oleh karena itu pada perhitungan besarnya penurunan, biasanya
hanya penurunan pada lapisan lempung yang diperhitungkan,
sedangkan penurunan pada lapisan pasir diabaikan.
4.2 PENGERTIAN “NORMALLY CONSOLIDATED” DAN
“OVER CONSOLIDATED”
Kedua istilah ini dipakai untuk menggambarkan suatu sifat yang
penting dari lapisan lempung endapan (sedimentary clay).
Over Consolidated
Pada lapisan lempung endapan, pada saat pengendapannya akan
mengalami konsolidasi dan penurunan akibat tekanan dari
lapisan-lapisan yang kemudian mengendap diatasnya. Lapisan-
lapisan yang diatas ini lama kelamaan mungkin menjadi hilang
lagi oleh karena sebab-sebab geologi, misalnya erosi air. Ini
berarti bahwa lapisan-lapisan dibawah sudah pernah mengalami
konsolidasi akibat tekanan lebih besar daripada tekanan yang
dialami sekarang. Lapisan semacam ini disebut “Over
Consolidated”
Normally Consolidated
Sedangkan lapisan yang belum pernah menerima tekanan
diatasnya yang lebih berat daripada tekanan yang dialami
sekarang, maka kondisi ini disebut “Normally Consolidated”
4.3 PENGUKURAN KONSOLIDASI
Untuk mengukur konsolidasi di laboratorium dipakai alat
konsolidasi (consolidated apparatus atau oedometer). Prinsip alat
ini dapat dilihat pada Gambar 6.2. Caranya contoh tanah
Mekanika Tanah VI-4
Konsolidasi Dan Penurunan
dimasukkan dalam suatu cincin dengan batu berpori (porous
stone) yang dipasang dibawah dan diatasnya. Cincin dengan batu
berpori ini ditaruh dalam sel konsolidasi yang berisi air supaya
tanah tidak menjadi kering. Kemudian contoh diberi beban
vertikal yang tertentu dan penurunan diukur dengan arloji
penunjuk. Tekanan tersebut dibiarkan berlaku sampai penurunan
selesai. Sesudah itu contoh diberi tambahan beban, dan juga
dibiarkan berlaku sampai penurunan berhenti dan seterusnya.
Biasanya beban ditambah setiap 24 jam dengan memakai harga
tegangan yang berikut : 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0 kg/cm²
Setelah mencapai 8 kg/cm² beban dikurangi lagi sampai 0,25
kg/cm² untuk mendapat “rebound curve” . Pada setiap
pembebanan pembacaan penurunan dilakukan pada waktu-waktu
tertentu. Dengan demikian besarnya penurunan maupun
kecepatannya dapat diketahui.
Gambar 6.2 Percobaan Konsolidasi
4.4 BESARNYA PENURUNAN
Mekanika Tanah VI-5
Konsolidasi Dan Penurunan
Pada percobaan konsolidasi, seperti pada Gambar 6.2 , besarnya
penurunan yang terjadi pada setiap tegangan diambil dari
pembacaan-pembacaan arloji penunjuk yang terakhir untuk
tegangan tersebut.
Angka-angka penurunan ini dipakai untuk membuat grafik
penurunan terhadap tegangan sebagai abses (dengan skala
logaritmes) dan angka pori sebagi ordinat (dengan skala biasa).
Tetapi pembacaan-pembacaan penurunan dapat dipakai langsung
sebagai ordinat dan metode ini masih sering dipakai di Indonesia.
4.5 PERHITUNGAN PENURUANAN
Sebagai contoh cara menghitung penurunan diambil keadaan
seperti terlihat pada Gambar 6.3, yaitu pondasi plat di atas
lapisan lempung. Dibawah lapian lempung, pada kedalaman 18
meter, terdapat lapisan pasir. Dalamnya pondasi adalah 1 meter,
dan muka air tanah terdapat pada kedalaman 3,0 meter.
Mekanika Tanah VI-6
Konsolidasi Dan Penurunan
Gambar 6.3
Perhitungan penurunan dapat dilakukan secara bertahap sebagai
berikut :
Mekanika Tanah VI-7
Konsolidasi Dan Penurunan
(a). Lapisan tanah lempung ini dibagi menjadi beberapa lapisan
yang lebih tipis, dalam hal ini dibuat tiga lapisan, masing-
masing setebal 5 meter, 6 meter dan 6 meter. Pemmbagian
diperlukan untuk memperhitungkan variasi nilai Po
(tegangan semula) dan P1 (tegangan akhir) pada lapisan
lempung ini.
(b) Nilai Po dihitung pada pertengahan masing-masing lapisan.
Misalnya pada lapisan 1 :
Po = (350 x 1,7 – 50 x 1,0) x kg/cm2 = 0,545 kg/cm2
(c) Nilai p dihitung pada pertengahan masing-masing lapisan
dan dibawah titik tengah-tengah pondasi tersebut.. Ini dapat
dilakukan dengan mempergunakan grafik yang terdapat
pada Gambar 6.4. Dengan grafik tersebut dapat ditentukan
tegangan vertikal dibawah sudut suatu pondasi, sehingga
untuk mendapatkan tegangan dibawah titik tengah, pondasi
dianggap terdiri dari empat bagian yang sama besarnya. Jadi
disini B = 5 m dan L = 20 m.
Nilai m dan n ditentukan pada pertengahan maing-masing
lapisan.
Misalnya pada lapisan 1 :
Z = 2,5 m, sehingga m = = 2 dan n = = 8
Jadi pada Gambar 6.4 didapat Iσ = 0,24
Nilai p akibat seperempat luas pondasi = Iσq
Sehingga untuk seluruh pondasi p = 4 Iσq
(d) Nilai p ini ditambah pada Po adalah merupakan nilai P1,
yaitu tegangan setengah bangunan didirikan.
Mekanika Tanah VI-8
Konsolidasi Dan Penurunan
(e) Dengan memakai nilai Po dan P1, ditentukan penurunan h
pada masing-masing lapisan.
Misalnya pada lapisan 1 : h = 0,755 – 0,170 mm = 0,585
mm
(f) Penurunan pada masing-masing lapisan sekarang dapat
dihitung dengan rumus : s = H
Misalnya pada lapisan 1 : s = x 500 cm = 14,6
cm.
(g) Dengan menjumlah penurunan pada masing-masing lapisan,
didapat jumlah penurunan yang dicari, dalam hal ini
perhitungan diatas sebesar 34 cm.
(h) Waktu yang diperlukan untuk penurunan ini dihitung dengan
rumus :
t =
Untuk menentukan jangka waktu sampai penurunan 90 %
selesai, digunakan rumus :
t90 =
Dalam hal ini H adalah sebesar separuh tebal lapisan, karena air
dapat mengalir keatas dan kebawah, yaitu H = 8,5 m = 850 cm.
Nilai Cv diambil sebesar 6 x 10-3 cm2/detik, sehingga :
t90 = detik = 3,2 tahun.
Mekanika Tanah VI-9
Konsolidasi Dan Penurunan
4.6 PERHITUNGAN TEGANGAN
Untuk dapat menghitung besarnya penurunan, maka harus
diketahui tegangan semula (Po) pada lapisan yang bersangkutan
dan tegangan sesudah pembangunan selesai (P). Cara
menghitung kedua tegangan ini adalah sebagai berikut :
a). Po (tegangan efektif semula)
Tegangan ini dalah akibat berat tanah sendiri, dan dapat
dihitung langsung, asal diketahui berat isi tanah dan
dalamnya muka air tanah.
b). P (tegangan efektif setelah pembangunan selesai)
Tegangan P = Po + p, dimana p adalah tambahan
tegangan akibat adanya bangunan. Besarnya p biasanya
dihitung dengan memakai teori elastis.
Dalam perhitungan dimaksud, ada berbagai macam grafik dan
tabel-tabel yang diperlukan, misalnya pada Gambar 6.4 adalah
suatu grafik untuk menghitung tekanan dibawah pondasi yang
berbentuk persegi.
Harga Po dan P pada suatu lapisan tidak konstan, harganya
tergantung kepada dalamnya. Karena itu untuk menghitung
penurunan biasanya perlu membagi lapisan bersangkutan dalam
beberapa lapisan yang cukup tinggi, sehingga harga-harga Po dan
P cukup tepat.
Mekanika Tanah VI-10
Konsolidasi Dan Penurunan
Gambar 6.4
Grafik Perhitungn Tegangan Dibawah Pondasi Persegi
Mekanika Tanah VI-11
Konsolidasi Dan Penurunan
top related