kuliah mektan ii 05

SI-215MEKANIKA TANAH II

DOSEN:

Analisis Penurunan danKonsolidasi

Page 1

DOSEN:DR. techn. INDRA NOER HAMDHAN, ST., MT.DR. Ir. IMAM ASCHURI, MT.DR. YUKI ACHMAD YAKIN, ST, MT

JURUSAN TEKNIK SIPILINSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

BANDUNG 2012

Pendahuluan

1) Tegangan tanah yg terjadi< daya dukung tanah ijin

2) Penurunan yg terjadi <penurunan ijin

Persyaratan StabilitasKonstruksi Bangunan Sipil:

Page 2

penurunan ijin

Penurunan Ijin

Page 3

Penurunan (Settlement)

Page 4

Penurunan bangunan dapat terjadi akibat:

• Penurunan seketika (Immediately settlement)

• Penurunan konsolidasi (Consolidation settlement)

• Konsolidasi primer

• Konsolidasi sekunder

Penurunan (Settlement)

Page 5

• Konsolidasi sekunder

Penurunan Seketika (Immediately settlement):

Penurunan yang terjadi akibat tambahan teganganefektif pada tanah tetapi air pori dalam tanah belumterdisipasi (sifat elastis tanah)

Penurunan Konsolidasi (Consolidation settlement):

Penurunan yang terjadi akibat tambahan tegangan efektifpada tanah sehingga air pori dalam tanah terdisipasi

Hasil proses konsolidasi:

Penurunan (Settlement)

Page 6

• Besarnya penurunan (settlement), mm, cm

• Kecepatan penurunan ( settlement), hari, bln, tahun

Faktor yang mempengaruhi besarnya penurunan:

1. Sifat kompresibilitas tanah

2. Tebal lapisan tanah yang kompresibel

3. Besarnya tekanan efektif tanah

Faktor yang mempengaruhi kecepatan proses

Penurunan (Settlement)

Page 7

Faktor yang mempengaruhi kecepatan prosespenurunan:

1. Tebal lapisan tanah yang kompresibel

2. Kondisi drainase

3. Waktu beban bekerja

4. Keberadaan permeable tanah

Penurunan Konsolidasi

Page 8

Time-Consolidation Relationship UnderConstant Load

Jenis tanah berdasarkan tegangan yangdialami:

1. Normally Consolidated soils

2. Over Consolidated soilsPo = . ho

Pc = . hc

Penurunan Konsolidasi

Page 9

hc ho

Po = . ho

Pc = . hc

Po = Pc

hc

ho

Pc = . hc

Po < Pc

Normally Consolidated soils Over Consolidated soils

Analogi proses konsolidasi dari Terzaghi

Konsolidasi Terzaghi

Page 10

Ditinjau dari beberapa kondisi:

1. Tidak air dalam piston

2. Ada air dalam piston tapi katub ditutup

3. Ada air dalam piston tapi katup dibuka penuh

4. Ada air dalam piston tapi katup dibuka tidak penuh

Consolidometer atauOedometer

Maksud :

mempelajari karakteristik

Uji Konsolidasi di Laboratorium

Page 11

mempelajari karakteristikkompresibiltas tanah

• Menganalisis besarnya penurunan melalui grafikhubungan tegangan dan angka pori

• Menganalisis waktu proses konsolidasi melalui grafikhubungan penurunan dan waktu

Hasil pengujian:

Uji Konsolidasi di Laboratorium

Page 12

Time vs Consolidation Rate

Pressure vs Void Ratio

Calculation of consolidation settlementdibagi 2 case:

1. Normally consolidated

Calculation of Consolidation Settlement

Page 13

1. Normally consolidated

2. Over consolidated

How to determine whether the soils will beclassified normally consolidated or overconsolidated ????????

Tegangan Prakonsolidasi

Uji Konsolidasi di Laboratorium

Page 14

Casagandre Procedure for determining preconsolidation pressure

Step penentuan NC atau OC :

1. Tentukan overburden pressure(Po= . ho)

2. Tentukan Tegangan Prakonsolidasi (Pc)

3. Tentukan rasio Teg. Prakonsolidasi (Pc)

Penurunan Konsolidasi

Page 15

3. Tentukan rasio Teg. Prakonsolidasi (Pc)dengan Teg. Overburden (Po),

OCR= Pc/Po

4. Normal Consolidated (OCR≤1) dan OverConsolidated (OCR>1)

Penurunan Konsolidasi

Page 16

2

1

o

21

)/(

1

e1

HCc.S

)/(.

2121

P

PLogsehingga

ppLogCce

Cc

HSH

ppLoge

LogPLogPe

ee

o

00

log1 P

PPH

e

CS oc

Normally Consolidated Soils

Page 17

001 Pe

Over Consolidated Soils

00

log1 P

PPH

e

CS or

Case 1 (Po+P)< Pc

Case 2

Case 1

Over Consolidated Soils

Page 18

)(log

1)(log

1 000 c

cccr

P

PPH

e

C

P

PH

e

CS

Case 2 (Po+P)> Pc

Soil Compressibility

Page 19

)1/('

log'1

2

peCC

t

tHCS

Penurunan Konsolidasi Sekunder

Page 20

p

Kecepatan proses konsolidasi dipengaruhi:

• Koefisien konsolidasi (sifat tanah)

• Tebal lapisan tanah kompresibel

• Drainase tanah (1 arah atau 2 arah)

Waktu dan Derajat Konsolidasi

Page 21

Penurunan akibat proses konsolidasi telah selesai,maka derajat konsolidasinya 100% (U=100%)

Jika suatu saat (waktu, t), besar penurunannyaSt, maka Derajat Konsolidasi nya :

%100xS

U t

Waktu dan Derajat Konsolidasi

Page 22

%100xS

U t

U = 60% artinya bahwa saat itu penurunan yangterjadi 60% dari S (penurunan total konsolidasiprimer) dan waktu yang dibutuhkan disebut t60

Assumptions:

• Clay-water system is homogeneous

• Saturation is complete

• Compressibility of water is negligible

• Compressibility of soil grains is negligible

• Water flows only in one direction (in direction of loading)

Teori Konsolidasi Terzaghi

Page 23

• Water flows only in one direction (in direction of loading)

• Darcy’s law is valid

y wx z

w 0

v Wv v 1 1 e

x y z t 1 e t

x x x x

y y y y

hv k i k

x

hv k i k

y

Mathematical Derivation (1)

Teori Konsolidasi 1D

Page 24

y y y y

z z z z

v k i ky

hv k i k

z

t

e

ez

hk

y

hk

x

hk w

zyx

02

2

2

2

2

2

1

t

e

ez

uk

y

uk

x

uk w

zyx

02

2

2

2

2

2

1

t

e

ez

uk w

z

02

2

1

t

u

ta

t

u

tau

ta

ta

t

ev

wvwvv

Mathematical Derivation (2)

Teori Konsolidasi 1D

Page 25

t

u

tek

a

z

u

z

vw

02

2

1

t

u

ct

u

ek

a

z

u

vz

vw

1

1 02

2

2

2

z

uc

t

uv

Mathematical Derivation (3)

wv

z

vw

zv

m

k

a

ekc

)1( 0

)1( 0e

am v

v

Dengan menggunakan deret Fourier

Teori Konsolidasi 1D

Page 26

Dengan menggunakan deret Fourier

td

CT v

v 2

Tv = Faktor waktu

Cv = Koefisien konsolidasi

t = Waktu

d = Panjang lintasan

d = 1/2H d = H

Teori Konsolidasi 1D

Page 27

(a) Double Drainage (b) Single Drainage

td

CT v

v 2

Teori Konsolidasi 1D

Page 28

Untuk menentukan nilai Cv (Coefficient ofconsolidation) di laboratorium digunakan beberapacara, diantaranya:

1) Log Time method2) Root Time Method

Koefisien Konsolidasi (Cv)

Page 29

2) Root Time Method

Log Time Method

2

50

VV d

t

TC

Koefisien Konsolidasi (Cv)

Page 30

196,050

50

VTU

t

Root Time Method

2 VV d

t

TC

Koefisien Konsolidasi (Cv)

Page 31

848,090

90

V

V

TU

dt

C

Metode yang sering digunakan untukmempercepat proses konsolidasi adalah:1) Preloading2) Drainase vertikal3) Kombinasi

Drainase Vertikal

Page 32

3) Kombinasi

Vertical Drains

Vertical Drains

Page 33

Vertical Drains

Page 34

Vertical Drains

Page 35

Vertical Drains

Page 36

Vertical Drains

Page 37