uji konsolidasi (recovered) 2003

M - IX

UJI KONSOLIDASI

9.1 Tujuan Percobaan

Tujuan dari uji konsolidasi adalah :

Menentukan sifat kemampatan tanah (dinyatakan dengan koefisien

kemampatan volume (Mv) atau indeks kompresi (Cc)).

Karakteristik konsolidasi yang merupakan fungsi dari permeabilitas tanah,

dengan pemberian beban secara bertahap kepada tanah dan mengukur

perubahan volume (atau perubahan tinggi) contoh tanah terhadap waktu

yang dinyatakan oleh koefisien konsolidasi (Cv) yang menggambarkan

kecepatan kompresi tanah terhadap waktu.

9.2 Landasan Teori

Uji konsolidasi dilakukan pada tanah lempung atau lanau jenuh dengan

interpretasi berdasarkan teori terzaghi. Pengujian secara khusus untuk tanah

ekspansif dan tanah organik tidak termasuk dalam lingkup pengujian ini.

Terdapat beberapa definisi yang berkaitan dengan percobaan ini diantaranya :

Konsolidasi adalah proses dimana tanah mengalami kompresi akibat

beban dalam suatu periode waktu tertentu, dimana kompresi

berlangsung akibat pengaliran air keluar dari pori-pori tanah.

Tekanan air pori ekses adalah tekanan air pori tanah akibat pemberian

beban seketika. Dengan mengalirnya air dari pori tanah, tekanan air pori

ekses ini akan menurun secara berangsur-angsur, peristiwa ini disebut

disipasi tekanan air pori.

Derajat konsolidasi adalah rasio antara tekanan air pori yang menurun

setelah beberapa waktu berdisipasi terhadap tekanan air pori ekses

mula-mula selama proses konsolidasi. Disebut juga sebagai persentase

disipasi tekanan air pori.

Derajat konsolidasi rata-rata (Ū) adalah rata-rata derajat konsolidasi

sepanjang ketinggian contoh tanah. Dapat dibuktikan bahwa derajat

konsolidasi rata-rata sama dengan rasio pemampatan tanah pada saat

tertentu terhadap pemampatan final dari contoh tanah.

Kompresi awal adalah pemampatan yang terjadi seketika setelah beban

diberikan kepada contoh tanah, sebelum diproses disipasi langsung.

Konsolidasi primer adalah bagian dari kompresi tanah akibat pengaliran

air hingga seluruh proses disipasi selesai.

Konsolidasi sekunder adalah pemampatan tanah yang berlangsung

setelah konsolidasi selesai.

Koefisien konsolidasi, Cv adalah parameter yang menghubungkan

perubahan tekanan air pori ekses terhadap waktu.

Hasil uji konsolidasi ini dapat digunakan untuk menghitung penurunan

tanah akibat proses konsolidasi dan secara tidak langsung dapat digunakan

untuk menentukan permeabilitas tanah. Kekurangan dari uji konsolidasi ini yaitu

hanya melakukan konsolidasi dari 1 arah saja yaitu arah vertikal.

Selain itu terdapat beberapa ketentuan dalam pengujian konsolidasi ini

yaitu :

Spesimen tanah harus secepatnya diuji agar menghindari berkurangnya

kadar air dalam spesimen, serta spesimen tidak boleh dipasang dan

dibiarkan terlalu lama sebelum beban pertama diberikan

Selama percobaan sel konsolidasi harus tetap terisi air dengan penuh.

Pada beberapa macam tanah akan terjadi pengembangan (swelling)

pada pembebanan pertama setelah sel konsolidasi diisi dengan air. Bila

hal ini terjadi segera pasang beban kedua lalu baca arloji penurunan. Bila

pada percobaan kedua masih terjadi pengembangan maka beban ketiga

segera dipasang, demikian perlakuan berikutnya agar tidak terjadi

pengembangan.

9.3 Alat dan Bahan

Alat konsolidasi, terdiri dari 2 bagian yaitu alat pembebanan dan alat

konsolidasi

Sumber : Praktikum Geomekanika 2015

Foto 9.1 Alat Uji Konsolidasi

Peralatan untuk meletakkan contoh tanah ke dalam ring konsolidasi

(Consolidation Unit)


Foto 9.2

Consolidation Unit

Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr dan 0,1 gr

Oven

Stopwatch

Penggaris

Dial Gauge

Bahan :

Spesimen tanah pengujian


Foto 9.3 Spesimen Tanah Pengujian

9.4 Prosedur Percobaan

Siapkan contoh tanah.


Foto 9.4 Preparasi Spesimen Tanah Pengujian

Ukur tinggi (z₁)dan diameter ring konsolidasi, ukur tebal gabungan

penutup dan batu pori (z₂), timbang massa batang (untuk meletakan

beban).


Foto 9.5 Penimbangan Spesimen Tanah Pengujian

Masukkan contoh tanah ke dalam ring, ratakan permukaan contoh tanah

namun lapisi bagian bawahnya dengan kertas pori.


Foto 9.6 Spesimen Tanah Dimasukkan Kedalam Ring Dengan Dilapisi Kertas Pori

Letakan batu pori pada bagian bawah (batu pori telah dicelupkan dalam

air), lalu isi air sampai setinggi batu pori tersebut.

Tempatkan batu pori pada bagian atas ring sehingga contoh tanah yang

sudah dilapisi kertas pori terapit oleh kedua batu pori.

Masukan consolidation unit ke dalam peralatan pembebanan (loading

unit).


Foto 9.7 Consolidation Unit Dipasang Pada Alat Pengujian Menutupi Spesimen

Pasang dial gauge unit untuk mengukur besarnya penurunan vertikal.


Foto 9.8 Dial Gauge Dipasang Pada Alat Pengujian

Berikan beban 0,5 kg/cm2 dan lakukan pembacaan waktu (lihat tabel

consolidation test) dan penurunannya.

Setelah 24 jam pembebanan, lakukan pembacaan dan catat waktunya

lalu naikan beban menjadi 1 kg/cm2. Lakukan sama seperti langkah h.

Lakukan langkah h dan i untuk penambahan beban berikutnya, yaitu 2, 4,

dan 8 kg/cm2.

Setelah beban 8 kg/cm2 selama 24 jam, kurangi beban sampai 2 kg/cm2

biarkan selama 4 jam, kemudian baca pengembangannya.


Foto 9.9 Beban Mulai Dipasang Pada Alat Pengujian

Kurangi lagi beban sampai 0,5 kg/cm2, biarkan selama ½ jam, baca

pengembangannya.

Selama pengujian, lakukan minimal 2x pengukuran , lakukan diakhir

penambahan beban.

Setelah pembacaan terakhir dicatat, keluarkan contoh tanah dan ring dari

sel konsolidasi. Bersihkan air yang menempel pada permukaan contoh,

kemudian timbang. kemudian batu pori diambil dari permukaan atas dan

bawah.

Keringkan contoh tanah, hitung kadar airnya.

9.5 Rumus Yang Digunakan

Koefisien Konsolidasi

Dimana :

0,848 = time factor 90% konsolidasi

Cv = Koefisien konsolidasi (cm2/detik)

H = ½ tinggi benda uji rata-rata (cm)

T90 = Waktu untuk mencapai 90% konsolidasi (detik)

Permeabilitas tanah (k)

Dimana :

K = Permeabilitas tanah

Mv = Massa pori (gr)

w = Massa jenis air (1 gr/cc)

Cv = Koefisien konsolidasi

Logarithm of Time Fitting Method

Dimana :

0,197 = time factor 90% konsolidasi

Cv = Koefisien konsolidasi (cm2/detik)

H = ½ tinggi benda uji rata-rata (cm)

T50 = Waktu untuk mencapai 90% konsolidasi (detik)

Void Ratio

2HO

Dimana :

M5 = Massa tanah kering (gr)

SGs = Berat Jenis Tanah (2,576)

= Massa jenis air (1 gr/cm3)

A = Luas permukaan tanah (cm2)

9.6 Hasil Pengamatan

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan didapatkan data sebagai

berikut :

Z1 = 2 cm

Z2 = 3 cm

Z3 = 0,1 cm

Massa tanah awal = 78 gram

Massa container = 13 gram

Massa tanah basah = 61,5 gram

Massa tanah kering = 59 gram

Massa air = 2,5 gram

Kadar air = 4,2%

Untuk data hasil pembacaan dial gauge dapat dilihat pada tabel dibawah

ini :

Tabel 9.1 Pembacaan Dial Gauge

Pressure

Elap. Time

t½

Dial Reading x 10exp-2mm

Penurunan Pengembangan

0,5 1 2 4 8 2 0,5

0 0,0 0 199 231 275,5 331

392 384

0,25 0,5 192 218 261 313 376

1 1,0 192 221 265 316,5 380,5

2,25 1,5 194 223 265 318,5 383

4 2,0 194,5 223 266,5 320 384,5

6,25 2,5 195 224 267,5 321,5 385,5

9 3,0 195 225 268,5 322 387

16 4,0 195,5 225,5 270 323,5 388,5

20,25 4,5 195,5 226 270 324 389

25 5,0 196 226 271 325 389,5

43 6,6 196 227 272 326,5 391

68 8,2 197 228 273 327,5 392,5

93 9,6 197 228 273,5 328,5 393

130 11,4 198 229 274 329 394

190 13,8 198 230 274,5 330 395

304 17,4 199 231 275,5 331 396


9.7 Perhitungan

Sebelum dilakukan perhitungan, terlebih dahulu dibuat grafik waktu paruh

terhadap pembacaan dial gauge agar didapat data yang dibutuhkan dalam

perhitungan. Berikut grafik untuk tiap-tiap pembebanan :

Grafik waktu paruh terhadap pembacaan dial gauge (penurunan beban

0,5 kg)

Grafik 9.1

Grafik Waktu Paruh t½ terhadap Pembacaan Dial Gauge

Dari grafik tersebut didapat nilai :

Grafik 9.2



Grafik waktu paruh terhadap pembacaan dial gauge (penurunan beban 1

kg)

Grafik 9.3



Grafik 9.4




kg)

Grafik 9.5



Grafik 9.6




kg)

Grafik 9.7



Grafik 9.8 Grafik Waktu Paruh t½ terhadap Pembacaan Dial Gauge



kg)

Grafik 9.9



Grafik 9.10



Setelah grafik dibuat dan nilai-nilai yang tertera pada grafik sudah didapat

juga, maka lakukan perhitungan berikut untuk tiap-tiap pembebanan

Perhitungan perubahan dial x 0,01 mm

Perhitungan 2H

Perhitungan 2H dari Perubahan Dial Gauge

Perhitungan 2HO

=

Void ratio €

Perhitungan Koefisien Konsolidasi Untuk Konsolidasi 90%

Perhitungan Koefisien Konsolidasi Untuk Konsolidasi 50%

Setelah perhitungan dilakukan maka input pada tabel dibawah ini :

Tabel 9.2 Data Hasil Perhitungan dan Grafik

a b c d e f g h i j k

Tekanan

(kg/cm2)

Perubahan Dial

X 0,01 mm

Z3

(mm)

2H

(mm)

2H dari Perubahan

Dial

(mm)

2Ho

Void Ratio

e

Fitting Time

(sec) Kofisien Konsolidasi

t90 t50 Cv (t90) Cv (t50)

0,5 1,99 20 60 40

0,046

-0,33 5,3 0,83 0,16 0,024

1 0,32 40 80 40 -0,5 5,7 0,625 0,15 0,03

2 0,445 50 90 40 -0,56 6,1 0,35 0,14 0,056

4 0,555 50 90 40 -0,56 6,2 0,42 0,14 0,047

8 0,65 50 90 40 -0,56 5,9 0,38 0,14 0,052

2 -0,04 50 90 40 -0,56

0,5 -0,08 60 100 40 -0,6


9.8 Analisa

Pada pengujian konsolidasi ini yang bertujuan untuk mengetahui

kemampatan tanah dapat dianalisa beberapa hal salah satunya pada spesimen

pengujian, spesimen pengujian konsolidasi ini mempengaruhi tingkat

kemampatannya, makin mampat tanah makin kecil pula pemampatan oleh

pembebanan sebab tanah tersebut sudah cukup solid.

Lalu pada pembebanan yang dilakukan secara bertahap ini bertujuan

agar pori yang ada pada tanah tertutup secara optimum. Lalu adanya secondary

consolidation bertujuan untuk mengetahui pengembangan tanah pada suatu

beban setelah menerima beban yang dilakukan primary consolidation, adanya

secondary consolidation sebab belum tentu butir pada tanah telah termampatkan

atau menyesuaikan dengan beban yang telah diterimanya pada saat primary

consolidation.

Pada pembacaan dial gauge bila ditemukan pembacaan yang sama

dalam 4 kali pembacaan dalam rentang waktu yang telah ditentukan, maka

dilakukan penambahan beban, sebab dapat diindikasikan spesimen tanah telah

termampatkan dengan optimum pada beban tersebut.

Kemudian didapat nilai t90 dan t50 menandakan konsolidasi berjalan 90% dan

50%. Biasanya makin tinggi pembebanan maka nilai t90 dan t50 makin kecil

sebab spesimen tanah sudah termampatkan pada beban sebelumnya.

9.9 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat pada pengujian konsolidasi ini yaitu koefisien

konsolidasinya, untuk konsolidasi 90% didapat pada beban 0,5 kg sebesar 0,16

cm2/detik, pada beban 1 kg 0,15 cm2/detik, pada beban 2 kg, 4 kg dan 8 kg

didapat koefisien konsolidasi sebesar 0,14 cm2/detik. Untuk konsolidasi 50%

didapat pada beban 0,5 kg sebesar 0,024 cm2/detik, pada beban 1 kg 0,03

cm2/detik, pada beban 2 kg 0,056 cm2/detik, pada beban 4 kg 0,047 cm2/detik,

dan pada beban 8 kg 0,052 cm2/detik.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. “Konsolidasi”. http://wikipedia.com/. Diakses pada 12 Mei 2015

pukul 22.41 WIB

Rony. 2011. “Uji Konsolidasi”. http://ronymedia.wordpress.com/. Diakses pada

12 Mei 2015 pukul 22.33 WIB

LAMPIRAN

uji konsolidasi (recovered) 2003

Documents