Download - Report Konsolidasi
KATA PENGANTAR
LABORATORIUM UJI TANAH
JURUSAN TEKNIK SIPIL
POLITEKNIK NEGERI BANDUNGJl. Gegerkalong Hilir Ds. Ciwaruga Kotak Pos 6468 BDCD Tlp. (022) 2013789, Ext.266 Bandung
Subjek : PenyelidikanTanah di Lapangan Topik : KonsolidasiNo. Test : 13
Tgl. Uji : 09-/04/2015
I. TUJUAN
Menentukan nilai koefisien konsolidasi (Cv).
Mempelajari sifat pemampatan dari suatu jenis tanah.
Menentukan parameter Index Konvensi (Cc)
Menentukan koefisien perubahan volume (mv)
II. DASAR TEORI
Pemampatan yaitu peristiwa pemampatan tanah yang berlangsung keluarnya gas dan air tanah. Konsolidasi yaitu peristiwa pemampatan tanah yang berlangsung dengan keluarnya air pori tanah.
Percobaan konsolidasi ini dilakukan untuk mengetahui sifat pemampatan suatu jenis lapisan tanah, dengan melakukan percobaan ini maka dapat diketahui nilai koefisien konsolidasi, Compresibility Indeks dan nilai rembesan tanah tersebut. Pemampatan tersebut disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pori, dan sebab-sebab lain. Mengingat nilai parameter tanah tersebut sangat dipengaruhi oleh besarnya beban, maka besarnya tegangan maksimum yang digunakan perlu disesuaikan dengan beban maksimum suatu bangunan, jika kita akan membuat suatu konstruksi bangunan.
Secara umum, penurunan (settlement) pada tanah yang disebabkan pembebanan dapat dibagi dalam dua kelompok besar, yaitu :
1. Penurunan Konsolidasi (consolidation settlement), yang merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati pori-pori tanah.
2. Penurunan segera (immediate settlement), yang merupakan akibat dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh tanpa adanya perubahan kadar air. Perhitungan penurunan segera umumnya didasarkan pada penurunan yang diturunkan dari teori elastisitas.
Keluarnya air dari dalam pori selalu disertai dengan berkurangnya volume tanah, berkurangnya volume tanah tesebut dapat menyebakan penurunan lapisan tanah itu. Karena air pori di dalam tanah berpasir dapat mengalir ke luar dengan cepat, maka penuruna segera dan penurunan konsolidasi berlangsung secara bersamaan.
Apabila suatu lapisan tanah lempung jenuh air yang mampumampat (compressible) diberi penambahan tegangan, maka penurunan (settlement) akan terjadi dengan segera. Koefisien rembesan lempung adalah sangat kecil dibandingkan dengan koefisien rembesan pasir sehingga penambahan tekanan air pori yang disebabkan oleh pembebana akan berkurang secara lambat laun dalam waktu yang sangat lama. Jadi untuk tanah lempung-lembek perubahan volume yang disebakan oleh keluarnya air dari dalam pori (yatu konsolidasi) akan terjadi sesudah penurunan segera. Penurunan konsolidasi tesebut biasanya jauh lebih besar dan lebih lambat serta lama dibandingkan dengan penurunan segera.
Tahap I: Pemampatan awal
Pemampatan
Tahap II: Konsolidasi primer
Tahap III : Konsolidasi Sekunder
Waktu (skala log)
Grafik waktu-pemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan.
Setelah mendapatkan grafik antara waktu dan pemampatan untuk besar pembebanan yang bermacam-macam dari percobaan di laboratorium, selanjutnya penting bagi kita untuk menghitung perubahan angka pori terhadap tekanan. Berikut adalah langkah demi langkah urutan pelaksanaannya.
1. Hitung tinggi butiran padat Hs, pada contoh tanah
dimana:
Ws = berat kering contoh tanah
A= luas penampang contoh tanah
Gs= berat spesifik contoh tanah
(w= berat volume air.2. Hitung tinggi awal dari ruang pori
(H1
Tinggi awal
Contoh
=
tanah = H
Gambar perubahan tinggi contoh tanah pada uji konsolidasi satu dimensi
3. Hitung angka pori awal, eo, dari contoh tanah:
4. Untuk penambahan beban pertama p1 (beban total/luas penampang contoh tanah), yang menyebabkan penurunan (H1 , hitung perubahan angka pori (e1 :
(H1 didapatkan dari pembacaan awal dan akhir pada skala ukur untuk beban sebesar p1.
5. Hitung angka pori yang baru, e1 , setelah konsolidasi yang disebabkan oleh penambahan tekanan p1
e1 = e0 - (e1.
Untuk beban berikutnya, yaitu p2 (catatan : p2 sama dengan beban kumulatif persatuan luas contoh tanah), yang menyebabkan penambahan pemampatan sebesar (H2 , angka pori e2 pada saat akhir konsolidasi dapat dihitung sebagai berikut:
Dengan melakukan cara yang sama, angka pori pada saat akhir konsolidasi untuk semua penambahan beban dapat diperoleh.
Tekanan total (p) dan angka pori yang bersangkutan (e) pada akhir konsolidasi digambar pada grafik semi-logaritma berupa grafik e versus log p.
h = 24.55 mm.
Gambar ring pencetakSkala ukur
Beban
batu berpori
Cincin tempat contoh tanah
Proses KonsolidasiPeristiwa konsolidasi (yang dikemukakan oleh Terzaghi) dapat dianalogikan dengan piston dan pegas sebagai berikut (pegas identik dengan butiran tanah) Piston diberi beban tekanan 10 (sat) dan akan berdiri dengan tinggi Z0. Seluruh beban dipukul oleh pegas. Kemudian ditambah beban 2 (sat) sehingga pegas memendek menjadi Z1 dan semua beban diterima oleh pegas.
Sekarang piston dan pegas ditempatkan dalam silinder dan diisi air sampai bagian bawah dari piston. Pada kejadian pertama dengan tekanan sebesar 10 (sat), air masih bebas karena seluruh tekanandipikul oleh pegas. Kemudian tekanannya ditambah 2 (sat) menjadi 12 (sat) dan kran ditutup. Pegas tidak memendek karena air tidak dapat dimampatkan dan tambahan tekanan sebesar 2 (sat) tersebut seluruhnya dipikul oleh air.
Sekarang kran dibuka perlahanlahan sehingga air keluar. Karena keluarnya sebagian air ini maka sebagian tambahan tekanan dari 2 (sat) tersebut mulai ditransferkan ke pegas.
= Besarnya transfer dari air ke pegas yang sesuai dengan jumlah air yang keluar. Bila kran dibuka penuh, sehingga memungkinkan air keluar dengan cukup banyak, maka pegas akan memendek sampai setinggi 2 (Z1), dimana seluruh tambahan tekanan sebesar 2 (sat) tersebut ditransferkan ke pegas dan air menjadi bebas dari tekanan, pada keadaan ini persamaan tekanan menjadi :
Jadi bila ada penambahan tekanan, pertama seluruh tekanan tersebut dipikul oleh air. Kemudian karena air terdesak keluar, maka terjadi tranfer tekanan dari air ke pegas yang menyebabkan pegas berdeformasi, hingga seluruh tekanan dipikul oleh pegas.
Analogi ini dapat diterapkan pada proses konsolidasi dari massa tanah yang mengandung air tanah, di mana pegas sebagai butir-butir tanah, air silinder sebagai air tanah dan merupakan permeabilitas tanah. Sedangkan kecepatan transfer tekanan dari air ke butir-butir tanah tergantung dari sifat permeabilitas dan kondisi batas dari tanah tersebut. Bila seluruh tekanan telah ditranferkan ke butir tanah, tidak ada lagi air yang mengalir dari pori sehingga dicapai kondisi keseimbangan.
Percobaan konsolidasi biasanya dilakukan pada tanah lempung, karena penurunannya membutuhkan waktu yang lama.Sedangkan pasir membutuhkan waktu yang singkat untuk mengalami penurunan. Pada umumnya konsolidasi berlangsung dalam satu arah (vertikal).
Konsolidasi dilakukan untuk :
1. Mengetahui sifat pemampatan suatu jenis tanah
2. Mengetahui besarnya penurunan yang terjadi pada tanah tersebut
3. Mengetahui waktu (lamanya) penurunan
Semua itu membutuhkan parameter-parameter sebagai berikut :
e = angka pori
Cv = Koefisien konsolidasi
Cc = Indeks pemampatan untuk menghitung besarnya penurunan di lapangan akibat konsolidasi (dari grafik e- log tekanan)
mv = Koefisien perubahan volume
Pc = Tekanan konsolidasi (tekanan yang telah dialami sebelumnya oleh tanah)
Po = Tekanan yang diberikan pada tanah (tekanan vertikal efektif tanah)
K = koefisien permeabilitas tanahNormalConsolidated danOver Consolidated, keduanya menggambarkan sifat penting dari lapisan lempung endapan. Lapisan yang mengalami konsolidasi dan penurunan akibat tekanan dari lapisan-lapisan yang kemudian mengendap diatasnya. Lapisan-lapisan yang di atas ini, lama kelamaan mungkin menjadi hilang lagi oleh sebab-sebab geologis, misalnya erosi air atau es. Ini berarti lapisan-lapisan bawah pada suatu saat dalam sejarah geologinya pernah mengalami konsolidasi akibat tekanan yang lebih tinggi daripada tekanan yang berlaku diatasnya saat ini. Lapisan semacam ini disebut OverConsolidated (OC), sedangkan yang belum pernah mengalami tekanan yang diatasnya lebih tinggi daripada tekanan yang berlaku pada masa sekarang disebut Normal consolidated (NC).
Untuk menentukan tanah yang di uji itu tergolong OC atau NC, dapat dilihat dari grafik e vs log tekanan.Data yang dibutuhkan :
Dengan: g = berat isi tanah
Z = dalamnya tanah tersebut dihitung dari permukaan tanah.
Langkah untuk mencari nilai Pc ( pada grafik e vs log tekanan )
1. Gambarkan garis singgung di kurva dengan jari jari kelengkungan minimum.
2. Melalui titik singgung itu, buat garis horizontal yang membentuk sudut 3. Bagilah sudut menjadi dua sudut yang sama besar ( garis X )
4. Perpanjang bagian lurus dari kurva sampai memotong garis bagi sudut ( X )
5. Dari perpotongan garis tersebut, tarik garis vertikal sampai memotong absis tekanan sebagai nilai Pc
III. PERALATAN DAN BAHANA. Peralatan Satu set alat konsolidasi
Extruder
Ring pencetak
Pisau
Stopwatch
Timbangan
B. Bahan
Benda uji yang digunakan adalah benda uji dari tabung sampel yang didapatkan dari pengeboran di lapangan.IV. LANGKAH KERJA1. Ring pencetak dibersihkan, ditimbang, dan diukur dimensinya.2. Contoh tanah dikeluarkan dari tabungnya dan dicetak dengan ring pencetak. Kedua permukaannya diratakan, kemudian dan ditimbang.3. Dengan menggunakan doli (piston) contoh tanah dikeluarkan dari ring dan langsung ditempatkan kedalam sel konsolidasi. Bagian bawah dan atasnya diberi batu pori dan kertas saringan.4. Pada bagian atas dipasang plat penumpu.
5. Tempatkan sel yang telah berisi contoh tanah tersebut pada rangka beban. Kemudian atur lengan beban dengan hati hati, hingga jarum penekannya tepat menyentuh plat penumpu tapi contoh tidak boleh tertekan.
6. Pasang dial dan distel sebagai nol stan.7. Sel diisi air hingga penuh dan dibiarkan selama 24 jam hingga contoh menjadi jenuh.8. Setelah 24 jam catat pembacaan dial sebagai pembacaan awal.
9. Mulai diberi pembebanan pertama yaitu beban yang memberikan tekanan pada contoh tanah sebesar 0,25 Kg/cm2,sambil dibaca pada interval waktu : 0; 0,25; 1,0; 2.25; 4; 6,25; 9; 16; 25; 36; 49; 64; 81; 100 (dalam satuan menit) dan 1440 menit (24 jam).10. Tambahkan beban secara bertahap, hingga setiap tahap tekanan berturut turut menjadi 0.5, 1, 2, 4 dan 8 Kg/cm2 sambil diadakan pembacaan seperti langkah 9, pada setiap saat.
11. Setelah tekanan 8 Kg/cm2 dicapai, beban dikurangi secara bertahap hingga tekanan menjadi 2, 5 dan 0 Kg/cm2. Untuk ini pembacaan hanya diambil setiap 24 jam atau setiap akan mengurangi beban.
12. Contoh tanah dikeluarkan, ditimbang dan diukur kadar airnya.
V. ANALISA DAN PERHITUNGANCara perhitungan :
1.Menghitung perubahan dial
Perubahan dial ialah pembacaan dial akhir dari beban mula-mula dikurangi pembacaan dial akhir dari beban selanjutnya (Pn+1)
2.Menghitung 2H dari dial
2H dari dial pada tekanan 0 kg/cm2 adalah sama dengan tinggi sampel dan untuk selanjutnya 2Hdari beban selanjutnya 2H dari beban sebelumnya dikurangi perubahan dial dari beban selanjutnya.3.Mengetahui H
4.Mengetahui angka pori (e)
Dimana : Ws=Berat butir tanah
Gs=Berat jenis tanah
A=Luas penampang contoh
W=Berat contoh tanah
a=Kadar air contoh5.Mencari harga t90a. Dari data percobaan dibuat grafik hubungan penurunan dan akar waktu (), dimana penurunan sebagai oordinat dan () sebagai absis. Nilai penurunan dibuat dengan nilai terkecil di atas dan terbesar dibawah.
b. Hubungan titik yang didapat menjadi kurva lengkung yang sesuai.
c. Tarik garis dari ujung kurva bagian atas yang menyinggung kurva tersebut, misalkan garis tersebut adalah a.
d. Tarik garis lain dari ujung kurva bagian atas tadi dengan persamaan 1,15 a hingga garis tersebut memotong kurva.
e. Dari titik potong tersebut tarik garis vertikal ke bawah sampai memotong sumbu x dan didapat harga t90.
f. Harga t90 ().
6.Mencari harga Cv (Koefisien konsolidasi)
harga Cv untuk t50
harga Cv untuk t90 H =tinggi contoh tanah yang diuji
7.Mencari koefisien perubahan volume (mv)
P = Beban pada saat pembacaan
8.Mencari harga Cc (Indeks Pemampatan)
a.Buatlah kurva hubungan antara tekanan dan angka pori (e), dimana tekanan sebagai absis dan angka pori sebagai oordinat. Kurva dibuat pada grafik semi logaritma.
b.Dari titik-titik yang diperoleh buat kurva yang sesuai.
c.Tentukan koordinat (eo, Po)
Po = (m.Z
Dimana :
(d=Berat isi kering contoh tanah (gr/cm3)
Gs=Berat jenis tanah
=Kadar air
(
=Berat isi (gr/cm3)
(m=Berat isi rata-rata (gr/cm3)
Z=Kedalaman contoh tanah
d.Buat garis singgung (kurva x-x), dimana garis ini dapat memotongkurva secara simetris apabila dipasang pada titik awal kurva bagian atas.
c.Buat garis sejajar x-x dari titik (eo, Po)
f.Tarik garis horizontal dari titik singgung antara garis x-x dengan kurva, kemudian tarik garis dari titik singgung dengan membagi dua sudut antara garis x-x dengan garis horizontal tadi, misal garis tersebut kita namai b.
g.Tarik garis singgung kurva pada bagian bawah sampai memotong garis b tadi. Kemudian dari perpotongan tersebut tarik garis vertikal, sehingga didapatkan Po (Pra Konsolidasi)
h.Tentukan harga e
e = 0,4 eo
i.Tarik garis horizontal dari titik e sampai memotong kurva, kemudian dari titik potong tersebut tarik garis ke perpotongan garis Po dengan garis sejajar x-x yang melalui titik (eo, Po). Sudut yang terbentuk garis tersebut dengan garis horizontal, misalkan diberi nama sudut (.
Cc = tan ( =
VI. DATA DAN HASIL PERHITUNGANakar T (Akar waktu)Penurunan (mm)
Beban (kg/cm)
0.250.51248
01.11.371.551.722.083.20
0.51.281.381.561.752.233.35
11.281.381.571.762.393.54
1.51.291.381.581.782.443.65
21.291.391.581.792.463.74
2.51.301.391.591.802.483.79
31.301.391.591.812.493.82
41.301.391.591.822.513.87
51.301.401.591.822.533.90
61.301.401.591.832.543.92
71.301.401.601.832.553.94
81.301.401.601.842.563.96
91.301.401.601.842.573.97
101.311.411.611.852.583.99
381.321.421.641.872.604.11
a. Data PengujianTerlampirb. Contoh Perhitungan : Kadar air asli (n) = 52,97 %
Kadar air akhir (a) = 40,12 %
Tinggi (Ho) = 2,225 cm
Diameter = 6,35 cm
Luas (A) = 31,653 cm2 Berat (W) = 141,43 gram
Berat jenis = 2,292 Berat kering
Ws =
Tinggi efektif
Hs =
Angka pori awal
eo = Perubahan dial
Contoh pada P = 0,25 kg/cm2
H = Bacaan dial akhir (pada P=0,25) Bacaan dial akhir (sebelum P=0,25)
= 0,1320 0,1100 = 0,0220 cm Htotal= H (sebelum P=0,25) + H (pada P=0,25)
= 0 + 0,0220 = 0,0220 cm
Tinggi akhir
Hi = Ho Htotal
Hi = 2,25 0,0220 = 2,23 cm Perubahan angka air pori
e =
Angka pori
e = eo e
= 0,616 (0,016) = 0,600 Koefisien konsolidasi
t50 = 8,4 detik
Cv =
t90 = 153,6 detik
Cv =
Respon Tegangan
mv =
k =
PENGUJIAN KONSOLIDASI
Proyek : LUT
Pemboran No. : BT-01Kadar air asli (n) : 52,97%Tingggi (H0) : 2,25 cmLokasi : Lab. Uji TanahKedalaman : 1.00 1.5 mKadar air akhir (a) : 40,12% Diameter : 6,35 cmDikerjakan oleh : Kelompok 2Jenis Tanah : LanauBerat kering (Ws) : 101,006 grLuas (A) : 31,653 cm2Tanggal : 18 April 2015Warna : Tinggi efektif (Hs) : 1,392 cmBerat (W) : 141,53 gr
Angka pori awal (e0) : 0,616Berat Jenis : 2,292Tekanan
kg/cm2
Bacaan dial akhir [cm]Perubahan dial [cm]H total [cm]Tinggi akhir (Hi) [cm]ee%waktu konsolidasiCv (cm/det)mvk [cm/det]Keterangan
t50t90t50t90
00.1100-02.2500.616--
0.250.13200.02200.02202.230.0160.6008.4153.60.1160.0270.0140580.000253
0.50.14200.01000.0322.220.0230.59372.029.40.0130.1420.0727890.006782
10.16400.02200.0542.200.0390.57724.0216.60.0400.0190.0096850.000120
20.18700.02300.0772.170.0550.56178.0375.00.0120.0110.0054770.000038
40.26000.07300.152.100.1080.50818.0303.60.0480.0120.0063190.000051
80.41100.15100.3011.950.2160.40033.6375.00.0220.0090.0044060.000025
20.3900-0.02100.281.970.2010.415
0.50.3600-0.03000.252.000.1800.436
GRAFIK KONSOLIDASI
VII. KESIMPULAN
Dari grafik konsolidasi diperoleh :
Koefisien konsolidasi (Cv) = 0,037 cm2/det Indeks tekanan (Cc) = 0.407Dari grafik didapat dengan menggunakan metoda akar waktu :
Untuk pembebanan 0.25 kg/cm2, = 1,6 Untuk pembebanan 0.5 kg/cm2, = 2,85 Untuk pembebanan 1 kg/cm2, = 1,90 Untuk pembebanan 2 kg/cm2, = 2,50 Untuk pembebanan 4 kg/cm2, = 2,25 Untuk pembebanan 8 kg/cm2, = 12.96 EMBED Equation.3
(H2
Luas contoh Tanah = A
Pori
Padat
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
d =62.55 mm
Contoh tanah
cc
1
Laporan praktikum uji tanah / KS-2C
_1417438886.unknown
_1417438890.unknown
_1497445098.unknown
_1497445315.unknown
_1497448578.unknown
_1497448725.unknown
_1497448790.unknown
_1497448681.unknown
_1497448405.unknown
_1497445220.unknown
_1417438892.unknown
_1417438893.unknown
_1417438891.unknown
_1417438888.unknown
_1417438889.unknown
_1417438887.unknown
_1417438882.unknown
_1417438884.unknown
_1417438885.unknown
_1417438883.unknown
_1417438877.unknown
_1417438879.unknown
_1417438881.unknown
_1417438880.unknown
_1417438878.unknown
_1417438875.unknown
_1417438876.unknown
_1080652804.unknown