KONSOLIDASI PRIMER

A. DEFINISI

Primary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi primer), yaitu

penurunan yang disebabkan perubahan volume tanah selama periode keluarnya air

pori dari tanah. Pada penurunan ini, tegangan air pori secara kontinyu berpindah ke

dalam tegangan efektif sebagai akibat dari keluarnya air pori. Penurunan konsolidasi

ini umumnya terjadi pada lapisan tanah kohesif (clay / lempung).

Pada tanah lempung jenuh air, penambahan total tegangan akan diteruskan ke

air pori dan butiran tanah. Hal ini berarti penambahan tegangan total (Δσ) akan

terbagi ke tegangan efektif dan tegangan air pori. Dari prinsip tegangan efektif, dapat

diambil korelasi :

Δσ = Δσ’ + Δu

Dimana :

Δσ’  =   penambahan tegangan efektif

Δu   =   penambahan tegangan air pori

Karena lempung mempunyai daya rembes yang sangat rendah dan air adalah

tidak termampatkan (incompressible) dibandingkan butiran tanah, maka pada saat t =

0, seluruh penambahan tegangan, Δσ, akan dipikul oleh air (Δu = Δσ) pada seluruh

kedalaman lapisan tanah.

Penambahan tegangan tersebut tidak dipikul oleh butiran tanah (Δσ’ =

0).Sesaat setelah pemberian penambahan tegangan, Δσ, pada lapisan lempung, air

dalam pori mulai tertekan dan akan mengalir keluar. Dengan proses ini, tekanan air

pori pada tiap-tiap kedalaman pada lapisan lempung akan berkurang secara perlahan-

lahan, dan tegangan yang dipikul oleh butiran tanah keseluruhan (tegangan efektif /

Δσ’) akan bertambah. Jadi pada saat 0 < t < ∞

Δσ = Δσ’+ Δu                   (Δσ’ > 0 dan Δu < Δσ)

Tetapi, besarnya Δσ’ dan Δu pada setiap kedalaman tidak sama, tergantung

pada jarak minimum yang harus ditempuh air pori untuk mengalir keluar lapisan pasir

yang berada di bawah atau di atas lapisan lempung.

Pada saat t = ∞, seluruh kelebihan air pori sudah hilang dari lapisan lempung,

jadi Δu = 0. Pada saar ini tegangan total, Δσ, akan dipikul seluruhnya oleh butiran

tanah seluruhnya (tegangan efektif, Δσ’). Jadi Δσ = Δσ’.

Berikut adalah variasi tegangan total, tegangan air pori, dan tegangan efektif

pada suatu lapisan lempung dimana air dapat mengalir keluar struktur tanah akibat

penambahan tegangan, Δσ, yang ditunjukan gambar dibawah.

Proses terdisipasinya air pori secara perlahan, sebagai akibat pembebanan

yang disertai dengan pemindahan kelebihan tegangan air pori ke tegangan efektif,

akan menyebabkan terjadinya penurunan yang merupakan fungsi dari waktu (time-

dependent settlement) pada lapisan lempung. Suatu tanah di lapangan pada kedalaman

tertentu telah mengalami tegangan efektif maksimum akibat beban tanah diatasnya

(maximum effective overburden pressure) dalam sejarah geologisnya. Tegangan ini

mungkin sama, atau lebih kecil dari tegangan overburden pada saat

pengambilan sample.

Berkurangnya tegangan di lapangan tersebut bisa diakibatkan oleh beban

hidup. Pada saat diambil, contoh tanah tersebut terlepas dari tegangan overburden

yang telah membebani selama ini. Sebagai akibatnya, tanah tersebut akang mengalami

pengembangan. Pada saat dilakukan uji konsolidasi pada tanah tersebut, suatu

pemampatan yang kecil (perubahan angka pori yang kecil) akan terjadi bila beban

total yang diberikan pada saat percobaan adalah lebih kecil dari tegangan efektif

overburden maksimum (maximum effective overburden pressure) yang pernah

dialami sebelumnya.

B. Normally Consolidated dan Over Consolidated

Normally consolidated (Terkonsolidasi secara normal), dimana tegangan efektif overburden saat ini merupakan tegangan maksimum yang pernah dialami oleh tanah selama dia ada.

1. Overconsolidated, dimana tegangan efektif overburden saat ini lebih kecil daripada tegangan yang pernah dialami oleh tanag tersebut. Tegangan efektifoverburden maksimum yang pernah dialami sebelumnya dinamakan tegangan prakonsolidasi. (preconsolidation pressure / PC).

C. Derajat KonsolidasiD. Waktu Konsolidasi

            Penurunan total akibat konsolidasi primer yang disebabkan oleh adanya penambahan tegangan diatas permukaan tanah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-persamaan.

            Penurunan matematis dari persamaan didasarkan pada anggapan-anggapan berikut ini :

1)      Tanah ( sistem lempung air ) adalah homogen.

2)   Tanah benar-benar jenuh.

3)      Kemampumampatan air diabaikan.

4)      Kemampumampatan butiran tanah diabaikan.

5)      Aliran air hanya satu arah saja.

6)      Hukum darcy berlaku.

www.pu.go.id/.../infopublik20120831130408.pdf

https://aryansah.wordpress.com/2011/05/03/teori-penurunan-konsolidasi/

yulvi.lecture.ub.ac.id/.../kuliah-1-peristiwa-konsolidasi

M.   Das   Braja,   Braja   M.   Das,   Endah   Noor,   B.   Mochtar 

1985. Mekanika tanah (Prinsp-prinsip Rekayasa Geoteknis)

Jilid I. Surabaya: Universitas Institut teknologi 10 November.

  PendahuluanSuatu lapisan tanah yang mengalami tambahan beban di atasnya, maka air pori akan keluar dari dalam pori, sehingga isi (volume) tanah akan mengecil. (lihat gambar) 

Umumnya konsolidasi berlangsung hanya satu jurusan saja, yaitu jurusan vertical, karena lapisan yang kena tambahan beban itu tidak dapat bergerak dalam jurusan horizontal (ditahan oleh tanah di sekelilingnya). Dalam keadaan ini pengaliran air juga berjalan satu jurusan, yaitu jurusan vertical atau disebut “one dimensional consolidation” (konsolidasi satu jurusan), dan perhitungan konsolidasi hampir selalu berdasarkan teori “one dimensional consolidation” ini. Pada waktu konsolidasi berlangsung, bangunan di atasnya akan menurun (settle). Dalam bidang teknik sipil  ada dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan ini, yaitu :

a.      Besarnya penurunan yang akan terjadib.      Kecepatan penurunan

Pada lapisan pasir, penurunan berlangsung cepat (segera) dan menyeluruh, serta penurunan yang terjadi kecil, karena pasir mempunyai sifat “low compressibility”Pada lapisan tanah lempung, penurunan yang terjadi berjalan agak lambat (memerlukan waktu lama) dan penurunan yang terjadi juga besar. Oleh karena itu penelitian konsolidasi umumnya hanya pada tanah lempung (butir halus). Karena lempung mempunyai sifat “high compressibility”.  

2.      Istilah Normally Consolidated dan Over Consolidateda.      Over Consolidated (Pre Consolidation)

 Istilah ini adalah tekanan pada suatu lapisan tanah pada waktu dahulu pernah mengalami pembebanan. Misalnya lapisan endapan, oleh sebab geologis endapan tersebut hilang, saehingga lapisan tanah tersebut pernah mengalami tekanan lebih tinggi dari pada tekanan yang berlaku di atasnya saat ini. 

b.      Normally Consolidated

Istilah ini adalah menyatakan suatu lapisan tanah yang belum pernah mengalami tekanan di atasnya lebih tinggi dari pada tekanan yang berlaku saat ini. 

3.      Pengukuran Konsolidasi Pengukuran konsolidasi di laboratorium menggunakan alat konsolidasi (consolidated apparatus ) atau Oedometer. Prinsif alat tersebut dapat di lihat pada gambar.

 Beban ditambah setiap 24 jam, dengan harga tegangan : 0,25 ; 0,5 ; 1,0 ; 2,0; 4,0; 8,0 kg/cm2. Setelah mencapai 8,0 kg/cm2, beban dikurangi lagi sampai mencapai 0,25 kg/cm2. Besarnya penurunan yang terjadi pada setiap tegangan diambil dari pembacaan arloji petunjuk yang terakhir untuk tegangan tersebut. Angka-angka penurunan ini dipakai untuk membuat grafik penurunan terhadap tegangan sebagai absis (dengan skala logaritma) dan angka pori sebagai ordinat (dengan skala biasa). 

   

4.      Persamaan Umum Konsolidasi 

Cv =  

mv =  

av =    =   =  dimana :Cv = koefisien konsolidasi (cm2/det)K  = koefisien rembesan (permeabilitas)

 = berat isi air= koefisien kompresibilitas volume (pengecilan isi)= koefisien pemampatan

  = angka pori sebelum ada tambahan tekanan ( ) = angka pori sesudah adanya tambahan tekanan ( ) = tekanan tambahan

 Atau dapat ditulis : 

 =   =   .   =   .      Dimana :

 = tebal contoh tanah sebelum penambahan beban = selisih tebal contoh sebelum dan sesudah adanya penambahan

beban 

5.      Hubungan Antara Angka Pori dan Tebal Contoh 

eo =   =  Perubahan angka pori : 

 =   .  

6.      Hubungan Antara Tekanan dan Angka Pori Tekanan pre consolidation dan angka pori mempunyai hubungan sebagai berikut : 

 - e = Cc (logp – logpo)Cc = Compression Index (indek pemampatan)Menurut Terzaghi harga Cc dapat ditentukan :Cc = 0,009 (LL – 10)LL = Batas air dari tanah (dalam %) 

7.      Persamaan Penurunan S = mv . h .     

S =   log       -------------- S = penurunan (m, cm) 

8.      Teori Konsolidasi Terzaghi Teori ini merupakan dasar yang telah disederhanakan untuk menentukan distribusi tekanan hidrostatis yang bekerja dalam lapisan-lapisan yang berkonsolidasi di dalam waktu tertentu sesudah bekerjanya beban/muatan dan ini disebut derajat konsolidasi (U) U adalah tekanan hidrostatis pada suatu titik dalam lapisan lempung. Penentuan distribusi tekanan hidrostatis yang bekrja dalam lapisan tanah pada interval waktu yang berbeda dapat dilakukan sebagai berikut : U = f (Tv)    --------------   Tv  =  U = derajat konsolidasiTv = Faktor waktu (Time Faktor) 

Cv =  h = jalan air terpanjang tanah yang berkonsolidasi

Derajat konsolidasi : 

U =    Harga U dapat diperoleh dari rumus Terzaghi U = f (Tv), atau dapat diperkirakan dengan persamaan : U   50 %       ; U2 =   .  U   50 %        ; U = 1 -  .   .  h = jalan air terpanjang dari persamaan di atas dapat dihitung harga-harga U dan Tv sebagai berikut : U % 20 40 60 80 90Tv 0,031 0,126 0,287 0,567 0,848

 Contoh :Waktu yang diperlukan lapisan tanah untuk penurunan 90 % selesai adalah : U = 90 %   ----- Tv =    0,848 =    

 =  Jadi dalam waktu t90, konsolidasi sudah mencapai 90 % dari keseluruhan. Untuk mencapai konsolidasi seluruhnya memerlukan waktu lama ( t100), yaitu untuk menyelesaikan Secondary Consolidation.  Menurut teori konsolidasi Terzaghi, konsolidasi seluruhnya terdiri dari dua bagian, yaitu : 

1.      Primary ConsolidationAdalah penurunan yang berjalan akibat pengaliran air dari tanah dengan demikian penurunan ini adalah akibat penurunan tegangan efektif. 

2.      Secondary Consolidation

Penurunan yang amsih berjalan setelah primary consolidation selesai, yaitu setelah tidak terdapat lagi tegangan air pori. Dan berlangsung dalam waktu yang lama serta nilainya kecil.