PERCOBAAN XII
PEMERIKSAAN
KONSOLIDASI
PB-0115-76
AASHTO T-216-74
ASTM D-2435-70
1.
TUJUAN
Pemeriksaan
ini dimaksudkan untuk menentukan sifat pemampatan suatu jenis tanah, yaitu
sifat-sifat perubahan isi dan proses keluarnya air dari dalam pori tanah yang
diakibatkan adanya perubahan tekanan vertikal yang bekerja pada tanah tersebut.
2.
DASAR TEORI
Bila tanah jenuh dibebani, maka
seluruh beban/tegangan tersebut meula-mula akan ditahan oleh massa air yang
terperangkap dalam ruang pori tanah. Hal ini terjadi karena air bersifat tidak
mudah dimampatkan (incompressible), sebaliknya struktur butiran tanah bersifat
dapat dimampatkan (compressible). Tegangan air yang timbul akibat pembenan
tersebut tegangan air pori lebih (excess pore pressure), dan jika tegangan ini
lebih besar dari tegangan hidrostatis, maka air akan mengalir keluar secara
perlahan-lahan dari ruang pori tanah. Seiring dengan keluarnya air, tegangan
akibat pembebanan secara berangsur-angsur dialihkan dan pada akhirnya akan
ditahan seluruhnya oleh kerangka butiran tanah. Kejadian diatas diikuti dengan
proses merapatnya butiran-butiran tanah tersebut satu sama lain, yang
mengakibatkan terjadinya perubahan volume (deformasi), yang besarnya kurang
lebih sama dengan volume air yang keluar.
Dengan demikian, peristiwa
konsolidasi dapat didefinisikan sebagai proses mengalirnya air keluar dari
ruang pori tanah jenuh dengan kemampuan lolos air (permeabilitas) rendah, yang
menyebabkan terjadinya perubahan volume, sebagai akibat adanya tegangan
vertical tambahan, yang disebabkan oleh beban luar.
Kecepatan perubahan volume pada
proses konsolidasi selain tergantung pada besar tegangan vertical tambahan,
juga sangat ditentukan oleh kemampuan lolos air (permeabilitas) tanah. Pada
tanah pasir/berpasir yang biasanya mempunyai koefisian permeabilitas tinggi,
waktu yang diperlukan untuk proses konsolidasi terjadi relative cepat, sehingga
pada umumya tidak perlu diperhatikan. Sebaliknya pada tanh-tanah lempung,
terutama yang nilai permeabilitasnya sangat rendah, proses konsolidasi akan
berlangsung dalam selang waktu yang lebih lama, sehingga sangat perlu untuk
diperhatikan.
Tujuan
percobaan ini meliputi penentuan kecepatan dan besarnya penurunan konsolidasi
tanah (rate and magnitude of settlement consolidation) yang ditahan secara
lateral akibat pembebanan dan pengaliran air secara vertical.
Dimana
kecepatan penurunan dinyatakan dalam koefisien konsolidasi (Consolidation
Coeficient) Cv, sedangkan untuk penggambaran besarnya penurunan, digunakan
indeks pemampatan (Compression index) Cc.
Kegunaan
dari pengujian ini adalah untuk memperoleh gambaran mengenai besaran kecepatan
dan penuruanan pondasi bangunan yang didirikan diatas tanah lempung jenuh.
3.
PERALATAN
a.
Satu set
konsolidasi (consolidation container) yang terdiri dari alat pembebanan dan sel
konsolidasi.
b.
Arloji
pengukur (ketelitian 0,01 mm dan panjang gerak tangkai minimal 1,0 cm).
c.
Beban-beban
yakni ; 1 kg, 2 kg, 4 kg.
d.
Pemotong yang
terdiri dari pisau tipis dan pisau kawat.
e.
Alat
pengeluaran contoh dari dalam tabung (extruder)
f.
Stop watch.
g.
Pemegang
cincin contoh.
h.
Oven yang
dilengkapi dengan pengatur suhu untuk memanasi sampai (110 ± 5) °C.
4.
BENDA UJI
a.
Cincin (bagian
dari konsolidasi) dibersihkan dan dikeringkan, kemudian ditimbang sampai
ketelitian 0,1 gram. Sebelum contoh dikeluarkan dari tabung, ujungnya diratakan
dulu dengan jalan mengeluarkan contoh tersebut 1 - 2 cm, kemudian dipotong
dengan pisau. Permukaan ujung contoh ini harus rata dan tegak lurus sumbu
contoh.
b.
Cincin
dipasang pada pemegangnya kemudian diatur sehingga bagian yang tajam berada
pada 0,5 cm dari ujung tabung contoh.
c.
Contoh
dikeluarkan dari tabung dan langsung dimasukkan ke dalam cincin sepanjang
kira-kira 2 cm, kemudian dipotong. Agar diperoleh ujung yang rata pemotongan
harus dilebihkan 0,5 cm, kemudian diratakan dengan penentu alat tebal.
Pemotongan harus dilakukan hati-hati agar pisau tidak sampai menekan benda uji
tersebut.
5.
PROSEDUR PERCOBAAN
a.
Benda uji dan
cincin kemudian ditimbang dengan ketelitian 0,1 gram.
b.
Tempatkan batu
pori di bagian atas bawah dari cincin sehingga benda yang sudah dilapis kertas
saring terapit oleh kedua batu pori, masukan ke dalam sel konsolidasi.
c.
Pasanglah plat penumpu di atas batu
pori.
d.
Letakan sel konsolidasi yang sudah
berisi benda uji pada alat konsolidasi sehingga bagian yang runcing dari pelat
penumpu menyentuh tepat pada alat pembebanan.
e.
Aturlah
kedudukan arloji pada angka nol.
f.
Pasanglah beban
pertama sehingga tekanan pada benda uji sebesar 1 kg/cm2 kemudian
arloji dibaca dan dicatat pada 9,6 detik ; 15 detik ; 21,4 detik ; 29,4 detik ;
38,4 detik ; 1 menit ; 2,25 menit ; 4 menit ; 9 menit ; 16 menit ; 25 menit ;
36 menit ; 49 menit dan 24 jam (sesuai
dengan Form No.16). Biarkan beban pertama bekerja sampai pembacaan arloji tetap
(tidak terjadi penurunan lagi), biasanya 24 jam sudah dianggap cukup. Sesudah
satu menit pembacaan, sel konsolidasi diisi dengan air.
g.
Setelah pembacaan menunjukkan angka
yang tetap atau setelah 24 jam, catatlah pembacaan arloji yang terakhir.
Kemudian pasang beban yang kedua sebesar beban yang pertama sehingga tekanan
menjadi dua kali, kemudian baca dan catatlah arloji sesuai dengan cara (f)
diatas.
h.
Lakukan cara
(f) dan (g) untuk beban-beban selanjutnya. Beban-beban tersebut menunjukkan
tekanan normal terhadap benda uji masing-masing sebesar ; 1,0 kg/cm2 ; 2,0 kg/cm2 ; 4,0
kg/cm2 ; 8,0
kg/cm2 dan seterusnya.
i.
Beban maksimum
ini sebenarnya tergantung pada kebutuhan, yaitu sesuai dengan beban yang akan
bekerja terhadap lapisan tanah tersebut.
j.
Setelah
pembebanan maksimum dan sudah menunjukkan pembacaan yang tetap, kurangilah
beban dalam dua langkah sampai mencapai beban pertama, misalnya jika dipakai
harga-harga tekanan 1 sampai 8,0 kg/cm2, maka sebaiknya beban dikurangi
dari 8,0 menjadi 4,0 kg/cm2, dan sesudah itu dari 4,0 menjadi 2,0
kg/cm2. Pada waktu beban dikurangi, setiap pembebanan harus
dibiarkan bekerja sekurang-kurangnya 5 jam. Arloji penunjuk hanya perlu dibaca
sesudah 5 jam, yaitu saat sebelum dikurangi lagi.
k.
Segera setelah
pembacaan terakhir dicatat, keluarkan cincin dan benda uji dari sel
konsolidasi, ambilah batu pori dari permukaan atas dan bawah. Keringkan
permukaan atas dan bawah benda uji.
l.
Keluarkan
benda uji dari cincin dan ditimbang beratnya. Kemudian keringkan dalam oven
selama 24 jam untuk menetukan kadar air dan berat keringnya
6. DATA HASIL PERCOBAAN
Tabel
1
|
Waktu
Pembacaan
|
Pembebanan
(kg/cm2)
|
|||||
|
1
|
2
|
4
|
8
|
4
|
2
|
|
|
Pembacaan
(mm)
|
||||||
|
0
|
0,000
|
0,880
|
1,270
|
2,120
|
3,300
|
3,220
|
|
9,6 detik
|
0,590
|
1,000
|
1,660
|
2,700
|
3,270
|
3,210
|
|
15 detik
|
0,610
|
1,020
|
1,710
|
2,730
|
3,268
|
3,210
|
|
21,4 detik
|
0,620
|
1,030
|
1,720
|
2,750
|
3,267
|
3,210
|
|
29,4 detik
|
0,630
|
1,040
|
1,750
|
2,780
|
3,266
|
3,200
|
|
38,4 detik
|
0,630
|
1,040
|
1,770
|
2,800
|
3,260
|
3,198
|
|
1,00 menit
|
0,645
|
1,070
|
1,800
|
2,830
|
3,260
|
3,192
|
|
2,25 menit
|
0,670
|
1,080
|
1,870
|
2,900
|
3,254
|
3,180
|
|
4,00 menit
|
0,680
|
1,090
|
1,900
|
2,930
|
3,252
|
3,170
|
|
9,00 menit
|
0,695
|
1,110
|
1,950
|
3,000
|
3,250
|
3,160
|
|
16,0 menit
|
0,720
|
1,139
|
1,990
|
3,050
|
3,246
|
3,150
|
|
25,0 menit
|
0,730
|
1,148
|
2,010
|
3,090
|
3,242
|
3,140
|
|
36,0 menit
|
0,740
|
1,160
|
2,030
|
3,120
|
3,240
|
3,140
|
|
49,0 menit
|
0,745
|
1,170
|
2,050
|
3,140
|
3,240
|
3,130
|
|
1 jam
|
0,750
|
1,180
|
2,060
|
3,160
|
3,230
|
3,130
|
|
24 jam
|
0,880
|
1,270
|
2,120
|
3,300
|
3,220
|
3,122
|
Diameter cincin = 5,4 cm ; Tinggi
= 1,99 cm = 2 cm
7. ANALISA DATA
Analisa data
denga menggnakan data tabel 1 untuk mencari Koefisien Pemampatan (av) ; Indeks Pemampatan (Cc) ; Koefisien Konsolidasi (Cv) melalui grafik dengan metode akar waktu
; Besarnya Penurunan dan Angka Pori.
Volume cincin = ¼ π d2 t
=
¼ π 5,42 1,99 = 45,55 cm3
o
Indeks
Pemampatan (Cc)
Data
tanah disajikan dalam tabel 2 yang dianalisa untuk mengetahui kadar air.
Tabel
2
|
Sebelum
|
Sesudah
|
|
|
Berat contoh
basah dan cincin (gr)
|
112,4
|
111
|
|
Berat cincin
(gr)
|
46,6
|
46,6
|
|
Berat tanah
basah (gr)
|
64,5
|
64,4
|
|
Berat tanah
kering (gr)
|
50,3
|
50,7
|
|
Berat air (gr)
|
14,2
|
13,7
|
|
Kadar air (%)
|
28,23%
|
27,02%
|
|
Berat isi (gr/cm3)
|
1,10
|
1,11
|
Analisa
Perhitungan
o
Berat Tanah Basah =
Baris 1 – Baris 2
= 112,4 –
46,6 = 65,8 gram
o
Berat Air =
Baris 3 – Baris 4
= 64,5 –
50,3 = 14,2 gram
o
Kadar Air =
= 
x 100% =
28,23%
x 100% =
28,23%
o
Berat Isi =
= 
= 1,1 gram/cm3
= 1,1 gram/cm3
Setelah
mengetahui kadar air, maka tahap selanjutnya adalah mencari Angka Pori.
Analisa
Perhitungan
o
Angka Pori, e0 = w x Gs
= 28,23% x 2,68 = 0,756
Hubungan antara ∆e dan ∆H
Dimana, ∆H
= 3,12 mm
∆e = 0,269
e0 = 0,756 + 0,269 = 1,025
Persamaan, è 
è ∆e = 0,099
∆H
è è ∆e = 0,099
∆H
Kemudian hal ini disajikan oleh tabel 3
Tabel 3
|
Tekanan (kg/cm2)
|
Dial Reading (mm)
|
H (mm)
|
Penurunan, ∆h (mm)
|
∆e = 0,099 x ∆h
|
e = e0 - ∆e
|
|
0
|
0,00
|
20,00
|
0,00
|
0,000
|
1,025
|
|
1
|
0,88
|
19,12
|
0,88
|
0,087
|
0,938
|
|
2
|
1,27
|
18,73
|
1,27
|
0,126
|
0,899
|
|
4
|
2,12
|
17,88
|
2,12
|
0,210
|
0,815
|
|
8
|
3,30
|
16,70
|
3,30
|
0,327
|
0,698
|
|
4
|
3,22
|
16,78
|
3,22
|
0,319
|
0,706
|
|
2
|
3,12
|
16,88
|
3,12
|
0,309
|
0,716
|
Grafik
o
Grafik
Hubungan Antara Log P dengan ∆H
|
o
Grafik
Hubungan Antara Log P dengan ∆e
Grafik Hubungan Antara Log P dengan ∆e
Kurva pemampatan asli di laboraturium mendekati
linier dari 3 sampai 6 kg/cm2, maka :
o
e1 =
0,845
o
e1 =
0,755
o
P1 = 3
kg/cm2
o
P2 = 6 kg/cm2
P2 = 6 kg/cm2
Cc = 
è Cc = 
= 0,189
è Cc = = 0,189
Maka nilai Indeks Pemampatan (Cc) adalah 0,189.
Ø Koefisien Konsolidasi (Cv)
§ Beban
1 kg
Grafik hubungan antara ∆h dengan waktu pembebanan
1 kg
Perhitungan Cv pada beban 1 Kg
Ø √t90 =
0,47 menit è t90 = 0,22 menit
Ø Cv = 
, Tv untuk U = 90% adalah 0,848
, Tv untuk U = 90% adalah 0,848
= 
=
0,0642 cm2/dt
=
0,0642 cm2/dt
§
Beban 2 kg
Grafik hubungan antara ∆h dengan waktu pembebanan 2
kg
Perhitungan Cv pada beban 2 Kg
Ø √t90 =
0,49 menit è t90 = 0,24 menit
Ø Cv = , Tv untuk U = 90% adalah 0,848
, Tv untuk U = 90% adalah 0,848
= 
=
0,0589 cm2/dt
=
0,0589 cm2/dt
§
Beban 4 kg
Grafik hubungan antara ∆h dengan waktu pembebanan 4
kg
Perhitungan Cv pada beban 4 Kg
Ø √t90 =
0,54 menit è t90 = 0,29 menit
Ø Cv = , Tv untuk U = 90% adalah 0,848
, Tv untuk U = 90% adalah 0,848
= 
=
0,0487 cm2/dt
=
0,0487 cm2/dt
§ Beban
8 kg
Grafik hubungan antara ∆h dengan waktu pembebanan
8 kg
Perhitungan Cv pada beban 8 Kg
Ø √t90 =
0,49 menit è t90 = 0,24 menit
Ø Cv = , Tv untuk U = 90% adalah 0,848
, Tv untuk U = 90% adalah 0,848
= =
0,0589 cm2/dt
=
0,0589 cm2/dt
Hasil
konsolidasi kemudian dirangkum dan disajikan pada tabel 4
Tabel 4 Hasil konsolidasi
|
Tekanan (kg/cm2)
|
Hawal
|
Ht
|
√t90 (menit)
|
t90 (detik)
|
Cv (cm2/detik)
|
|
1
|
2,000
|
1,000
|
0,47
|
13.2
|
0,0642
|
|
2
|
2,000
|
1,000
|
0,49
|
14.4
|
0,0589
|
|
4
|
2,000
|
1,000
|
0,54
|
17.4
|
0,0487
|
|
8
|
2,000
|
1,000
|
0,49
|
14.4
|
0,0589
|
Rata-rata dari nilai koefisien
konsolidasi (Cv) adalah 0,0577 cm2/detik
o
Grafik
Hubungan Antara Log P dengan e dan cv
8. KESIMPULAN
1. Nilai indeks kemampatan (Cc) adalah 0,189
2. Nilai koefisien konsolidasi (Cv) adalah 0,05 cm2/detik
Tidak ada komentar:
Posting Komentar