Tugas sp
MEKANIKA TANAH TANAH 2 PROSES KONSOLIDASI & PERHITUNGAN LAJU KONSOLIDASI
OLEH FACHDAL ARFA HASNUR E1A1 10 049
JURUSAN S1 SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIERSITAS HALUOLEO KENDARI 201!
"A" I PENDAHULUAN A# La$a% "'a(a)g
Semua struktur mengalami beberapa penurunan, tanpa menghiraukan konstruksi atau kualitas pondasi nya. Struktur dibuat dari tanah atau banyak ditemukan di atas tanah yang kinerja dan keselamatan nya disepakati. Tanggul beton adalah hampir selalu didasari pondasi batu dimana settlement kuat tanggul adalah menjaga pada jumlah minimal jika tidak tanggul akan membuat celah mendorong ke arah kesalahan struktural yang serius. Tanggul-tanggul mungkin bisa ditemukan pada bahan lembut yang dapat dimampatkan dan memungkinkan untuk tahan terhadap settle ment besar. Tidak banyak yang menyadari bahwa tanah yang kita pijak makin lama makin turun. Tidak banyak yang tahu mungkin bahwa salah satu penyebabnya adalah penyedotan air tanah secara berlebihan. Dan tidak banyak yang peduli sepertin ya untuk menyelamatkan air, terutama yang berasal dari tanah.Tingginya laju pembangunan Kota Metropolitan serta banyaknya sumur bor menjadi salah satu penyebab mempercepat penurunan permukaan tanah yang tingkat kekerasannya masih rendah. Namun yang menjadi permasalahan dalam pembangunan adalah penurunan tanah yang diakibatkan kondisi tanah terebut yang memang tidak rata dan tidak padat. Salah satu penurunan tanah adalah gejala settlement. Settlment sangat diperhitungkan dalam suatu pembangunan karena berkaitan erat erat dengan dengan siat tanah tanah yang yang akan akan dipaka dipakaii sebaga sebagaii tempat tempat atau atau alas alas suatu suatu bangun bangunan an yang yang akan akan dibangun tersebut. !leh karena itu settlement sangat perlu diketahui baik penghitungannya maupun gejala-gejala terjadinya ataupun dampak dan penanggulangan settlement tersebut. "# P)g%$*a)
"enamb "enambaha ahan n beban beban di atas atas suatu suatu permu permukaa kaan n dapat dapat menyeba menyebabka bkan n lapisan lapisan tanah tanah dibawa dibawahny hnyaa mengalami pemapatan. "emapatan tersebut disebabkan oleh adanya depormasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau uadara di dalam pori, dan sebab-sebab lain. #eberapa atau semua aktor tersebut tersebut mempunyai mempunyai hubungan dengan keadan keadan tanah yang bersangkut bersangkutan. an. Secara $mum, penurunan penurunan %settlement& pada tanah yang disebabkan oleh pembebanan dapat dibagi menjadi ' kelompok besar yaitu( ). "enuruna "enurunan n konsolidasi konsolidasi %*onsolida %*onsolidation tion settlement&, settlement&, yang merupakan merupakan hasil dari perubahan perubahan +olume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati poro-pori tanah. '. "enuruna "enurunan n segera segera % immediete immediete settlement&, settlement&, yang merupakan merupakan akibat dari deormasi elastis tanah tanah kering kering,, basah basah dan jenuh jenuh air tanpa tanpa adanny adannyaa peruba perubahan han kadar kadar air. air. "erhit "erhitung ungan an penurunan segera umumnya didasarkan pada penurunan yang diturunkan dari teori elastisitas. Dalam Disain pondasi pondasi untuk struktur teknik harus memperhatikan memperhatikan bagaimana settlement terjadi seberapa cepat settlement terjadi karena settlement menyebabkan kerusakan struktur, khususnya jika settlement berlangsung cepat.
Settlement total yang terjadi pada tanah yang dibebani %St& mempunyai komponen ( St Si Sc Ss Keterangan ( Si /mmediet settlement Sc *onsolidation Settlement Ss Secondary Settlement
"A" II PEM"AHASAN
1# PROSES KONSOLIDASI #ila suatu lapisan tanah mengalami pembebanan akibat beban di atasnya, maka tanah di dibawa dibawah h beban beban yang yang bekerj bekerjaa terseb tersebut ut akan akan mengal mengalami ami kenaik kenaikan an tegang tegangan, an, ekses ekses dari dari kenaik kenaikan an tega tegang ngan an ini ini adal adalah ah terja terjadi diny nyaa penu penuru runa nan n ele+ ele+as asii tana tanah h dasa dasarr % settlement &. & . "embe "embeba bana nan n ini ini mengakibatk mengakibatkan an adanya adanya deormasi deormasi partikel partikel tanah, relokasi relokasi partikel partikel tanah, tanah, dan keluarnya keluarnya air pori dari tanah yang disertai berkurangnya +olume tanah. 0al inilah yang mengakibatkan terjadinya penurunan tanah. "ada umumnya tanah, dalam bidang bidang geoteknik, geoteknik, dibagi menjadi ' jenis, yaitu tanah berbutir berbutir dan tanah kohesi. "ada tanah berbutir %pasir1 sand %pasir1 sand &, &, air pori dapat mengalir keluar struktur tanah dengan mudah, karena tanah berbutir memiliki permeabilitas yang tinggi. Sedangkan pada tanah kohesi %clay %clay&, &, air pori memerlukan waktu yang lama untuk mengalir keluar seluruhnya. 0al ini disebabkan karena tanah kohesi memiliki permeabilitas yang rendah. Secara umum, penurunan dapat diklasiikasikan menjadi tahap, yaitu ( ).
Immediate Settlement +p)u%u +p)u%u)a) )a) s($*(a s($*(a,, , diakib diakibatk atkan an dari dari deorm deormasi asi elastis elastis tanah tanah kering kering,, basah, basah, dan jenuh jenuh air, air, tanpa tanpa adany adanyaa peruba perubahan han kadar kadar air. air. $mumny $mumnya, a, penuru penurunan nan ini dituru diturunka nkan n dari dari teori teori elastis elastisitas itas.. Immediate settlement in settlement inii biasa biasany nyaa terj terjad adii selam selamaa pros proses es konstruksi berlangsung. "arameter tanah yang dibutuhkan untuk perhitungan adalah undrained modulus dengan modulus dengan uji coba tanah yang diperlukan seperti S"T, Sondir % dutch cone penetration test &, &, dan Pressuremeter dan Pressuremeter test .
'.
Primary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi primer) , yaitu penurunan yang disebab disebabkan kan peruba perubahan han +olume +olume tanah tanah selama selama period periodee keluar keluarny nyaa air pori pori dari dari tanah. tanah. "ada "ada penurunan ini, tegangan air pori secara kontinyu berpindah ke dalam tegangan eekti sebagai akibat dari keluarnya air pori. "enurunan konsolidasi ini umumnya terjadi pada lapisan tanah kohesi %clay %clay 1 1 lempung&
.
Secondary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi sekunder) , adalah penurunan setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. 0al ini lebih disebabkan oleh proses pemampatan akibat penyesuaian yang bersiat plastis dari butir-butir tanah.
IMMEDIATE IMMEDIATE SETTLEMENT SETTLEMENT - PENURUNAN SEKETIKA
"enurunan seketika 1 penurunan elastic terjadi dalam kondisi undrained %tidak %tidak ada perubahan +olume&. "enurunan ini terjadi dalam waktu yang sangat singkat saat dibebani secara cepat. #esarnya penurunan elastic ini tergantung dari besarnya modulus elastisitas kekakuan tanah dan beban timbunan diatas tanah.
Dimana ( Sc /mmediate settlement 23 #eban timbunan %kN1m'& 4s Modulus elastisitas tanah 5s "oisson6s 7atio # 8ebar 1 diameter timbunan %m& /p non-dimensional inluence actor Schleicher %)9':& mendeinisikan actor /p ini sebagai (
Diman Dimanaa m) 81# 81# %pan %panjan jang1 g1le leba barr beba beban n yang yang bekerja&
Primary Consolidation Consolidation - K.)s.'*/as* P%*%
"ada tanah lempung jenuh air, penambahan total tegangan akan diteruskan ke air pori dan butiran tanah. 0al ini berarti penambahan tegangan total %23& akan terbagi ke tegangan eekti dan tegangan air pori. Dari prinsip tegangan eekti, dapat diambil korelasi ( 23 236 2u Dimana ( 236 penambahan tegangan eekti 2u penambahan tegangan air pori Karena lempung mempunyai daya rembes yang sangat rendah dan air adalah tidak termampatkan %incompressible& incompressible& dibandingkan butiran tanah, maka pada saat t ;, seluruh penambahan tegangan, 23, akan dipikul oleh air %2u 23& pada seluruh kedalaman lapisan tanah. "enambahan tegangan tersebut tidak dipikul oleh butiran tanah %236 ;&.Sesaat setelah pemberian penambahan tegangan, 23, 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 eekti 1 236& akan bertambah.
23 236 2u
%236 ? ; dan 2u = 23&
Tetapi, besarnya 236 dan 2u 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. "ada saat t >, seluruh kelebihan air pori sudah hilang dari lapisan lempung, jadi 2u ;. "ada saar ini tegangan total, 23, akan dipikul seluruhnya oleh butiran tanah seluruhnya %tegangan eekti, 236&.
#erikut adalah +ariasi tegangan total, tegangan air pori, dan tegangan eekti pada suatu lapisan lapisan lempung lempung dimana dimana air dapat mengalir keluar struktur tanah akibat akibat penambahan penambahan tegangan, tegangan, 23, yang ditunjukan gambar dibawah.
"roses terdisipasinya terdisipasinya air pori secara perlahan, perlahan, sebagai akibat akibat pembebanan pembebanan yang disertai disertai dengan dengan pemindahan pemindahan kelebihan tegangan air pori ke tegangan tegangan eekti, eekti, akan menyebabkan menyebabkan terjadinya terjadinya penurunan yang merupakan ungsi dari waktu % time-dependent settlement & pada lapisan lempung. Suatu tanah di lapangan pada kedalaman tertentu telah mengalami tegangan eekti maksimum akibat beban tanah diatasnya %maximum % maximum effective overburden pressure& pressure& dalam sejarah s ejarah geologisnya. Tegangan Tegangan ini mungkin sama, atau lebih kecil dari tegangan overburden pada overburden pada saat pengambilan sample pengambilan sample.. #erkurangnya tegangan di lapangan tersebut bisa diakibatkan oleh beban hidup. "ada saat diambil, contoh tanah tersebut terlepas dari tegangan o+erburden yang telah membebani selama ini. Sebaga Sebagaii akibat akibatnya nya,, tanah tanah tersebu tersebutt akang akang mengala mengalami mi pengem pengemban bangan gan.. "ada "ada saat saat dilaku dilakukan kan uji konsolidasi pada tanah tersebut, suatu pemampatan yang kecil %perubahan angka pori yang kecil& akan terjad terjadii bila bila beban beban total total yang yang diberi diberikan kan pada pada saat saat percob percobaan aan adalah adalah lebih lebih kecil kecil dari dari tegang tegangan an eekti overburden maks maksim imum um %maximu maximum m effecti effective ve overbu overburd rden en pressu pressure re&& yang ang pern pernah ah dial dialam amii sebelumnya. @pab @pabila ila beba beban n tota totall yang yang diala dialam mi pada pada saar saar perc percob obaa aan n lebi lebih h besa besarr dari dari maximum maximum effective effective overburden pressure, pressure, maka perubahan angka pori yang terjadi akan lebih besar. @da deinisi dasar yang didasarkan pada riwayat geologis dan sejarah tegangan pada tanah, yaitu ( ).
Normally consolidated %Terkonsolidasi %Terkonsolidasi secara normal&, dimana tegangan eekti o+erburden saat ini merupakan tegangan maksimum yang pernah dialami oleh tanah selama dia ada.
'.
Oerconsolidated , dimana tegangan eekti overburden saat overburden saat ini lebih kecil daripada tegangan yang pernah dialami oleh tanag tersebut. Tegangan eekti overburden maksimum overburden maksimum yang pernah dialami sebelumnya dinamakan tegangan prakonsolidasi. % preconsolidation % preconsolidation pressure pressure / PC). PC).
.
!nderconsolidated , dimana tegangan eekti overburden saat overburden saat ini belum mencapai maksimum, sehingga peristiwa konsolidasi masih berlangsung pada saat sample tanah diambil.
@da ' hal penting yang perlu diperhatikan dalam penurunan konsolidasi ini, yaitu ( ).
#esar esarny nyaa penur enuru unan nan yang ang ter terjadi jadi..
'.
Kecepata atan pe penurunan te terjadi.
SECONDA"# SECONDA"# CONSOLIDA CONSOLIDATION TION - KONSOLIDASI SEKUNDER
"ada akhir konsolidasi primer %setelah tegangan air pori $ ;&, penurunan pada tanah masih tetap terjadi terjadi sebagai sebagai akibat akibat dari penyesuaian penyesuaian plastis plastis butiran butiran tanah. tanah. Tahapan Tahapan konsolidasi konsolidasi ini dinamakan dinamakan konsolidasi sekunder. Aariasi angka pori dan waktu untuk penambahan beban akan sama seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
#esarnya konsolidasi sekunder dapat dihitung dengan rumus (
dimana (
*a /ndeks pemampatan sekunder 2e "erubahan angka pori t
Ba Baktu ktu
e p angka pori pada akhir konsolidasi primer primer 0
tebal lapisan lempung, m
"enurunan yang diakibatkan konsolidasi sekunder sangat penting untuk semua jenis tanag organic dan tanah anorganik yang sangat mampu mampat % compressible&. compressible&. $ntuk lempung anorganik yang terlalu terkonsolidasi, indeks pemampatan s ekunder sangat kecil sehingga dapat diabaikan.
Dalam suatu kontruksi kontruksi bangunan sangat memperhatikan memperhatikan hal-hal yang berkaitan berkaitan erat dengan dengan kontruksi tersebut. Salah satu yang sangat penting dan tidak dapat diabaikan dalam pembangunan adalah settlement. Seorang sipil harus mengetahui penyebab settlement tersebut dan apa dampak yang diakibatkan diakibatkan oleh settlement settlement tersebut tersebut dalam kehidupan sehari-hari sehari-hari maupun maupun dampak dampak settlement settlement itu sendiri pada pekerjaan suatu kontruksi. "ada bab ini akan dibahas hal-hal yang menjadi pokok permasalahan pada settlement itu sendiri. Semua struktur mengalami beberapa settlement, tanpa menghiraukan konstruksi atau kualitas pondasi nya. Struktur dibuat dari tanah atau banyak ditemukan di atas tanah yang kinerja dan keselamatan nya disepakati. "%apa p)a s$$')$ a)g uu saa$ *)* a/a'a3
). *apaicty #earing1tegas kegagalan atau ketidakstabilan, mencakup tanah longsor. '. Kegagalan atau deleksi struktur pondasi. . 4lastis atau penyimpangan tanah atau batu. C. Konsolidasi %kompresi& tanah atau batu. . "enyusutan sehubungan dengan pengeringan. :. "erubahan pada kepadatan sehubungan dengan goncangan atau getaran. E. "erubahan Kimia yang mencakup peluruhan. F. 4rosi #awah tanah. 9. Kehancuran pembukaan bawah tanah seperti gua atau tambang. );. Kehancuran Struktural sehubungan dengan melemah dari se mentasi ketika saturasi. E5( s$$')$ $%3a/ap s$%u($u% a)gu)a)
Selain penyebab settlement , hal berikutnya yang perlu diperhatikan adalah eek atau dampak settlement terhadap struktur bangunan. #entuk wujud settlement satu seragam beban di atas cadangan tebal tanah dapat dimampatkan adalah satu cawan dibentuk tekanan yang meluas di luar batas struktur bangunan.
Detioration agen penyemen dari perubahan isik dan kimia dibawa oleh eksposur serta penggenangan bisa menyebabkan kehancuran skeleton lepas mengotori struktur serta settlement. "eluruh "eluruhan an Mengen Mengenai ai ilmu ilmu bakter bakterii bahan bahan organi organik k bisa bisa mengha menghasilk silkan an settlem settlement ent disert disertai ai oleh oleh pembentukan saku gas. #eberapa peluruhan peluruhan dilarang oleh submergence permanen. permanen. 4ksposur mengotori cuaca kering yang panas selama konstruksi bisa menyebabkan men yebabkan keduanya, yaitu settlement dan penyusutan pecah. Sebuah tanah liat kering yang membanjiri dapat membengkak dan merusak satu struktur atau tanggul Gsuperimpose6 dengan cara dorongan. 8ebih dari itu, pecahan, tanah bengkak diperlemah dan mungkin menjadi suatu penyebab kegagalan pondasi. T.$a' S$$')$
Total Total sejuml sejumlah ah settlem settlement ent satu struktu strukturr bisa bisa mengal mengalami ami kerusa kerusakan kan besar besar.S .Seca ecara ra relati relati serag seragam am.. Di tangg tanggul ul di muka muka bumi bumi hasi hasilny lnyaa pond pondas asii akan akan satu satu sett settlem lemen entt jamb jambul ul.. 0al 0al ini ini membahayakan dan mengakibatkan masalah karena itu biasanya mengembang secara perlahan, sering tanpa operator personil pemeliharaan sadar akan tingkat kerugian ketinggian dan papan bebas. $ang saku harus membuat untuk penyelesaian dalam merancang ketinggian, dan periodik taka takarr haru haruss memp memper ertim timba bang ngka kan n pasti pasti bahw bahwaa le+e le+ell jambu jambull sesua sesuaii dira dirawa wat. t. Sebag Sebagian ian besa besar r penyelesaian,pondasi dan tanggul, terjadi selama perioda konstruksi. 0al ini bisa menghasilkan pertentangan +olume dihitung dari struktur kecuali jika itu diantisipasi dan catatan hati-hati settlement adalah tetap. Dengan upah yang sesuai, settlement tanggul dari beberapa meter mungkin menjadi ditoleransi. Total settlement bukan satu materi serius jika adalah anticapted dan perbekalan dibuat sebelumnya.
2# PERHITUNGAN LAJU KONSOLIDASI
"ersamaan $mum Konsolidasi *+ m+ a+
dimana ( *+ koeisien konsolidasi %cm '1det& K koeisien rembesan rembesan %permeabilitas& berat isi air koeisien kompresibilitas +olume %pengecilan isi& koeisien pemampatan ang angka ka pori pori sebel sebelum um ada ada tamb tambah ahan an teka tekana nan n%
&
ang angka ka pori pori sesudah sesudah adanya adanya tambah tambahan an tekanan tekanan %
&
tekanan tambahan
@tau dapat ditulis (
.
.
Dimana ( tebal contoh tanah sebelum penambahan beban selisih tebal contoh sebelum dan sesudah adanya penambahan beban Hubungan Antara Anga Pori dan !eba !eball Contoh
eo
"erubahan angka pori (
.
Hubungan Antara Antara !eanan !eanan dan Anga Anga Pori Tekanan Tekanan pre consolidation dan angka pori mempunyai hubungan sebagai berikut ( - e *c %log p I log po& *c *ompression /ndeJ %indek pemampatan& Menurut Teraghi harga * c dapat ditentukan ( *c ;,;;9 %88 I );& 88 #atas air dari tanah %dalam L& Persamaan Penurunan S m+ . h .
S
log
-------------- S penurunan %m, cm&
!eori "onsolidasi !er#aghi Teori ini merupakan dasar yang telah disederhanakan untuk menentukan distribusi tekanan hidrostatis hidrostatis yang bekerja dalam lapisan-lapisan lapisan-lapisan yang berkonsolidasi berkonsolidasi di dalam waktu tertentu sesudah bekerjanya beban1muatan dan ini disebut derajat konsolidasi %$& $ adalah tekanan hidrostatis pada suatu titik dalam lapisan lempung. "enentuan distribusi tekanan hidrostatis yang bekrja dalam lapisan tanah pada inter+al waktu yang berbeda dapat dilakukan sebagai berikut (
$ %T+&
-------------- T+
$ derajat konsolidasi T+ aktor waktu %Time aktor&
*+ h jalan air terpanjang tanah yang berkonsolidasi
Derajat konsolidasi (
$
0arga $ dapat diperoleh dari rumus Teraghi $ %T +&, atau dapat diperkirakan dengan persamaan (
$
; L
$'
$
; L
$)-
.
.
.
h jalan air terpanjang
dari persamaan di atas dapat dihitung harga-harga $ dan T + sebagai berikut ( $L T+
'; ;,;)
C; ;,)':
:; ;,'FE
F; ;,:E
9; ;,FCF *ontoh (
Baktu Ba ktu yang diperlukan lapisan tanah untuk penurunan 9; L selesai adalah (
$ 9; L ----- T+
;,FCF
Menurut teori konsolidasi Teraghi, konsolidasi seluruhnya terdiri dari dua bagian, yaitu ( %& Primary Consolidation
@dalah penurunan yang berjalan akibat pengaliran air dari tanah dengan demikian penurunan ini adalah akibat penurunan tegangan eekti. '& $econdary Consolidation "enurunan yang amsih berjalan setelah primary consolidation selesai, yaitu setelah tidak terdapat lagi tegangan air pori. Dan berlangsung dalam waktu yang lama serta nilainya kecil.
"A" III KESIMPULAN
Dalam "embangunan suatu kontruksi sangat diperlukan ketelitian yang tinggi terhadap hal-hal yang dapat dapat mencel mencelaka akakan kan manus manusia ia atau atau membua membuatt suatu suatu kerugi kerugian an yang yang besar besar.. Salah Salah satuny satunyaa adalah adalah settlement Settlement adalah penurunan tanah akibat aliran air tanah dan pori tanah dan memeiliki kaitan dngan konsolidasi. Settlement pada konsolidai dapat dihitung menggunakan rumus yang telah ada. Namun sebelum menghitung settlement pada konsolidasi terlebih dahulu dilakukan pengujian konsolidasi dan dalam pengujian konolidasi hal-hal yang perlu diperhatikan adalah sebagau berikut ( ). Tes konsolidasi dilakukan terhadap contoh tak terganggu '. Sampel Sampel yang yang dipilih dipilih merupa merupakan kan sampel sampel yang yang mewaki mewakili li pada pada kedalam kedalaman an dan lapiasa lapiasan n tertentu. . "embebanan diberikan sesui prosedur, biasanya kenaikan beban berjalan sesuai deret ukur, yaitu ', ;, );;, ';;, C;;, F;;, ):;;, bahkan sampai ';; k"a . C. Karakteristik suatu tanah selama terjadi konsolidasi satu dimensi atau pemuaian ditentukan dengan uji oedometer. . "erhitungan Settlement konsolidasi. Makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. !leh sebab itu sangat diharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan makalah ini.
