Bab 8 Konsolidasi

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI

8.1Dasar Teori Konsolidasiadalah proses mengalirnya air pori dari lapisan tanah yang jenuh air dan disertai dengan mengecilnya volume tanah akibat adanya penambahan beban vertikal di atasnya. Konsolidasi terjadi apabila proses konsolidasi menyebabkan peristiwa penurunan: 1. Tanah dalam keadaan jenuh air. 2. Adanya beban di atasnya 3. Adanya air pori yang mengalir

8.2Maksud dan Tujuan Pengujian ini merupakan pengujian satu dimensi, dimana beban yang bekerja hanya satu arah yaitu arah vertikal. Adapun tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan parameter-parameter konsolidasi, yaitu koefisien konsolidasi (Cv) dan koefisien kompresi (Cc) yang terjadi akibat adanya tekanan yang bekerja pada tanah tersebut.

8.3Alat yang Digunakan Alat – alat yang digunakan dalam percobaan konsolidasi, meliputi: a. Satu set alat konsolidasi ( Oedometer ) yang terdiri dari alat-alat pembebanan dan sel konsolidasi b. Arloji pengukur dengan ketelitian 0.01 dan panjang gerak tangkai minimal 1.0 cm c. Beban-beban (0,8kg, 1,6 kg, 3,2 kg, 6,4 kg dan 3,2 kg ) d. Alat pengeluar contoh dalam tabung ( extruder ) e. Pemotong yaitu pisau yang tipis dan tajam serta pisau kawat f. Pemegang cincin kawat g. Neraca 99

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

100

h. Oven listrik yang dilengkapi dengan pengukur suhu untuk memanasi sampai 110ºC i. Stopwatch Keterangan : Stopwatch Dudukan dial Beban penyeimbang Sel konsolidasi Tiang penyangga Plat beban Beban Stopwatch Dudukan Dial Beban Penyeimbang Sel Konsolidasi Tiang Penyangga Plat Beban Beban

a b c d

e

f g

Stopwatch Dudukan Dial Gambar 8.1. Alat Uji Konsolidasi Beban Penyeimbang Sel Konsolidasi Tiang Penyangga Plat Beban Beban

Gambar 8.2. Sel Konsolidasi

8.4Persiapan Benda Uji Cincin ( bagian dari sel konsolidasi ) dibersihkan dan dikeringkan kemudian ditimbang sampai ketelitian 0,1 gr. Sebelum contoh dikeluarkan dari tabung ujungnya diratakan dahulu dengan jalan mengeluarkan contoh tersebut 1 sampai dengan 2 cm. Kemudian dipotong dengan pisau. Permukaan ujung contoh ini harus diratakan dan tegak lurus terhadap sumbu contoh. Cincin dipasang pada

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

101

pemegangnya kemudian diatur sehingga bagian yang tajam berada 0.5 cm dari ujung tersebut. Contoh dikeluarkan dari tabung dan langsung dimasukkan ke dalam cincin sepanjang kurang lebih 2 cm, kemudian dipotong. Agar diperoleh ujung yang rata pemotongan harus dilebihkan 0,5 cm kemudian diratakan dengan alat penentu tebal. Pemotongan harus dilakukan sehingga pisau potong tidak sampai menekan benda uji tersebut.

8.5Cara Kerja Cara kerja dalam percobaan konsolidasi, antara lain: 1. Menimbang benda uji dan cincin menggunakan neraca dengan ketelitian 0,1 gr 2. Menempatkan batu pori di bagian atas dan bawah dari cincin sehingga benda uji yang sudah dilapisi kertas saring / filter terapit kedua buah batu pori kemudian memasukkannya ke dalam sel konsolidasi 3. Memasukkan plat penumpu di atasbatupori 4. Meletakkan sel konsolidasi yang sudah terisi benda uji pada alat konsolidasi sehingga bagian runcing dari plat penumpu menyentuh tepat pada plat pembebanan 5. Mengatur kedudukan arloji ( arloji harus menunjukkan angka nol) kemudian membaca dan mencatatnya 6. Memasang beban pertama sebesar 0,8 kg diikuti dengan pengaturan nivo agar seimbang 7. Pada saat memasang beban 0,8 kg, mengamati pembacaan arloji mulai ( 0, 0,25, 0,5, 1, ... 1440) menit 8. Setelah langkah 7 selesai, maka mengganti beban sehingga menjadi 1,6 kg 9. Demikian seterusnya untuk beban yang berbeda yaitu untuk pembebanan3,2 kg, dan 6,4 kg, lalu mengamati pembacaan arloji mulai menit 0; 0,25; 0,5; 1;...1440 10. Setelah sampai pada pembebanan 6,4kg maka melakukan unloading test dengan pengurangan beban sehingga pembebanan menjadi 3,2 kg dan mengamati pembacaan arloji mulai menit 0; 0,25; 0.5; 1; ...; 1440 11. Setelah percobaan berakhir maka mengeluarkan cincin dan benda uji dari sel . konsolidasi, demikaian pula batu pori pada permukaan atas dan bawah

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

102

12. Mengeringkan benda uji dalam oven listrik selama 24 jam dengan temperatur 110 C 13. Setelah kering, menimbang benda uji.

8.6Cara Perhitungan 8.6.1

Perhitungan

1. Menghitung berat tanah basah 2. Menghitung berat isi basah 3. Menghitung kadar air 4. Menghitung berat tanah kering 8.6.2

Menggambarkan Hasil Percobaan Konsolidasi

Ada dua cara penggambaran hasil percobaan konsolidasi, meliputi: 1. Dengan membuat grafik hubungan antara penurunan dengan tekanan. 2. Dengan membuat grafik hubungan antara angka pori dengan tekanan. Pada kedua cara tesebut harga tekanan digunakan skala logaritma. Bila dipakai cara ke 2, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut 1. Tinggi Efektif Benda Uji H t = Bd / ( A x G s ) dimana : Ht

=

tinggi efektif benda uji / tinggi butiran tanah (satukesatuan)

A

=

luas benda uji

Gs

=

berat jenis tanah

Bd

=

berat tanah kering

2. Besar Penurunan Total ( H ) yang Terjadi pada Pembebanan H = selisih antara pembacaan arloji pada permulaan percobaan dengan pembacaan arloji sesudah pembebanan 3. Angka Pori Semula ( Angka Pori Asli )

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

103

eo = ( Ho - Ht) / Ht dimana : Ho

=

tinggi contoh semula

Ht

=

tinggi efektif benda uji / tinggi butiran tanah (satu kesatuan)

4. PerubahanAngka Pori ( e ) padaSetiapPembebanan e = H / Ht dimana : H

=

tinggicontoh

Ht

=

tinggi efektif benda uji / tinggi butiran tanah (satu kesatuan)

5. Angka Pori ( e ) pada Setiap Pembebanan e = eo - e

6. Menggambarkan harga angka-angka pori pada grafik hubungan angka pori dengan tekanan dengan menggunakan skala logaritma untuk tekanan. 8.6.3

Menghitung Derajat Kejenuhan Sebelum dan Sesudah Percobaan Sr = (w x Gs ) / e

dimana : Sr

= derajat kejenuhan

w

= kadar air

Gs

=

berat jenis tanah

e

=

angka pori

8.6.4

Menghitung Nilai Koefisien Konsolidasi ( Cv )

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

104

Cv = ( 0,848 Hm2 ) / t90 dimana : Cv

=

koefisien konsolidasi

Hm

=

tinggibendauji rata - rata

t90

=

waktuuntukmencapaikonsolidasi 90 %

8.6.5

Menggambar Grafik Hubungan Antara Cv dan beban

1.

Untuk mendapatkan harga t90 digunakan metode akar waktu, dengan langkah-langkah sebagai berikut:

a. Membuat grafik hubungan penurunan dengan akar waktu dari data hasil pengujian konsolidasi pada beban tertentu yang ditetapkan. b. Membuat perpanjangan garis dari bagian awal kurva yang lurus sehingga memotong ordinat di titik P dan memotomg absis di titik Q. c. Membuatgarislurus PR, dimanaabsis OR samadengan 1,15 kali absis OQ. d. Perpotongan PR dengan kurvanya ditemukan harga

t

90

pada absis.

P

Penurunan (mm)

e. f.

0

t

Q

R

90

g. Grafik 8.1 Hubungan Antara Penurunan dan Waktu 2.

Untuk menghitung harga koefisien kompresi (Cc) dengan menggambar grafik hubungan antara angka pori (e) dan tekanan (kg/cm 2). Untuk mendapatkan e diambil garis yang lurus sehingga diperoleh harga-harga : e2 ; e1 ; p2 ; p1.

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

105

8.6Data Hasil Percobaan dan Perhitungan 8.7.1

Data Hasil Percobaan

Dari percobaan konsolidasi yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut: Tabel 8.1 Data Tes Pembebanan Elapsed

Dial Reading

Times

0,8

(minutes)

1,6

0 1141 1124,9 0.25 1138 1120 0.5 1137,2 1119,8 1 1135,5 1119 2 1134,1 1118 4 1133,5 1116 8 1132,9 1114 15 1132 1112,5 30 1130,4 1111,7 60 1128 1111,2 120 1127,9 1109 240 1127,2 1112 480 1127 1109 960 1125,9 1108 1440 1124,9 1107 Tabel 8.2 Contoh Perhitungan Berat tanah basah + cawan (gr) Berat cawan (gr) Berat tanah basah (gr) Berat tanah kering (Bk) (gr) Berat air (gr) Luas sampel (cm2) Tinggi sampel (cm) Specific gravity (Gs) Tinggi efektif sampel (cm) Bk Ht =  A.gs 

3,2 1107 1096 1094,1 1091,9 1090,1 1087,3 1084,2 1082 1080 1077,9 1075 1072 1069 1066 1065

6,4 1065 1046 1044,9 1043 1040 1036,2 1033 1031 1027 1022,1 1015,5 1009 1009,98 1006,38 1006,5

3,2 (unloading) -1006,5 -1006,8 -1007,8 -1008,9 -1010 -1015 -1018,8 -1023,4 -1027,8 -1032,2 -1036,6 -1041 -1045,4 -1049,8 -1054,2

125,37 35,7 89,67 58,97 30,7 23,7583 1,801 2,7 58,97  0,9193 (23,7583  2,7)

Void ratio e0 

 H 0  Ht  Ht

1,801  0,9193  0,9591 0,9193

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

Kadar air Derajat kejenuhan

(%)

57,2202% 0,5722  2,7  1,6108 0 , 9591 Sr =

w.gs e0

Sr 

107

Data - data pembebanan konsolidasi : 1.

Proses Loading

: 0,8 kg; 1,6 kg; 3,2 kg; 6,4 kg

2.

Proses Unloading : 3,2 kg

8.8 Perhitungan a. Pembebanan 0,8 kg 1. Dial reading(W)

= 1141 kg

2. Stress = 7,9795W / 23,7583

= (7,9795 x 0,25) / 23,7583 = 0,2687/cm2

2. Deform dial reading

= 1141 – 1124,9

= 16,1

3. Sampel deformation (H)

= 16,1 x 0,001 cm

= 0,0161 cm

4. e = H / Ht

= 0,0161 / 0,9193

= 0,0175

= 0,9591 – 0,0175

= 0,9241

5. e =

eo - e

6. Average high sample (Hm)

7. Dari grafik penurunan didapat jadi t90 = (

t

90

)2 x 60

= Ho – H = 1,801 - 0,0161

= 1,7849 cm

t

= 0,60 menit,

=

90

= (0,90)2 x 60

= 21,6 detik

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

8. Cv

108

= 0,848 Hm2/ t90 = (0,848 x 1,8352 ) / 48,6

= 0,0313

Perhitungan untuk beban yang lain dapat dilihat pada table sebagai berikut: Tabel 8.3. Hasil Perhitungan Percobaan Konsolidasi Beban

Stress

Deformation dial

Sampel

(Kg)

(Kg/cm2)

reading

deformation (∆H)

∆e =∆H / Ht

(Cm) 0,8 1,6 3,2 6,4 3,2

Beban (Kg) 0,8 1,6 3,2 6,3 3,2

0,2687 0,5374 1,0748 2,1495 1,0748

e= e0 - ∆e 0,9241 0,9202 0,8677 0,8318 0,8553

16,1 17,9 42,0 58,5 47,7

0,0161 0,0179 0,0420 0,0585 0,0477

Hm

t 90

(cm)

(menit)

1,7849 1,7831 1,7590 1,7425 1,7533

0,6 0,61 0,63 0,61 0,6

0,0175 0,0195 0,0457 0,0636 0,0519

Cv = 0,848 Hm2 / t90 (cm2/detik) 0,0313 0,0302 0,0275 0,0288 0,0302

Cv rata-rata

0.0296

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

109

Grafik Hubungan Antara Akar Waktu dan Penurunan Akibat Tekanan 0,8 kg/cm2 1150

1140

Dial Reading dengan Beban 0,8 Kg 1130

1120

0

1

2

3

4

5

6

Akar Waktu (detik^0,5)

Grafik 8.2Hubungan Antara Akar Waktu dengan Penurunan Akibat Pembebanan 0,8 kg

Grafik Hubungan Antara Akar Waktu dan Penurunan Akibat Tekanan 1,6 kg/cm2 1130 1125

Dial Reading dengan Beban 1,6 Kg

1120 1115 1110

0

1

2

3

4

5

Akar Waktu (detik^0,5)

Grafik 8.3Hubungan Antara Akar Waktu dengan Penurunan Akibat Pembebanan 1,6 kg

6

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

110

Grafik Hubungan Antara Akar Waktu dan Penurunan Akibat Tekanan 3,2 kg/cm2 1120 1110 1100 1090 Dial Reading dengan Beban 3,2 Kg 1080

1070 1060 1050 0

1

2

3

4

5

6

Akar Waktu (detik^0,5)

Grafik 8.4Hubungan Antara Akar Waktu dengan Penurunan Akibat Pembebanan 3,2 kg

Grafik Hubungan Antara Akar Waktu dan Penurunan Akibat Tekanan 6,4 kg/cm2

Dial Reading dengan Beban 6,4 Kg

0

1

2

3

4

5

Akar Waktu (detik^0,5)

Grafik 8.5Hubungan Antara Akar Waktu dengan Penurunan Akibat Pembebanan 6,4 kg

6

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

111

Grafik Hubungan Antara Akar Waktu dan Penurunan Akibat Tekanan 3,2 (unloading) kg/cm2 -980 -990 -1000 Dial Reading dengan Beban 3,2 Kg

-1010 -1020 -1030 -1040 0

1

2

3

4

5

6

Akar Waktu (detik^0,5)

Grafik 8.6Hubungan Antara Akar Waktu dengan Penurunan Akibat Pembebanan 3,2 (unloading) kg

Grafik Hubungan Antara Angka Pori dan Tekanan 0.94

0.9241 0.9202

0.92 0.9 0.88

Nilai Air Pori (e)

0.86 Grafik Hubungan Angka Pori dan Tekanan 0.84

0.8677 0.8553 0.8318

0.82 0.8 0.78 0.1

1

Tekanan (kg/cm2) Grafik 8.7Hubungan Antara Log P dan e e1

=

0,9241

e2

=

0,9202

p1

=

0,8 kg

10

Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2014 BAB 8 PENGUJIAN KONSOLIDASI Kelompok II

8.9

p2

=

1,6 kg

Cc

=

(e1 – e2) / log (p1/ p2)

=

(0,9241– 0,9202) / log (0,8/1,6)

=

0,0169

112

Kesimpulan Dari hasil percobaan dan analisis data percobaan konsolidasi ini, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Koefisien konsolidasi (Cv) = 0,0296 cm/det2. 2. Koefisien kompresi (Cc) = 0,0169