XI. KONSOLIDASI (ASTM D 435-96) I. MAKSUD Maksud percobaan adalah untuk mengetahui kecepatan konsolidasi dan besarnya penurunan tanah apabila tanah mendapatkan beban, keadaan tanah disamping tertahan dan diberi drainasi pada arah vertikal. II. ALAT 1. Konsolidometer, yang terdiri atas: - tempat tanah - batu pori atas dan bawah - arloji pengukur perubahan tebal tanah.. Perlengkapan pembebanan 3. Alat potong dan alat bubut tanah 4. Stopwatch 5. Perlengkapan untuk pemeriksaan kadar air dan perlengkapan umum lainnya. Konsolidometer Batu Pori, Kaliper dan Timbangan III. PELAKSANAAN A. Persiapan benda uji 1. a. Apabila tanah cukup lunak, masukkan tanah dalam cincin cetak dengan menekan cincin kedalam tanah yang telah didorong keluar tabung contoh secukupnya atau doronglah contoh tanah keluar dari tabung contoh masuk ke XI-1
cincin cetak. Kemudian potonglah tanah bagian atas dan bawah cincin. Cincin cetak dapat sekaligus merupakan tempat contoh tanah/benda uji dalam konsolidometer. b. Apabila contoh tanah agak keras, contoh tanah dapat dipotong dan dibubut sehingga ukurannya sesuai dengan cincin tempat benda uji. Masukkan tanah dalam cincin konsolidometer dan potonglah rata atas bawah dengan cincin. c. Permukaan benda uji harus halus, bila perlu dapat ditambal lubang-lubang yang terjadi. d. Pelaksanaan tersebut harus dilaksanakan secara hati-hati, dan dikerjakan dengan cepat agar kadar air tanah tidak berkurang karena penguapan, dan hindarkan gangguan-gangguan sehingga dapat terjadi perubahan kepadatan tanah (berat volume kering).. Kerjakan pemeriksaan berikut untuk pelengkap data dan untuk data perhitungan : a. Timbang dan catat berat benda uji bersama cincinnya, untuk mengetahui berat volume basah dan berat volume kering tanah. b. Periksa kadar air tanah. c. Periksa berat jenis butir tanah. d. Ukurlah dengan tepat dengan schuif maat diameter & tinggi benda uji /ukuran dalam cincin. e. Untuk mengidentifikasi jenis tanah dan mencek hasil pemeriksaan konsolidasi, dapat pula diadakan pemeriksaan batas cair dan batas plastis tanah. B. Persiapan alat dan penempatan benda uji dalam konsolidometer. 1. Periksalah bahwa alat-alat dalam keadaan bersih dan bekerja dengan baik. Juga periksa bahwa lengan beban telah telah seimbang. Periksa bahwa batu-batu pori dalam keadaan bersih dan tidak tersumbat.. a. Untuk memudahkan pemasangan dan menjamin rapat air, olesi tipis dengan pelumas karet seal. b. Basahkan batu-batu pori. c. Tempatkan berturut-turut dalam konsolidometer : - Batu pori bawah XI-
- Cincin yang telah berisi benda uji - Batu pori atas - Pelat perata beban 3. a. Tempatkan sel konsolidasi yang sudah berisi benda uji pada tempatnya pada rangka pembebanan. b. Aturlah dengan sekrup pengatur/penahan lengan beban sehingga lengan terangkat ke atas, tetapi bagian atas jangan sampai mati untuk memberi kesempatan seandainya tanah mengembang. c. Aturlah alat penekan beban diatas benda uji dan aturlah arloji pengukur penurunan pada pembebanan nol. (Pemasangan arloji ukur agar sedemikian sehingga dimungkinkan pembacaan pengembangan). 4. Pasangkan beban sehingga tekanan pada benda uji sebesar 0,5 kg/cm. 5. Turunkan sekrup pengatur lengan beban, sehingga beban mulai bekerja di atas tanah. Jalankan stop watch. 6. a. Baca dan catat arloji pengukur penurunan pada waktu-waktu (angka-angka yang dapat ditarik akarnya) sebagai berikut : 0,09 menit (5,4 detik); 0,5 menit (15 detik); 0,49 menit ( 9,4 detik); kemudian 1;,5; 4; 6,5; 9; 1,5; 16; 0,5; 5; 36; 49; 64; 81; 100; 11; 144; 5; 400 dan 1440 menit. b. Pengamatan dapat kurang dari 4 jam (1440 menit) untuk tanah yang konsolidasinya cepat, dapat dihentikan setelah tampak grafik hubungan antara penurunan dengan waktu (dengan skala logaritma) menjadi lurus, yang berarti telah tercapai konsolidasi sekunder. c. Sebaliknya tanah yang konsolidasinya sangat lambat, pengamatan mungkin perlu dilakukan lebih lama dari 4 jam. 7. Isilah sel konsolidasi dengan air, segera setelah beban bekerja tetapi agar tidak mengganggu pembacaan, lakukan pengisisan air ini setelah pengamatan 1 menit (sebelum pembacaan 4 menit). Jagalah agar selama percobaan, benda uji selalu terendam air, dengan muka air kira-kira sama tinggi dengan permukaan atas benda uji. XI-3
IV. 8. a. Setelah pembacaan 4 jam, tambahkan beban sehingga tekanan pada tanah menjadi 0,5 kg/cm. Biarkan beban ini bekerja 4 jam dan amati penurunan arloji pengukur pada waktu-waktu seperti tersebut no. 6. b. Lanjutkan setiap kali penambahan beban, sehingga tekanan pada tanah berturut-turut menjadi 1; ; 4; 8 kg/cm (periksa catatan 1). Masing-masing tahap beban ini dibiarkan selama 4 jam dan untuk setiap tahap beban diadakan pembacaan penurunan seperti tersebut di atas. c. Untuk menghindarkan goncangan, maka pada setiap penambahan beban, putarlah sekrup penahan lengan sampai menyentuh lengan yang dapat terlihat pada bergeraknya arloji ukur. 9. Apabila dikehendaki diketahui sifat pengembangan tanah akibat pengurangan beban, maka setelah beban 8 kg/cm secara bertahap kurangi beban berturut-turut dengan urutan kebalikan penambahan beban. Catatlah pengembangan/pembacaan arloji seperti tadi. 10. Setelah pelaksanaan pembebanan selesai dilakukan, keluarkan contoh tanah dari konsolidometer. Timbang dan catat berat benda uji. Kemudian keringkan dalam oven, setelah kering timbang lagi untuk mengetahui berat butir-butir tanah. HITUNGAN 1. Menghitung koefisien konsolidasi Cv. a. Gambarkan grafik antara penurunan (sebagai ordinat dan dengan skala linear) dan akar waktu dalam menit (sebagai absis) untuk setiap (semua) tahap beban (periksa catatan ). b. Hitung koefisien konsolidasi Cv (cm/menit) bagi masing -masing tahap beban, yang dapat dilakukan dengan grafik tersebut di atas dengan cara sebagai berikut : - Tarik/perpanjang bagian lurus awal grafik keatas sambil memotong sumbu vertikal (t = 0), yaitu pada titik A. - Tariklah dari A garis lurus, yang lebih landai dari grafik yang diperoleh, yaitu 1,15 kali lebih landai. Garis ini akan memotong grafik pada titik B. - Maka titik B menunjukkan t 90, dimana t 90 adalah waktu konsolidasi 90 %. - Hitunglah Cv dengan rumus : XI-4
0,848d Cv jika : d = setengah tinggi contoh tanah rata-rata untuk t 90 tahap beban tersebut (cm),. Menghitung indeks kompresi (compression index) = Cc a. Hitung Hs yaitu tebal bagian padat : Wd Hs G. A dimana d = ½ H H = ½ ( H 1 + H ) Wd = berat benda uji setelah dikeringkan (gram) G = berat jenis butir tanah A = luas penampang benda uji (cm ) H 1 = tebal pada awal beban H = tebal pada akhir beban b. Hitung angka pori e contoh tanah pada akhir setiap tahap beban. e dimana H Hs Hs H = tebal benda uji pada akhir setiap beban (cm). Hasil perhitungan e ini dibuat dalam satu tabel. c. Gambarkan grafik hubungan antara angka pori e (sebagai ordinat dan dengan skala linear) dengan tekanan normal (sebagai absis dan dengan skala logaritma.harga index kompresi Cc adalah kemiringan bagian lurus dari grafik e log. e e1 e Cc logσ log 1 Catatan : 1. Tahap beban yang dilaksanakan umumnya adalah sedemikian sehingga tekanan yang terjadi 0,5; 0,50; 1,00;,00; 4,00;dan 8,00 kg/cm. Tahap beban in mungkin perlu ditambah lagi tergantung pada sifat tanah. Pada dasarnya sekurang-kurangnya tahap beban harus sedemikian sehingga 3 tahap berturut yang terakhir harus telah mendapatkan grafik e log yang merupakan garis lurus. XI-5
. Biasanya pelaksanaan pemeriksaan pengembangan, tahap-tahap pengurangan beban cukup dengan setiap kali beban dikurangi sehingga menjadi seperempat dari sebelumnya. Sehingga jika tahap beban sampai 8,00 kg/cm, maka tahaptahap pengurangan beban adalah,0; 0,50; 0,5 kg/cm atau cukup dengan,0; dan 0,5 kg/cm. Setiap tahap beban tersebut dibiarkan sekurang-kurangnya selama 4 jam. Sedangkan pembacaan arloji ukur yang dicatat cukup satu kali untuk masing-masing tahap beban, yaitu pada akhir 4 jam. 3. Cara alternatif untuk mencari koefisien konsolidasi adalah dari grafik antara penurunan dengan waktu dengan skala logaritma. Dengan cara ini Cv dihitung berdasar t 50 dan rumusnya : Cv 0,197d t 4. Dari percobaankonsolidasi, sebagai pengganti koefisien konsolidasi Cc dapat dihittung koefisien kompressibilitas a v. 0,43 Cc a cm /kg v σ 50 yang nilainya berbeda-beda untuk tiap-tiap tekanan rata-rata antara tahap beban. Atau dapat pula dihitung koefisien perubahan volume m v dengan rumus : m v a v 1 e o 5. Dari hasil percobaan konsolidasi dapat dihitung permeabilitas tanah setelah mengalami konsolidasi bagi setiap tahap beban dengan rumus : k Cv. a v 1 e γ o w dimana : w = kadar air, yang praktis dapat diambil = 1 e o = angka pori contoh tanah pada awal tahap beban. XI-6
UJI KONSOLIDASI Tanah yang diperiksa : tanah asli/tanah dipadatkan.% Std. Proctor Jenis tanah :. Berat jenis tanah, G = gr/cm 3 Luas cincin, A = cm Berat cincin W c =.gr Tinggi cincin, Ho = cm Diameter cincin =.cm Volume cincin, V = cm 3 Sebelum percobaan KADAR AIR I II berat cawan kosong W 1 berat cawan + tanah basah W berat cawan + tanah kering W 3 kadar air W W3 ωo W W 3 1 kadar air rata-rata o..% = 0, berat cincin + tanah basah W 4 berat tanah basah W b = W 4 W c berat tanah kering Wb Wk 1 ω berat volume tanah kering W k k V tinggi bagian padat W H k s G.A angka pori Sesudah Percobaan Ho Hs eo H derajat kekenyangan s o ωo. G So e berat cincin + tanah basah W 5 berat cincin + tanah kering W 6 berat tanah kering W k = W 6 W c kadar air W5 W6 W f W derajat kekenyangan k f o W f.g Sf e XI-7
Lampiran Data Waktu Pembacaan Pembacaan arloji (mm) untuk beban (kg/cm ) Tgl/ t jam (menit) 0,5 0,50 1,00,00 4,00 8,00,00 0,5 0 0 5,40 0.3 15,00 0.5 9,40 0.7 1,00 1,5 1.5 4,00 6,5.5 9,00 3 1,5 3.5 16,00 4 5,00 5 36,00 6 49,00 7 64,00 8 81,00 9 100,00 10 11,00 11 144,00 1 5,00 15 400,00 0 1440,00 38 Kalibrasi alat = XI-8
Beban kg/cm Bacaan akhir arloji cm Perubahan tebal H, cm Perubahan angka pori ΔΗ Δe H s Angka pori e = e1 - e Δe C c P log P 1 Tebal akhir H = H - H cm ½ tebal rata-rata H1 H d t 90 t 90 meni menit t 90 0,848d Cv c detik t90 m /detik 0,00 0,5 0,50 1,00,00 4,00 8,00 16,00* 4,00* 1* 0,5 0,00 XI-9
Grafik Hubungan Antara Tekanan dan Angka Pori Void ratio, e Pressure, p kg/cm Hari/Tanggal Praktikum : No. Kelompok: Nama Praktikan : No. Mahasiswa: 1. 1... 3. 3. 4. 4. 5. 5. Asisten/Laboran Mahasiswa. XI-10