Konsolidasi

Posted by : sevzanwar Rabu, 11 Januari 2017

SYARAT PENGUJIAN SAMPEL KONSOLIDASI DAN APLIKASINYA

A. Pengertian Konsolidasi

Konsolidasi adalah proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah. Proses ini berlangsung terus sampai menyebabkan adanya kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh adanya kenaikan tegangan total yang telah benar-benar hilang. Kasus yang paling sederhana adalah konsolidasi satu dimensi, dimana adanya kondisi regangan lateral nol mutlak. Proses ini dapat diamati dengan pemasangan alat piezimeter. Piezemeter adalah alat yang digunakan untuk mencatat perubahan tekanan air pori beserta waktunya.

Proses pemuaian (swelling), adalah bertambahnya volume tanah secara perlahan-lahan dan terus menerus akibatnya tekanan air pori menjadi berlebih hingga berubah menjadi negatif, dimana pengertian swealing berlawanan dengan konsolidasi. Inilah contoh dari konsolidasi ada pada gambar di bawah.

B. Pengujian Sampel Konsolidasi

Dalam Uji ini sendiri sesungguhnya digunakan untuk mengkalkulasi koefisien kompresi

dan koefisien rekompresi

dari suatu sampel tanah, serta tentunya

yang merupakan koefisien konsolidasi.

Untuk memahami hasil uji konsolidasi atau uji oedometrik, langkah pertama yang harus dilakukan adalah memahami apa yang sebenarnya terjadi pada butiran tanah saat suatu tanah dibebani.

Bila apa yang terjadi pada butiran tanah saat dibebani telah kita pahami dengan baik, maka tidak sulit untuk memahami hasil uji konsolidasi yang akan saya bahas lebih lanjut nanti.

· Fase elastik dan plastik

Fase elastik adalah fase dimana material mampu kembali ke kondisi awalnya tanpa “menyimpan” deformasi permanen saat dilakukan proses loading-unloading.Pada gambar dibawah ini dapat kita lihat bahwa pada material elastik, garis fase loading dan unloading-nya berpotongan dan tidak menyisakan deformasi permanen sama sekali. Semua material yang tidak memenuhi persyaratan ini sesungguhnya tidak dapat dimodelisasi dengan model elastik.

· Fase plastik adalah fase dimana material menyisakan deformasi permanen.saat dilakukan proses loading dan-unloading. Yakni untuk mengetahui apakah material telah mencapai fase plastiknya, kita harus melakukan pengujian pada material. Pada fase A-B pada gambar dibawah ini, material akan berperilaku elastik. Saat pembebanan diteruskan melalui titik B-C-D, yang kemudian unloading dilakukan di D-E, ternyata material menyisakan deformasi permanen. A-E, ini berarti bahwa material yang bersangkutan telah berada dalam fase plastik. Jika pembebanan dilanjutkan melalui E-D-F, maka pada suatu saat material akan failure pada titik F.

Perilaku material pada fase plastik sendiri bias berupa hardening (garis B-C), softening (garis C-D), atau relatif konstan (D-F). Seperti terlihat pada gambar, saat fase hardening, makatahanan dalam maksimal pada material akan bertambah, sedangkan sebaliknya saat fase softening, maka tahanan dalam maksimal material akan berkurang. banyak orang yang berpikir sudah mengerti, namun sebenarnya belum benar-benar mengerti kurva tegangan-regangan pada kondisi plastis diatas Untuk menguji pemahaman dari kurva tersebut.

Sebuah batang baja yang memiliki perilaku plastis seperti ditunjukkan pada kurva plastis diatas akan ditarik pada kedua ujungnya menggunakan inkremen tegangan $\Delta\sigma$ hingga putus.

Perlu diketahui bahwa tegangan dalam material tidak mungkin melebihi nilai tegangan dalam ultimitnya. Ini berarti saat material dibebani tegangan luar yang lebih besar daripada tegangan dalamnya, maka material hanya akan mengalir (flow) alias regangan bertambah terus.

Nilai tegangan dalam material akan berkorelasi dengan regangan yang terjadi tersebut.Butiran tanah seperti semua material padat lainnya, karena ia bukan material yang purely elastic, maka saat dibebani ia akan berdeformasi dan pada akhirnya hancur menjadi butiran yang lebih kecil.Hancurnya butiran tanah saat pemberian tegangan kompresi.

Tegangan kompresi adalah tegangan yang besarnya sama pada ketiga arah prinsipal di sistem sumbu kartesian. Sebuah sampel tanah pasti memiliki suatu angka pori (void ratio) tertentu. Nilai angka pori ini penting karena nilai ini menunjukkan bahwa besarnya rasio pori terhadap solid atau dengan kata lain menggambarkan seberapa besar porositas tanah.

Angka-angka pori

didefinisikan sebagai rasio dari volume pori

pada kerangka solid tanah, terhadap volume kerangka solid tersebut

. Volume pori

pada kerangka solid tanah merupakan volume total dari fase likuid dan gas.

Untuk mendemonstrasikan bagaimana perilaku butiran tanah saat diberi tegangan kompresi, gambar dibawah ini menunjukkan sebuah sampel yang saya analogikan sebagai tanah.

Sampel tersebut dibentuk dari butiran yang berbentuk poligonal (anggap butiran tersebut adalah butiran tanah) dengan ukuran yang sama (monodisperse). Pada kondisi awal ini, sampel tersebut memiliki angka pori inisial .

Bila pada sampel diatas saya berikan tegangan kompresi, maka sampel tersebut akan memiliki deformasi volumik negatif (kontraksi/volume berkurang). Kontraksi yang terjadi pada sampel tanah dapat terjadi karena: Deformasi dan failure dari butiran tanah lalu Reorganisasi butiran tanah pada sampel tersebut

Pada saat tegangan kompresi tidak terlalu besar, maka butiran tanah hanya akan berdeformasi saja (tanpa failure). Kemudian akibat terjadinya deformasi pada sampel, maka tentu saja angka pori sampel akan berkurang, dari

menjadi

. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

Sumber : http://ministreet.co

Gambar 4

Hubungan angka pori dan tegangan saat butiran tanah hanya berdeformasi kecil

Saat tegangan kompresi terus ditambah, butiran tanah tersebut akan mencapai fase plastis, dan suatu saat bila tegangan kompresi tersebut terus ditambah, maka butiran tanah tersebut akan hancur menjadi segitiga-segitiga penyusunnya seperti dibawah ini.

Bila pembebanan terus dilakukan tentu saja akan diperoleh semakin banyak butiran yang hancur. Pada saat butiran tanah mulai hancur, maka laju penurunan angka pori akan lebih cepat!!

Perlu diketahui bahwa pada sampel tanah yang sebenarnya, butiran yang telah hancur tersebut dapat hancur pula menjadi butiran penyusunnya yang lebih kecil.

Bila kita gambarkan fenomena diatas dalam kurva angka pori dan tegangan, maka akan diperoleh kurva sbb:

Kurva terakhir diatas menunjukkan bahwa akibat adanya kehancuran butiran, maka laju penurunan angka pori pada sampel akan berbeda antara fase awal dimana tidak ada butiran yang hancur dan fase dimana ada butiran-butiran yang mulai hancur.

Tekanan awal akan tergantung pada jenis tanah, kemudian serangkaian tekanan dikenakan pada contoh tanah, di mana setiap tekanan besarnya dua kali besar tekanan sebelumnya. Biasanya setiap tekanan diperlihatkan selama 24 jam, Pada akhir periode penambahan ini dimana tekanan air pori berlebihan telah terdisipasi secara sempuma, besarnya tekanan yang bekerja sama dengan tegangan vertikal efektif pada contoh tanah. Hasil-hasil tersebut diperlihatkan dengan memplot tebal (prosentase. perubahan tebal Tegangan efektif tersebut dapat diplot dalam skala biasa maupun skala logaritmis.

Uji konsolidasi satu-dimensi dengan kekangan lateral dilakukan di laboratorium terhadap contoh tanah berbutir halus. Beban diberikan dengan waktu tertentu sesuai prosedur, dan kompresi yang terjadi diakibatkan oleh keluamya air pori. Hal - hal yang perlu diperhatikan dalam uji konsolidasi

· Tes konsolidasi dilakukan terhadap contoh tak-terganggu.

· Sampel yang dipilih merupakan sampel yang mewakili pada kedalaman dan lapisan tertentu.

· Pembebanan dilakukan sesuai prosedur, biasanya kenaikan beban berjalan sesuai dengan deret ukur, yaitu 25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600 (kadang-kadang sampai 3200) kPa, atau 5, 10, 20, 40, 80, 160........ dst. kPa.

DAFTAR PUSTAKA

Braja, M.Das, 1995, “Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis)”, edisi I, Penerbit Erlangga, Jakarta, Indonesia.

Craig, R.F Budi Susilo. 1989, “Mekanika Tanah”,Penerbit Erlangga, Jakarta, Indonesia.

Junaedi, Asep. 2012. “Konsolidasi Pada Mekanika Tanah”. http://asepzhri.blog.com/2012/08/29/mekanika-tanah-i/. Diakses pada tanggal 18 Maret 2016 pukul 13.56 WIB.