penurunan tanah

Penurunan (settlement)

Penambahan beban di atas permukaan

tanah menyebabkan lapisan tanah

mengalami pemampatan.

Pemampatan disebabkan oleh:

1. Keluarnya air atau udara dari pori

2. Terjadinya deformasi partikel tanah

3. Relokasi partikel tanah

Penurunan (settlement) meliputi

1. Penurunan segera (immediate settlement)

Penurunan ini terjadi sesaat beban diletakkan di permukaan tanah. Penurunan ini bersifat elastis.

2. Penurunan konsolidasi (consolidation settlement) Penurunan akibat konsolidasi primer, terjadi akibat

berlangsungnya konsolidasi primer atau keluarnya air dan udara dari massa tanah akibat bekerjanya beban luar.

Penuruan akibat konsolidasi sekunder, terjadi akibat deformasi butiran partikel tanah.

e

eo

P (log)

Pra konsolodasi Konsolidasi

primer

Konsolidasi

sekunder

Tahap penurunan pada tanah

Tahap 1: Pemampatan awal (initial compression) akibat

pembebanan awal. Ini disebut juga tahap pra-konsolidasi

Tahap 2: Pemampatan yang disertai keluarnya air dan udara

dari massa tanah. Ini disebut juga tahap konsolidasi primer

Tahap 3: Pemampatan setelah air dan udara pada pori telah

keluar. Pemampatan pada proses ini terjadi akibat deformasi

butiran yang bersifat plastis pada tanah. Ini dísebut juga

tahap konsolidasi sekunder.

Penurunan tanah secara keseluruhan dinyatakan:

St = Si + Sp + Ss

dimana,

St = total penurunan

Si = penurunan segera (immediate settlement)

Sp= penurunan akibat konsolidasi primer (primary

consolidation settlement)

Ss = penurunan akibat konsolidasi sekunder (secondary

consolidation settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

PENURUNAN SEGERA (immediate

settlement)

Contoh perhitungan Si

Penurunan Konsolidasi

Proses pemampatan massa tanah yang disertai

keluarnya air dan udara dari pori tanah disebut

penurunan konsolidasi

Terjadi pengurangan volume massa tanah sebagai

akibat dari proses konsolidasi

Bila ditinjau satu dimensi, pengurangan volume dapat

juga disebut sebagai pengurangan (penurunan) tebal

lapisan tanah. Keadaan ini yang disebut sebagai

penurunan (settlement)

Penurunan Konsolidasi

Peristiwa penurunan konsolidasi

Bbrp kemungkinan kondisi tanah

di alam

1. Tanah normal (normally consolidated)

2. Tanah prakonsolidasi (over

consolidated)

3. Tanah teoritis

Kemungkinan 1: tanah normally

consolidated

Kemungkinan 2: tanah over

consolidated

Kemungkinan 3: tanah teoritis

Konsolidasi

Uji konsolidasi di laboratorium

Terzaghi memperkenalkan pengujian konsolidasi 1 dimensi sebagai berikut :

Contoh tanah dibebani selama waktu (t) tertentu.

Proses pembebanan dilakukan bertahap

Lama pembebanan masing-masing 24 jam

Setiap saat dicatat penurunan dial (besarnya penurunan di permukaan tanah

Konsolidasi

Konsolidasi

Asumsi 1 dimensi Terzaghi :

Proses keluarnya air dari massa tanah terjadi

hanya pada arah vertikal saja.

Arah keluarnya air

Arah keluarnya air

tanah

Penurunan (settlement) akibat

konsolidasi

o

o

c

PPP

P

PCe

atau

'

'log

o

o

c

c

c

P

P

e

PP

eC

P

eC

P

eC

'log

log´log

log

)(log

)(

e

log P

Po P’

P (log)

e

)(log

)(

P

eCc

Penurunan (settlement) akibat

konsolidasi

oTo e

e

V

V

1

o

o

oo

He

eH

e

e

H

H

1

1

Tinjauan 1 dimensi

Vv

Vs

VTo

1

eo

VT Vs

Vv1

V = e =eo- e1

e1

1

Sebelum ada beban luar Setelah ada beban luar

solid solid

void void

Penurunan (settlement) akibat

konsolidasi

o

o

He

eH

1

o

cP

PCe

'log

o

o

o

ce

H

P

PCH

1

'log

Penurunan akibat konsolidasi primer

Penurunan akibat beban luar

maka

o

o

o

oc

P

PP

e

HCH log

1

karena P’=P+Po, maka

Penurunan (settlement) akibat

konsolidasi

Bila tekanan efektif overburden tahah Po dinyatakan so’ dan

pertambahan tegangan pada tanah akibat beban luar P

dinyatakan s maka,

'

'log

1 o

o

o

oc

e

HCH

s

ss

'

'log

1 o

o

o

ocp

e

HCS

s

ss

H adalah nilai penurunan akibat konsolidasi primer (Sp)

Penurunan (settlement) akibat

konsolidasi

Dimana:

Sp = penurunan akibat konsolidasi primer

Cc = koefisien kompressi tanah

Ho = tebal awal lapis tanah yang mengalami konsolidasi

s = pertambahan tegangan di titik yang ditinjau akibat beban luar

so’= tekanan overburden efektif tanah di titik yang ditinjau

Penurunan (settlement) akibat

konsolidasi

s s’o Ho Ho-H

atau

Ho-Sp

Beban luar

Penurunan (settlement) akibat

konsolidasi

Untuk memperoleh hasil

perhitungan yang lebih teliti,

lapisan yang terkonsolidasi

sebaiknya dibagi dalam

beberapa lapisan

Ho1

Ho2

Hoi

oi

oii

oi

oicip

e

HCS

s

sslog

1

Resume rumus “Besar”nya Sc

Keterangan rumus:

Penentuan propertis konsolidasi

Penentuan pc

Penentuan Cc

Penentuan Cs

Korelasi parameter konsolidasi

Persamaan lain utk mencari Sc

Kecepatan penurunan konsolidasi

(time rate consolidation)

Proses keluarnya air dari lapisan tanah berlangsung seiring

proses penurunan yang terjadi.

Hubungan antara waktu penurunan dengan persentase

konsolidasi dinyatakan

t

HTC rv

v

2

Dimana : Cv = koefisien konsolidasi (cm2/dt)

t = waktu (dt)

Hr = Panjang jalur drainase air di tanah

Tv = faktor waktu (tidak ada satuan)

Waktu konsolidasi

Hubungan persen konsolidasi dengan faktor waktu

Kecepatan penurunan konsolidasi

(time rate consolidation)

100 %

50

10

90

30

70

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Ug

Persen

konsolidas

i

Tv , faktor waktu

Kecepatan penurunan konsolidasi

(time rate consolidation)

Persen konsolidasi

Jumlah air yang keluar dari tanah berbanding lurus dengan

penurunan tekana air pori (u) pada tanah.

Persentase penurunan tekanan air pori sebanding dengan

persentase konsolidasi yang terjadi.

o

i

o

io

u

u

u

uuU

1g

Dimana Ug persen konsolidasi

uo= tekanan air pori awal

ui = tekanan air pori dimana konsolidasi telah berlangsung

Penentuan panjang jalur drainase

Bila air keluar dari tanah hanya melaluai1 arah :

Kecepatan penurunan konsolidasi

(time rate consolidation)

H Hr lempung

batuan

pasir Hr = H

Bila air keluar dari tahan melalui 2 arah

pasir

pasir

lempung H Hr

Hr = ½ H

Waktu konsolidasi

Waktu konsolidasi tanah berlapis

Waktu konsolidasi tanah berlapis

Kecepatan penurunan konsolidasi

(time rate consolidation)

Menentukan Cv (koefisien konsolidasi) di laboratorium Dibuat korelasi) antara penurunan dial (h) terhadap akar waktu ( )

pada 1 beban uji konsolidasi di lab (misalnya 10 kPa).

Nilai Cv diperoleh dari 90 % konsolidasi

t

a

b b = 1,15a

90t

v

r

C

Ht

2

90

848,0

90

2848,0

t

HC r

v

atau Hr

Kecepatan penurunan konsolidasi

(time rate consolidation)

Contoh,

untuk 90% derajat konsolidasi nilai faktor waktu Tv adalah 0,848

90

2848,0

t

HrCv

untuk 50% derajat konsolidasi nilai faktor waktu Tv adalah 0,197

50

2197,0

t

HrCv

Contoh soal1:

Penyelesaian soal1:

Contoh soal2:

Penyelesaian soal2:

Lanjutan penyelesaian soal2

Lanjutan penyelesaian soal2:

Lanjutan penyelesaian soal2:

Penurunan konsolidasi skunder

(rangkak)

Penurunan akibat konsolidasi sekunder

Koefisien konsolidasi sekunder

t

1.0 10 100 1000

tp

e

Ca

1

t

ep

pt

t

eC

2log

a

Penurunan akibat konsolidasi sekunder

Koefisien kompressi konsolidasi sekunder Ca

t2 = tp + t

p

p

t

tt

H

H

C

log

a

Penurunan akibat konsolidasi sekunder

maka, besarnya penurunan akibat konsolidasi

p

p

p

st

tt

e

HCH log

1a

Dimana :

H : tebal lapisan yang ditinjau

H : penurunan akibat konsolidasi sekunder

tp : waktu dimana akhir konsolidasi primer dicapai

t : perubahan waktu yang menghasilkan penurunan

konsolidasi

sekunder

Ca : koefisien kompressi sekunder

Penanggulangan penurunan

Penanggulangan penurunan