TENTANG KEPADATAN TANAH

1. MEKANIKA TANAH
SOIL SETTLEMENT/ PENURUNAN TANAH

2. PENYEBABPENURUNAN /SETTLEMENT
• Tanah tidak mampu mendukung
beban yang disebabkan pondasi
bangunan
• Pemadatan
tanah yang
kurang (poor
compaction)
• Perubahan kadarair
• vegetasi • Konsolidasitanah

3. PENDAHULUAN
• Penambahan beban di atas suatu permukaan tanahdapat
menyebabkan lapisan tanah di bawahnya mengalami
pemampatan
deformasipatikel tanah, relokasipartikel,
keluarnyaair atau udaradi dalampori
penurunan (settlement) pada tanah yang
disebabkan oleh pembebanan dapat dibagi
menjadi :
1) Penurunan segera (immediate settelement)Kompresi awal (elastis)
2) Konsolidasi primer (primary consolidation)  kompresi tanahakibat
proses disipasi air pori
3) Konsolidasi sekunder (secondary consolidation)  kompresi setelah
disipasi selesai, terjadi akibat relokasi butiran partikel tanah ke posisi yg
lebih stabil

5. PERISTIWA
KONSOLIDASI
PRIMER

6. pasir
lempung
pasir
air
Partikel
lempung
Penurunan
segera
air konsolidasi
Partikel
lempung
air
PERISTIWA
KONSOLIDASI
PRIMER

7. Pada peristiwa konsolidasi air dari dalam pori mengalir ke luar, udara tidak
diperhitungkan

8. PROSES YANG TERJADI PADA TANAH
YANG MENGALAMI KONSOLIDASI

9. Kecepatan KONSOLIDASI tergantung pada
kecepatan air mengalir dari pori tanah?

10. PERBEDAAN KONSOLIDASI DAN PEMADATAN
udara
air
partikel
tanah
udara
air
partikel
tanah
air
partikel
tanah
air
partikel
tanah
Peristiwa Konsolidasi
Peristiwa Pemadatan
Pengurangan volume
udara
Pengurangan volume
air

11. AKIBAT PERISTIWA KONSOLIDASI

12. Penurunan
e
eo
P (log)
Pra konsolodasi
Konsolidasi
primer
Konsolidasi
sekunder

13. 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 relokasi
butiran yang bersifat plastis pada tanah. Ini dísebut juga
tahap konsolidasi sekunder.
Penurunan

14. 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

15. Pada peristiwa konsolidasi akan dipelajari 2 hal:
1. Besarnya penurunan yang terjadi, tergantung pd:
- kompresibilitas tanah
- ketebalan tanah yg kompresibel
- besarnya tambahan tegangan
2. Laju/kecepatan proses konsolidasi, tergantung pd:
- permeabilitas tanah
- ketebalan tanah yg kompresibel
- kondisi drainase di atas dan di bawah tnh yg
kompresibel

16. Kondisi tanah di alam:
1. Tanah normally consolidated
Tanah di alam telah mengalami
konsolidasi oleh pengaruh beban
beratnya sendiri selama riwayat
pembentukannya (lihat Gambar 1)

17. Gambar 1 (Tanah NC): OCR=1

18. Kondisi tanah di alam :
2. Tanah over consolidated
Tanah yang dalam sejarahnya pernah
mengalami tekanan efektif yng lbh besar
drpd tekanan efektif saat ini (Gambar 2a
dan Gambar 2b).

19. Gambar 2a: OCR>1

20. Gambar 2b:

21. Kondisi tanah di
alam :
Menurut riwayat pembebanannya tanah dibedakanatas:
• NormallyconsolidatedOCR=1  tegangan yang pernah terjadi =
tegangan yang dialami sekarang.
• Over consolidatedOCR> 1, terjadi bila:
a) perubahan tegangan total yang terjadi karena erosi, penggalian,
melelehnya lapisan salju yangmenutupi.
b) Perubahan tekanan pori karena penguapan oleh pohon-pohon, pemompaan
air tanah dalam, pengaliran air tanah kelorong saluran, dan pengeringan
lapisan permukaan.
• Under consolidatedOCR<1, JIKA jika tanah tersebut sedangmengalami
konsolidasi, tidak stabil. Tanahdalam proses pembentukan (baru
diendapkan) dan belum sampai pada kondisi setimbang.

22. - Menentukan koefisien pemampatan (av)
- Menentukan koefisien pemampatan volume (mv)
- Menentukan index pemampatan (Cv)
- Menentukan koefisien konsolidasi (Cc)
- Menentukan koefisien permeabilitas (k)
- Menentukan derajat konsolidasi tanah (T)

27. 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

28. Penurunan (settlement) akibat
konsolidasi
o
o
c
P
P
P
P
P
C
e
atau













'
'
log



















o
o
c
c
c
P
P
e
P
P
e
C
P
e
C
P
e
C
'
log
log
´
log
log
)
(log
)
(
e
 log P
Po P’
P (log)
e
)
(log
)
(
P
e
Cc




29. Penurunan (settlement) akibat
konsolidasi
o
To e
e
V
V




1
o
o
o
o
H
e
e
H
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

30. Penurunan (settlement) akibat
konsolidasi
o
o
H
e
e
H




1










o
c
P
P
C
e
'
log
o
o
o
c
e
H
P
P
C
H











1
'
log
Penurunan akibat konsolidasi primer
Penurunan akibat beban luar
maka







 




o
o
o
o
c
P
P
P
e
H
C
H log
1
karena P’=P+Po, maka

31. 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
o
c
e
H
C
H
s
s
s

32. 






 




'
'
log
1 o
o
o
o
c
p
e
H
C
S
s
s
s
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

33. Penurunan (settlement) akibat
konsolidasi
s
s’o Ho Ho-H
atau
Ho-Sp
Beban luar

34. Penurunan (settlement) akibat
konsolidasi
Untuk memperoleh hasil
perhitungan yang lebih teliti,
lapisan yang terkonsolidasi
sebaiknya dibagi dalam
beberapa lapisan
Ho1
Ho2
Hoi







 




oi
oi
i
oi
oi
ci
p
e
H
C
S
s
s
s
log
1

35. 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
H
T
C r
v
v
2

Dimana : Cv = koefisien konsolidasi (cm2/dt)
t = waktu (dt)
Hr = Panjang jalur drainase air di tanah
Tv = faktor waktu (tidak ada satuan)

36. 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
konsolidasi
Tv , faktor waktu

37. Kecepatan penurunan konsolidasi
(time rate consolidation)
Persen konsolidasi
Jumlah air yang keluar dari tanah berbanding lurus dengan
penurunan tekanan air pori (u) pada tanah.
Persentase penurunan tekanan air pori sebanding dengan
persentase konsolidasi yang terjadi.
o
i
o
i
o
u
u
u
u
u
U 


 1
g
Dimana Ug  persen konsolidasi
uo= tekanan air pori awal
ui = tekanan air pori dimana konsolidasi telah berlangsung

38. 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

39. Kecepatan penurunan konsolidasi
(time rate consolidation)
Menentukan Cv (koefisien konsolidasi) di laboratorium
Dibuat korelasi) antara penurunan dial (Dh) 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
90
t
v
r
C
H
t
2
90
848
,
0

90
2
848
,
0
t
H
C r
v 
atau
Hr

40. Kecepatan penurunan konsolidasi
(time rate consolidation)
Contoh,
untuk 90% derajat konsolidasi nilai faktor waktu Tv adalah 0,848
90
2
848
,
0
t
Hr
Cv 
untuk 50% derajat konsolidasi nilai faktor waktu Tv adalah 0,197
50
2
197
,
0
t
Hr
Cv 

41. Penurunan akibat konsolidasi sekunder
Koefisien konsolidasi sekunder
t
1.0 10 100 1000
tp
e
Ca
1
t
ep

42. 









p
t
t
e
C
2
log
a
Penurunan akibat konsolidasi sekunder
Koefisien kompressi konsolidasi sekunder Ca
t2 = tp + t







 






 

p
p
t
t
t
H
H
C
log
a

43. Penurunan akibat konsolidasi sekunder
maka, besarnya penurunan akibat konsolidasi







 




p
p
p
s
t
t
t
e
H
C
H log
1
a
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

44. FENOMENA PERISTIWA KONSOLIDASI
 Menara Pisa: peristiwa penurunan akibat
konsolidasi dan beda penurunan
 Bandara Kansai di Jepang

45. MENARA PISA
Menara yang dasarnya ditahan oleh tanah dengan kondisi material seperti jeli (agar-
agar) atau busa karet dengan kedalaman yang sangat besar. Kemiringan menara
meningkat setiap saat sampai pada posisi kemungkiinan menara akan runtuh.

46. PROFIL TANAH DI BAWAH MENARA
Pondasi terletak di atas tanah pasir berlempung (lapisan A) yang terletak di atas
Tanah lempung dengan ketebalan 30 m (lapisan B). Bagian bawah adalah tanah pasir.
Akibat lapisan lempung yang cukup tebal maka menara menjadi tidak stabil.

47. FASE PEMBANGUNAN MENARA
Fase I : 1170- 1178 sampai lantai 3 (miring ke sisi kiri gambar)
Fase II : 1272 -1278 sampai lantai 7 (miring ke sisi kanan gambar)
Fase III: 1360 – 1370 sampai lantai 8

48. Pelabuhan Udara Kansai Jepang
• Kansai International Airport (関西国際空港, Kansai
Kokusai Kūkō) adalah lapangan terbang internasional
yg berlokasi di pulau buatan di pelabuhan osaka 38
km sebelah barat laut stasiun osaka, propinsi osaka
Jepang

51. • Perencana pelabuhan melibatkan beberapa orang ahli
dalam mengestimasi kemungkinan penurunan yang
terjadi pada pulau tersebut akibat berat sendiri. Hasil
estimasi adalah 19 sampai 25 feet.
Lempung
aluvial
Lempung
dialuvial
100 m
1000 ft= 304 m
60 ft=18m
MSL
PROFIL TANAH

52. KANSAI INTERNATIONAL AIRPORT

53. FAKTA LAPANGAN
• Penurunan sudah mencapai 8m (26 ft), lebih
besar dari perkiraan awal
• Besarnya penurunan sudah mulai mengecil
dari 50 cm (20 in) selama 1994 menjadi 7 cm
(2.8 in) pada tahun 2008.

54. JAWAB PERTANYAAN BERIKUT
1. APA YANG DIMAKSUD DENGAN KONSOLIDASI
2. KAPAN KONSOLIDASI PRIMER TERJADI
3. APAKAH PERISTIWA KONSOLIDASI PRIMER
BISA DIHINDARI
4. KONDISI LAPISAN TANAH SEPERTI APA YANG
PERLU DIWASPADAI
5. APA YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN
KONSOLIDASI PRIMER