Secara umum, penurunan (settlement) pada tanah yang disebabkan oleh pembebanan dapat dibagi dalam dua kelompok besar, yaitu:
· Penurunan konsolidasi (consolidation settlement), yang merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati pori-pori tanah.
· Penurunan segera (immediate settlement), yang merupakan akibat dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air. Perhitungan penurunan segera umumnya didasarkan paca penurunan yang diturunkan dari teori elastisitas.
Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement)
I. Dasar-dasar Konsolidasi
Bilamana suatu lapisan tanah jcnuh air diberi penambahan beban, angka tekanan air pori akan naik secara mendadak. Pada tanah berpasir yang sangat tembus air (permeable). Air dapat mengalir dengan cepat sehingga pengaliran air-pori ke luar sebagai akibat dari kenaikan tekanan air pori dapat selesai dengan cepat. Karena air pori di dalam tanah berpasir dapat mengalir ke luar dengan cepat, maka penurunan segera dan penurunan konsolidasi terjadi bersamaan. Bilamana suatu lapisan tanah lempung jenuh air yang mampumampat (compressible) diberi penambahan tegangan, maka penurunan (settlement) akan terjadi dengan segera.
Proses keluarnya air dari dalam pori-pori tanah secara perlahan-lahan, sebagai akibat dari adanya penambahan beban , yang disertai dengan pemindahan kelebihan tekanan air pori ke tegangan efektif akan menyebabkan terjadinya penumnan yang merupakan fungsi dari waktu (time - dependent settlement) pada lapisan tanah lempung.
II. Lempung yang Terkonsolidasi Secara Normal (Normally Consolidated) dan Terlalu Terkonsolidasi (Overcon solidated )
Suatu tanah di Japangan pada suatu kedalaman tertentu telah mengalami "tekanan efektif maksimum akibat berat tanah di atasnya" (maximum effective overburden pressure) dalam sejarah geologisnya. Tekanan efektif overburden maksimum ini mungkin sama dengan atau lebih kecil dari tekanan overburden yang ada pada saat pengambilan contoh tanah. Berkurangnya tekanan di lapangan tersebut mungkin disebabkan oleh proses geologi alamiah atau proses yang disebabkan oleh makluk hidup (misalnya manusia atau binatang). Pada saat diambil, contoh tanah tersebut terlepas dari tekanan overburden yang membebaninya selama ini; sebagai akibatnya tanah tersebut akan mengembang. Pada saat terhadap contoh tanah tersebut dilakukan uji konsolidasi, suatu pemampatan yang kecil (yaitu perubahan angka pori yang kecil) akan terjadi bila be ban total yang diberikan pada saat percobaan adalah lebih kecil dari tekanan efektif overburden maksimum yang pernah dialami sebelumnya oleh tanah yang bersangkutan. Apabila, beban total yang diberikan pada saat percobaan adalah lebih besar dari tekanan efektif overburden maksimum yang pernah dialami oleh tanah yang bersangkutan, maka perubahan angka pori yang terjadi adalah lebih besar, dan hubungan antara e versus log p menjadi linear dan memiliki kemiringan yang tajam.
Keadaan ini dapat dibuktikan di laboratorium dengan cara membebani contoh tanah melebihi tekanan overburden maksimumnya, lalu beban tersebut diangkat (unloading) dan diberikan lagi.
Keadaan ini mengarahkan kita kepada dua definisi dasar yang didasarkan pada sejarah tegangan:
1. Terkonsolidasi secara normal (normally consolidated), di mana tekanan efektif overburden pada saat ini adalah merupakan tekanan maksimum yang · pernah dialami oleh tanah itu.
2. Terlalu terkonsolidasi ( overconsolidated), di m ana tekanan efektif overburden pad a saat ini adalah lebih kecil dari tekanan yang pernah dialami oleh tanah itu sebelumnya. Tekanan efektif overburden maksimum yang pernah dialami sebelumnya dinamakan tekanan prakonsolidasi (preconsolidation pressure).
III. Indeks pemampatan
Indeks pemampatan yang digunakan untuk menghitung besarnya penurunan yang terjadi dilapangan sebagai akibat dari konsolidasi dapat ditentukan dari kurva yang menunjukan hubungan antara angka pori dan tekanan yag didapat dari uji konsolidasi dilaboratorium
1. Indeks pemuaian, adalah lebih kecil dari pada indeks pemampatan dan biasanya dapat ditentukan dilaboratorium pada umumnya. Batas cair, batas plastis, indeks pemampatan, dan indeks pemuaian untuk tanah yang masih belum rusak strukturnya.
2. Penurunan yang mengakibatkan oleh kosnsolidasi sekunder, pada akhir dari konsolidasi primer, penurunan masih tetap terjadi sebagai akibat dari penyesuaian plastis butiran tanah. Tahap konsoidasi ini dinamakan konsolidasi sekunder. Selama konsolidasi sekunder berlangsung, kurva hubungan antara deformasi dan log waktu adalah garis lurus. Variasi dari angka pori dan waktu untuk suatu penambahan beban akan sama.
IV. Kecepatan Waktu Konsolidasi
Selama konsolidasi, kecepatan perubahan volume elemen tanah adalah sama dcngan kecepatan perubahan volume pori (void). Tetapi (dengan menganggap bahwa butiran padat tanah tidak mampumampat), Perubahan angka pori terjadi karena penambahan tegangan efektif (yaitu: pengurangan tekanan air pori yang terjadi). Anggaplah bahwa penambahan tegangan efektif adalah sebanding dengan pengurangan tekanan air pori.
V.Koefisien konsolidasi
Koefisien konsolidasi biasanya akan berkurang dengan bertambahnya batas cair dari tanah. Rentang dari variasi harga Cv untuk suatu batas cair tanah tertentu adalah agak lebar. Untuk suatu penambahan beban yang diberikan pada suatu contoh tanah ada dua metode grafis yang umum dipakai untuk menentukan harga Cv dari uji konsolidasi satu dimensi dilaboratorium. Salah satu dari dua metode tersebut dinamakan metode logaritma waktu yang diperkenal oleh Taylor.
Penambahan tegangan vertikal didalam tanah yang disebabkan oleh beban dengan luasan terbatas akan bertambah kecil dengan bertambahnya kedalaman z yang diukur dari permukaan tanah kebawah .
Penurunan Segera (Immediate Settlement)
VI. Pondasi Lentur dan Pondasi Kaku
Penurunan segera atau penurunan elastis dari suatu pondasi terjadi dengan segera setelah pemberian beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan kadar air. Besarnya penurunan ini akan tergantung pada ketentuan dari pondasi dan tipe dari material di mana pondasi tersebut berada.
Suatu pondasi lentur yang memikul beban merata dan terletak di atas material yang elastis (seperti lempung yang jenuh) akan mengalami penurunan elastis yang berbentuk cekung. Akan tetapi, apabila pondasi tersebut kaku dan berada di atas material yang elastis seperti lempung, maka tanah di bawah pondasi itu akan mengalami penurunan yang merata dan tekanan pada bidang sentuh akan mengalami pendistribusian ulang.
Bentuk penurunan dan distribusi tekanan pada bidang sentuh antara pondasi dan permukaan tanah seperti yang dijelaskan di atas adalah benar apabila modulus elastisitas dari tanah tersebut adalah konstan untuk seluruh kedalaman lapisan tanah. Untuk tanah pasir yang tidak berkohesi, modulus elastisitas akan bertambah besar bila kedalamannya bertambah. Di samping itu, tekanan ke samping pada permukaan tanah di tepi pondasi ternyata lebih kecil. Pasir di tepi pondasi lentur tertekan ke luar, dan kurva defleksi dari pondasi tersebut mempunyai bentuk cembung menghadap ke bawah. Distribusi tekanan pada bidang sentuh untuk pondasi lentur dan pondasi kaku (yaitu sama dengan penurunan) pada pasir.
VII. Perhitungan Penurunan Segera Berdasarkan Teori Elastis
Penurunan segera untuk pondasi yang berada di atas material yang elastis dapat dihitung dari persamaan-persamaan yang diturunkan dengan menggunakan prinsip dasar teori elastis. Bentuk persamaannya sebagai berikut :
ρi = p . B
dimana :
ρi = penurunan elastis
p = tekanan bersih yang dibebankan
B = lebar pondasi (= diameter pondasi yang berbentuk lingkaran)
µ= angka Poisson
E = modulus elastisitas tanah (modulus Young)
Ip=factor pengaruh (influence factor) yang tidak mempunyai dimensi
VIII.Penurunan Pondasi Total
Penurunan total suatu pondasi dapat diberikan sebagai berikut:
S·r = S + S., + p;
di rnana:
Sr = penurunan total
S = penurunan akibat konsolidasi primer
Ss = penurunan akibat konsolidasi sekunder
Pi = penurunan segera .
Bilamana pondasi dibangun di atas lempung yang sang at mampumampat (very compressible), maka penurunan konsolidasi akan beberapa kali lebih besar daripada penurunan segera (ρi).
Komentar
Posting Komentar