ILMU DASAR DAN TEKNIK: SIFAT-SIFAT TANAH DALAM MENERIMA BEBAN

Persoalan tanah secara garis besar diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Hal keseimbangan atau stabilitas

2. Hal deformasi elastis dan plastis

3. Hal drainase.

Dalam memperhitungkan stabilitas tanah, perlu diketahui hal-hal sebagai berikut :

a. Beban/muatan yang bekerja pada tanah dimana hal ini tergantung dari tipe/macam struktur dan berat tanah.

b. Besar dan distribusi tekanan akibat muatan terhadap tanah dimana tanah dianggap sebagai material yang isotropis, sehingga tekanan dapat dihitung secara matematik.

c. Perlawanan dari tanah dapat diketahui dengan cara pengambilan contoh tanah untuk penyelidikan di laboratorium agar bisa diketahui karakteristiknya atau dengan cara SONDIR.

Deformasi dapat diperhitungkan dalam keadaan plastis atau elastis. Untuk maksud tersebut perlu diketahui hal-hal berikut:

a. Muatan yang bekerja (beban Kerja)

b. Besar dan distribusi tekanan yang berpengaruh

c. Besar dan perbedaan penurunan

Sebelum melakukan perencanaan pondasi suatu bangunan, perlu terlebih dahulu diketahui sifat-sifat tanah. Beberapa sifat-sifat yang penting untuk diketahui adalah :

a. Permeabilitas (Permeability), yaitu kemampuan tanah dilewati air melalui pori-porinya. Sifat ini penting dalam kontruksi bendung urugan (earth dam) dan persoalan drainase.

b. Konsolidasi (Consolidation), yaitu perubahan isi pori tanah akibat beban yang bekerja. Sifat ini dipergunakan untuk menghitung settlement bangunan.

c. Tegangan Geser (shear strength), yaitu kemampuan tanah menahan tekanan–tekanan tanpa mengalami keruntuhan. Sifat ini diperlukan dalam perhitungan stabilitas pondasi/dasar yang dibebani, stabilitas tanah isian timbunan di belakang bangunan penahan tanah dan stabilitas timbunan.

PEMERIKSAAN KONSOLIDASI

Pemeriksaan konsolidasi dimaksudkan untuk menentukan sifat pemampatan suatu jenis tanah yang diakibatkan oleh adanya tekanan vertikal (berupa berat konstruksi diatasnya atau tanah isian) dan sifat pemampatan ini ditandai oleh adanya perubahan isi/volume tanah dan keluarnya air dari dalam pori tanah. Pada lapisan yang terdiri dari pasir akan terjadi setlement (penurunan) yang hampir menyeluruh dalam waktu singkat setelah bekerjanya beban/tekanan, namun penurunan yang terjadi umumnya kecil. SEdang pada lapisan yang terdiri dari butiran halus (lempung), penurunan terjadi dalam waktu yang cukup lama, oleh karena itu penelitian konsolidasi umumnya dilakukan terhadap lapisan tanah berbutir halus (lempung). Besarnya penurunan tergantung pada kecenderungan sifat tanah dapat dirembesi dan juga tergantung pada koefesien rembesan dan koefesien konsolidasi :

C_v = k / ( g_w . m_v )

m_v = a_v / ( 1 + e_o )

a_v = ( e – e_o )/Dp = De / Dp = de / dp

Dimana :

C_v = Koefesien Konsolidasi (cm²/det)

k = Koefesien Rembesan

g_w = Berat isi air.

m_v = Koefesien Pengecilan isi

a_v = koefesien penempatan

e = Angka pori sebelum ada tambahan

tekanan

e_o= angka pori sesudah ada tambahan

tekanan

∆p = tambahan tekanan

Selanjutnya dapat ditulis sebagai berikut :

mv = a_v / ( 1 + e_o )

= De / Dp ( 1 + e_o ) = 1 / Dp = Dh / h

dimana :

h = Tebal contoh tanah sebelum penambahan beban.

∆h = selisih tebal contoh sebelum dan sesudah adanya penambahan beban

Koefesien pengecilan isi m_v akan ikut menambah pemampatan dalam setiap penambahan tekanan. Bila diketahui tinggi/tebal tanah asli adalah ‘h’ dan penambahan tekanan disebut ‘∆p’, maka diperoleh satu persamaan penurunan sebagai berikut :

Dimana :

Cc = Compresion Index (Index Pemampatan) menurut Terzaghi yang dapat ditentukan demikian.

Cc = 0.009 (LL – 10)

LL = Batas cair dari tanah dalam prosen

TEORI KONSOLIDASI DARI TERZAGHI

Terzaghi memberikan suatu teori yang merupakan dasar yang telah disederhanakan untuk menentukan distribusi tekanan hidrostatis yang bekerja dalam lapisan-lapisan yang berkonsolidasi didalam waktu tertentu sesudah bekerjanya beban/muatan dan ini dikenal dengan sebutan derajat konsolidasi (U). Distribusi tekanan hidrostatis yang bekerja dalam lapisan tanah pada interval waktu yang berbeda, dapat dilakukan sebagai berikut :

dimana :

U = derajat konsolidasi

T = faktor waktu (time faktor)

h = Jalan air terpanjang tanah yang berkonsolidasi dan ini tergantung dari pada sifat keluarnya air dari lapisan tersebut.

Derajat Konsolidasi

Dari persamaan diatas, dihitung harga-harga U dan T_v sebagai berikut :

U (%) 20 40 60 80 90

Tv 0.031 0.126 0.287 0.567 0.848

Menurut teori konsolidasi dari Terzaghi, konsolidasi seluruhnya terdiri dari dua bagian, yaitu :

1. Primary Consolidation

Penurunan ini terjadi karena adanya air yang mengalir keluar yang berarti adanya perubahan tegangan efektif.

2. Secondary Consolidation

Penurunan yang terjadi secara terus-menerus setelah primary consolidation, berlangsung dalam waktu yang cukup lama dan nilainya kecil.

Penurunan berlangsung karena adanya penyesuaian dari satu sama lain dari susunan butir tanah.

Susunan butir tanah susunan Butir tanah

Sebelum konsolidasi sesudah konsolidasi selesai

PEMAMPATAN TANAH

Pemampatan terjadi akibat beban diatas permukaan, deformasi partikel tanah, relokasi partikel dan keluarnya air pori atau udara dalam pori. Secara umum pemampatan pada tanah yang disebabkan oleh pembebanan di bagi dalam tiga bagian besar, yaitu :

a. Pemampatan segera (Immediate settlement), yaitu merupakan akibat dari perubahan elastis tanah tanpa adanya perubahan kadar air. Persamaan yang digunakan :

dimana :

Si = Pemamfatan segera

P = beban terbagi rata

B = lebar Pondasi (diameter pondasi yang berbentuk lingkaran)

m = Angka Poison

E = Modulus elastis tanah (modulus young)

Ip = Faktor pengaruh (tidak mempunyai dimensi)

b. Pemampatan konsolidasi (consolidation settlement), yaitu merupakan hasil dari perubahan volume tanah jenuh air sebagai akibat keluarnya air dalam pori-pori tanah.