Post on 14-Jan-2016
description
1
KUAT GESER TANAH
KERUNTUHAN AKIBAT GESERTanah hanya runtuh akibat geser, tanah tidak runtuh akibat tekanan
strip footing
embankment
Pada saat runtuh, nilai tekanan (beban) sepanjang bidang runtuh mencapai nilai maksimum kekuatan gesernya
failure surface mobilised shear resistance
2
3
KERUNTUHAN GESER
Partikel tanah bergerak relatif terhadap partikel tanah lainnya sepanjang bidang runtuh
Tidak ada kerusakan pada partikel tanah
Bidang runtuh
4
Shear failure
Pasa saat runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh () mencapai nilai kuat geser tanah (f).
5
Pengertian Kuat Geser Tanah
Kuat geser tanah : Tahanan geser per satuan luas yang mampu diberikan oleh tanah untuk menahan keruntuhan dan pergerakan tanah sepanjang garis keruntuhannya (Braja M. Das)
6
Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb
Sebuah material runtuh akibat kombinasi kritis antara tegangan normal () dan tegangan geser (), dan bukan hanya akibat tegangan normal maksimum saja atau tegangan geser maksimum saja (Mohr, 1900)
Untuk hampir semua permasalahan mekanika tanah, maka nilai kuat geser pada bidang runtuh dapat didekati dengan sebuah formula atau fungsi yang linear dari tegangan normal (Coulomb, 1776)
Kombinasi keduanya disebut sebagai “Kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb”
7
Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb
tancf
c
failure envelope
kohesi Sudut geser dalam
f adalah nilai tegangan maksimum yang bisa dipikul oleh tanah pada tegangan normalnya, .
f
8
Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb
tanff c
Komponen kuat geser tanah : Kohesi (cohesive) and Gesekan (frictional).
f
f
c
f tan
c cohesive
component
frictional component
c dan adalah parameter kuat geser tanah.
Makin tinggi nilainya, makin tinggi kekuatan
tanahnya
Lingkaran Mohr & Kurva Keruntuhan
X
Y Elemen tanah pada lokasi yang berbeda
XY
X
Y
~ runtuh
~ stabil
Mohr Circles & Failure Envelope
Y
Tegangan vertikal sebelum diberikan pembebanan
3
3
3
3+
Elemen tanah tidak akan runtuh jika belum mencapai kurva keruntuhannya
GL
Mohr Circles & Failure Envelope
Y
c
c
3
GL
Ketika beban bertambah maka lingkaran Mohr akan semain besar…
.. .dan akhirnya terjadi keruntuhan pada saat lingkaran Mohr mencapai garis keruntuhan
Kemiringan Bidang Runtuh
Y
3
3
3
GL
3+
90+
45 + /2
Kemiringan bidang runtuh terjadi pada 45 + /2 terhadap horizontal
45 + /2
Y
Lingkaran Mohr Untuk & ’
X X X
v
h
v’
h’
u
u
= +
total stresseseffective stresses
vhv’h’u
Garis keruntuhan untuk & ’
Beberapa sampel diuji dengan cara memberikan tegangan isotropic yang berbeda-beda hingga runtuh
c
c
c
c
f
Awal… Runtuh
uf
Pada saat runtuh,
3 = c; 1 = c+f
3’ = 3 – uf ; 1’ = 1 - uf
c,
c’, ’
in terms of
in terms of ’
Tegangan
X
1
3
3 1
1 = 3+
UJI LABORATORIUM UNTUK KUAT GESER TANAH
• UJI Triaxial• UJI UCT (Unconfined Compression Test)• UJI Geser Langsung (Direct Shear)
UJI TRIAXIAL
19
Alat Uji Triaxial
20
Alat Uji Triaxial
porous stone
impervious membrane
piston (untuk memberikan tegangan deviator)
O-ring
pedestal
cell
cell pressure
back pressurepore pressure or
volume change
water
Sampel pada kondisi runtuh
Bidang runtuh
21
TIPE PENGUJIAN TRIAXIAL
Under all-around cell pressure c
Penggeseran (pembebanan)
Apakah katup drainase terbuka? Apakah katup drainase terbuka?
deviator stress ()
yes no yes no
Consolidated sample
Unconsolidated sample
Drained loading
Undrained loading
22
TIPE PENGUJIAN TRIAXIALTergantung pada kondisi drainase dilakukan atau tidak pada saat :
Konsolidasi
Penggeseran
Ada 3 tipe pengujian Triaxial:
Consolidated Drained (CD) testConsolidated Undrained (CU) testUnconsolidated Undrained (UU) test
Tanah granular tidak punya lekatan (kohesi).
c = 0 & c’= 0
Untuk tanah terkonsolidasi normal, c’ = 0 & c = 0.
Pada kondisi UU, maka nilai u = 0
24
CD, CU and UU Triaxial Tests
Tidak boleh ada tekanan air pori berlebih terjadi pada sampel saat pengujian Penggeseran dengan kecepatan yang sangat rengah untuk mencegah munculnya tekanan air pori berlebih
Uji Consolidated Drained (CD)
dihasilkan nilai c’ dan ’
Bisa berhari-hari! Jarang dilakukan
c’ dam ’ digunakan pada analisis dengan kondisi teralir penuh (e.g., stabilitas lereng jangka panjang, Pembebanan yang sangat lambat)
25
CD, CU and UU Triaxial Tests
Tekanan air pori muncul saat penggeseran
lebih cepat dari CD (lebih direkomendasikan untuk menghasilkan nilai c’ and ’)
Consolidated Undrained (CU) Test
dihasilkan nilai c’ dan ’
dihasilkan ’
26
CD, CU and UU Triaxial Tests
Tekanan air pori muncul saat penggeseran
Pengujian sangat cepat
Unconsolidated Undrained (UU) Test
Kondisi tegangan total dihasilkan cu dan u
Tetapi tidak diukur’ unknown
= 0; maka garis keruntuhan akan horizontal
cu dan u digunakan pada analisis dengan kondisi tak teralir (e.g., stabilitas jangka pendek, Pembebanan yang cepat)
Hubungan 1- 3 Saat Runtuh
X
Elemen tanah saat runtuh
3 1
X 3
1
)2/45tan(2)2/45(tan231 c
)2/45tan(2)2/45(tan213 c
Contoh Hasil Uji TX-UU
Contoh Hasil Uji TX-UU
Contoh Hasil Uji TX-UU
UJI UCT
ALAT UJI UCT
UJI UCT
• Pada prinsipnya sama dengan uji Triaxial• Perbedaannya hanya pada UCT tidak ada
tegangan cell atau tegangan keliling• Akibatnya nilai 3 = 0
• Tidak ada nilai sudut geser dalam• Kuat tekan, qu = deviator stress
• Kohesi = 0.5 x qu
UJI UCT
3 1
= qu
cu = qu /2
UJI GESER LANGSUNG
UJI GESER LANGSUNG
Motor drive
Load cell to measure Shear Force
Normal load
Rollers
Soil
Porous plates
Top platen
Measure relative horizontal displacement, dx
vertical displacement of top platen, dy
• Hasil uji geser langsung dapat digunakan untuk analisis kestabilan dalam bidang geoteknik, di antaranya untuk analisis kestabilan lereng, daya dukung pondasi, analisis dinding penahan, dan lain-lain.
• Uji geser langsung tidak dapat mengukur tekanan air pori yang timbul saat penggeseran dan tidak dapat mengontrol tegangan yang terjadi di sekeliling contoh tanah
• Keterbatasan uji geser langsung yang lain adalah karena bidang runtuh tanah ditentukan, meskipun belum tentu merupakan bidang terlemah.
UJI GESER LANGSUNG
CATATAN PENTING
• Nilai kuat geser tanah terdiri atas nilai lekatan (c) dan nilai friksi ()• Tanah yang murni yaitu yang tidak mengandung tanah yang lain,
hanya mempunyai 1 (satu) nilai kuat geser saja mis. lempung murni, pasir murni
• Tanah lempung murni memiliki lekatan tapi tidak memiliki friksi, sehingga hanya mempunyai nilai c saja
• Tanah pasir murni hanya memiliki friksi dan tidak memiliki lekatan, sehingga hanya mempunyai saja
• Kondisi dimana air tidak sempat mengalami disipasi/jangka pendek, disebut sebagai Undrained (TSA, total stress analysis)
CATATAN
tanff c ufuu cS tan
• Kondisi dimana air mengalami disipasi/jangka panjang, disebut sebagai drained (ESA, effective stress analysis)
CATATAN
'tan''' ff c Bedakan dengan tegangan vertikan efektif!!!
UJI LAPANGAN UNTUK KUAT GESER TANAH
• UJI CPT/CPTU• UJI SPT• UJI VANE SHEAR
CPT (Cone Penetration Test)CPT (Cone Penetration Test)
CPT (Cone Penetration Test)CPT (Cone Penetration Test)
Equipment
CPT (Cone Penetration Test)CPT (Cone Penetration Test)
Equipment
CPT (Cone Penetration Test)CPT (Cone Penetration Test)
Result
Data Primer :•qc (tahanan Ujung)•fs (gesekan selimut)•FR (friction ratio)
Data Sekunder :•Kekuatan tanah•Perkiraan kedalaman tanah keras•Perkiraan perilaku tanah•Perkiraan muka air tanah (tidak digunakan!)
Menentukan Stratifikasi Menentukan Stratifikasi Tanah Berdasarkan Data Tanah Berdasarkan Data
SondirSondir
Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT
Gunakan tabel data qc, fs, FR
Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT
Gunakan grafik dari Schmertmann
Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT
Tentukan Jenis Tanah Untuk setiap nilai qc, dan FR
Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT
Tentukan kedalamannya
0.0
2.6
4.6
Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT
Tentukan Pembagian Jenis tanah
0.0
2.6
4.6
SILT
SAND
Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT
Tentukan nilai tahanan ujung (qc) rata-rata atau terkecil
0.0
2.6
4.6
SILT
SAND
qc = 11 kg/cm2
qc = 14 kg/cm2
Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT
Stratifikasi tanah
0.0
2.6
4.6
SILT
SAND
qc = 11 kg/cm2
qc = 14 kg/cm2
PEMBORAN TEKNIKPEMBORAN TEKNIK
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Equipment
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Purposes
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Equipment
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Core Sample – Core Box
Pemboran TeknikPemboran Teknik
SPT Test
Pemboran TeknikPemboran Teknik
SPT Test
Pemboran TeknikPemboran Teknik
SPT Test
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Result
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Result
Stratifikasi dan Pelapisan Tanah
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Result
Symbol Stratifikasi dan Pelapisan Tanah
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Result
Elevasi Muka Air Tanah
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Result
Kedalaman Pengambilan Sample
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Result
Kedalaman Pengujian SPT
Pemboran TeknikPemboran Teknik
Result
Nilai N Value
Menentukan Perlapisan Menentukan Perlapisan Tanah Berdasarkan Data BorTanah Berdasarkan Data Bor
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah
01
4.5
11
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Tentukan Jenis Tanahnya
01
4.5
11
SILTY CLAY
PEAT
CLAY
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Tentukan Nilai N nya (Rata2 atau Terkecil)
01
4.5
11
SILTY CLAY
PEAT
CLAY
N=1
N=1
N=11
N=26
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Untuk Perlapisan yg sama, boleh dibagi lagi jika strength berbeda jauh
01
4.5
11
SILTY CLAY
PEAT
CLAY
N=1
N=1
N=11
N=26CLAY
8.5
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Panduan pengelompokan nilai N
PASIR
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Panduan pengelompokan nilai N
LEMPUNG
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Panduan pengelompokan nilai N
LEMPUNG
N < 2 very soft Su < 0.25 kg/cm2
2 < N < 4 soft 0.25 < Su < 0.5 kg/cm2
4 < N < 8 medium 0.5 < Su < 1 kg/cm2
8 < N < 15 stiff /firm 1 < Su < 2 kg/cm2
15 < N < 30 very stiff 2 < Su < 4 kg/cm2
N > 30 hard Su > 4 kg/cm2
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Sketsa Perlapisan Tanah
01
4.5
11
SILTY CLAY
PEAT
CLAY
N=1
N=1
N=11
N=26CLAY
8.5
Menentukan Parameter Menentukan Parameter Tanah Berdasarkan Data BorTanah Berdasarkan Data Bor
Perlapisan TanahPerlapisan TanahPARAMETER TANAH•Berdasarkan data lab. (UCT, TX UU, TX CU, TX CD)•Berdasarkan data lapangan :
• N pemboran teknik• qc sondir/CPTu
GUNAKAN SEBANYAK MUNGKIN DATA AGAR DIPEROLEH PARAMETER YANG
DAPAT DIANDALKAN
Perlapisan TanahPerlapisan TanahPARAMETER TANAH UNTUK DESAIN PONDASI•Kuat geser tanah kohesi (c), sudut geser dalam ()•Berat isi tanah n, sat•Parameter konsolidasi Cc, Cs, Pc, e, E, mv
JIKA DATA LAB TIDAK LENGKAP GUNAKAN KORELASI YANG SESUAI
DAN AMAN
Perlapisan TanahPerlapisan TanahAsumsikan•Lempung cu = ada, = 00
•Pasir cu = 0, = ada0
JIKA DATA KURANG LENGKAP ASUMSIKAN TANAH ADALAH PASIR
MURNI, ATAU LEMPUNG MURNI
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Kuat Geser Tanah
PASIRLEMPUNG
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Kuat Geser Tanah
qc = 4 Nspt untuk tanah pasiranqc = 2 Nspt untuk lempung
cu = (1/25 – 1/40 ) qc
cu = (1/14) qc (begemann 1963)qu = 0.5 cu
cu = (1/20 ) qc (n/a)cu = (qc - sv0)/Nk ; Nk = 15 (first estimate) or 17 (Kjekstad et al)cu = fs/12
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Kuat Geser Tanah
PASIR
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Konsolidasi
mv = 1/(.qc) ; = 2 (Gielly et al 1969 dan Sanglerat et al 1972) or 3
mv = 1/(7.6 N)
E = 1/mv
E = 7 Nspt (jepang) (drained)
Es = 2 qc (schmertmann 1970)
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Berat Isi tanah
Jenis Tanah n (t/m3)
Lempung 1.2 - 1.7Pasir 1.5 - 1.9
sat = 1.1 xn
Perlapisan TanahPerlapisan Tanah
Stratifikasi dan Parameter Tanah
Bore hole : Water Table : 2.5 mLayer Soil Type N Value cu (kg/ cm2) (0) sat (t/ m3) unsat (t/ m3) E (kg/ cm2) n
1 0.0 - 5.5 Sand 9 0.00 31.8 2.00 1.82 126 0.302 5.5 - 7.5 Sand 2 0.00 25.5 1.90 1.73 28 0.353 7.5 - 11.5 Sand 17 0.00 36.2 1.85 1.68 238 0.304 11.5 - 13.5 Sand 50 0.00 47.7 1.80 1.64 700 0.255 13.5 - 19.5 Sand 16 0.00 35.7 1.77 1.61 224 0.306 19.5 - 23.5 Sand 50 0.00 47.7 1.77 1.61 700 0.257 23.5 - 30.0 Sand 18 0.00 36.6 1.77 1.61 252 0.308 30.0 33.5 Clay 22 1.38 0.0 1.75 1.59 154 0.309 33.5 37.5 Clay 50 3.13 0.0 1.75 1.59 350 0.25
10 37.5 - 40.0 Clay 32 2.00 0.0 1.75 1.59 224 0.30
Layer Soil Type N Value
Depth (m)BH 01
Vane Shear Test (VST)Vane Shear Test (VST)
3u DT
76
s
dimana :su = kuat geser tanah tak terdrainaseT = torsiD = diameter pisau baling
Vane Shear Test (VST)Vane Shear Test (VST)