LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH

DIRECT SHEAR TEST

KELOMPOK R3

Fauzy Muslim I 1206240581

Fendy Santoso 1206241294

Tria Puspita Sari 1206246471

Fadin Darmawan 1206249164

Tanggal Praktikum : 21 September 2014

Asisten Praktikum : Azzah Balqis

Tanggal Disetujui : 29 September 2014

Nilai :

Paraf Asisten :

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2014

1. PENDAHULUAN

1.1 Maksud dan Tujuan Percobaan:

Untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan sudut geser () pada suatu tanah.

2.1 Alat dan Bahan:

Alat Direct Shear Test dan Shear Box

Beban dengan berat 5 – 25 kg

2 Dial gauge untuk vertical dan horizontal displacement

Specimen cutter untuk memotong sampel tanah kohesif

Tamper untuk memadatkan tanah yang cohesionless

Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

Jangka sorong dengan ketelititan 0,01 mm

Stopwatch

Can

Oven

3.1 Teori Singkat

Kekuatan geser dapat diukur langsung dengan pemberian beban konstan vertikal

(normal) pada sampel dan pemberian gaya geser tertentu dengan kecepatan

konstan dan perlahan-lahan untuk menjaga tegangan air pori tetap nol hingga

tercapai kekuatan geser maksimum. Kekuatan geser tanah diperlukan untuk

menghitung daya dukung tanah (bearing capacity), tegangan tanah terhadap

dinding penahan (earth pressure), dan kestabilan lereng.Kuat geser terdiri dari:

Gesekan internal yang merupakan gaya perlawanan antar partikel.

Kohesi adalah suatu nilai yang menentukan seberapa kuat gaya penahan antar

partikel sehingga partikel-partikel tersebut tetap bersatu dalam sebuah massa.

Tegangan normal didapat dengan pembagian besarnya gaya normal dengan luas

permukaan bidang geser atau S = P/A. Tegangan geser didapat dengan

menghitung gaya geser (G) yang didapat dari pembacaan maksimum load ring

dial setelah dikalikan dengan nilai kalibrasi prooving ring (LRC).

T=GA

G=M × LRC

LRC−0,15kg /¿

Seiring dengan bertambahnya gaya normal, gaya perlawanan yang diberikan juga

semakin bertambah. Hal ini dikarenakan titik kontak antar partikel yang semakin

banyak akibat gaya normal. Dengan demikian, maka dapat disimpulkan bahwa

kuat geser merupakan sebuah fungsi dari beban normal.

Dari beberapa buku referensi menyatakan harga kohesi pasir (c) = 0 dan harga

sudut geser pasir () berkisar 280 – 480.

Tabel 1. Tabel harga kohesi untuk beberapa jenis pasir

Soil (sand)Type of Test

UU CD

Loose Dry 28 – 34 -

Loose Saturated 28 – 34 -

Dense Dry 35 – 46 43 – 50

Dense Saturated 1 – 2 43 – 50

2. PROSEDUR PRAKTIKUM

2.1 Persiapan Praktikum:

a. Mengukur diameter lingkar dalam Shear Box.

b. Menyeimbangkan sistem counterweight sehingga mampu memberikan gaya

normal terhadap shear box.

c. Menimbang penutup Shear Box + bola + can.

d. Menyediakan pasir secukupnya dan dibersihkan dari kotoran maupun kerikil

menggunakan saringan no. 18.

e. Mengambil sedikit pasir, timbang, dan masukkan oven untuk mencari kadar

air pasir.

2.2 Jalannya Praktikum:

a. Memasukkan pasir ke dalam Shear Box kira-kira ¾ bagian dengan mengunci

Shear Box terlebih dahulu agar tidak dapat bergerak.

b. Meratakan permukaan pasir dengan spatula lalu ditutup dengan penutup

Shear Box dan bola.

c. Memberikan beban sebesar 5 kg, lalu kunci Shear Box dibuka.

d. Men-set horizontal dial dan load ring dial menjadi nol.

e. Memberikan Shear Box gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit.

f. Membaca horizontal dial setiap 15 detik hingga dial berhenti dan berbalik

arah.

g. Mengulang percobaan untuk beban 10, 15, 20, dan 25 kg.

3. DATA PRAKTIKUM

Loading Rate = 1 mm/menit

Diameter dalam Shear Box = 63,2 mm = 6,32 cm

Tinggi Shear Box = 28,85 mm = 2,885 cm

Berat penutup & bola = 842, 17 gram = 0,84217 kg

Tabel 2. Data praktikum untuk mencari kadar air

Can No.Can + Tanah (gram)

Basah Kering

1 47,1 38,79

2 49,8 45,53

3 42,5 38,67

4 55,66 49,53

5 42,465 37,81

Tabel 3. Data praktikum Direct Shear Test

Waktu (s)Beban Vertikal (kg)

5 10 15 20 25

15 16 22 32 41 32

30 17 25 40 49 41

45 19 27 48 54 46

60 20 30 53 58 54

75 20 31 58 64 61

90 21 34 61 67 65

105 23 36 65 72 70

120 24 37 68 77 71

135 25 41 71 82 73

150 26 40 74 85 75

165 27 42 77 87 78

180 28 44 79 91 84

195 30 46 80 93

210 30 47 84 95

225 49 85 97

240 50 88 100

255 52 90 102

270 54 90 105

285 54 109

300 111

315 111

4. PENGOLAHAN DATA

Luas penampang pasir (A) = 14

d2 31,371 cm2

LRC = 0,15 kg/div

Beban 5 kg

S= PA

= P+Penutup∧BolaA

=5+0,8421731,371

0,186 kg /cm2

T= LRC× MA

=0,15 × 3031,371

≈ 0,143 kg /cm2

Beban 10 kg

S= PA

= P+Penutup∧BolaA

=10+0,8421731,371

0,346 kg /cm2

T= LRC× MA

=0,15 × 5431,371

≈ 0,258 kg/cm2

Beban 15 kg

S= PA

= P+Penutup∧BolaA

=15+0,8421731,371

0,505 kg/cm2

T= LRC× MA

=0,15 × 9031,371

≈ 0,430 kg /cm2

Beban 20 kg

S= PA

= P+Penutup∧BolaA

=20+0,8421731,371

0,664 kg /cm2

T= LRC× MA

=0,15 × 11131,371

≈ 0,531 kg/cm2

Beban 25 kg

S= PA

= P+Penutup∧BolaA

=25+0,8421731,371

0,824 kg /cm2

T= LRC× MA

=0,15 × 8431,371

≈ 0,402 kg/cm2

Kemudian kedua rumus berikut S (Tegangan Normal) dan T (Tegangan Geser) diolah

dalam bentuk:

y (T )=ax (S)+b

Tabel 4. Tabel Nilai Tegangan Geser (y) dan Tegangan Normal (x)

Beban (kg) x: S (kg/cm2) y: T (kg/cm2)

5 0,186 0,143

10 0,346 0,258

15 0,505 0,430

20 0,664 0,531

25 0,824 0,402

Tabel 5. Tabel Pengolahan

Regresi Linear

i xi yi xi2 yi

2 xiyi

1 0,186 0,143 0,034596 0,020449 0,0265982 0,346 0,258 0,119716 0,066564 0,0892683 0,505 0,430 0,255025 0,1849 0,217154 0,664 0,531 0,440896 0,281961 0,3525845 0,824 0,402 0,678976 0,161604 0,331248∑ 2,525 1,764 1,529209 0,715478 1,016848

a=n∑ ( x i y i ) .∑ xi .∑ y i

n∑ xi2−¿¿¿¿

b=∑ xi2∑ y i−∑ x i∑ (x i . y i)

n∑ xi2−¿¿¿¿

y=0,496 x+0,1023

Harga kohesi pasir (c) = b = 0,1023 kg/cm2

Besaran sudut geser tanah () = tan-1 (a)

26,38

Kadar air = (Berat can+tanah basah)−(Berat can+tanah kering)

( Berat can+ tanahkering )−Berat can×100 %

Tabel 6. Pengolahan Data Kadar Air

Can No.Can + Tanah (gram)

Can (gram) Kadar Air (%)Basah Kering

1 47,1 38,79 7,9 26,9

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

f(x) = 0.496009193809921 x + 0.10231535712599

Grafik Hubungan Tegangan Geser dengan Tegangan Normal

Tegangan Normal (kg/cm2)

Teg

anga

n G

eser

(kg/

cm2)

2 49,8 45,53 8,15 11,4

3 42,5 38,67 4,2 11,1

4 55,66 49,53 4,4 13,6

5 42,465 37,81 8,1 15,7

Rerata 15,7

5. ANALISIS

Analisis Percobaan

Praktikum Direct Shear Test bertujuan untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan

sudut geser () pada sampel yang digunakan, yaitu tanah pasir. Kedua koefisien ini

dapat digunakan untuk melakukan perhitungan daya dukung pasir.

Praktikum dimulai dengan mempersiapkan alat-alat yang diperlukan,

kemudian mengukur dimensi Shear Box, yaitu diameter dalam dan tingginya serta

menimbang berat bola, penutup Shear Box dan bola. Shear Box lalu dipasang

penutupnya dan dikunci dengan 2 kunci Shear Box. Penguncian Shear Box bertujuan

untuk menjaga posisi Shear Box agar tidak bergerak. Lalu memasukkan dan

memadatkan pasir dengan menggunakan Tamper secara bertahap ke dalam Shear

Box. Langkah tersebut diulang sampai Shear Box penuh lalu diratakan dengan

spatula. Kemudian Shear Box diletakkan pada alat Direct Shear Test dan ditutup

dengan penutupnya serta meletakkan bola diatasnya. Bola tersebut berfungsi untuk

memusatkan beban normal pada sampel. Pada penggantung beban ditambahkan beban

5 kg, lalu kunci pada Shear Box dilepas. Horizontal dial dan load ring dial diatur

sedemikian sehingga menyentuh Shear Box, kemudian diset menjadi nol. Shear Box

diberikan gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit. Pembacaan horizontal dial

dicatat setiap 15 detik sampai dial berhenti, menunjukkan angka yang sama sebanyak

dua kali, atau berbalik arah. Pemberian gaya geser dilakukan dengan memutar alat

Direct Shear Test dan diusahakan agar bersamaan dengan berjalannya waktu.

Langkah-langkah praktikum tersebut diulang dengan beban 10 kg, 15 kg, 20 kg, dan

25 kg.

Sampel pasir yang telah digunakan pada percobaan Direct Shear Test

dipindahkan sebagian ke can yang telah ditimbang beratnya terlebih dahulu. Setelah

itu, can beserta sampel pasir dimasukkan ke dalam oven selama 1 hari lalu ditimbang

beratnya. Tujuannya adalah untuk mencari kadar air sampel pasir untuk kelima variasi

pembebanan pada percobaan sebelumnya.

Analisis Hasil

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, diperoleh data-data berupa

pembacaan dial gauge yang bervariasi sesuai dengan beban vertikalnya dan kadar air

untuk tiap variasi beban. Data-data tersebut kemudian diolah dengan rumus berikut:

S= PA

G=M × LRC

Dengan nilai G yang telah diperoleh, dapat dicari nilai tegangan gesernya

menggunakan rumus:

T= LRC× MA

Kadar air untuk tiap sampel dapat dicari dengan rumus:

Kadar air = (Berat can+tanah basah)−(Berat can+tanah kering)

( Berat can+ tanahkering )−Berat can×100 %

Berikut tabel hasil pengolahan data-daa praktikum:

Tabel 4.1 Tabel Nilai Tegangan Geser (y) dan Tegangan Normal (x)

Beban (kg) x: S (kg/cm2) y: T (kg/cm2)

5 0,186 0,143

10 0,346 0,258

15 0,505 0,430

20 0,664 0,531

25 0,824 0,402

Tabel 6.1Pengolahan Data Kadar Air

Can No.Can + Tanah (gram)

Can (gram) Kadar Air (%)Basah Kering

1 47,1 38,79 7,9 26,9

2 49,8 45,53 8,15 11,4

3 42,5 38,67 4,2 11,1

4 55,66 49,53 4,4 13,6

5 42,465 37,81 8,1 15,7

Rerata 15,7

Tabel 4.1 kemudian diolah dalam bentuk persamaan regresi linear:

y (T )=ax (S)+b

Untuk memperoleh nilai kohesi pasir (c) dan sudut geser pasir (). Tegangan geser

diplot dalam sebuah grafik sesuai dengan persamaan diatas menjadi nilai pada sumbu

y, sedangkan nilai tegangan normal diplot menjadi nilai pada sumbu x. Konstanta a

dan b berturut-turut adalah nilai kohesi pasir (c) dan sudut geser pasir (). Berikut

tabel dan grafik pengolahan datanya:

Tabel 5.1 Pengolahan Regresi Linear

i xi yi xi2 yi

2 xiyi

1 0,186 0,143 0,034596 0,020449 0,0265982 0,346 0,258 0,119716 0,066564 0,0892683 0,505 0,430 0,255025 0,1849 0,217154 0,664 0,531 0,440896 0,281961 0,3525845 0,824 0,402 0,678976 0,161604 0,331248∑ 2,525 1,764 1,529209 0,715478 1,016848

Grafik tersebut diplot menggunakan metode regresi linear sehingga diperoleh

persamaan garis linear yang menghasilkan nilai kohesi pasir (c) sebesar 0,1023

kg/cm2 dan sudut geser () sebesar 26,38. Nilai kohesi yang diperoleh dari hasil

perhitungan mendekati 0 yang artinya sesuai dengan teori bahwa nilai kohesi pasir

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

f(x) = 0.496009193809921 x + 0.10231535712599

Grafik Hubungan Tegangan Geser dengan Tegangan Normal

Tegangan Normal (kg/cm2)

Teg

anga

n G

eser

(kg/

cm2)

Grafik 1.1 Grafik Tegangan Geser terhadap Tegangan Normal

adalah 0 dan sudut geser hasil perhitungan juga memenuhi range dari teori, yaitu 28 -

48. Grafik tersebut menunjukkan hubungan tegangan geser dengan tegangan normal

yang bertambah secara linear dan berbanding lurus, artinya, semakin besar tegangan

normal yang diberikan pada sampel, maka semakin besar pula tegangan geser pada

sampel. Berdasarkan nilai sudut geser yang diperoleh, pasir yang digunakan pada

percobaan ini dikategorikan sebagai pasir Renggang / Lepas, sesuai dengan tabel

berikut:

Tabel 7. Klasifikasi Jenis Pasir (Sumber: Braja M. Das. (1995) Mekanika Tanah Jilid I)

Tipe Pasir

Renggang / Lepas 25 – 30

Menengah 30 – 35

Padat 35 - 40

Analisis Kesalahan

Adapun kesalahan-kesalahan yang dapat mempengaruhi hasil praktikum yang

diperoleh baik secara signifikan maupun tidak. Berikut kesalahan-kesalahan yang

dapat terjadi:

Ketidaktelitian praktikan dalam membaca dial. Hal ini diakibatkan kecepatan

pemutaran alat Direct Shear Test yang tidak tepat dengan periode waktu

pembacaan manometer (15 detik untuk setiap pembacaan).

Kepadatan pasir pada Shear Box yang kurang sehingga menghasilkan data

praktikum yang tidak tepat.

Kecerobohan praktikan saat mengeluarkan can yang berisi pasir kering oven dari

oven sehingga menyebabkan beberapa gram pasir keluar dari can. Hal ini

mempengaruhi nilai kadar air secara signifikan, seperti kadar air sampel pertama

yang memiliki kadar air paling tinggi atau berbeda, yaitu sebesar 26,9%

Aplikasi

Hasil data-data yang telah diolah dari praktikum Direct Shear Test dapat digunakan

untuk analisis daya dukung tanah. Nilai kohesi dan sudut geser kemudian dapat

digunakan untuk analisis kestabilan tanah dalam bidang geoteknik, seperti analisis

kestabilan lereng, perhitungan gaya dukung tanah, perencanaan dinding penahan

tanah.

6. KESIMPULAN

Data-data yang diperoleh dari percobaan Direct Shear Test, dapat diolah dengan

menggunakan rumus:

S= PA

G=M × LRC

T= LRC× MA

dan

Kadar air = (Berat can+tanah basah)−(Berat can+tanah kering)

( Berat can+ tanahkering )−Berat can×100 %

Persamaan linear tersebut menunjukkan perbandingan lurus tegangan normal

terhadap tegangan geser.

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, didapatkan harga kohesi pasir (c) =

0,1023 kg/cm2 dan sudut geser tanah () = 26,38, dan rerata kadar air adalah

15,7%.

Termasuk jenis pasir Renggang / Lepas.

7. REFERENSI

Budhu, M. (2007). Soil Mechanics and Foundation 2nd Edition. John Wiley & Sons.

Direct Shear Test. (n.d.). Arlington: University of Texas, Geotechnical Engineering Laboratory.

Nugroho, E., & Zaki, M. (n.d.). Uji Geser Langsung. Semarang.

Tanah, L. M. (2009). Pedoman Praktikum Mekanika Tanah. Depok: Departemen Teknik Sipil FTUI.

Yulianti, D. (n.d.). Tabel Spesifikasi Mekanika Tanah 1. Retrieved September 27, 2014, from Scribd: http://www.scribd.com/doc/75475007/Tabel-Spesifikasi-Mektan1

8. LAMPIRAN

Gambar 1. Shear Box yang akan diuji pada alat Direct

Shear

Gambar 2. Penggantung beban yang akan memberikan beban

vertikal pada Shear Box

Gambar 3. Penutup Shear Box dan Bola