KUAT GESER TANAH

91
1 KUAT GESER TANAH

description

KUAT GESER TANAH. failure surface. mobilised shear resistance. KERUNTUHAN AKIBAT GESER. Tanah hanya runtuh akibat geser , tanah tidak runtuh akibat tekanan. embankment. strip footing. Pada saat runtuh, nilai tekanan (beban) sepanjang bidang runtuh mencapai nilai maksimum kekuatan gesernya. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of KUAT GESER TANAH

Page 1: KUAT GESER TANAH

1

KUAT GESER TANAH

Page 2: 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

Page 3: KUAT GESER TANAH

3

KERUNTUHAN GESER

Partikel tanah bergerak relatif terhadap partikel tanah lainnya sepanjang bidang runtuh

Tidak ada kerusakan pada partikel tanah

Bidang runtuh

Page 4: KUAT GESER TANAH

4

Shear failure

Pasa saat runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh () mencapai nilai kuat geser tanah (f).

Page 5: KUAT GESER TANAH

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)

Page 6: KUAT GESER TANAH

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”

Page 7: KUAT GESER TANAH

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

Page 8: KUAT GESER TANAH

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

Page 9: KUAT GESER TANAH

c dan adalah parameter kuat geser tanah.

Makin tinggi nilainya, makin tinggi kekuatan

tanahnya

Page 10: KUAT GESER TANAH

Lingkaran Mohr & Kurva Keruntuhan

X

Y Elemen tanah pada lokasi yang berbeda

XY

X

Y

~ runtuh

~ stabil

Page 11: KUAT GESER TANAH

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

Page 12: KUAT GESER TANAH

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

Page 13: KUAT GESER TANAH

Kemiringan Bidang Runtuh

Y

3

3

3

GL

3+

90+

45 + /2

Kemiringan bidang runtuh terjadi pada 45 + /2 terhadap horizontal

45 + /2

Y

Page 14: KUAT GESER TANAH

Lingkaran Mohr Untuk & ’

X X X

v

h

v’

h’

u

u

= +

total stresseseffective stresses

vhv’h’u

Page 15: KUAT GESER TANAH

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 ’

Page 16: KUAT GESER TANAH

Tegangan

X

1

3

3 1

1 = 3+

Page 17: KUAT GESER TANAH

UJI LABORATORIUM UNTUK KUAT GESER TANAH

• UJI Triaxial• UJI UCT (Unconfined Compression Test)• UJI Geser Langsung (Direct Shear)

Page 18: KUAT GESER TANAH

UJI TRIAXIAL

Page 19: KUAT GESER TANAH

19

Alat Uji Triaxial

Page 20: KUAT GESER TANAH

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

Page 21: KUAT GESER TANAH

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

Page 22: KUAT GESER TANAH

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

Page 23: KUAT GESER TANAH

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

Page 24: KUAT GESER TANAH

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)

Page 25: KUAT GESER TANAH

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 ’

Page 26: KUAT GESER TANAH

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)

Page 27: KUAT GESER TANAH

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

Page 28: KUAT GESER TANAH

Contoh Hasil Uji TX-UU

Page 29: KUAT GESER TANAH

Contoh Hasil Uji TX-UU

Page 30: KUAT GESER TANAH

Contoh Hasil Uji TX-UU

Page 31: KUAT GESER TANAH

UJI UCT

Page 32: KUAT GESER TANAH

ALAT UJI UCT

Page 33: KUAT GESER TANAH

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

Page 34: KUAT GESER TANAH

UJI UCT

3 1

= qu

cu = qu /2

Page 35: KUAT GESER TANAH

UJI GESER LANGSUNG

Page 36: KUAT GESER TANAH

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

Page 37: KUAT GESER TANAH
Page 38: KUAT GESER TANAH

• 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

Page 39: KUAT GESER TANAH

CATATAN PENTING

Page 40: KUAT GESER TANAH

• 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

Page 41: KUAT GESER TANAH

• Kondisi dimana air mengalami disipasi/jangka panjang, disebut sebagai drained (ESA, effective stress analysis)

CATATAN

'tan''' ff c Bedakan dengan tegangan vertikan efektif!!!

Page 42: KUAT GESER TANAH

UJI LAPANGAN UNTUK KUAT GESER TANAH

• UJI CPT/CPTU• UJI SPT• UJI VANE SHEAR

Page 43: KUAT GESER TANAH

CPT (Cone Penetration Test)CPT (Cone Penetration Test)

Page 44: KUAT GESER TANAH

CPT (Cone Penetration Test)CPT (Cone Penetration Test)

Equipment

Page 45: KUAT GESER TANAH

CPT (Cone Penetration Test)CPT (Cone Penetration Test)

Equipment

Page 46: KUAT GESER TANAH

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!)

Page 47: KUAT GESER TANAH

Menentukan Stratifikasi Menentukan Stratifikasi Tanah Berdasarkan Data Tanah Berdasarkan Data

SondirSondir

Page 48: KUAT GESER TANAH

Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT

Gunakan tabel data qc, fs, FR

Page 49: KUAT GESER TANAH

Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT

Gunakan grafik dari Schmertmann

Page 50: KUAT GESER TANAH

Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT

Tentukan Jenis Tanah Untuk setiap nilai qc, dan FR

Page 51: KUAT GESER TANAH

Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT

Tentukan kedalamannya

0.0

2.6

4.6

Page 52: KUAT GESER TANAH

Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT

Tentukan Pembagian Jenis tanah

0.0

2.6

4.6

SILT

SAND

Page 53: KUAT GESER TANAH

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

Page 54: KUAT GESER TANAH

Stratifikasi Tanah - CPTStratifikasi Tanah - CPT

Stratifikasi tanah

0.0

2.6

4.6

SILT

SAND

qc = 11 kg/cm2

qc = 14 kg/cm2

Page 55: KUAT GESER TANAH

PEMBORAN TEKNIKPEMBORAN TEKNIK

Page 56: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Equipment

Page 57: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Purposes

Page 58: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Equipment

Page 59: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Core Sample – Core Box

Page 60: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

SPT Test

Page 61: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

SPT Test

Page 62: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

SPT Test

Page 63: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Result

Page 64: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Result

Stratifikasi dan Pelapisan Tanah

Page 65: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Result

Symbol Stratifikasi dan Pelapisan Tanah

Page 66: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Result

Elevasi Muka Air Tanah

Page 67: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Result

Kedalaman Pengambilan Sample

Page 68: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Result

Kedalaman Pengujian SPT

Page 69: KUAT GESER TANAH

Pemboran TeknikPemboran Teknik

Result

Nilai N Value

Page 70: KUAT GESER TANAH

Menentukan Perlapisan Menentukan Perlapisan Tanah Berdasarkan Data BorTanah Berdasarkan Data Bor

Page 71: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah

Page 72: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah

01

4.5

11

Page 73: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Tentukan Jenis Tanahnya

01

4.5

11

SILTY CLAY

PEAT

CLAY

Page 74: KUAT GESER TANAH

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

Page 75: KUAT GESER TANAH

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

Page 76: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Panduan pengelompokan nilai N

PASIR

Page 77: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Panduan pengelompokan nilai N

LEMPUNG

Page 78: KUAT GESER TANAH

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

Page 79: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Sketsa Perlapisan Tanah

01

4.5

11

SILTY CLAY

PEAT

CLAY

N=1

N=1

N=11

N=26CLAY

8.5

Page 80: KUAT GESER TANAH

Menentukan Parameter Menentukan Parameter Tanah Berdasarkan Data BorTanah Berdasarkan Data Bor

Page 81: KUAT GESER TANAH

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

Page 82: KUAT GESER TANAH

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

Page 83: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan TanahAsumsikan•Lempung cu = ada, = 00

•Pasir cu = 0, = ada0

JIKA DATA KURANG LENGKAP ASUMSIKAN TANAH ADALAH PASIR

MURNI, ATAU LEMPUNG MURNI

Page 84: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Kuat Geser Tanah

PASIRLEMPUNG

Page 85: KUAT GESER TANAH

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

Page 86: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Kuat Geser Tanah

PASIR

Page 87: KUAT GESER TANAH

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)

Page 88: KUAT GESER TANAH

Perlapisan TanahPerlapisan Tanah

Berat Isi tanah

Jenis Tanah n (t/m3)

Lempung 1.2 - 1.7Pasir 1.5 - 1.9

sat = 1.1 xn

Page 89: KUAT GESER TANAH

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

Page 90: KUAT GESER TANAH

Vane Shear Test (VST)Vane Shear Test (VST)

3u DT

76

s

dimana :su = kuat geser tanah tak terdrainaseT = torsiD = diameter pisau baling

Page 91: KUAT GESER TANAH

Vane Shear Test (VST)Vane Shear Test (VST)