Kuat Geser Tanah.pdf

: Universitas Gadjah Mada

III. KUAT GESER TANAH

1. FILOSOFI KUAT GESER Kuat geser adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Kegunaan kuat geser Stabilitas lereng Daya dukung tanah Tekanan tanah aktif dan pasif

Prinsip utama Tanah tidak dapat menahan tank

tegangan tekan tidak dapat diperhitungkan pasti karena butir-butir

compresible Perlawanan terhadap geser

Kuat geser tanah

Kemampuan tanah untuk melawan pergeseran terjadi

Jika tidak mampu menahan longsor

Kuat geser ada 2 komponen a. Gesekan intern b. Kohesi c

a. Gesekan intern extrem sand Perlawanan gesekan antara butir-butir Gaya gesek = Gaya Normal x koefisien gesek (f atau tg )

:

b. Kohesi : extrem clay Perlawanan oleh pelekatan antara butirGaya lekatan = luas bidang yang melekat x pelekatanS = A .C Misal luas tampang : A

a + b superposisi

c. Friction Kohesive Soil

(Rumus Coulomb)

Kondisi khusus : Tanah Non Cohesive Soil

Tanah Cohesive murni

Rumus - rumus tersebut hanya untuk:

2 = C

Universitas Gadjah Mada

Perlawanan oleh pelekatan antara butir-butir Gaya lekatan = luas bidang yang melekat x pelekatan

gabungan

Tanah Non Cohesive Soil C = 0

Tanah Cohesive murni = 0

rumus tersebut hanya untuk: Tegangan normal

=

tg

= C


:

Jika tekanan air pori diperhitungkan, geseran yang diperhitungkan tegangan efektif. Akibatnya nilai C & berubah

Contoh tanah bentuk silinder


Jika tekanan air pori diperhitungkan, geseran yang diperhitungkan tegangan efektif. berubah C &

Tanah tidak kenyang air Tanah kenyang air boleh, asal diperhitungkan

terhadap longsoran secara mendadak tanpa mengalami konsolidasi.


Jika tekanan air pori diperhitungkan, geseran yang diperhitungkan tegangan efektif.

Tanah kenyang air boleh, asal diperhitungkan longsoran secara mendadak tanpa

:

Secara analitis :

Secara grafis :

Kondisi Tanah Pecah : Tanah pecah bila terjadi

Dalam keadaan kritis = (c + Di Laboratorium

tanah diberi tekanan samping konstan ( arah vertikal diberi beban 1 berangsur-angsur ditambah


lingkaran Mohr

kuat geser tanah

= (c + tg )

iberi tekanan samping konstan (3 konstan) diberi beban 1

angsur ditambah hingga pecah


:

Timbul bidang kritis : bidang yang perlawanan gesernya minimum minimum

Untuk tanah cohesive murni (

Untuk tanah non - cohesive murn

Nilai c & di laboratorium dihitung dengan rumus

1 = 3 tg2(45 + ) + 2 c tg(45 +

Bila ingin mencari c' & ' membaca tekanan air pori (u) sehingga

Persamaan menjadi :

1' = 1 - u

3' = 3 - u

1' = 3' tg2(45 + ') + 2 c


bidang yang perlawanan gesernya minimum didapat bila

= 0)

cohesive murni (c = 0)

di laboratorium dihitung dengan rumus

) + 2 c tg(45 + )

maka tegangan efektif harus diperhitungkan dengan tekanan air pori (u) sehingga

1 = 3 + 2c

1 = 3 tg2(45 + )

) + 2 c' tg(45 + ')


didapat bila 1

maka tegangan efektif harus diperhitungkan dengan

:

Secara grafis :

LF = LCDE = LGCD = Maka L BCD = 90 + = 2 (45 + ) Jadi garis singgung dengan kemiringan memberikan dan pada bidang kritis, makaDE = pada bidang kritis OE = pada bidang kritis

Di laboratorium : nilai c & dapat dicari asal garis selubung dapat dicari

= c + tg

Lingkaran Mohr

I. 3 (tekanan samping) 1

II. 3

1


adi garis singgung dengan kemiringan akan menyinggung lingkaran Mohr di D yang pada bidang kritis, maka :

dapat dicari asal garis selubung dapat dicari

2 x lingkaran

3 x lingkaran

pecah 1 lingkaran

pecah 1 lingkaran


akan menyinggung lingkaran Mohr di D yang

:

Untuk menghitung nilai & c

Ada beberapa cara' & c'

1. TEKAN BEBAS UNCONFINED COMPRESSION TEST (UNCONSOLIDATED

Rumus : 1 = 2

c

dihitung karena pecahnya tanah

dapat dihitung dengan rumus

2. DIRECT SHEAR TEST Berdasarkan Hukum Coulomb

CONSOLIDATED DRAINED

3. TRIAXIAL TEST Dasarnya : LINGKARAN MOHR UNCONSOLIDATED CONSOLIDATED UNDRAINED CONSOLIDATED DRAINED


Ada beberapa cara :

CONFINED COMPRESSION TEST (UNCONSOLIDATED - UNDRAINED)

2 c tg(45 + )

a pecahnya tanah

dapat dihitung dengan rumus

Berdasarkan Hukum Coulomb & c

DRAINED Harus berkonsolidasi' & c'

NGKARAN MOHR UNDRAINED

UNDRAINED DRAINED

= 2 ( 45)


UNDRAINED)

s berkonsolidasi

:

Tanah uji berbentuk silinder, tinggi 2,5 Benda uji dibungkus dengan karet tipi

ke dalam silinder yang kearah (3).

3 ini disebut dengan tegangan sel dan Dari atas tanah ditekan dengan P yang berangsur

1

disebut tekanan deviator

karena ada P & 3, maka

1 & 3 akan memecahkan tanah dan itulah yang nanti akan membuat LINGKARAN MOHR.

Untuk mencari dan c semu, berdasarkan tekanan total maka dalam halditutup sehingga air dalam tanah tidak dapat keluar (UNDRAINED)

Beban P baru diberikan setelah kesempatan konsolidasi pada tanah (UNCONSOLIDATED).

Jadi percobaan tersebut merupakan percobaan UNCONSOLIDATEDUNDRAINED.


PERCOBAAN TRIAXIAL

Tanah uji berbentuk silinder, tinggi 2,5 atau h 2 d Benda uji dibungkus dengan karet tipis sehingga air tidak keluar Ialu dimasukkan ke dalam silinder yang kemudian diberi air dan tekanan. Air akan masuk ke segala

i disebut dengan tegangan sel dan 3 konstan. atas tanah ditekan dengan P yang berangsur-angsur naik dan ini memberikan

tekanan deviator

, maka 1 = + 3

memecahkan tanah dan itulah yang nanti akan membuat

dan c semu, berdasarkan tekanan total maka dalam halditutup sehingga air dalam tanah tidak dapat keluar (UNDRAINED) Beban P baru diberikan setelah 3 bekerja, sehingga tidak memberikan kesempatan konsolidasi pada tanah (UNCONSOLIDATED). Jadi percobaan tersebut merupakan percobaan UNCONSOLIDATED


dimasukkan Air akan masuk ke segala

ini memberikan

memecahkan tanah dan itulah yang nanti akan membuat

dan c semu, berdasarkan tekanan total maka dalam hal ini kran A

bekerja, sehingga tidak memberikan

Jadi percobaan tersebut merupakan percobaan UNCONSOLIDATED-

:

Untuk mencari ' dan c', ada dua cara Untuk tanah lempung :

Yang umum dilakukan adalah CONSOLIDATED tekanan air pori. CONSOLIDATED : 3 bekerja sehingga tanah berkonsolidasi dan tunggu sampai konsolidasi selesai. (maksud selesai : air pada buret tidak naik).

Setelah ini kran B ditutup dan P pada manometer (U) , B sampai tanah pecah.

Jadi didapatkan 3 angka:

Membuat tanah pecah

Dengan kombinasi 3 angka tersebut, dapat dicari

CARA I Dengan UNCONSOLIDATED UNDRADimasukkan ke persamaan :

Jadi minimal harus ada 2 persamaan, sehingga haMisal percobaan itu adalah 1 I = 3Im

2 + 2c m

Dapat dicari harga 1 II = 3II m

2 + 2c m

misal disesuaikan dengan lingkaran Mohr


, ada dua cara :

Yang umum dilakukan adalah CONSOLIDATED - UNDRAINED dan membaca

bekerja sehingga tanah berkonsolidasi dan tunggu sampai konsolidasi selesai. (maksud selesai : air pada buret tidak naik).

i kran B ditutup dan P dinaikkan, perubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer (U) , B sampai tanah pecah.

Dengan kombinasi 3 angka tersebut, dapat dicari ' dan c'

UNCONSOLIDATED UNDRAINED (3 & 1)

adi minimal harus ada 2 persamaan, sehingga harus dilakukan dua kali percobaan

Dapat dicari harga & c nya

misal disesuaikan dengan lingkaran Mohr

3 konstan

1 =

U

1 = 3 tg2(45 + ) + 2 c tg(45 + )


UNDRAINED dan membaca

bekerja sehingga tanah berkonsolidasi dan tunggu sampai

dinaikkan, perubahan tekanan pori dapat dibaca

s dilakukan dua kali percobaan


Cara mencari lingkaran Mohr 3 = ?

lingkaran dapat dicari = 1 3 1 =

= tegangan deviator

CARA II CONSOLIDATED UNDRAINED (C - U) Dengan cara membaca tekanan air pori, yang dicari ' dan c' Benda uji yang ke-1 Diberikan 31 konstan, tanah pecah dibaca 11 dan dibaca U1 , misalnya 31' = 31 - U1 11' = 11 - U1 Buatkan lingkaran Mohr seperti tersebut diatas sehingga diperoleh ' dan c' Apabila digunakan untuk tanah permeabel (CONSOLIDATED DRAINED) Tanah diberi kesempatan untuk berkonsolidasi dan air harus keluar seluruhnya.

Jadi untuk tanah lempung sangat lama, sehingga tidak praktis. Untuk kondisi consolidasi drained, maka U = 0

31' = 31 0 catatan ; kran A & B terbuka terus

11' = 11 0

2. KUAT GESER TANAH (DIRECT SHEAR TEST) Kuat geser : kemampuan suatu bahan konstruksi untuk melawan tegangan geser

yang timbul pada bahan itu Banyak hitungan dalam Mekanika Tanah :

1. Analisa Stabilitas Lereng 2. Daya Dukung Tanah untuk Fondasi 3. Analisa Stabilitas dinding penahan tanah

:

Perlawanan geser dapat berupa gesekan atau lekatan atau kombinasi gesekan & lekatan. Penjelasan = Peristiwa gesekan

Pada keadaan ultimit ; T = N . f = N tg

f = koefisien gesek antara benda dan lantai

= sudut gesek antara benda & lantai

Jika dipandang persatuan luas bidang geser didapat

= N tg

= tg

= tegangan geser ; = tegangan normal


Perlawanan geser dapat berupa gesekan atau lekatan atau kombinasi gesekan &

Penjelasan = Peristiwa gesekan

. f = N tg

f = koefisien gesek antara benda dan lantai

= sudut gesek antara benda & lantai

Jika dipandang persatuan luas bidang geser didapat :

= N tg

= tegangan normal

Benda kasar pada lantai kasar Gaya N = gaya Normal Gaya T = gayageser Gaya F = gesekan (gaya lawan)


Perlawanan geser dapat berupa gesekan atau lekatan atau kombinasi gesekan &

:

PERISTIWA LEKATAN (C) Benda halus terletak pada lantai licin yang diberi perekat basah

Gaya lawan

Pada keadaan ultimit : T = F

Per satuan luas bidang geser =

PERISTIWA GABUNGAN Benda kasar, lantai kasar perekatGaya geser = T = A . c + N tg

atau tegangan geser =

PERGESERAN DALAM TANAH1. Gesekan antara tanah dengan tanah = gesekan intern (terjadi pada tanah berbutir

kasar). Suatu tanah memiliki 2. Lekatan Tanah akibat mineral (lempung

Terjadi pada tanah butir halus3. Gesekan intern & kohesi , bila ta

Berdasarkan sifat sifat tersebut maka:

= c + . tg


Benda halus terletak pada lantai licin yang diberi perekat basah

lawan F = A . c

A = luas bidang kontak (m2) C = daya lekat perekat (t/m2)

Pada keadaan ultimit : T = F

Per satuan luas bidang geser =

perekat . c + N tg

RUMUS COULOMB

TANAH Gesekan antara tanah dengan tanah = gesekan intern (terjadi pada tanah berbutir kasar). Suatu tanah memiliki = sudut gesek intern Lekatan Tanah akibat mineral (lempung = kohesi (c) ) Terjadi pada tanah butir halus Gesekan intern & kohesi , bila tanahnya campuran butir kasar & halus

sifat tersebut maka:

= c + . tg


Gesekan antara tanah dengan tanah = gesekan intern (terjadi pada tanah berbutir

:

Tanah butir kasar yang bersih

Tanah butir halus murni

Tanah campuran butir kasar &

Menentukan parameter kuat geser tanah langsung.

Bidang normal N kg

Tekanan normal = = kg/cm

Cincin atas ditarik = = kg/cm

Sesuai rumus Coulomb tegangan geser = lekatan & gesekan internContoh : Percobaan dengan 3 sampel tanah dengan 3 beban normal yang tidak sama. Untuk tiap beban normal, tanah digeser sampai pecah tegangan geser sebagai berikut:

No. Percobaan Beban

1.

2.

3.


Tanah butir kasar yang bersih = tanah gesekan (friction soil) = tanah non kohesif = tanah

Tanah butir halus murni = tanah c = tanah kohesif

Tanah campuran butir kasar & halus = friction cohesive soil = tanah - c

Menentukan parameter kuat geser tanah & c di laboratorium dengan pengujian geser

kg/cm2

kg/cm2

tegangan geser = lekatan & gesekan intern Contoh : Percobaan dengan 3 sampel tanah dengan 3 beban normal yang tidak sama. Untuk tiap beban normal, tanah digeser sampai pecah tegangan geser sebagai berikut:

Beban normal ( kg/cm2) Tegangan geser ( kg/cm0.5 1.37 1.0 1.57 2.0 1.92

= c + tg


& c di laboratorium dengan pengujian geser

Contoh : Percobaan dengan 3 sampel tanah dengan 3 beban normal yang tidak sama. Untuk tiap beban normal, tanah digeser sampai pecah tegangan geser sebagai berikut:

kg/cm2)

= c + tg

:

1. Tanah Non Kohesif tidak mempunyai c, hanya

tanah yang bersimbol : GW, GP, SW, SP

Pasir: = 28.5 46 kebalikannya

Pasir tidak padat, poorly graded, butir-butir bulat

Sudut gesek intern = sudut lereng alam

28.5 = tidak padat, butir bulat, butir seragam (jelek)46 = padat, well graded, butir tajam


tidak mempunyai c, hanya

tanah yang bersimbol : GW, GP, SW, SP Kerikil, pasir atau campuran kerikil & pasir yang bersih

kebalikannya

Sudut gesek intern = sudut lereng alam

= tidak padat, butir bulat, butir seragam (jelek) = padat, well graded, butir tajam


Kerikil, pasir atau campuran kerikil & pasir yang bersih

:

2. Tanah kohesif murni (lempung, Hanya punyac, =0

PERCOBAAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)1. Menentukan kekerasan tanah kohesif

tanah kohesif yang murni = unconfined compression strength2. Menentukan kohesi tanah kohesif

Kekerasan tanah lempung kenyang air :Kekerasan

Sangat lunak Lunak (soft) Sedang (medium) Kenyal (stiff) Sangat kenyal Keras (hard)


kohesif murni (lempung, kenyang air)

COBAAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)enentukan kekerasan tanah kohesif kenyang air = kuat tekan bebas tanah

tanah kohesif yang murni = unconfined compression strengthtukan kohesi tanah kohesif kenyang air ( = 0)

Kekerasan tanah lempung kenyang air : Qu (kg/cm2)

0 0.25 0.25 0.5

0.5 1 1.0 2.0 2.0 4.0

>4.0

Silinder h 2 dibebani berangsur-angsur diperbesar sampai tanah pecah untuk tanah kohesif & kenyang air bersudut

45

kuat tekan bebas = Qu = kg/cm2

Qu = 2. c = 2 . kohesi tanah


COBAAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST) kenyang air = kuat tekan bebas tanah

tanah kohesif yang murni = unconfined compression strength

angsur diperbesar

untuk tanah kohesif & kenyang air bersudut

2 . kohesi tanah

:

PERBEDAAN SIFAT

Ukuran butir Permeabilitas

Kenaikan air kapiler Pengaruh air Sifatnya tidak dipengaruhi air

Sifat Kompresibilitas

Proses konsolidasi

Lanau : peralihan pasir & lempung

CARA SEDERHANA UNTUK MENGETAHUI JENIS TANAH1. Dari ukuran butir : visual

2. Membedakan lanau dan lempung :

3. Kekerasan jika kering : lempung kering 4. Kecepatan mengendapkan

lanau lebih lama mengendap da lempung berjam-jam pasir : 30-60 detik mengendap


PERBEDAAN SIFAT-SIFAT TANAH pasir, lanau, lempung

Pasir LempungKasar Halus Besar kecil

Rendah TinggiSifatnya tidak dipengaruhi air Kembang susut

Non kohesif KohesifKecil Besar Cepat Lambat

Lanau : peralihan pasir & lempung

UNTUK MENGETAHUI JENIS TANAH kerikil dan pasir bersih: butir-butir kasar pasir halus butir-butir lepas

lanau dan lempung : sifat lekatnya sifat permeabilitas, lanau> lempung

: lempung kering keras mengendapkan :

lanau lebih lama mengendap dari pasir (15 60 menit) perlu tawas

60 detik mengendap


Lempung

Tinggi Kembang susut

Kohesif Besar

Lambat

permeabilitas, lanau> lempung

:

TEKAN BEBAS (UU)

(Unconfined Compression Test)

Sampel ditekan sampai pecah, sudut pecah = tg (45 +) = 2( - 45)Rumus :

Umumnya untuk tanah lempung yang Sehingga 1 = 2 c Dalam laporan 1 = qu = kuat tekan bebas

Tingkat kekerasan lempung

qc Jenis tanah0 0.25 Tanah sangat lunak0.25 0.5 Lunak 0.5 1.0 Keras

1 = 2 c tg (45 + = 2 ( - 45) c dapat dihitung


TEKAN BEBAS (UU) Sampel Undisturb

mpression Test)

Sampel ditekan sampai pecah, sudut pecah 45)

Umumnya untuk tanah lempung yang = 0 C = qu

= kuat tekan bebas

Tingkat kekerasan lempung

Jenis tanah Tanah sangat lunak

+ )


:

GESER LANGSUNG/DIRECT SHEAR TEST

Ketentuan: Tekanan air pori tidak ada Cari total Cari dan c Cari ' dan c'

Consolidasi pada saat mencapai konsolidasi 100 %

Tekanan air pori = 0

U = 0

Jenis percobaan :


GESER LANGSUNG/DIRECT SHEAR TEST

Tekanan air pori tidak ada

ada tekanan air pori

pada saat mencapai konsolidasi 100 %

Tekanan air pori = 0



Sampel I :

1 = c + 1 tg

Sampel II

2 = c + 2 tg

1 = c + 1 tg Persamaan menjadi :

2 = c + 2 tg

Plot pada grafik :

Bila mencari ' dan c' beban semu terhadap total

Pola pikir

1. A1 & A2 bahan besi rapat air, sehingga air tidak dapat keluar (undrained) = ada air pori

2. Beri beban N konstan, T segera dikerjakan (unconsolidated undrained)


' ' sulit sekali

c'

Cara bagaimana ?

Untuk mencari ' Perlu dicari tekanan air pori

c'

Sulit dilakukan

Untuk consolidasi : A1 & A2 di batu pori Porous stones air dapat keluar Kemudian beri N, tunggu sampai terjadi Consolidasi (24 jam), Baru diberi T perlahan-lahan (Consolidated Drained) Catatan: untuk pasir (sangat permeabel), N diberikan Konsolidasi selesai (CD) ' & c'

:

Bentuk sampel silinder Tinggi 2.5 h 2 sampel dibungkus karet tipis (25)

Air dialirkan ke bak silinder tempat sampel sehingga ada tekanan air (3 = tekanan sell 3 konstan

Tanah ditekan dengan P yang berangsur

= tekanan deviator

Setelah buret tidak naik, karena B ditutup P diberikanPerubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer sehingga tanah pecah.

Didapat : - 3 konstan

- 1 =

- U


TRIAXIAL

sampel dibungkus karet tipis (25) Air dialirkan ke bak silinder tempat sampel sehingga ada tekanan air (3)

Tanah ditekan dengan P yang berangsur-angsur naik dan P1 1

Setelah buret tidak naik, karena B ditutup P diberikan Perubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer sehingga tanah pecah.

Didapat ' dan c'


Perubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer sehingga tanah pecah.

:

Unconsolidated Undrained 1, 3 1 = 3 tg2(45 + ) Harus ada 2 persamaan : 11 = 31 m

2 + 2 c m

12 = 32 m2 + 2 c m c

Tanah pecah karena 1 & Mencari & c semu dasar

Kran A ditutup air dalam tanah tidak dapat keluar (undrained)P diberikan setelah 3 bekerja, sehingga tidak memberi kesempatan consolidasiPercobaan Unconsolidated undrained U

Untuk mencari ' & c' Ada 2 cara : Untuk tanah lempung

Umum : Consolidated Undrained dengan membaca tekanan air poriConsolidasi : 3 diberikan, dibiarkan beberapa saat. Kran A & B dibuka bekerja consolidasi selesaiSelesai/tidak air pada burrConsolidated Undrained

Pembacaan tekanan air po Diberi 3.1 konstan, tanah pecah dibaca


+ 2 c tg(45 + )

3 lingkaran Mohr dasar total

air dalam tanah tidak dapat keluar (undrained) bekerja, sehingga tidak memberi kesempatan consolidasi

Percobaan Unconsolidated undrained UU = Quick Test Qu, cu

Consolidated Undrained dengan membaca tekanan air pori diberikan, dibiarkan beberapa saat. Kran A & B dibuka

selesai air pada burret tidak naik

Pembacaan tekanan air pori c' & ' konstan, tanah pecah dibaca 11 dan U11


bekerja, sehingga tidak memberi kesempatan consolidasi

diberikan, dibiarkan beberapa saat. Kran A & B dibuka 3


Sehingga didapat :

Dibuat lingkaran MOHR

c' & '

Consolidated Drained Untuk tanah yang permeabel Tanah diberikan kesempatan berconsolidasi dan air harus keluar seluruhnya. Untuk

tanah lempung lama sekali U = 0 '3.1 - 0 A & B terbuka

'3.1 = 3.1 terus

3.1 = 3.1 U 11 = 11 - U

Kuat Geser Tanah.pdf

Documents

Transcript of Kuat Geser Tanah.pdf