teknik sipil
-
Upload
rahmad-prayogi -
Category
Documents
-
view
42 -
download
3
description
Transcript of teknik sipil
1
KEKUATAN GESER TANAHShear Strength of Soil
tan cf
KERUNTUHAN AKIBAT GESER
Tanah 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
tan cf
c
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
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
X
Y
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 runtuhc
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
sampleUnconsolidated
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-
3Saat Runtuh
X
Elemen tanah saat
runtuh
3 1
X 3
1
)2/45tan(2)2/45(tan2
31 c
)2/45tan(2)2/45(tan2
13 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 analisiskestabilan dalam bidang geoteknik, di antaranya untukanalisis kestabilan lereng, daya dukung pondasi, analisisdinding penahan, dan lain-lain.
• Uji geser langsung tidak dapat mengukur tekanan air poriyang timbul saat penggeseran dan tidak dapat mengontroltegangan yang terjadi di sekeliling contoh tanah
• Keterbatasan uji geser langsung yang lain adalah karenabidang runtuh tanah ditentukan, meskipun belum tentumerupakan bidang terlemah.
UJI GESER LANGSUNG
CATATAN PENTING
• Nilai kuat geser tanah terdiri atas nilai lekatan (c) dan nilaifriksi ()
• Tanah yang murni yaitu yang tidak mengandung tanahyang lain, hanya mempunyai 1 (satu) nilai kuat geser sajamis. lempung murni, pasir murni
• Tanah lempung murni memiliki lekatan tapi tidak memilikifriksi, sehingga hanya mempunyai nilai c saja
• Tanah pasir murni hanya memiliki friksi dan tidak memilikilekatan, sehingga hanya mempunyai saja
• Kondisi dimana air tidak sempat mengalamidisipasi/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)
Equipment
CPT (Cone Penetration Test)
Equipment
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 Tanah
Berdasarkan Data Sondir
Stratifikasi Tanah - CPT
Gunakan
tabel data
qc, fs, FR
Stratifikasi Tanah - CPT
Gunakan
grafik dari
Schmertmann
Stratifikasi Tanah - CPT
Tentukan
Jenis Tanah
Untuk setiap
nilai qc, dan
FR
Stratifikasi Tanah - CPT
Tentukan
kedalamannya
0.0
2.6
4.6
Stratifikasi Tanah - CPT
Tentukan
Pembagian
Jenis tanah
0.0
2.6
4.6
SILT
SAND
Stratifikasi 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
PEMBORAN TEKNIK
Pemboran Teknik
Equipment
Pemboran Teknik
Purposes
Pemboran Teknik
Equipment
Pemboran Teknik
Core Sample – Core Box
Pemboran Teknik
SPT Test
Pemboran Teknik
SPT Test
Pemboran Teknik
SPT Test
Pemboran Teknik
Result
Pemboran Teknik
Result
Stratifikasi dan
Pelapisan Tanah
Pemboran Teknik
Result
Symbol
Stratifikasi dan
Pelapisan Tanah
Pemboran Teknik
Result
Elevasi Muka Air
Tanah
Pemboran Teknik
Result
Kedalaman
Pengambilan
Sample
Pemboran Teknik
Result
Kedalaman
Pengujian SPT
Pemboran Teknik
Result
Nilai N Value
Menentukan Perlapisan
Tanah Berdasarkan Data Bor
Perlapisan Tanah
Tentukan
Elevasi Batas
Perlapisan
Tanah
Perlapisan Tanah
Tentukan
Elevasi Batas
Perlapisan
Tanah
01
4.5
11
Perlapisan Tanah
Tentukan
Jenis
Tanahnya
01
4.5
11
SILTY CLAY
PEAT
CLAY
Perlapisan 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 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 Tanah
Panduan
pengelompokan nilai N
PASIR
Perlapisan Tanah
Panduan
pengelompokan nilai N
LEMPUNG
Perlapisan Tanah
Panduan
pengelompokan nilai NLEMPUNG
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 Tanah
Sketsa Perlapisan
Tanah
01
4.5
11
SILTY CLAY
PEAT
CLAY
N=1
N=1
N=11
N=26CLAY
8.5
Menentukan Parameter Tanah
Berdasarkan Data Bor
Perlapisan Tanah
PARAMETER 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 Tanah
PARAMETER TANAH UNTUK DESAIN PONDASI
• Kuat geser tanah kohesi (c), sudut geser dalam ()
• Berat isi tanah gn, gsat
• Parameter konsolidasi Cc, Cs, Pc, e, E, mv
JIKA DATA LAB TIDAK LENGKAP
GUNAKAN KORELASI YANG SESUAI
DAN AMAN
Perlapisan Tanah
Asumsikan
• Lempung cu = ada, = 00
• Pasir cu = 0, = ada0
JIKA DATA KURANG LENGKAP
ASUMSIKAN TANAH ADALAH PASIR
MURNI, ATAU LEMPUNG MURNI
Perlapisan Tanah
Kuat Geser Tanah
PASIRLEMPUNG
Perlapisan Tanah
Kuat Geser Tanah
qc = 4 Nspt untuk tanah pasiran
qc = 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 Tanah
Kuat Geser Tanah
PASIR
Perlapisan Tanah
Konsolidasi
mv = 1/(a.qc) ; a = 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 Tanah
Berat Isi tanah
Jenis Tanah gn (t/m3)
Lempung 1.2 - 1.7
Pasir 1.5 - 1.9
gsat = 1.1 x gn
Perlapisan Tanah
Stratifikasi dan Parameter Tanah
Bore hole : Water Table : 2.5 m
Layer Soil Type N Value cu (kg/cm2) (
0) g sat (t/m
3) g unsat (t/m
3) E (kg/cm
2) n
1 0.0 - 5.5 Sand 9 0.00 31.8 2.00 1.82 126 0.30
2 5.5 - 7.5 Sand 2 0.00 25.5 1.90 1.73 28 0.35
3 7.5 - 11.5 Sand 17 0.00 36.2 1.85 1.68 238 0.30
4 11.5 - 13.5 Sand 50 0.00 47.7 1.80 1.64 700 0.25
5 13.5 - 19.5 Sand 16 0.00 35.7 1.77 1.61 224 0.30
6 19.5 - 23.5 Sand 50 0.00 47.7 1.77 1.61 700 0.25
7 23.5 - 30.0 Sand 18 0.00 36.6 1.77 1.61 252 0.30
8 30.0 33.5 Clay 22 1.38 0.0 1.75 1.59 154 0.30
9 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
Bore hole : Water Table : 2.0 m
Layer Soil Type N Value cu (kg/cm2) (
0) g sat (t/m
3) g unsat (t/m
3) E (kg/cm
2) n
1 0.0 - 5.5 Sand 4 0.00 27.8 2.00 1.82 56 0.30
2 5.5 - 19.5 Sand 9 0.00 31.8 1.80 1.64 126 0.30
3 19.5 - 23.5 Sand 25 0.00 39.6 1.77 1.61 350 0.30
4 23.5 - 29.5 Sand 8 0.00 31.1 1.77 1.61 112 0.30
5 29.5 - 33.5 Clay 19 1.19 0.0 1.75 1.59 133 0.30
6 33.5 - 40.0 Clay 33 2.06 0.0 1.75 1.59 231 0.30
Depth (m)
Depth (m)
BH 01
BH 02
Vane Shear Test (VST)
3uD
T
7
6s
dimana :
su = kuat geser tanah tak
terdrainase
T = torsi
D = diameter pisau baling
Vane Shear Test (VST)