Download - 05.Kekuatan Geser Tanah

8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah

1/34

1. PENDAHULUAN

Batasan :

Kemampuan tanah menahan tekanan atau

Kemampuan tanah untuk bertahan terhadap

usaha perubahan bentuk (deformation) atau

regangan ( strain)

Sama dengan nilai (besarnya) tekanan pada

saat terjadinya keruntuhan (pascal…..Pa)


2/34

Karena kekuatan tanah didasarkan pd

teori plastisitas, mk perlu dipahami bbrp istilah plastisitas:

Tekanan = Stress (Pa)

Regangan = Strain (%)

Keruntuhan = Failur (%)

Kompresi = compresion


3/34

Tekanan :

Tekanan = gaya tekan dibagi luas bidang tekan

Kekuatan tanah = besarnya nilai tekanan pd saat

terjadi keruntuhan

Jika tidak terjadi keruntuhan, kekuatan tanah

diberi nilai sebagai nilai suatu regangan tertentu

(pada saat regangan 10 %, 15% atau 20%)


4/34

Regangan : Terjadinya sebelum keruntuhan suatu tanah

telah mengalami perubahan bentuk

Nisbah antara

pertumbuhan atau pengurangan panjang

atau volume karena tekanan dengan

panjang atau volume semula %Untuk mengetahui kekuatan tanah, mk dibuat

hubungan antara tekanan dan regangan


5/34

Pengertian Regangan

a. Regangan linier

b. Regangan volume


6/34

Tujuan : mempelajari faktor-faktor yg menentukandan mempengaruhi kekuatan tanah, sehinggauraian matematik tidak dibahas scr mendalam

2. KEKUATAN GESER

Keruntuhan geser ditandai dengan terjadinya

bidang keruntuhan (bidang geser) yg searah dgntekanan utama besar (major principal stress)

Terjadi jika kadar air tanah rendah (relatif kering)

Jika kadar air tinggi, tanah tidak pecah, tapi ukurangaris tengah contoh tanah bertambah dgn bertambahnya tekanan aksial (axial stress)


7/34

Perubahan garis tengah contoh tanah ini merpk

bentuk yg berubah yg tetap

Jadi tekanan yg menyebabkan terjadinya

perubahan garis tengah ini dpt dinyatakan sebagaiukuran kekuatan geser tanah

Terdapat hubungan antara tekanan normal

dengan tekanan geser pada bidang keruntuhan :

ϒf = f (σ N) ϒf = tekanan geser(searah bidang geser) saat

terjadi keruntuhan

(σ N) = tekanan normal (tegak lurus bidangkeruntuhan)

Pada tanah pasir : ϒf = σ N tan ф

Pada tanah liat : ϒf = c + σ N tan ф


8/34

ф = sudut gesekan tanah (internal friction angle)

C = kohesi

Hubungan antara tekanan normal dan tekanangeser pada bidang keruntuhan


9/34

Hubungan antara tekanan

geser (Tf) dan tekanannormal (σN)

Tanah pasir

Tanah liat


10/34

Tekanan utama pada satu bidang

Ada 3 tekanan utama (σx, σy, σz)

Pd saat σf = 0, mk σx = σy = σx)

(tidak terjadi keruntuhan)

Untuk terjadi keruntuhan, mk ϒf

harus > dari ketahanan geser.

Pada keadaan ini, mk σx ≠ σy ≠ σx

: terjadi keruntuhan)

Jadi terdapat “tekanan utama kecil

:(σ1), “tekanan utama kecil :(σ3)dan “tekanan uatama pertengahan

:(σ2)

Tekanan geser maksimun

ϒf = σ1 - σ3 /2


11/34

Ketahanan geser ditimbulkan oleh :

1.

Adanya gaya saling menahan antara dua bendayang digeser (kekasaran permukaan)

Dari rintangan karena adanya saling menguncidiantara partikel-partikel yang bergerak :

Mikro interlocking : adanya kekasaran permukaan partikel yang saling bergeser

Bila ketahanan geser hanya berasal darikekerasan permukaan, maka keruntuhan tdk diikuti oleh perubahan volume


12/34

2. Makro interlocking : disini sebelum terjadi

keruntuhan Δ vol meningkat, hal ini disebabkan

karena sebelum dpt digeser partikel-partikel

penyusun tanah perlu mengatur kedudukannya,

sehingga terjadi pergerakan partikel sebelum

dapat digeser.

Ketahanan gesekan dipengaruhi oleh :

Ukuran partikel (makin > sdt.θ


13/34

a. Saling mengunci mikro : yg hanya disebabkan oleh

kekasaran permukaan

b. Saling mengunci makro : sebelum terjadi keruntuhan

partikel-partikel penyusun tanah perlu mengatur

kedudukannya sedemikian rupa, sehingga dpt digeser,atau harus terjadi pemecahan partikel

Contoh saling mengunci mikro dan makro


14/34

Kohesi yg didapat pada persamaan sebelumnya bukan mrpk sifat benda atau tanah, tetapi hanya pernyataan matematik dari kekuatan geser disebut“kohesi geser”.

Kehesi yg berasal dari gaya tarik menarik diantara partikel disebut “kohesi diantara partikel”


15/34

Cara yg paling sederhana : cara geser langsung(dikembangkan oleh Coulomb)

Contoh alat geser yg paling sederhana, yg diukur

adalah :

Tekanan normalTekanan geser

Pergerakan relatif alat thdp. tanah


16/34

Skema alat geser langsung

Setelah contoh tanah berada dlm alat geser, pd contoh tanahdibebani gaya normal, kemudian diberi gaya geser (alat

digeser) sampai terjadi keruntuhan. Pada saat ini pergerakan

yg dinyatakan dengan regangan juga diamati


17/34

Dengan membuat hubungan antar tegangan

geser (sebagai ordinat) dan regangan sebagai

absis, maka kekuatan geser (yaitu tekanangeser pd saat keruntuhan) dapat dihitung.

Jika pd hubungan ini terdapat puncak, mk

kekuatan gesernya adalah tekanan geser padanilai tersebut (A).

Jika tidak ada puncak, mk kekuatan gesernya

adalah sama dengan tekanan geser pada saatkurvenya mulai mendatar (B)


18/34

Cara menghitung kekuatan geser dari pengukurangeser langsung

A . Terjadi keruntuhan

B. Regangan terus meningkat


19/34

Dengan mengulang test tersebut pada berbagaiharga tekanan normal, atau didapat berbagai

tekanan geser.

Kemudian nilai-nilai tekanan normal (sebagaiabsis) dan tekanan geser pd saat keruntuhan

(sebagau ordinat)

Slope dari hubungan ini menggambarkankoefesien gesekan, tan Φ

Nilai koefesien gesekan, C didapat dgnmeluruskan kurve tersebut ke 0


20/34

Cara menghitung tan Φ dan C dari test geser

langsung


21/34

Contoh tanah di dalam triaxial cell

(diameter 3,7 cm dan tinggi 8 cm)


22/34

Terjadi keruntuhan pd test

triaxial cell


23/34

Kekuatan tarik biasanya dianggap sebagai pengukur kohesi pd waktu tanah mengalami keruntuhan

tegangan, hanya gaya kohesi yg bekerja, jadi tidak

ada pengaruh kekuatan gesekkan

Sumber gaya kohesi tanah : kohesi sebenarnya dan

kohesi semu

Kohesi sebenarnya berasal dari : sementasi, gaya

tarik-menarik elektrostastik dan elektomagnetik,ikatan valensi, dan adesi.

Kohesi semu : berasal dari gaya kapiler dan gaya

mekanis


24/34

Keruntuhan dan kekuatan tarik


25/34

1.

2.

3.

4.

Kandungan & jenis mineral liat

Macam kation

Kandungan bahan organik

Kandungan air tanah

Cara mengukur kekuatan tarik :

1.

2.

Dengan tarik langsung (direct tension)

Dengan tarik tidak langsung (indirect tension)

dikenal “Brazilian Test”


26/34

Pengukuran kekuatan tegangan dengan

“Brazilian Test”

Kolom tanah dgn panjang l cm, diameter d cm, diletakkan di atas piringan

datar yg ditaruh di atas timbangan, kemudian di atasnya ditaruh piringan

lagi dan selanjutnya ditekan sampai terjadi keruntuhan

Kekuatan tarik agregatdihitung :

σT = kF/d2


27/34

Perubahan volume karena tanah diberi tekanan

Karena perubahan volume ini juga mrpk perubahan

bentuk tetap, mk dpt dianggap sebagai bentuk

keruntuhan

Tekanan yg menyebabkan dsbt : kekuatan kompresi

tanah

Kompresi dibedakan 2 :

1. Konsolidasi : perubahan vol yg terjadi mengeluar-kan air

2. Pemadatan (compaction) : perubahan vol yg

terjadi mengeluarkan udara.


28/34

Asumsi : tekanan utama major (σ1) mrpk tekanan yg menentukan perubahan volume.

Contoh tanah dimasukan ke dalam selinder

Consolidometer.

Tekanan aksial ini dianggap tekanan utama

major.

Kemudian diukur perubahan tiunggi, shg dpt

dihitung berat jenis volume atau ruang rasio.


29/34

Pengukuran kekuatan kompresi dgn : Selinder

consolidometer

Ada 2 faktor yg mempengaruhi metode pengukuran ini, yaitu :

1. Adanya ketahanan geser antara partikel tanah menyebabkan

distribusi tekanan tidak seragam

2. Adanya gesekkan antara dinding silinder dengan tanah


30/34

Untuk mengatasinya, maka disarankanmenggunakan tekanan partikwel rata-rata (σv)

untuk menggantikan tekanan aksial (σx) :

σv = 0,5 (σt + σ b)

σt = tekanan di atas selinder.

σ b = tekanan di bawah selinder.

Untuk memperkecil gesekan antara dindingselinder dengan tanah, disarankan nisbah

diameter d, dan tinggi h (d/h) sileinder tidak kurang dari 2.


31/34

Jika jarum atau akar tanaman menembus tanah,

maka tanah akan memberikan reaksi untuk menahan masuknya/bergeraknya jarum ini.

Pada saat terjadinya perferakan jarum, maka

tanah akan mengalai keruntuhan dlm bentuk keruntuhan geser, keruntuhan tegangan dan

kompresi.

Ketahanan tanah untuk menahan gerakan jarumini = ketahanan penetrasi (adalah kekuatan

majemuk tanah)


32/34

Keruntuhan yg terjadi pada saat tanah ditembus jarum penetrometer

Ketahanan penetrasi (Qp) :

Qp = 4F/ ᴫd2

F = gaya yg diperlukan untuk menekan jarumd = diameter jarum penetrometer


33/34

Karena ketahanan penetrasi mrpk kombinasidari kekuatan geser, kekuatan tegangan, dan

kompresi, maka sifat tanah yg mempengaruhikomponen kekuatan tersebut juga akan

berpengaruh terhadap ketahanan penetrasi.

Ketahanan penetrasi menurun dengan tingginyakandungan liat.

Ketahanan penetrasi meningkat dengan

bertambahnya kedalaman sampai suatu nilaimaksimum, kemudian relatif konstan.


34/34

TERIMA KASIH