01. Kekuatan Geser Tanah

Download 01. Kekuatan Geser Tanah

Post on 14-Jul-2016

23 views

Category:

Documents

5 download

DESCRIPTION

mekanika tanah

TRANSCRIPT

  • KEKUATAN GESER TANAH Definisi: perlawanan internal tanah tiap satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang runtuh dalam satu elemen tanahTujuan Studi kekuatan geser tanah:Untuk analisis masalah kestabilan tanah, seperti :daya dukungstabilllitas talud (lereng)tekanan tanah ke samping pada turap/tembok penahandll

  • KEKUATAN GESER TANAH Dasar Teori (Hukum Gesekan Newton):T > WgeserT < WdiamT = Wlabil

  • KEKUATAN GESER TANAH Kriteria Keruntuhan Menurut MOHR-COLOUMBKeruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser, dan bukan hanya akibat tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum saja.f = f() : sudut geser-internalc : kohesif = c + tan

  • KEKUATAN GESER TANAH Kemiringan Bidang Keruntuhan Akibat GeserTegangan normal dan tegangan geser pada bidang runtuh:

  • KEKUATAN GESER TANAH Pada saat runtuh: f = n atau.. (a)Kriteria keruntuhan Mohr-Coloumb:f = c + tan

  • KEKUATAN GESER TANAH Persamaan di atas memberikan hubungan baru:Untuk harga-harga 3 dan c tertentu, kondisi runtuh akan ditentukan oleh harga minimum dari tegangan utama besar 1. Bila harga 1 minimum, maka harga (1/2.sin2-cos2 .tan) pada Persamaan (a) haruslah maksimum. Sehingga:

  • KEKUATAN GESER TANAH Gambar samping menunjukkan gam-baran separuh lingkaran Mohr yang mewakili kondisi tegangan pada saat keruntuhan pada suatu massa tanah. Garis keruntuhan yang dinyatakan oleh persamaan f = c + tan me-nyinggung lingkaran Mohr pada titik X.

    Jadi, keruntuhan geser yang terjadi pada bidang tertentu dapat kita nyata-kan dengan lingkaran berjari-jari OX, dan bidang tersebut harus membentuk kemiringan sudut = 450 + /2 ter-hadap bidang utama besar.Lingkaran Mohr dan Garis Keruntuhan

  • KEKUATAN GESER TANAH Bila harga = 450 + /2 dimasukkan ke dalam Persamaan (a) dan kemudian disederhanakan, akan menghasilkan:Akan tetapi, Persamaan (b) juga dapat dengan mudah diturunkan dengan menggunakan lingkaran Mohr dan ilmu ukur sederhana... (b)

  • KEKUATAN GESER TANAH Beberapa Cara Penentuan (Pengujian) Kekuatan Geser Tanah:Uji Geser Langsung (direct shear test)Uji Triaxial (triaxial test)Uji Kuat Tekan Bebas (unconfined compressive strength test)Uji Vane ShearDll.

  • KEKUATAN GESER TANAH Uji Geser LangsungNi:beban vertikal (normal) Ti:gaya horisontal yang diperlukan untuk menggeser ring (tanah) A:luas penampang tanah si:lintasan yang diperlukan sampai tanah tergeser

  • KEKUATAN GESER TANAH Percobaan dengan Menggunakan PasirHasil Uji: : sudut geser dalam

  • KEKUATAN GESER TANAH Percobaan dengan Menggunakan Lempung : sudut geser dalamc : kohesi [kN/m2]

  • KEKUATAN GESER TANAH UJI GESER LANGSUNGCONTOH TANAH PASIR

    Luas Sample : A = (5.08 * 5.08) cm2No. UjiArah NormalArah GeserGayaTeganganGayaTegangankgkg/cm2kgkg/cm2190.3487515.440.2109242140.5425018.300.321663321.24000219.100.7399934451.74375327.261.05638

  • KEKUATAN GESER TANAH UJI GESER LANGSUNGCONTOH TANAH LEMPUNG

    Diameter Sample : D = 5.0 cmNo. UjiArah NormalArah GeserGayaTeganganGayaTegangankgkg/cm2kgkg/cm21271.37454514.060.7157822402.03636318.060.9194183472.39272720.411.0390544542.74909122.431.141891

  • KEKUATAN GESER TANAH Pengamatan Hasil Uji Geser Langsung:Diagram tegangan geser vs. perubahan tinggi benda uji karena pergerakan menggeser untuk tanah pasir padat dan lepas (uji geser langsung)

  • KEKUATAN GESER TANAH Hal umum yang dapat ditarik dari gambar di atas berkaitan dengan variasi tegangan geser penghambat dan perpindahan geser, yaitu:Pada pasir lepas (renggang), tegangan geser penahan akan membesar sesuai dengan membesarnya perpindahan geser sampai tegangan tadi mencapai tegangan geser runtuh Setelah itu, besar tegangan geser akan kira-kira konstan sejalan dengan bertambahnya perpindahan geser. Pada pasir padat, tegangan geser penghambat akan naik sejalan dengan membesarnya perpindahan geser hingga tegangan geser runtuh (maksimum) f tercapai. Harga f ini disebut sebagai kekuatan geser puncak (peak shear strength). Bila tegangan runtuh telah dicapai, maka tegangan geser penghambat yang ada akan berkurang secara lambat laun dengan bertambahnya perpindahan geser sampai pada suatu saat mencapai harga konstan yang disebut kekuatan geser akhir maksimum (ultimate shear strength).

  • KEKUATAN GESER TANAH Consolidated-drained test atau drained test (CD test)Consolidated-undrained test (CU test)Unconsolidated-undrained test atau undrained test (UU test)Tiga tipe standar dari uji triaxial yang biasanya dilakukan:Uji Triaxial:

  • Tahap 1:Confining Pressure Tahap 2:Shear Pressure 3 : konstand : bertahap sampai runtuh (d)f Prinsip Uji TriaxialPemberian Beban:KEKUATAN GESER TANAH

  • KEKUATAN GESER TANAH Perbedaan Tipe Standard Pengujian Triaxial

    Confining PressureShear PressureJenis UjiKranTeg. Air Pori (u)KranTeg. Air Pori (u)CDBukau = uc = 0Bukau = uc+ud = 0CUBukau = uc = 0Tutupu = uc+ud = udUUTutupu = uc Tutupu = uc+ud

  • KEKUATAN GESER TANAH Hasil Uji Triaxial CDGaris keruntuhan untuk tegangan efektif dari uji CD pada pasir dan lempung NC

  • KEKUATAN GESER TANAH Hasil Uji Triaxial CDGaris keruntuhan untuk tegangan efektif dari uji CD pada lempung OC

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh 9-2:Hasil uji triaxial cara air teralirkan-terkonsolidasi (CD) pada tanah lempung NC adalah sebagai berikut: 3= 276 kN/m2(d)f= 276 kN/m2Tentukan:Sudut geser, Sudut (sudut antara bidang keruntuhan dengan bidang utama besar/major principal plane)Tegangan normal dan tegangan geser f pada bidang keruntuhan

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh 9-4:Dua buah benda uji dari tanah lempung yang sama mula-mula dikonsolidasi dengan tegangan penyekap sebesar 600 kN/m2. Kemudian kedua benda benda uji tersebut diuji triaxial CD dengan tekanan penyekap yang berbeda dan jauh lebih kecil dari tegangan penyekap mula-mula di atas. Hasil kedua uji tadi adalah sebagai berikut: Benda uji 1 :3 =100 kN/m2(d)f =410.6 kN/m2Benda uji 2 :3 =50 kN/m2(d)f =384.37 kN/m2Tentukan parameter-parameter dari kekuatan geser sampel tanah.

  • KEKUATAN GESER TANAH Hasil Uji Triaxial CUGaris keruntuhan untuk tegangan total & efektif dari uji CU pada pasir dan lempung NC

  • KEKUATAN GESER TANAH Hasil Uji Triaxial CUGaris keruntuhan untuk tegangan total dari uji CU pada lempung OC

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh 9-5:Sebuah benda uji dari tanah pasir jenuh air diberi tekanan penyekap (confining pressure) sebesar 60 lb/in2. Kemudian tegangan aksial dinaikkan tanpa memperbolehkan terjadinya drainase (dari dan ke dalam benda uji). Benda uji tersebut mencapai keruntuhan pada saat tegangan aksial mencapai 50 lb/in2. Tegangan air pori pada saat runtuh adalah 41.35 lb/in2. Tentukan: Sudut geser kondisi CUSudut geser kondisi CD

  • KEKUATAN GESER TANAH Hasil Uji Triaxial UULingkaran Mohr untuk tegangan total dan garis keruntuhan dari uji UU

  • KEKUATAN GESER TANAH Hasil Uji Triaxial UU

  • Contoh Kasus Penggunaan Paramater CD:KEKUATAN GESER TANAH

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh Kasus Penggunaan Paramater CD:

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh Kasus Penggunaan Paramater CU:

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh Kasus Penggunaan Paramater CU:

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh Kasus Penggunaan Paramater CU:

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh Kasus Penggunaan Paramater UU:

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh Kasus Penggunaan Paramater UU:

  • KEKUATAN GESER TANAH Contoh Kasus Penggunaan Paramater UU:

  • KEKUATAN GESER TANAH Uji Kuat Tekan Bebas

  • KEKUATAN GESER TANAH Uji Vane ShearT = Me + Ms + Me T:momen torsi Me :momen tahanan pada muka atas dan bawah silinder runtuh Ms: momen tahanan pada dinding silinder runtuh Dimana:d:diameter baling-baling h:tinggi baling-baling

  • KEKUATAN GESER TANAH = tahanan geser termobilisasi dianggap berbentuk segi tiga = 2/3 tahanan geser termobilisasi dianggap seragam = 3/5 tahanan geser termobilisasi dianggap berbentuk parabolaT = Me + Ms + Me Uji Vane Shear

  • KEKUATAN GESER TANAH FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BESARNYA KEKUATAN GESER TANAH:Keadaan tanah: ukuran butiran, angka pori, bentukJenis tanah: kerikil, pasir, lanau, lempung, berpasir, berlempungKadar air: terutama pada lempungJenis dan tingkat beban: pembebanan yang terlalu cepat menghasilkan tekanan air pori yang berlebihAnisotropis: kuat geser arah tegak lurus berbeda dengan arah sejajar bidang geser

  • KEKUATAN GESER TANAH FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI HASIL UJI KUAT GESER DI LABORATORIUM:Metoda pengujianDerajat ketergangguan contoh tanahKadar air contoh tanah saat diujiTingkat regangan

  • KEKUATAN GESER TANAH METODA EMPIRIS PENENTUAN KUAT GESER:(korelasi cukup memadai untuk rentang harga-harga LL = 20 45 dan PI = 15 30)Index Plastisitas, PI [%]Sudut Geser Dalam.f [..0] 030202010404060801000Lempung

  • KEKUATAN GESER TANAH METODA EMPIRIS PENENTUAN KUAT GESER:Pasir

  • PENENTUAN NILAI CBR CBR: perbandingan antara beban yang dibutuhkan untuk penetrasi contoh tanah sebesar 0.1 in. atau 0.2 in. dengan beban yang ditahan oleh batu pecah standar pada penetrasi 0.1 in. atau 0.2 in. (dinyatakan dalam %)

  • PENENTUAN NILAI CBR Benda Uji: tanah dalam mold hasil kompaksiPerlengkapan: Mesin penekan, Proving Ring, Proving Ring, piston dengan luas penampang 3 in2 Kecepatan piston: 0.05 in/menit Beban standar:

  • PENENTUAN NILAI CBR Nilai CBR adalah harga tertinggi dari CBR0.1 dan CBR0.2

  • JENIS CBR 1. CBR Lapangan (Field CBR)Umumnya digunakan untuk perencanaan tebal lapisan perkerasan dimana tanah dasarnya tidak akan ditimbun dan dipadatkan lagi

    Pengujian dilakukan pada kondisi basah/jenuh (sehabis hujan)

    Pengujian dilakukan dengan menekan piston standard ke permukaan tanah dengan beban yang ditahan oleh gandar truk. Hubungan antara penetrasi piston dengan beban yang diberikan dipergunakan untuk menghitung CBR lapangan tersebut

  • JENIS CBR 2. CBR Lapangan Rendaman (Undisturbed Field CBR)Berguna untuk menentukan nilai CBR asli di lapangan pada kondisi jenuh dan tanah mengalami pengembangan maximum

    Contoh tanah yang akan diuji diambil dengan menggunakan mold pada musim kemarau (kondisi tidak jenuh). Kemudian tanah direndam selama sekitar 4 hari hingga pengembangan (swell) berakhir, kemudian diuji CBR

    Digunakan untuk menentukan daya dukung tanah di daerah yang lapisan tanah dasarnya tidak akan dipadatkan lagi, dan terletak di daerah yang badan jalannya sering terendam pada musim hujan tetapi selalu kering pada musim kemarau.

  • JENIS CBR 3. CBR Rencana (CBRdesign)Juga disebut CBR laboratorium

    Uji dilakukan pada material timbunan yang telah diuji pemadatan (kompaksi) sehingga kepadatan maximum (gdmax)dan kadar air optimum sudah diketahui

    Uji CBR dilakukan pada beberapa kepadatan dengan simulasi jumlah tumbukan 10x, 25x, dan 56x.

    CBR rencana umumnya ditentukan berdasarkan kepadatan tanah sebesar 95% dari gdmax. Berdasarkan nilai CBR inilah tebal perkerasan jalan (lentur) direncanakan.