198120954 Kuat Geser Tanah Mektan

Post on 01-Mar-2016

14 views

Category:

Documents

1 download

DESCRIPTION

kuat geser

TRANSCRIPT

Kuat Geser TanahShear Strength of SoilsDr.Eng. Agus Setyo Muntohar, S.T., M.Eng.Sc.Mengapa mempelajari kekuatan tanah? Keamanan atau kenyamanan struktur yang berdiri di atas tanah tergantung pada kekuatan tanah dibawahnya. Jika tanah runtuh, maka struktur tersebut akan runtuh yang merenggut korban dan kerugian ekonomi. Kekuatan tanah yang dimaksud adalah kekuatan geser tanah (shear strength).Apa kekuatan tanah? Kekuatan geser (shear strength) tanah merupakan gaya tahanan internal yang bekerja per satuan luas masa tanah untuk menahan keruntuhan atau kegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masa tanah tersebut. Pemahaman terhadap proses dari perlawanan geser sangat diperlukan untuk analisis stabilitas tanah seperti kuat dukung, stabilitas lereng, tekanan tanah lateral pada struktur penahan tanah.Kriteria Keruntuhan Mohr Coulomb Keruntuhan dalam suatu bahan dapat terjadi akibat kombinasi kritis dari tegangan normal dan tegangan geser, dan bukan salah satu dari tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum. Hubungan antara kedua tegangan tersebut :f = f() Bila anah mengalami pembebanan akan diahan oleh kohei (c) dan geekan anar buir-buir anah (). = c+ an Theory Mohr - CoulombKurva kerunuhan = ()C a B AbBidang RunuhD c = c + an Krieria Kerunuhan Mohr Coulomb Jika dan pada bidang runuh ab mencapai iik A, kerunuhan geer idak akan erjadi. Kerunuhan geer akan erjadi, jika dan pada bidang runuh ab mencapai iik B dalam kurva elubung kerunuhan. Keadaan egangan pada iik C idak akan pernah erjadi, ebab kerunuhan elah erjadi ebelum mencapai egangan erebu.Lingkaran Mohr Unuk Kua Geer 1 E d g O c e 2 F 2 = 90 + 3h = 45 + /2 = c + an 3a 1bLingkaran Mohr Unuk Kua Geer 1 = 3 an 2 45 +or + 2c an 45 + 2 2 2 1 = 3 an 2 45 + + 2c an 45 + 2Kurva p - (p curve)1 = ( 1 3) 2Gari elubung kerunuhan d g a O e 45o 45o h = rc sin(tn )c = cos 3 1bp 1 p = ( 1 + 3 ) 2Uji Parameer Kekuaan Geer Tanah di Laboraorium Jeni pengujian yang ering dilakukan : Uji geer langung (direc hear e) Uji iga paki (riaxial e) Uji ekan beba (unconined compreion e) Dalam penenuan jeni pengujian perlu diperhaikan leak anah yang akan diuji. Uji geer langung akan lebih euai unuk menenukan parameer kua geer anah bila digunakan unuk ondai. Uji riaxial akan lebih relevan unuk abilia lereng aau ondai.Penenuan Uji Kekuaan Geer Tanah1. 2. 3. 4. Uji ekan beba Uji riaxial Uji geer langung Uji geer langung/riaxial 2 4 3 Slip plane 1Uji Geer Langung (direc hear e/DST)Dial gauge penurunan Porou oneBeban NormalGaya GeerSlip planeDial gauge pergeeranPorou one Pengukuran air poriDST adalah cara pengujian parameer kua geer anah yang paling mudah dan ederhana. Benuk benda uji dapa berupa lingkaran (ring) aau peregi (uare). DST lebih euai unuk menguji anah berpair dalam kondii looe dan dene.Inerpreai Hail DSTNFvSlip planehAkiba beban normal (N) benda uji mengalami penurunan v. Akiba beban geer (F) benda uji mengalami pergeeran h, unuk waku erenu. Hail uji DST berupa : c dan , graik hubungan anara pergeran dan egangan geer, Graik hubunngan pergeeran dan penurunanKondii pengujian : drained aau undrained, conolidaed aau unconolidaed.Inerpreai Hail DSTKua geer makimumTegangan Geer, Pair PadaTegangan Geer, Kua geer ulimae Pair LepaF = Ap =p pp=N APengembanganPergeeran, hTegngn norml, hDilaancy (pengembangan) erjadi anara pair lepa dan pada ebear p p st kekutn geser mksimum (punck) Kut geser ultimte tu kritis kn terji p st perubhn tinggi ben uji tetp ( = 0)Perubhn tinggi ben uji, vpp = x yPenurunanKeidakenuan Hail DSTN Benda uji dipaka unuk mengalami kerunuhan (ailure) pada bidang yang dienukan. Diribui egangan pada bidang runuh idak eragam dan komplek. Pergeeran hanya erbaa pada gerakan makimum ebear ala DST digerakan. Lua bidang konak anara anah di kedua eengah bagian koak geer berkurang keika pengujian berlangung.Fv Bidang runuhh Conoh Analii DST Hail uji geer langung uau conoh anah lempung berpair ukuran : diameer = 50 mm dan ebal = 25 mm (Lua, A = 1.96 x 10-3 m2) Tenukan nilai-nilai parameer kua geer anah erebu.Te No. 1 2 3 4Beban Normal (N) 150 250 350 550Beban geer aa runuh (N) 157.5 199.9 257.6 363.4Beban geer reidu (N) 44.2 56.6 102.9 144.5Conoh Analii DST Tegangan Geer, : Tegangan Normal, :=F A N = ATegangan Geer Runuh, (kPa) 80.2 101.8 131.2 185.1 Beban geer reidu (N) 44.2 56.6 102.9 144.5 Tegangan Geer Reidu r (kPa) 22.5 28.8 52.4 73.6Te Beban Tegangan No. Normal Normal, (N) (kPa) 1 2 3 4 150 250 350 550 76.4 127.3 178.3 280.1Beban geer aa runuh (N) 157.5 199.9 257.6 363.4Conoh Analii DST250Tegangan Geer, (kPa)200Failure150100Reidual = 27.6o r = 15o50Hubungan anara egangan normal dan egangan geer : Unuk kekuaan makimum (puncak) : = 38.2 + an 27.6o Unuk kekuaan rediual : r = 0.6 + an 15oc= 38.20 0 50 100 150200250300350Tegangan Norm al, (kPa)Conoh Analii DST Hail uji geer langung uau conoh anah lempung berpair ukuran : diameer = 63.1 mm dan ebal = 25 mm (Lua, A = 3127 mm2)Uji Geer Tiga Paki (Triaxial Shear Te) Beban NormalKaup Pembuangan Udara Sel Triaxial Porou one Air aau Glycerin Membrane Benda uji Porou one Back Preure Tekanan Sel, 3 Pengukuran air pori Dial gauge penurunanUji geer riaxial lebih reliable unuk menenukan parameer kua geer anah. Benuk benda uji berupa ilinder dengan ukuran inggi 2 X diameer (biaanya : 38 mm x 76 mm aau 50 mm x 100 m) Benda uji dimaukkan dalam membrane dan dileakkan di dalam el riaxial. Tekanan di ekeliling benda uji diberikan melalui ekanan air yang dinamakan egangan el (3)Kondii Pengujian Geer TriaxialBeban NormalDial gauge penurunanBack Preure Tekanan Sel, 3 Pengukuran air poriKerunuhan geer erjadi dengan cara memberikan gaya akial (normal) pada benda uji yang dinamakan egangan deviaor (). Selama penerapan gaya akial, penurunan benda uji dicaa unuk penghiungan regangan (). Kondisi pngujian : (1) Consolidatd-draind (CD), (2) Consolidatdundraind (CU), (3) unconsolidatd-undraind (UU)Kondisi CD Bnda uji dibrikan tgangan sl (3) dan dijenuhkan dengan pemberian ekanan balik (back preure) agar mengalami proe konolidai hingga eleai. Kemudian dibebani dengan gaya akial melalui egangan deviaor () ampai erjadi kerunuhan. Selama proe konolidai erjadi perubahan volume benda uji. Namun , elama penggeeran, air pori diijinkan keluar dari benda uji.3 3 + = 1 3 3 33uc= 0ud= 033 + = 1Kondii UU Benda uji diberikan egangan el (3) , anpa mengalami proe konolidai, kemudian dibebani dengan gaya akial melalui egangan deviaor () ampai erjadi kerunuhan. Selama penggeeran, air pori idak diijinkan keluar dari benda uji. Oleh karena iu, gaya akial idak diraner ke buiran anah. Keadaan anpa drainae menyebabkan ekanan pori berlebih (exce pore preure) dan idak ada ahanan geer dari perlawanan dari buiran anah. Pada kondii anah yang jenuh air, nilai udu geek inernal anah () dapa mencapai nol. Sehingga pada pengujiannya hanya memperoleh nilai kohei (c). Kondii CU Benda uji diberikan egangan el (3) dan dijenuhkan dengan pemberian ekanan balik (back preure) agar mengalami proe konolidai hingga eleai. Kemudian dibebani dengan gaya akial melalui egangan deviaor () ampai erjadi kerunuhan. Selama proe konolidai erjadi perubahan volume benda uji. Namun , elama penggeeran, air pori idak diijinkan keluar dari benda uji maka idak erjadi perubahan volume benda uji Keadaan anpa drainae menyebabkan ekanan pori berlebih (exce pore preure).Inerpreai Hail Uji Kondii CDKua geer makimumTegangan Deviaor, dPengembanganPair Pada(d)Pair LepaPerubahan inggi benda uji, VcWaku, (d)Regangan Akial, aPmampatanPngmbanganPrubahan tinggi bnda uji, VdUji riaxial pada kondii CD idak lazim dilakukan pada lempung, karena waku yang diperlukan unuk menjamin air pori erdrainae anga lama, ehingga egangan deviaor dierapkan dengan kecepaan yang anga lamba.PemampaanLingkaran Mohr: Kondii CD3 3 3 3 = 45 +2Gari elubung kerunuhan egangan eekiB A2 2O3 = 31 = 1Selubung kegagalan egangan eeki kondii CD unuk anah lempung NC dan pairLingkaran Mohr: Kondii CDOC NCb A 12c O 3 1 cSelubung kegagalan egangan eeki kondii CD unuk anah lempung OCInerpreai Hail Uji Kondii CUKua geer makimumTegangan Deviaor, dPengembanganPair Pada(d)Pair LepaPerubahan inggi benda uji, VcWaku, (d)Regangan Akial, aPmampatanPngmbanganTkanan Air Pori, ud Tengan runuh uama = 3 + (d) Tengan runuh uama 1 = 1 - (ud) Tengan runuh uama Tengan runuh uama 3 = 3 - (ud)major (oal) : 1 major (eeki) : minor (oal) : 3 minor (eeki) :PemampaanLingkaran Mohr: Kondii CUGari elubung kerunuhan egangan oal = an Gari elubung kerunuhan egangan eeki = an C O 33 1 1ADBSelubung kegagalan egangan eeki dan egangan oal pada kondii CULingkaran Mohr: Kondii CU = an = c + an 1dbA a c O 131Selubung kegagalan egangan oal kondii CU unuk anah lempung OCLingkaran Mohr: Kondii UUGari elubung kerunuhan egangan oal =0cu A O 33 3 1B1C1Selubung kegagalan egangan oal kondii UU unuk anah lempung jenuh airUji Tekan Beba (Unconined Compreive Te)Beban Normal Uji ekan beba (unconined compreive e/UCT) adalah jeni uji khuu dari kondii unconolidaed-undrained e. UCT lebih euai unuk benda uji dari anah lempung. Benuk benda uji berupa ilinder dengan ukuran inggi 2 X diameer (50 mm x 100 m) Dalam UCT, ekanan di ekeliling 3 = 0 Gaya akial diberikan ecara cepa di aa benda uji hingga runuh.Dial gauge penurunan Benda uji Uji Tekan Beba (Unconined Compreive Te)Beban Normal Dalam uji ini, kua geer idak berganung pada egangan el jika benda uji benar-benar jenuh air dan idak erdrainae. Maka egangan geer :Dial gauge penurunan =Benda uji eelah dibebani12=u = cu 2 Dimana u adalah kua ekan beba. Secara eorii, unuk anah lempung jenuh air hail uji riaxial UU dan UCT menghailkan nilai cu yang ama. Namun biaanya, nilai dari UCT < Triaxial UULingkaran Mohr unuk UCT11Gari elubung kerunuhan egangan oal =0cu A O 3 = 0 1 = uSelubung kegagalan egangan oal UCT unuk anah lempung jenuh air