Transcript
Page 1: BAB III.docx Praktek Mektan

BAB III

TEST KUAT GESER LANGSUNG(DIRECT SHEAR TEST)

Tegangan-geser tanah merupakan salah satu aspek penting dalam problem-problem

yang berkaitan dengan pondasi, diataranya perencanaan daya dukung pondasi dangkal dan

pondasi tiang, slope stability untuk dam, sertya tegangan tanah lateral pada dinding penahan.

Dalam persamaaan Coulomb, kuat geser tanah dapat dinyatakan sebagai:

= c = ( -u ) tan

Dimana:

= s = kuat geser tanah

C = kohesi

= tegangan total

U= tekanan air pori

= sudut geser dalam (angle of internal friction)

Pada tanah berbutir kasar harga kohesi (c)sama dengan nol, maka kuat gesernya

tergantung pada gesekan antar butir tanah. Tanah-Tanah semacam ini disebut sebagai tanah

granular atau non kohesif. Sebaliknya tanah yang banyak mengandung butiran halus, seperti

lempung, lanau dan koloid disebut sebagai tanah berbutir halus atau tanah kohesif.

a. Tanah granular

Tanah granular mempunyai tahana geser yang berupa gesekan. Tahanan gesernya

merupakan fungsi dari tegangan normal.Jika tegangan normalnya besar, maka tahanan

gesernya juga besar.

Page 2: BAB III.docx Praktek Mektan

Karena harga kohesi, c = 0 maka tegangan geser untuk tanah granular dapat dituliskan sebagai :

= tan

Pada gambar 3.1 ditunjukkan bahwa kuat geser tanah granular bertambah secara

signifikan dengan kenaikan tegangan normalnya. Tegangan normal ( ) adalah tegangan yang

bekerja tegak lurus pada bidang gesernya. Jika tanah granular kering dan tegangan normal san

dengan nol, maka tahanan gesernya juga nol. Apabila tanah basah, kemungkinan tanah ini

dapat mempunyai kohesi yang lemah. Namun kohesi tersebut tidak boleh diperhitungkan

sebagai bagian dari kuat geser dalam perencanaan pondasi.

b. Tanah Kohesif

Menentukan parameter kekuatan geser tanah kohesif dapat dilakukan dengan test di

laboratorium, yaitu menggunakan direct shear test atau triaxial test.

Jika pada tanah kohesif jenih diberikan beban, maka pertama kali beban tersebut akan

diterima oleh tekanan air dalam rongga pori tanah.Pada kondisi ini butiran-butiran tanah

lempung tidak dapat mendekat satu sama lain untuk mengembangkan tahanan geser selam

rongga pori masih terisi jenuh air. Karena rongga pori pada tanah lempung sangat kecil, maka

keluarnya air dari dalam rongga pori akan memerlukan waktu yang cukup lama.Setalah dalam

waktu yang lama air di dalam rongga pori berkurang, maka butiran-butiran lempung akan

mendekat satu sama lain sehingga tahana gesek tanahnya berkembang.

Pda tanah kohesif, untuk memeperoleh nilai kuat geser sangat poenting untuk

mengetahui besarnya tekanan air pori dalam tiaptahap pengujian. Pada uji kuat geser

menggunakan triaxial, dilakukan pada tekanan kekang ( 3) yang berbeda dengan tanpa adanya

air yang keluar (kjondisi undrained), maka pada setiap pengujian untuk contoh yang sama atau

identik akan diperoleh tegangan-tegangan utrama efektif ( 1 dan )yang sama. Demikian

pula nilai tegangan pada saat runtuh ( 1 – ) juga akan sama. ( adlah tegangan

Page 3: BAB III.docx Praktek Mektan

utama mayor dan adlah tegangan utama minor ) Pada kondisi ini hanya akan di peroleh

kohesi tak terdrainase (Cu), dengan = 0

Apabila jika pada saat pembebanan air pori yang ada di dalam rongga diberi kesempatan

untuk keluar (kondisi draine), maka butiran-butiran tanah lempung akan mendekat satu sama

lain sehingga menyebabkan kuat geser lempung menjadi bertambah.Dengan demikian tekanan

yang didukung oleh contoh tanah berupa tegangan efektif. Pada kondisi ini akan di peroleh nilai

kohesif efektif (C’) dan sudut geser dalam efektif ( ’) sehingga kuat geser tanahnya dinyatakan

dengan persamaan : = c’ + tan

1. Tujuan Pengujian :

Pengujian ini memepunyai tujuan untuk memperoleh parameter kekuatan geser tanah

terganggu atau tanah tidak terganggu yang terkonsolidasi. Dan di uji geser dengan di

beri kesempatan berdrainase dan kecepatan gerak tetap untuk skema pengujian ini

didapat dilihat gambara 3.3

2. Peralatan Dan Bahan Yang Digunakan :

a.Tabung contoh tanah

b. Alat pendorong contoh tanah (extruder)

c. Gergaji kawat (pisau pemotong)

d. satu set peralatan direct shear

e. Batu bata

f. Dial Holder

G. Timbangan dengan ketelitian

h. Stop watch

i. Cawan

j. Contoh tanah

k. Air suling atau air bersih

Page 4: BAB III.docx Praktek Mektan

3. Urutkan Pelaksanaan Test :

Test direct ini dilakukan sebanyak 3 kali dengan beban yang berbeda, yaitu 10 kg, 20 kg

dan 40 kg. Langkah-Langkah yang diambil dalam pelaksanaan test adalah :

a. Persiapan benda uji

b. Pemasangan benda uji pada kotak geser

c. Penyetelan rangka pembeban vertical

d. Penyetelan Arloji ukur gerak vertical

e. Penyatelan Arloji ukur gerak Horisontal

4. Urutkan Langkah-Langkah Persiapan Benda Uji :

a. Ambil contoh tanah dengan menggunakan tabung contoh

b. Letakkan tabung contoh tanah pada alat pendorong (extruder) stel dan kunci alat

tersebut hingga tabung contoh tidak bergerak.

c. Putar alat pendorong hingga contoh tanah di dalam tabung keluar sedikit. Potong

dan ratakan dengan gergaji kawat bagian permukaan sampai mendapatkan

permukaan tanah yang bersih (tidak terdapat batu)

d. Setelah mendapatakan permukaan yang bersih, letakkan ring direct shear (cincin

cetak) bpada bagian tepi tabung. Selanjutnya dorong terus contoh tanah tersebut

hingga masuk ke dalam cincin, lalu ratakan permukaan contoh tanah bagian atas dan

bawah dengan pisau atau gergaji kawat.

5. Urutkan Langkah-Langkah Pemasangan benda uji pada kotak geser.

a. Sebelum memasukkan contoh tanah kedalam kotak geser, terlebih dahulu periksa

dan bersihkan kotak geser, pasang baut pengunci agar kotak geser bagian atas dan

bawah menjadi satu rangkaian.

b. Masukkan batu pori bagian bawah kedalam kotak geser, lalu letakkan cincin cetak

yang berisi contoh tanah, pada kotak geser dengan posisi bagian runcingnya

menghadap ke atas (lihat gambar 3. 4)

Page 5: BAB III.docx Praktek Mektan

c. Masukkan contoh tanah ke dalam kotak geser dengan menggunakan alat pengeluar

contoh zang ditekan hingga keseluruhan contoh tanah masuk ke dalam alat geser,

seperti terlihat pada gambar 3.4

d. Pasang batu pori bagian atas, dan stel alat pembelian vertikal.untuk beban pada

pengujian pertama ini yang diberikan adalah 10kg. Selanjutnya pasang arloji ukur

gerak vertikal.

e. Stel dan pasang arloji ukur gerak horisontal.

f. Jenuhkan contoh tanah dengan cara mengisi bak dengan air hingga contoh tanah

dan batu pori terendam seluruhnya

g. Sebelum melakukan pergeseran horisontal terlebih dahulu lakukan pembebanan

konsolidasi.Dan tentukan waktu menentukan terjadinya 50% konsolidasi primer (t50)

h. Setelah mendapatkan harga t50 kemudian dilakukan untuk perhitungan untuk

melakukan pergeseran horisontal. Pergeseran horisontal ini dilakukan terus sampai

tanah tersebut mengalami keruntuhan, baru kemudian dihentikan

6. Urutkan Penyetelan Rangka Pembeban Vertikal

a. Angkat ujung lengan pembeban agar rangka pembebanan dapat diatur sedemikian

rupa hingga posisinya benar-benar vertikal tegak lurus.

b. Luruskan stang pembeban dan letakkan sampai menyentuh kotak geser dan

usahakan agra posisinya tidak berubah.

c. Pasang beban 10kg pada gantungan beban hingga lengan pembeban tidak

mengembang letaknya.

7. Urutkan Penyetelan Arloji Ukur Gerak Vertikal :

a. Psang arloji ukur pada penopang arloji ukur

b. Setel lengan penggantung arloji ukur agar batang arloji ukur menyentuh batang

penekan bagian atas

c. Setel arloji ukur sehingga letak jarum berada pada posisi nol.

Page 6: BAB III.docx Praktek Mektan

8. Urutkan Penyetelan Arloji Ukur Gerak Horisontal :

a. Urutkan arloji ukur pada penopang arloji ukur horisontal.

b. Setel penopang arloji ukur agar batang arloji ukur menyentuh kotak gesr yang berisi

contoh tanah.

c. Setel arloji ukur sehingga letak jarum berada pada posisi nol.

9. Urutkan Langka-Langkah Melakukan Pembebanan Konsolidasi

a. Lepaskan beban 10 kg yang terpasang

b. Pasang beban pada gantunga beban sehingga contoh tanah mendapat tekanan

sesuai dengan tekanan yang akan dialami di lapangan

c. Buka kunci lengan pembeban dan baca defleksi pada arloji ukur gerak vertikal untuk

waktu t = 0 menit, 0.25 menit, 1 menit, 4menit,6,25menit, 120menit, 240menit,

480menit dan 1440 menit.

10. Perhitungan :

Untuk data hasil pengamatan test direct shear sebaiknya ditabelkan seperti

contoh tabel 3. 1 adapun urutan pengisian table tersebut adalah :

a. Tentukan diameter contoh tanah (D) cm

b. Tentukan Luas contoh tanah (A) cm

c. Untuk pengisian tabel dapat dilakukan sesuai dengan urutan test, yaitu yang

pertama dihitung untuk test dengan beban 10kg

d. Kolom 1 pada tabel 3.1 diisi dengan waktu selama pengamatan test dilakukan

(dalam satuan menit)

e. Kolom 2 pada tabel 3.1, P(satuan)dapat diisikan data dari hasil pembacaan dial

reading selama pengujian

f. Kolom 3 pada tabel 3.1, menentukan gaya geser (P geser dapat diisikan berdasarkan

data dari pembacaan dial reading horisontal akibat pergeseran horisontal yang

diberikan. Harga gaya geser (P) ditentukan dengan cara mengalikan data yang ada

Page 7: BAB III.docx Praktek Mektan

pada kolom 2 dengan faktor koreksi, atau dengan melihat tabel proving ring dari alat

tersebut.

g. Kolom 4 pada tabel 3.1 , dial reading (mm) merupakan pengukuran pembacaan

akibat dari deformasi horisontal yang terjadi

h. Selanjutnya tentukan harga tegangan normal ( ), yaitu dengan rumus sebagai

berikut :

Dimana :

= tegangan normal

gaya normal

Luasan contoh tanah

i. Tentukan harga tegangan ( ) dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana :

= tegangan geser

P = gaya geser maximum

A = luasan contoh tanah

J. Selanjutnya gambar grafik antara tegangan antara tegangan normal dengan

tegangan geser untuk menentukan harga kohesi (C) dan sudut geser ( ).Tegangan

normal diplot sebagai sumbu mendatar (arah X) dan tegangan geser diplot sebagai

sumbu vertikal arah y), seperti contoh terlihat pada gambar 3.5

Page 8: BAB III.docx Praktek Mektan

BAB IV

UNCONFINED TEST

Pengujian Unconfined adalah jenis pengujian khusus dari test triaxial unconsolidated

undrained (UU) yang umum dilakukan untuk tanah lempung.Pada pengujian ini

tegangan penyekap, 3 adalah sama dengan nol. Tegangan aksial dilakukan terhadap

benda uji secara relative cepat sampai mencapai keruntuhan (lihat Gambar 4.1 ).

Pada titik keruntuhan , harga tegangan total utama kecil, 3 (minior pricipal stress)

adalah sama dengan nol, sedangkan harga tegangan total utama besar, 1 dituliskan

dengan persamaan :

1 = 3 + 3 = 3 = qu

Page 9: BAB III.docx Praktek Mektan

Karena tegangan kekuatan geser kondisi air termampatkan dari tanah tidak

tergantung pada tegangan penyekap maka

Harga qu di atas kita kenal sebagai kekuatan tekanan tanah kondisi tak

tersekap. Pada tabel 4.1 diberikan perkiraan harga-harga konsistensi tanah lempung

berdasarkan harga kekuatan tekanan tak tersekap.

Secara teoritis untuk tanah lempung jenuh air yang sama, dengan diberikan

uji tekanan tak tersekap dalam kondisi air termampatkan tak terkendali

( Unconso;lidated Undrained) akan menghasilkan harga Cu yang sama. Tetapi pada

kenyataanya pengujian Unconfined Comnpression pada tanah lempung jenuh air

biasanya menghasilkan harga Cu yang sedikit lebih kecil dari harga yang diperoleh

dari pengujian UU. Hal ini dapat dilihat seperti yang tertera pada ganbar 4. 2

1. Tujuan Pengujian

Pengujian ini bertujuan untuk menentukan parameter kekuatan tekan bebas

tanah kohesif pada kondisi tanah asli (undisturbed) maupun tanah yang

dipadatkan/ dibuat (remoulded)

2. Peralatan Yang Digunakan

a. Tabung contoh tanah

b. Mesin Penekan

c. Tabung penuh dan Tabung belah

d. Alat pengeluar contoh

e. Dial deformasi

f. Jangka sorong

g. Stop watch

h. Oven

i. Timbangan

j. Gergaji kawat atau pisau

Page 10: BAB III.docx Praktek Mektan

3. Benda uji nyang digunakan :

a. ukuran Benda Uji :

Benda uji yang digunakan mempunyai diameter minimum 1.3 in (33 mm),

apabila ukuran maksimum partikel benda uji lebih kecil dari 1/10 diameter benda

uji.Untuk benda uji zang berdiameter minimal 2.8 in (17 mm) atau lebih, digunakan

apabila ukuran partikel maksimum lebih kecil dari 1/6 diameter benda uji.

Tinggi contoh dibuat 2 atau 3 kali diameternya.

b. Benda uji Asli

Untuk menjamin keaslian benda uji keluarkan benda uji dari dalam tabung

contoh asli, potong bagian contoh yang terdapat pada tepi tabung contoh asli

sepanjang 2 cm. Dorong benda uji pada tabung contoh asli, sampai masuk

seluruhnza ke dalam tabung yang akan di uji. Ratakan kedua ujung permukaan

benda uji dengan pisau.

Ambil benda uji dari tabung contoh asli dengan memasang tabung zang sesuai

ukuran benda uji yang di gunakan tepat di tengah-tengah.

Keluarkan benda uji yang sudah tercetak dalam tabung dengan alat pengeluar

contoh, tentukan berat benda uji tersebut.

c. Benda Uji Buatan

Siapkan tabung belah yang sudah diberi pelumas bagian dalamnza dengan

ukuran sesuai pada langkah 1.

Siapkan benda uji dari contoh tanah asli atau dari contoh tanah terganggu.

Untuk benda uji dari contoh tanah buatan, remas-remas dengan jari tangan

hingga mendapatkan berat isi seragam. Masukkan sedikit demi sedikit ke

dalam tabung belah dan padatkan. Pengisian terus dilakukan sampai

Memenuhi isi tabung. Usahakan dalam memadatkan benda uji tersebut

menghasuilkan tingkat kepadatan yang sama.

Keluarkan benda uji tersebut, tentukan beratnya.

4. Urutkan Pelaksana Test :

Page 11: BAB III.docx Praktek Mektan

a. Tempatkan benda uji pada mesin penekan tepat di tengah-tengah plat bagian

bawah. Turunkan plat bagian atas sampai menyentuh permukaan benda

uji.

b. Putar dial beban maupun dial deformasi pada posisi nol

c. Lakukan penekanan dengan nilai regangan ½ - 2% per menit fan catat nilai

beban dan deformasi yang terjadi setiap 30 detik.

d. Penekanan terus diklakukan hingga sudah tidak ada penambahan regangan

atau hingga tercapainya regangan 20%

e. Tentukan kadar air benda uji

f. Gambarkan pola keruntuhan yang terjadi pada benda uji tersebut, dan ukur

sudut kemiringan keruntuhanya.

5. Tahapoan Perhitungan :

Sebelum melangkah pada tahap perhitungan, hendaknya semua data

hasil pengamatan ditabulasikan seperti pada contoh Tabel 4.2 Adapun langkah-

langkah perhitunganya yang diisikan seperti contoh Tabel 4. 2 adalah sebagaio

berikut :

a. Tentukan berat uji (gr)

b. Tentukan tinggi benda uji (cm)

c. Tentukan diameter bemnda uji (cm)

d. Tentukan luas benda uji (A0 Cm2)

e. Tentukan harga berat volume bendsa uji (gr/cm3)

f. Pada kolom 1, data zang diisikan adalah data waktu pengamatan

(menit)

g. Kolom 2, diisikan data berdasarkan dari hasil pengamatan pembacaan

dial resding regangan selama pengujian

h. Kolom 3, diisikan data berdasarkan dari hasil pengamatan pembacaan

dial beban (load dial)

Page 12: BAB III.docx Praktek Mektan

i. Kolom 4, hitung harga deformasi benda uji ( h) dalam satuan cm,

yaitu dengan cara data dari kolom 2 dikalikan 0,001, contohpada

tabel 4. 2 dapat dilihat

Pada awktu 0,5 menit pembacaan dial reading menunjukkan 38, maka

harga h = 38 x 0,01 = 0,038 (kolom 4)

j. Kolom 5, hitung harga regangan aksial ( ) dalam satuan persen.

Nilai regangan aksial selama beban diberikan, sebagai berikut Ë

= h/h (%)

imana =

= regangan aksial

h= perbedaan tinggi benda uji

h=tinggi benda uji semula

contoh pada tabel 4. 2

Pada waktu 0,5 menit, diperoleh harga h = 0,038 cm (dari kolom 4),

sedangkan tinggi sample (h) = 7.6 cm

= h/h=0,038/7,6 x 100% =0,5%

k. Kolom 6, zaitu harga factor korelasi luas menggunakan rumus =

(1- ) yaitu dengan cara = satu dikurangi harga dari kolom 5.

Contoh pada tabel 4.2 =

Pada waktu 0,5 menit,setelah dihitung harga = 0,5 % (dari

kolom),maka =

Harga factor korelasi luas = 1-0,5% = 1-0,005 = 0,995

Page 13: BAB III.docx Praktek Mektan

L. Kolom 7, Hitungf luas permukaan benda uji hasil korelasi, selam

beban diberikan, sebagai berikut=

A = A0/1-

Dimana=

A0 = luas permukaan tinggi benda uji

= regangan aksial

Contoh pada tabel 4.2

Pada waktu 0,5 menit, setelah dihitung harga (1- ) = 0,995,

sedangkan luas benda uji (A0) = 11,341 cm2 , maka

A = 11,341/0,995 = 11,398 cm2

m. Kolom 8, hitung harga total beban di atas benda uji yaitu

dilakukan dengan cara data dari kolom 3 dikalikan dengan harga

kalibrasi proving ring alat tersebut.

n. Tentukan tegangan yang terjadi yang merupakan beban per

satuan luas. Sebagai berikut :

c=P/A

Dimana :

c= tegangan per satuan luas (kg/ cm2)

P =beban yang diberikan (kg)

A’=Luas permukaan benda uji terkoreksi

Contoh pada tabel 4.2

Pada waktu 0.5 menit total beban (P) yang diberikan adalah = 0,47 kg

(dari kolom 8), sedangkan A = 11,398 cm2(dari kolom 7) maka :

c=P/A=0,47/11,341=0,042 kg/cm2

o. Buat bgrafik hubungan antara tegangan pada skala ordinat dengan

regangan aksial pada skala absis. Tentukan dari grafik tersebut nilai

Page 14: BAB III.docx Praktek Mektan

tegangan yang maksimum. Nilai tersebut merupakan nilai kekuatan

tekan bebas (Unconfined Strength)


Top Related