MEKANIKA TANAH (SIL211)
KUAT GESER TANAH
Departemen Teknik Sipil dan LingkunganFakultas Teknolog Pertanian
Institut Pertanian Bogor
1
KERUNTUHAN AKIBAT GESERTanah umumnya runtuh akibat geser
embankment
strip footing
failure surface mobilised shearresistance
Pada saat runtuh, nilai tekanan (beban) sepanjang bidang runtuhmencapai nilai kuat gesernya
2
3
KERUNTUHAN GESER
Partikel tanah bergerak relatifterhadap partikel tanah lainnyasepanjang bidang runtuh
Tidak ada kerusakan pada partikeltanah
Bidang runtuh
4
Shear failure
Pasa saat runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh ()mencapai nilai kuat geser tanah (f).
c
Kriteria Keruntuhan Mohr‐Coulomb
f c tan
kohesi Sudut geserdalam
f adalah nilai tegangan maksimum yang bisa dipikul oleh tanah padategangan normalnya, .
f
6
f c f tan
f
f
Kriteria Keruntuhan Mohr‐CoulombKomponen kuat geser tanah : Kohesi (cohesive) danGesekan (frictional).
c
ftan
c
frictionalcomponent
c dan adalah nilai kuatgeser tanah.
Makin tinggi nilainya, makintinggi kuat gesernya
X
Y Elemen tanahpada lokasi yangberbeda
X
X
Y
~ runtuh
~ stabil
Lingkaran Mohr & KurvaKeruntuhan
Y
Y
Tegangan vertikal sebelumdiberikan pembebanan
c
c c+
Mohr Circles & Failure EnvelopeElemen tanah tidak akan runtuhjika belum mencapai kurvakeruntuhannya
GL
c
Y c
Mohr Circles & Failure EnvelopeKetika beban bertambahmaka lingkaran Mohr akansemain besar…
GL
c
c
.. .dan akhirnya terjadi keruntuhanpada saat lingkaran Mohrmencapai garis keruntuhan
c
Y c
c c+
90+
Kemiringan Bidang RuntuhKemiringan bidangruntuh terjadi pada45 + /2 terhadaphorizontal
45 + /2GL
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 dengancara memberikan teganganisotropic yang berbeda-bedahingga runtuh
c
f
c
Awal…
c
Runtuh
c
uf
3= c; 1 = c+f
3’= 3 – uf ; 1’ = 1 - uf
c,
in terms of Pada saat runtuh,
c’, ’
in terms of ’
UJI LABORATORIUM UNTUK KUATGESER TANAH
• UJI TRIAXIAL• UJI UCT (Unconfined Compression Test)• UJI Geser Langsung (Direct Shear)
UJI TRIAXIAL
16
Alat Uji Triaxial
pedestal
17
cell
cell pressure
back pressure
stone
water
pore pressure or
volume change
Alat Uji Triaxialpiston (untuk memberikan tegangan deviator)
Bidang runtuhO-ring
imperviousmembrane
Sampel padakondisi runtuh
porous
Pengujian TriaksialPengujian Triaksial
18
Under all-aroundcell pressure c
Apakah katup drainase terbuka?
Penggeseran(pembebanan)
Apakah katup drainase terbuka?
TIPE PENGUJIAN TRIAXIALdeviator stress ()
yes
Consolidatedsample
no
Unconsolidatedsample
yes
Drainedloading
no
Undrainedloading
TIPE PENGUJIAN TRIAXIALTergantung pada kondisi drainase dilakukan atau tidakpada saat :
Konsolidasi
Penggeseran
Ada 3 tipe pengujian Triaxial:
ConsolidatedConsolidated
Drained (CD) testUndrained (CU) test
Unconsolidated Undrained (UU) test
19
Tanah granular tidakpunya lekatan (kohesi).
c = 0 & c’= 0
Untuk tanah terkonsolidasinormal, c’ = 0 & c = 0.
Pada kondisi UU,Maka nilai u = 0
21
CD, CU and UU Triaxial Tests
Tidak boleh ada tekanan air pori berlebih terjadi padasampel saat pengujian
Penggeseran dengan kecepatan yang sangat rengah untukmencegah munculnya tekanan air pori berlebih
Uji Consolidated Drained (CD)
dihasilkan nilai c’ dan ’
Bisa berhari‐hari! Jarang dilakukan
c’ dam ’ digunakan pada analisis dengan kondisiteralir penuh (e.g., stabilitas lereng jangka panjang,Pembebanan yang sangat lambat)
22
CD, CU and UU Triaxial Tests
Tekanan air pori muncul saat penggeseran
lebih cepat dari CD (lebih direkomendasikan untuk menghasilkannilai c’ and ’)
Consolidated Undrained (CU) Test
dihasilkan nilai c’ dan ’
dihasilkan ’
CD, CU and UU Triaxial TestsUnconsolidated Undrained (UU) Test
Tekanan air pori muncul saat penggeseran
Tetapi tidak diukur’ unknown
= 0; maka garis keruntuhan akanhorizontal
Kondisi tegangan total dihasilkan cu dan u
Pengujian sangat cepat
cu dan u digunakan pada analisis dengan kondisitak teralir (e.g., stabilitas jangka pendek,Pembebanan yang cepat)
23
X
Elemen tanah saatruntuh
3 1
X 3
Hubungan 1- 3 Saat Runtuh1
UJI UCT
ALAT UJI UCT
UJI UCT
• Pada prinsipnya sama dengan uji Triaxial• Perbedaannya hanya pada UCT tidak adategangan cell atau tegangan keliling
• Akibatnya nilai 3 = 0• Tidak ada nilai sudut geser dalam• Kuat tekan, qu = deviator stress• Kohesi = 0.5 x qu
3 1
= qu
UJI UCT
cu = qu /2
UJI GESER LANGSUNG
Motordrive
measure ShearForce
Porous plates
UJI GESER LANGSUNG
Normal load
Top platen
Load cell to
Measure
Soil
Rollers
relative horizontal displacement, dx
vertical displacement of top platen, dy
ALAT UJI GESER LANGSUNG
• 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
In‐situ shear tests
Vane shear test
Torvane
Pocket Penetrometer
Pressuremeter
Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT)
Standard Penetration Test, SPT
In‐situ shear tests
Vane shear test (suitable for soft to stiff clays)
Torvane
Pocket Penetrometer
Pressuremeter
Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT)
Standard Penetration Test, SPT
PLAN VIEW
Vane shear testThis is one of the most versatile and widely used devices used for investigatingundrained shear strength (Cu) and sensitivity of soft clays
Bore hole (diameter = DB)
h > 3DB)
Vane
D
H
Applied Torque, T
Vane T
Rupture surface
Disturbed soil
Rate of rotation : 60 – 120 per minuteTest can be conducted at 0.5 m verticalintervals
In‐situ shear tests
Vane shear test
Torvane (suitable for very soft to stiff clays)
Pocket Penetrometer
Pressuremeter
Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT)
Standard Penetration Test, SPT
Torvane
Torvane is a modification to the vane
In‐situ shear tests
Vane shear test
Torvane
Pocket Penetrometer (suitable for very soft to stiff clays)
Pressuremeter
Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT)
Standard Penetration Test, SPT
Pocket Penetrometer
Pushed directly into the soil. The unconfined compressionstrength (qu) is measured by a calibrated spring.
Swedish Fall Cone (suitable for very soft to soft clays)
The test must be calibrated
Soil sample
Cu ∞Mass of the cone∞ 1/(penetration)2
In‐situ shear tests
Vane shear test
Torvane
Pocket Penetrometer
Pressuremeter (suitable for all soil types)
Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT)
Standard Penetration Test, SPT
Pressuremeter
Pre – bored or self – bored hole
Guard cell
Measuring cell
Guard cell
Coaxial tube
Water
Air
In‐situ shear tests
Vane shear test
Torvane
Pocket Penetrometer
Pressuremeter
Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) (suitable for all soil types except very course granular materials)
Standard Penetration Test, SPT
Static ConePenetrometertest
Cone penetrometers withpore water pressuremeasurement capability areknown as piezocones
40 mm
40 mm
40 mm
40 mm
In‐situ shear tests
Vane shear test
Torvane
Pocket Penetrometer
Pressuremeter
Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT)
Standard Penetration Test, SPT (suitable for granular materials)
Standard Penetration Test, SPT
SPT is the most widely used test procedure to determine theproperties of in‐situ soils
63.5 kg
0.76 m
Drill rod0.15 m0.15 m0.15 m
Number of blows = N1
Number of blows = N2
Number of blows = N3
Standard penetration resistance (SPT N) = N2 + N3
Number of blows for the first 150 mmpenetration is disregarded due to thedisturbance likely to exist at the bottom of thedrill hole
The test can be conducted at every 1m verticalintervals
Various correlations have been developed to determine soilstrength parameters (c, ect) from N
Standard Penetration Test, SPT
SPT (Manual operation)
