1 KUAT GESER TANAH KERUNTUHAN AKIBAT GESER Tanah hanya runtuh akibat geser, tanah tidak runtuh akibat tekanan strip footing embankment Pada saat runtuh, nilai tekanan (beban) sepanjang bidang runtuh mencapai nilai maksimum kekuatan gesernya failure surfacemobilised shear resistance 2 3 KERUNTUHAN GESER Partikel tanah bergerak relatif terhadap partikel tanah lainnya sepanjang bidang runtuh Tidak ada kerusakan pada partikel tanah Bidang runtuh 4 Shear failure Pasa saat runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh (t) mencapai nilai kuat geser tanah (tf). 5 Pengertian Kuat Geser Tanah Kuat geser tanah : Tahanan geser per satuan luas yang mampu diberikan oleh tanah untuk menahan keruntuhan dan pergerakan tanah sepanjang garis keruntuhannya (Braja M. Das)6 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb Sebuahmaterialruntuhakibatkombinasikritisantara tegangannormal(o)dantegangangeser(t),danbukan hanyaakibattegangannormalmaksimumsajaatau tegangan geser maksimum saja (Mohr, 1900) Untuk hampir semua permasalahan mekanika tanah, maka nilai kuat geser pada bidang runtuh dapat didekati dengan sebuahformulaataufungsiyanglineardaritegangan normal (Coulomb, 1776) KombinasikeduanyadisebutsebagaiKriteriakeruntuhan Mohr-Coulomb 7 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb t o | o t tan + = cfc | kohesi Sudut geser dalam tf adalah nilai tegangan maksimum yang bisa dipikul oleh tanah pada tegangan normalnya, o. tf o 8 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb | o t tanf fc + =Komponen kuat geser tanah : Kohesi (cohesive) and Gesekan (frictional). of tf | t o c of tan | c frictional component c dan | adalah parameter kuat geser tanah. Makin tinggi nilainya, makin tinggi kekuatan tanahnya Lingkaran Mohr & Kurva Keruntuhan X Y Elemen tanah pada lokasi yang berbeda X Y X Y ~ runtuh ~ stabil t o Mohr Circles & Failure Envelope Y Tegangan vertikal sebelum diberikan pembebanan o3 o3 o3 Ao o3+Ao Ao Elemen tanah tidak akan runtuh jika belum mencapai kurva keruntuhannya GL Mohr Circles & Failure Envelope Y oc oc o3 Ao GL Ketika beban bertambah maka lingkaran Mohr akan semain besar .. .dan akhirnya terjadi keruntuhan pada saat lingkaran Mohr mencapai garis keruntuhan Kemiringan Bidang Runtuh Y o3 o3 o3 Ao GL o3+Ao 90+| | 45 + |/2 Kemiringan bidang runtuh terjadi pada 45 + |/2 terhadap horizontal 45 + |/2 Y Lingkaran Mohr Untuk o & o XXX ov oh ov oh u u =+ total stresses effective stresses ovohovoh u Garis keruntuhan untuk o & o Beberapa sampel diuji dengan cara memberikan tegangan isotropic yang berbeda-beda hingga runtuh oc oc oc oc Aof Awal Runtuh uf Pada saat runtuh, o3 = oc;o1 = oc+Aof o3 = o3 uf ;o1 = o1 - uf c, | c, | in terms of o in terms of o Tegangan X o1 o3 o3o1 Ao 1 = 3+UJI LABORATORIUM UNTUK KUAT GESER TANAH UJI Triaxial UJI UCT (Unconfined Compression Test) UJI Geser Langsung (Direct Shear) UJI TRIAXIAL 19 Alat Uji Triaxial 20 Alat Uji Triaxial porous stone impervious membrane piston (untuk memberikan tegangan deviator) O-ring pedestal cell cell pressure back pressure pore pressure or volume change water Sampel pada kondisi runtuh Bidang runtuh 21 TIPE PENGUJIAN TRIAXIAL Under all-around cell pressure oc Penggeseran (pembebanan) Apakah katup drainase terbuka?Apakah katup drainase terbuka? deviator stress (Ao) yes no yesno Consolidated sample Unconsolidated sample Drained loading Undrained loading 22 TIPE PENGUJIAN TRIAXIAL Tergantung pada kondisi drainase dilakukan atau tidak pada saat : Konsolidasi Penggeseran Ada 3 tipe pengujian Triaxial: ConsolidatedDrained (CD) test Consolidated Undrained (CU) test Unconsolidated Undrained (UU) test Tanah granular tidak punya lekatan (kohesi). c = 0 & c= 0 Untuk tanah terkonsolidasi normal,c = 0 & c = 0. Pada kondisi UU, maka nilai |u = 0 24 CD, CU and UU Triaxial Tests Tidak boleh ada tekanan air pori berlebih terjadi pada sampel saat pengujian Penggeseran dengan kecepatan yang sangat rengah untuk mencegah 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) 25 CD, CU and UU Triaxial Tests Tekanan air pori muncul saat penggeseran lebih cepat dari CD (lebih direkomendasikan untuk menghasilkan nilai c and |) Consolidated Undrained (CU) Test dihasilkan nilai c dan | dihasilkan o 26 CD, CU and UU Triaxial Tests Tekanan air pori muncul saat penggeseran Pengujian sangat cepat Unconsolidated Undrained (UU) Test Kondisi tegangan total dihasilkan cu dan |u

Tetapi tidak diukur o unknown = 0; maka garis keruntuhan akan horizontal cu dan |u digunakan pada analisis dengan kondisitak teralir (e.g., stabilitas jangka pendek,Pembebanan yang cepat) Hubungan o1- o3 Saat Runtuh X Elemen tanah saat runtuh o3o1 Xo3 o1 ) 2 / 45 tan( 2 ) 2 / 45 ( tan23 1| | o o + + + = c) 2 / 45 tan( 2 ) 2 / 45 ( tan21 3| | o o = cContoh Hasil Uji TX-UU Contoh Hasil Uji TX-UU Contoh Hasil Uji TX-UU UJI UCT ALAT UJI UCT UJI UCT Pada prinsipnya sama dengan uji Triaxial Perbedaannya hanya pada UCT tidak ada tegangan cell atau tegangan keliling Akibatnya nilai o3 = 0 Tidak ada nilai sudut geser dalam Kuat tekan, qu = deviator stress Kohesi = 0.5 x qu UJI UCT o3o1 Ao = qu cu = qu /2 UJI GESER LANGSUNG UJI GESER LANGSUNG Motor drive Load cell to measure Shear Force Normal load Rollers Soil Porous plates Top platen Measure relative horizontal displacement, dxvertical displacement of top platen, dy Hasil uji geser langsung dapat digunakan untuk analisis kestabilan dalam bidang geoteknik, di antaranya untuk analisis kestabilan lereng, daya dukung pondasi, analisis dinding penahan, dan lain-lain. Uji geser langsung tidak dapat mengukur tekanan air pori yang timbul saat penggeseran dan tidak dapat mengontrol tegangan yang terjadi di sekeliling contoh tanah Keterbatasan uji geser langsung yang lain adalah karena bidang runtuh tanah ditentukan, meskipun belum tentu merupakan bidang terlemah. UJI GESER LANGSUNG CATATAN PENTING Nilai kuat geser tanah terdiri atas nilai lekatan (c) dan nilai friksi (|) Tanahyangmurniyaituyangtidakmengandungtanah yanglain,hanyamempunyai1(satu)nilaikuatgesersaja mis. lempung murni, pasir murni Tanah lempung murni memiliki lekatan tapi tidak memiliki friksi, sehingga hanya mempunyai nilai c saja Tanah pasir murni hanya memiliki friksi dan tidak memiliki lekatan, sehingga hanya mempunyai | saja Kondisidimanaairtidaksempatmengalami disipasi/jangkapendek,disebutsebagaiUndrained(TSA, total stress analysis) CATATAN | o t tanf fc + =ufu u c S | o tan + = Kondisidimanaairmengalamidisipasi/jangkapanjang, disebut sebagai drained (ESA, effective stress analysis) CATATAN ' tan ' ' ' | o tf fc + =Bedakan dengan tegangan vertikan efektif!!! UJI LAPANGAN UNTUK KUAT GESER TANAH UJI CPT/CPTU UJI SPT UJI VANE SHEAR CPT (Cone Penetration Test) CPT (Cone Penetration Test) Equipment CPT (Cone Penetration Test) Equipment CPT (Cone Penetration Test) Result Data Primer : qc (tahanan Ujung) fs (gesekan selimut) FR (friction ratio) Data Sekunder : Kekuatan tanah Perkiraan kedalaman tanah keras Perkiraan perilaku tanah Perkiraan muka air tanah (tidak digunakan!) Menentukan Stratifikasi Tanah Berdasarkan Data Sondir Stratifikasi Tanah - CPT Gunakan tabel data qc, fs, FR Stratifikasi Tanah - CPT Gunakan grafik dari Schmertmann Stratifikasi Tanah - CPT Tentukan Jenis Tanah Untuk setiap nilai qc, dan FR Stratifikasi Tanah - CPT Tentukan kedalamannya 0.0 2.6 4.6 Stratifikasi Tanah - CPT Tentukan Pembagian Jenis tanah 0.0 2.6 4.6 SILT SAND Stratifikasi Tanah - CPT Tentukan nilai tahanan ujung (qc) rata-rata atau terkecil 0.0 2.6 4.6 SILT SAND qc = 11 kg/cm2 qc = 14 kg/cm2 Stratifikasi Tanah - CPT Stratifikasi tanah 0.0 2.6 4.6 SILT SAND qc = 11 kg/cm2 qc = 14 kg/cm2 PEMBORAN TEKNIK Pemboran Teknik Equipment Pemboran Teknik Purposes Pemboran Teknik Equipment Pemboran Teknik Core Sample Core Box Pemboran Teknik SPT Test Pemboran Teknik SPT Test Pemboran Teknik SPT Test Pemboran Teknik Result Pemboran Teknik Result Stratifikasi dan Pelapisan Tanah Pemboran Teknik Result Symbol Stratifikasi dan Pelapisan Tanah Pemboran Teknik Result Elevasi Muka Air Tanah Pemboran Teknik Result Kedalaman Pengambilan Sample Pemboran Teknik Result Kedalaman Pengujian SPT Pemboran Teknik Result Nilai N Value Menentukan Perlapisan Tanah Berdasarkan Data Bor Perlapisan Tanah Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah Perlapisan Tanah Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah 0 1 4.5 11 Perlapisan Tanah Tentukan Jenis Tanahnya 0 1 4.5 11 SILTY CLAY PEAT CLAY Perlapisan Tanah Tentukan Nilai N nya (Rata2 atau Terkecil) 0 1 4.5 11 SILTY CLAY PEAT CLAY N=1 N=1 N=11 N=26 Perlapisan Tanah Untuk Perlapisan yg sama, boleh dibagi lagi jika strength berbeda jauh 0 1 4.5 11 SILTY CLAY PEAT CLAY N=1 N=1 N=11 N=26 CLAY 8.5 Perlapisan Tanah Panduan pengelompokan nilai N PASIR Perlapisan Tanah Panduan pengelompokan nilai N LEMPUNG Perlapisan Tanah Panduan pengelompokan nilai N LEMPUNG N < 2 very soft Su < 0.25 kg/cm2 2 < N < 4 soft 0.25 < Su < 0.5 kg/cm2 4 < N < 8 medium 0.5 < Su < 1 kg/cm2 8 < N < 15 stiff /firm 1 < Su < 2 kg/cm2 15 < N < 30 very stiff 2 < Su < 4 kg/cm2 N > 30 hard Su > 4 kg/cm2 Perlapisan Tanah Sketsa Perlapisan Tanah 0 1 4.5 11 SILTY CLAY PEAT CLAY N=1 N=1 N=11 N=26 CLAY 8.5 Menentukan Parameter Tanah Berdasarkan Data Bor Perlapisan Tanah PARAMETER TANAH Berdasarkan data lab. (UCT, TX UU, TX CU, TX CD) Berdasarkan data lapangan : N pemboran teknik qc sondir/CPTu GUNAKAN SEBANYAK MUNGKIN DATA AGAR DIPEROLEH PARAMETER YANG DAPAT DIANDALKAN Perlapisan Tanah PARAMETER TANAH UNTUK DESAIN PONDASI Kuat geser tanah kohesi (c), sudut geser dalam (|) Berat isi tanah n, sat Parameter konsolidasi Cc, Cs, Pc, e, E, mv JIKA DATA LAB TIDAK LENGKAP GUNAKAN KORELASI YANG SESUAI DAN AMAN Perlapisan Tanah Asumsikan Lempung cu = ada, | = 00 Pasir cu = 0, | = ada0 JIKA DATA KURANG LENGKAP ASUMSIKAN TANAH ADALAH PASIR MURNI, ATAU LEMPUNG MURNI Perlapisan Tanah Kuat Geser Tanah PASIR LEMPUNG Perlapisan Tanah Kuat Geser Tanah qc = 4 Nspt untuk tanah pasiran qc = 2 Nspt untuk lempung cu = (1/25 1/40 ) qc cu = (1/14) qc (begemann 1963) qu = 0.5 cu cu = (1/20 ) qc (n/a) cu = (qc - sv0)/Nk ; Nk = 15 (first estimate) or 17 (Kjekstad et al) cu = fs/12 Perlapisan Tanah Kuat Geser Tanah PASIR Perlapisan Tanah Konsolidasi mv = 1/(o.qc) ; o = 2(Gielly et al 1969 dan Sanglerat et al 1972) or 3 mv = 1/(7.6 N) E = 1/mv E = 7 Nspt (jepang) (drained) Es = 2 qc (schmertmann 1970) Perlapisan Tanah Berat Isi tanah Jenis Tanahn (t/m3) Lempung1.2 - 1.7 Pasir1.5 - 1.9 sat = 1.1 x n Perlapisan Tanah Stratifikasi dan Parameter Tanah Bore hole : Water Table : 2.5 mLayer Soil Type N Value cu (kg/cm2) | (0) sat (t/m3) unsat (t/m3) E (kg/cm2) v1 0.0 - 5.5 Sand 9 0.00 31.8 2.00 1.82 126 0.302 5.5 - 7.5 Sand 2 0.00 25.5 1.90 1.73 28 0.353 7.5 - 11.5 Sand 17 0.00 36.2 1.85 1.68 238 0.304 11.5 - 13.5 Sand 50 0.00 47.7 1.80 1.64 700 0.255 13.5 - 19.5 Sand 16 0.00 35.7 1.77 1.61 224 0.306 19.5 - 23.5 Sand 50 0.00 47.7 1.77 1.61 700 0.257 23.5 - 30.0 Sand 18 0.00 36.6 1.77 1.61 252 0.308 30.0 33.5 Clay 22 1.38 0.0 1.75 1.59 154 0.309 33.5 37.5 Clay 50 3.13 0.0 1.75 1.59 350 0.2510 37.5 - 40.0 Clay 32 2.00 0.0 1.75 1.59 224 0.30Bore hole : Water Table : 2.0 mLayer Soil Type N Value cu (kg/cm2) | (0) sat (t/m3) unsat (t/m3) E (kg/cm2) v1 0.0 - 5.5 Sand 4 0.00 27.8 2.00 1.82 56 0.302 5.5 - 19.5 Sand 9 0.00 31.8 1.80 1.64 126 0.303 19.5 - 23.5 Sand 25 0.00 39.6 1.77 1.61 350 0.304 23.5 - 29.5 Sand 8 0.00 31.1 1.77 1.61 112 0.305 29.5 - 33.5 Clay 19 1.19 0.0 1.75 1.59 133 0.306 33.5 - 40.0 Clay 33 2.06 0.0 1.75 1.59 231 0.30Depth (m)Depth (m)BH 01BH 02Vane Shear Test (VST) ( )3uDT76s t =dimana : su =kuatgesertanahtak terdrainase T=torsi D=diameter pisau baling Vane Shear Test (VST)