Kuat Geser Tanah - ?· Theory Mohr - Coulomb ... • Hasil uji geser langsung suatu contoh tanah lempung berpasir ukuran : diameter = 63.1 mm dan tebal = 25 mm (Luas, A = 3127 mm2)

Download Kuat Geser Tanah -   ?· Theory Mohr - Coulomb ... • Hasil uji geser langsung suatu contoh tanah lempung berpasir ukuran : diameter = 63.1 mm dan tebal = 25 mm (Luas, A = 3127 mm2)

Post on 04-Feb-2018

222 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>KuatKuat GeserGeser TanahTanahShear Strength of SoilsShear Strength of Soils</p><p>Dr.EngDr.Eng. Agus Setyo Muntohar, S.T., M.Eng.Sc.. Agus Setyo Muntohar, S.T., M.Eng.Sc.</p><p>MengapaMengapa mempelajarimempelajari kekuatankekuatantanahtanah??</p><p> Keamanan atau kenyamananstruktur yang berdiri di atastanah tergantung padakekuatan tanah dibawahnya.</p><p> Jika tanah runtuh, makastruktur tersebut akan runtuhyang merenggut korban dankerugian ekonomi.</p><p> Kekuatan tanah yang dimaksud adalah kekuatangeser tanah (shear strength).</p></li><li><p>ApaApa kekuatankekuatan tanahtanah??</p><p> Kekuatan geser (shear strength) tanah merupakangaya tahanan internal yang bekerja per satuan luasmasa tanah untuk menahan keruntuhan ataukegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masatanah tersebut.</p><p> Pemahaman terhadap proses dari perlawanan gesersangat diperlukan untuk analisis stabilitas tanahseperti kuat dukung, stabilitas lereng, tekanan tanahlateral pada struktur penahan tanah.</p><p>KriteriaKriteria KeruntuhanKeruntuhanMohr Mohr CoulombCoulomb</p><p> Keruntuhan dalam suatu bahan dapat terjadi akibatkombinasi kritis dari tegangan normal dan tegangangeser, dan bukan salah satu dari tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum.</p><p> Hubungan antara kedua tegangan tersebut : </p><p> Bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan olehkohesi (c) dan gesekan antar butir-butir tanah ().</p><p>ff = f(= f())</p><p>ff = c+ = c+ tan tan </p></li><li><p>Theory Mohr Theory Mohr -- CoulombCoulomb</p><p>ff = f(= f())</p><p>ff = c= c + + tan tan </p><p>cc</p><p>a</p><p>b</p><p>A</p><p>B</p><p>C </p><p>Bidang Runtuh</p><p>Kurva keruntuhan</p><p>D</p><p>KriteriaKriteria KeruntuhanKeruntuhanMohr Mohr CoulombCoulomb</p><p> Jika dan pada bidang runtuh ab mencapai titik A, keruntuhan geser tidak akan terjadi.</p><p> Keruntuhan geser akan terjadi, jika dan padabidang runtuh ab mencapai titik B dalam kurvaselubung keruntuhan.</p><p> Keadaan tegangan pada titik C tidak akan pernahterjadi, sebab keruntuhan telah terjadi sebelummencapai tegangan tersebut.</p></li><li><p>LingkaranLingkaran Mohr Mohr UntukUntuk KuatKuat GeserGeser</p><p>ff = c= c + + tan tan </p><p>cc</p><p>E</p><p>F</p><p>22</p><p>33 ab</p><p>d</p><p>ef</p><p>g</p><p>h</p><p>11</p><p>11</p><p>33</p><p>22 = 90 + = 90 + </p><p> = 45 + = 45 + /2/2</p><p>O ff</p><p>LingkaranLingkaran Mohr Mohr UntukUntuk KuatKuat GeserGeser</p><p> ++</p><p> +=</p><p> ++</p><p> +=</p><p>245tanc2</p><p>245tan</p><p>or2'45tan'c2</p><p>2'45tan''</p><p>231</p><p>231</p></li><li><p>KurvaKurva p p -- q (q (p p q curveq curve))</p><p>pp</p><p>4545oo</p><p>33</p><p>a b</p><p>d</p><p>e</p><p>g</p><p>h</p><p>11O</p><p>qq</p><p>4545oo</p><p>Garis selubungkeruntuhan</p><p>( )3''21'q 1 =</p><p>( )3''21'p 1 +=</p><p>( )'tan sinarc' =</p><p>'cos'a'c</p><p>=</p><p>UjiUji Parameter Parameter KekuatanKekuatan GeserGeserTanah Tanah didi LaboratoriumLaboratorium</p><p> Jenis pengujian yang sering dilakukan : Uji geser langsung (direct shear test) Uji tiga paksi (triaxial test) Uji tekan bebas (unconfined compression test)</p><p> Dalam penentuan jenis pengujian perlu diperhatikanletak tanah yang akan diuji.</p><p> Uji geser langsung akan lebih sesuai untukmenentukan parameter kuat geser tanah biladigunakan untuk fondasi.</p><p> Uji triaxial akan lebih relevant untuk stabilitas lerengatau fondasi.</p></li><li><p>PenentuanPenentuan UjiUji KekuatanKekuatan GeserGeserTanahTanah</p><p>Slip plane</p><p>11</p><p>22</p><p>33</p><p>44</p><p>1.1. UjiUji tekantekan bebasbebas</p><p>2.2. UjiUji triaxialtriaxial</p><p>3.3. UjiUji gesergeser langsunglangsung</p><p>4.4. UjiUji gesergeser langsung/triaxiallangsung/triaxial</p><p>UjiUji GeserGeser LangsungLangsung ((direct shear direct shear test/DSTtest/DST))</p><p> DST adalah carapengujian parameter kuat geser tanah yang paling mudah dansederhana.</p><p> Bentuk benda uji dapatberupa lingkaran (ring) atau persegi (square).</p><p> DST lebih sesuai untukmenguji tanah berpasirdalam kondisi loosedan dense.</p><p>BebanBeban NormalNormal</p><p>Gaya Gaya GeserGeser</p><p>Slip plane</p><p>Porous stone</p><p>Porous stone</p><p>Pengukuranair pori</p><p>Dial gauge pergeseran</p><p>Dial gauge penurunan</p></li><li><p>InterpretasiInterpretasi HasilHasil DSTDST</p><p> Akibat beban normal (N) benda uji mengalamipenurunan v. Akibatbeban geser (F) bendauji mengalamipergeseran h, untukwaktu tertentu.</p><p> Hasil uji DST berupa : c dan , grafik hubungan</p><p>antara pergserandan tegangangeser,</p><p> Grafik hubunnganpergeseran danpenurunan</p><p>NN</p><p>FF</p><p>Slip plane</p><p>hh</p><p>vv</p><p> Kondisi pengujian : drained atauundrained, consolidated atauunconsolidated.</p><p>InterpretasiInterpretasi HasilHasil DSTDST</p><p> Dilatancy (pengembangan) terjadiantara pasir lepas dan padat sebesar ppada saat kekuatan geser maksimum(puncak)</p><p> Kuat geser ultimate atau kritis akanterjadi pada saat perubahan tinggibenda uji tetap ( = 0)</p><p>Pergeseran, h</p><p>Peru</p><p>baha</p><p>ntin</p><p>ggi</p><p>bend</p><p>auj</p><p>i, v</p><p>Tega</p><p>ngan</p><p>Ges</p><p>er, </p><p>Penurunan</p><p>Pengembangan</p><p>PasirLepas</p><p>Pasir Padat</p><p>Kuat geser maksimum</p><p>Kuat geserultimatef</p><p>f</p><p>Tega</p><p>ngan</p><p>Ges</p><p>er, </p><p>Tegangan normal, h</p><p>p</p><p>AF</p><p>=</p><p>AN</p><p>=</p><p>p</p><p>p</p><p> pp =</p><p>y</p><p>xp </p><p> =</p></li><li><p>KetidaktentuanKetidaktentuan HasilHasil DSTDST</p><p> Benda uji dipaksa untukmengalami keruntuhan(failure) pada bidang yang ditentukan.</p><p> Distribusi tegangan padabidang runtuh tidakseragam dan kompleks.</p><p> Pergeseran hanya terbataspada gerakan maksimumsebesar alat DST digerakan.</p><p> Luas bidang kontak antaratanah di kedua setengahbagian kotak geserberkurang ketika pengujianberlangsung.</p><p>NN</p><p>FF</p><p>Bidangruntuh</p><p>hh</p><p>vv</p><p>ContohContoh AnalisisAnalisis DSTDST</p><p> Hasil uji geser langsung suatu contoh tanah lempung berpasir ukuran : diameter = 50 mm dan tebal = 25 mm (Luas, A = 1.96 x 10-3 m2)</p><p> Tentukan nilai-nilai parameter kuat geser tanah tersebut.</p><p>144.5363.45504</p><p>102.9257.63503</p><p>56.6199.92502</p><p>44.2157.51501</p><p>Beban geserresidu (N)</p><p>Beban gesersaat runtuh (N)</p><p>BebanNormal (N)</p><p>TestNo.</p></li><li><p>ContohContoh AnalisisAnalisis DSTDST</p><p> Tegangan Geser, :</p><p> Tegangan Normal, :</p><p>73.6</p><p>52.4</p><p>28.8</p><p>22.5</p><p>TeganganGeser</p><p>Residu r(kPa)</p><p>185.1</p><p>131.2</p><p>101.8</p><p>80.2</p><p>TeganganGeser</p><p>Runtuh, f(kPa)</p><p>280.1</p><p>178.3</p><p>127.3</p><p>76.4</p><p>TeganganNormal, </p><p>(kPa)</p><p>144.5363.45504</p><p>102.9257.63503</p><p>56.6199.92502</p><p>44.2157.51501</p><p>Bebangeser</p><p>residu (N)</p><p>Bebangesersaat</p><p>runtuh (N)</p><p>BebanNormal </p><p>(N)</p><p>TestNo.</p><p>AF</p><p>=</p><p>AN</p><p>=</p><p>0</p><p>50</p><p>100</p><p>150</p><p>200</p><p>250</p><p>0 50 100 150 200 250 300 350</p><p>Tegangan Normal, (kPa)</p><p>Tega</p><p>ngan</p><p> Ges</p><p>er, </p><p> (k</p><p>Pa)</p><p>ContohContoh AnalisisAnalisis DSTDST</p><p> Hubungan antarategangan normal dantegangan geser :</p><p> Untuk kekuatanmaksimum (puncak) : f = 38.2 + tan 27.6o</p><p> Untuk kekuatanresdiual : r = 0.6 + tan 15o</p><p>r = 15o</p><p>f = 27.6o</p><p>c= 38.2</p><p>Residual</p><p>Failure</p></li><li><p>ContohContoh AnalisisAnalisis DSTDST</p><p> Hasil uji geser langsung suatu contoh tanah lempung berpasir ukuran : diameter = 63.1 mm dan tebal = 25 mm (Luas, A = 3127 mm2)</p><p>UjiUji GeserGeser TigaTiga PaksiPaksi ((TriaxialTriaxialShear TestShear Test))</p><p> Uji geser triaxial lebihreliable untukmenentukan parameter kuat geser tanah.</p><p> Bentuk benda uji berupasilinder dengan ukurantinggi 2 X diameter (biasanya : 38 mm x 76 mm atau 50 mm x 100 m)</p><p> Benda uji dimasukkandalam membrane dandiletakkan di dalam seltriaxial.</p><p> Tekanan di sekelilingbenda uji diberikanmelalui tekanan air yang dinamakan tegangan sel(3)</p><p>BebanBeban NormalNormal</p><p>Porous stone</p><p>Porous stone</p><p>Pengukuran air pori</p><p>Dial gauge penurunan</p><p>Back Pressure</p><p>TekananSel, 3</p><p>Membrane</p><p>Benda uji</p><p>Sel Triaxial</p><p>Air atauGlycerin</p><p>KatupPembuangan</p><p>Udara</p></li><li><p>KondisiKondisi PengujianPengujian GeserGeser TriaxialTriaxial</p><p> Keruntuhan geser terjadidengan cara memberikangaya aksial (normal) padabenda uji yang dinamakan tegangandeviator ().</p><p> Selama penerapan gayaaksial, penurunan bendauji dicatat untukpenghitungan regangan().</p><p> Kondisi pengujian : (1) Consolidated-drained (CD), (2) Consolidated-undrained (CU), (3) unconsolidated-undrained (UU)</p><p>BebanBeban NormalNormal</p><p>Pengukuran air pori</p><p>Dial gauge penurunan</p><p>Back Pressure</p><p>TekananSel, 3</p><p>KondisiKondisi CDCD</p><p> Benda uji diberikan tegangan sel (3) dan dijenuhkandengan pemberian tekanan balik (back pressure) agar mengalami proses konsolidasi hingga selesai. Kemudian dibebani dengan gaya aksial melaluitegangan deviator () sampai terjadi keruntuhan.</p><p> Selama proses konsolidasi terjadi perubahan volume benda uji. Namun , selama penggeseran, air poridiijinkan keluar dari benda uji.</p><p>uc= 03</p><p>3</p><p>3</p><p>3</p><p>ud= 03</p><p>3</p><p>3 + = 1</p><p>3 + = 1</p></li><li><p>KondisiKondisi UUUU</p><p> Benda uji diberikan tegangan sel (3) , tanpa mengalami proseskonsolidasi, kemudian dibebani dengan gaya aksial melaluitegangan deviator () sampai terjadi keruntuhan.</p><p> Selama penggeseran, air pori tidak diijinkan keluar dari bendauji. Oleh karena itu, gaya aksial tidak ditransfer ke butiran tanah.</p><p> Keadaan tanpa drainase menyebabkan tekanan pori berlebih(excess pore pressure) dan tidak ada tahanan geser dariperlawanan dari butiran tanah.</p><p> Pada kondisi tanah yang jenuh air, nilai sudut gesek internal tanah () dapat mencapai nol. Sehingga pada pengujiannyahanya memperoleh nilai kohesi (c).</p><p>KondisiKondisi CUCU</p><p> Benda uji diberikan tegangan sel (3) dan dijenuhkan denganpemberian tekanan balik (back pressure) agar mengalami proseskonsolidasi hingga selesai. Kemudian dibebani dengan gayaaksial melalui tegangan deviator () sampai terjadi keruntuhan.</p><p> Selama proses konsolidasi terjadi perubahan volume benda uji. Namun , selama penggeseran, air pori tidak diijinkan keluar daribenda uji maka tidak terjadi perubahan volume benda uji</p><p> Keadaan tanpa drainase menyebabkan tekanan pori berlebih(excess pore pressure).</p></li><li><p>InterpretasiInterpretasi HasilHasil UjiUji KondisiKondisi CDCD</p><p> Uji triaxial pada kondisi CD tidak lazimdilakukan pada lempung, karena waktuyang diperlukan untuk menjamin air pori terdrainase sangat lama, sehinggategangan deviator diterapkan dengankecepatan yang sangat lambat.</p><p>Regangan Aksial, a</p><p>Peru</p><p>baha</p><p>ntin</p><p>ggi</p><p>bend</p><p>auj</p><p>i, V d</p><p>Tega</p><p>ngan</p><p>Dev</p><p>iato</p><p>r, </p><p>d</p><p>Pemampatan</p><p>Pengembangan</p><p>PasirLepas</p><p>Pasir Padat</p><p>Kuat geser maksimum</p><p>(d)f</p><p>(d)f</p><p>Waktu, t</p><p>Peru</p><p>baha</p><p>ntin</p><p>ggi</p><p>bend</p><p>auj</p><p>i, V c</p><p>Pemampatan</p><p>Pengembangan</p><p>LingkaranLingkaran Mohr: Mohr: KondisiKondisi CDCD</p><p> Selubung kegagalan tegangan efektif kondisi CD untuk tanahlempung NC dan pasir</p><p>22</p><p>3 3 = = 3 3 </p><p>B</p><p>O</p><p>Garis selubungkeruntuhantegangan efektif</p><p>2'45 +=</p><p>A</p><p>33</p><p>3</p><p>3</p><p>22</p><p>1 1 = = 1 1 </p></li><li><p>LingkaranLingkaran Mohr: Mohr: KondisiKondisi CDCD</p><p> Selubung kegagalan tegangan efektif kondisi CD untuk tanahlempung OC</p><p>33</p><p>b</p><p>11O</p><p>A</p><p>22</p><p>cc</p><p>c</p><p>11</p><p>OC NC</p><p>InterpretasiInterpretasi HasilHasil UjiUji KondisiKondisi CUCU</p><p> Tengan runtuh utama major (total) : 1= 3 + (d)f</p><p> Tengan runtuh utama major (efektif) : 1 = 1 - (ud)f</p><p> Tengan runtuh utama minor (total) : 3 Tengan runtuh utama minor (efektif) : </p><p>3 = 3 - (ud)f</p><p>Regangan Aksial, a</p><p>Teka</p><p>nan</p><p>Air </p><p>Pori,</p><p> u d</p><p>Tega</p><p>ngan</p><p>Dev</p><p>iato</p><p>r, </p><p>d</p><p>Pemampatan</p><p>Pengembangan</p><p>PasirLepas</p><p>Pasir Padat</p><p>Kuat geser maksimum</p><p>(d)f</p><p>(d)f</p><p>Waktu, t</p><p>Peru</p><p>baha</p><p>ntin</p><p>ggi</p><p>bend</p><p>auj</p><p>i, V c</p><p>Pemampatan</p><p>Pengembangan</p></li><li><p>LingkaranLingkaran Mohr: Mohr: KondisiKondisi CUCU</p><p> Selubung kegagalan tegangan efektif dan tegangan total padakondisi CU</p><p>33B</p><p>11O</p><p>Garis selubungkeruntuhantegangan efektiff = tan </p><p>A</p><p>33 11</p><p>C D</p><p>Garis selubungkeruntuhantegangan total f = tan </p><p>LingkaranLingkaran Mohr: Mohr: KondisiKondisi CUCU</p><p> Selubung kegagalan tegangan total kondisi CU untuk tanahlempung OC</p><p>33</p><p>b</p><p>11O</p><p>A</p><p>c</p><p>11a</p><p>d</p><p>f = c + tan 1</p><p>f = tan </p></li><li><p>LingkaranLingkaran Mohr: Mohr: KondisiKondisi UUUU</p><p> Selubung kegagalan tegangan total kondisi UU untuk tanahlempung jenuh air</p><p>33 11O</p><p>Acu</p><p>B C33 33 11 11</p><p>Garis selubungkeruntuhantegangan total = 0</p><p>UjiUji TekanTekan BebasBebas ((Unconfined Unconfined Compressive TestCompressive Test))</p><p> Uji tekan bebas (unconfined compressive test/UCT) adalahjenis uji khusus dari kondisiunconsolidated-undrained test.</p><p> UCT lebih sesuai untuk bendauji dari tanah lempung.</p><p> Bentuk benda uji berupasilinder dengan ukuran tinggi2 X diameter (50 mm x 100 m)</p><p> Dalam UCT, tekanan disekeliling 3 = 0</p><p> Gaya aksial diberikan secaracepat di atas benda uji hinggaruntuh.</p><p>BebanBeban NormalNormal</p><p>Dial gauge penurunan</p><p>Benda uji</p></li><li><p>UjiUji TekanTekan BebasBebas ((Unconfined Unconfined Compressive TestCompressive Test))</p><p> Dalam uji ini, kuat geser tidakbergantung pada tegangan seljika benda uji benar-benarjenuh air dan tidakterdrainase.</p><p> Maka tegangan geser :</p><p> Dimana qu adalah kuat tekanbebas.</p><p> Secara teoritis, untuk tanahlempung jenuh air hasil ujitriaxial UU dan UCT menghasilkan nilai cu yang sama. Namun biasanya, nilaidari UCT &lt; Triaxial UU</p><p>BebanBeban NormalNormal</p><p>Dial gauge penurunan</p><p>Benda ujisetelahdibebani</p><p>uu1</p><p>f c2q</p><p>2===</p><p>LingkaranLingkaran Mohr Mohr untukuntuk UCTUCT</p><p> Selubung kegagalan tegangan total UCT untuk tanah lempungjenuh air</p><p>3 3 = 0= 0O</p><p>Acu</p><p>Garis selubungkeruntuhantegangan total = 0</p><p>1 1 = q= quu</p><p>1</p><p>1</p></li></ul>