MEKANIKA TANAH DASAR DASAR DISTRIBUSI TEGANGAN DALAM TANAH

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA Jl. Boulevard Bintaro Sektor 7, Bintaro Jaya Tangerang Selatan 15224

PENDAHULUAN

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).

PENDAHULUAN

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.

PENDAHULUAN

KERUNTUHAN AKIBAT GESER : umumnya tanah runtuh akibat geser, pada saat runtuh, nilai tekanan (beban) mencapai nilai kuat gesernya

KUAT GESER TANAH

Partikel tanah bergrak relatif Terhadap aprtikel tanah lainnya Sepanjang bidang runtuh Tidak ada kerusakan pada partikel tanah

PENDAHULUAN

Pada saat runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh mencapai nilai kuat geser tanahnya

PENDAHULUAN

• Salah satu hal yang penting dalam ilmu mekanika tanah adalah mengetahui

besarnya tegangan akibat suatu pembebanan yang akan menghasilkan

deformasi yang berlebihan sehingga mengakibatkan keruntuhan

pembebanan

Tegangan regangan

deformasi (penurunan/settlement).

KONDISI IDEAL UNTUK PERHITUNGAN ADALAH :

• Isotropis • homogen • elastis linear HUKUM HOOKE

KONSEP TEGANGAN

Tegangan didalam tanah yang timbul akibat adanya beban dipermukaan

dinyatakan dalam istilah tambahan tegangan (stress increment),

karena sebelum tanah dibebani, tanah sudah

mengalami tekanan akibat beratnya sendiri

yang disebut tekanan overburden.

Tegangan (stress) merupakan besarnya suatu gaya yang bekerja pada

suatu bidang yang memiliki luas tertentu

gaya (force , kg atau ton) per satuan luas ( misal cm2, m2).

TINJAUAN TEGANGAN

Tegangan dalam tanah akibat Berat Sendiri di Atasnya

Tegangan akibat Beban Permukaan / Beban Luar

TINJAUAN TEGANGAN

Tinjauan analisa ini di titik beratkan arah vertikal (tegangan vertikal), beberapa analisa penyebaran tegangan antara lain :

Cara analisa sederhana Cara elastis : Boussinesq, Wastergaard dan Newmark Cara finite elemen (finite element method)

TEORI TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER PADA SUATU BIDANG

cosEFEB sinEFFB

TEORI TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER PADA SUATU BIDANG

Jumlahkan komponen gaya yang ada pada elemen tanah untuk arah N dan T dapat dinyatakan :

cossin2cossin 22 EFEFEFEF xyyxn

cossin2cossin 22

xyyxn

2sin2cos22

xy

xyxy

n

Atau

Atau

TEORI TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER PADA SUATU BIDANG

22 sincoscossincossin EFEFEFEFEF xyxyyxn

22 sincoscossincossin xyxyn

2cos2sin2

xy

xy

n

xy

xy

22tandapat ditentukan nilai yang mana n bernilai

nol.

maka terdapat dua bidang yang saling tegak lurus satu sama lain yang mana tegangan gesernya sama dengan nol. Bidang ini disebut bidang utama (principal planes).

TEORI TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER PADA SUATU BIDANG

Tegangan normal yang ada pada bidang utama disebut tegangan utama. Besarnya tegangan normal

Tegangan pada bidang utama besar

xyxyxy

n

2

2

122

Tegangan pada bidang utama kecil :

xyxyxy

n

2

2

322

TEORI TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER PADA SUATU BIDANG

Tegangan normal dan tegangan geser yang terjadi pada setiap bidang juga dapat ditentukan dengan menggambarkannya pada lingkaran Mohr

Perjanjian tanda yang dipakai adalah : tegangan normal tekan dianggap positif ; tegangan geser dianggap positif apabila tegangan geser bekerja pada sisi yang berhadapan dengan tegangan bujur sangkar berotasi dengan arah yang berlawanan perputaran jarum jam.

TEORI TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER PADA SUATU BIDANG

Untuk bidang AD

tegangan normal sama dengan +x

tegangan geser sama dengan + xy.

Untuk bidang AB

tegangan normal sama dengan +x

tegangan geser sama dengan - xy.

TEORI TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER PADA SUATU BIDANG

Jika bidang AB dan AD adalah bidang utama besar dan kecil , tegangan normal dan tegangan geser pada bidang EF dapat ditentukan dengan mensubstitusikan xy =0.

2cos22

3131

n

2sin2

31 n

y = 1 dan x = 3

Contoh Soal

Suatu sampel tanah ditunjukkan dalam gambar . Besarnya tegangan adalah x = 2000 lb/ft2 , = 800 lb/ft2, y = 2500 lb/ft2 dan = 20⁰. Tentukan • Besarnya tegangan utama • Tegangan normal dan tegangan geser pada bidang AB

Contoh Soal