Jumat, 03 Desember 2010

KEKUATAN GESER TANAH (SHEAR STRENGTH / DIRECT SHEAR TEST)

Kuat geser tanah adalah kemampuan tanah melawan tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani. Keruntuhan geser (shear failure) tanah terjadi bukan disebabkan karena hancurnya butir-butir tanah tersebut tetapi karena adanya gerak relatif antara butir-butir tanah tersebut. Pada peristiwa kelongsoran suatu lereng berarti telah terjadi pergeseran dalam butir-butir tanah tersebut. Kekuatan geser yang dimiliki oleh suatu tanah disebabkan oleh :
• Pada tanah berbutir halus (kohesif) misalnya lempung kekuatan geser yang dimiliki oleh suatu tanah disebabkan karena adanya kohesi atau lekatan antara butir-butir tanah.
• Pada tanah berbutir kasar (non kohesif), kekuatan geser disebabkan karena adanya gerakan antara butir-butir tanah sehingga sering disebut sudut gesek dalam.
• Pada tanah yang merupakan campuran antara tanah halus dan tanah kasar, kekuatan geser disebabkan karena adanya lekatan (karena kohesi) dan gesekan antara butir-butir tanah.
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).
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.
Kriteria Keruntuhan Mohr – Coulomb
• Keruntuhan dalam suatu bahan dapat terjadi akibat kombinasi kritis dari tegangan normal dan tegangan geser, dan bukan salah satu dari tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum.
• Hubungan antara kedua tegangan tersebut :

τf = f(σ)

• Bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh kohesi (c) dan gesekan antar butir-butir tanah (φ).

τf = c+ σ tan φ

Uji Parameter Kekuatan Geser Tanah di Laboratorium
• Jenis pengujian yang sering dilakukan :
 Uji geser langsung (direct shear test)
 Uji tiga paksi (triaxial test)
 Uji tekan bebas (unconfined compression test)
• Dalam penentuan jenis pengujian perlu diperhatikan letak tanah yang akan diuji.
• Uji geser langsung akan lebih sesuai untuk menentukan parameter kuat geser tanah bila digunakan untuk fondasi.
• Uji triaxial akan lebih relevant untuk stabilitas lereng atau fondasi.
Penentuan Uji Kekuatan Geser Tanah
1. Uji tekan bebas
2. Uji triaxial
3. Uji geser langsung
4. Uji geser langsung/triaxial
Uji Geser Langsung (direct shear test/DST)
• DST adalah cara pengujian parameter kuat geser tanah yang paling mudah dan sederhana.
• Bentuk benda uji dapat berupa lingkaran (ring) atau persegi (square).
• DST lebih sesuai untuk menguji tanah berpasir dalam kondisi loose dan dense.
Interpretasi Hasil DST
• Akibat beban normal benda uji mengalami penurunan. Akibat beban geser benda uji mengalami pergeseran, untuk waktu tertentu.
• Hasil uji DST berupa :
 c danφ,
 grafik hubungan antara pergseran dan tegangan geser,
 Grafik hubunngan pergeseran dan penurunan
• Kondisi pengujian : drained atau undrained, consolidated atau unconsolidated.
• Dilatancy (pengembangan) terjadi antara pasir lepas dan padat sebesar αp pada saat kekuatan geser maksimum (puncak).
• Kuat geser ultimate atau kritis akan terjadi pada saat perubahan tinggi benda uji tetap ( = 0)
Ketidaktentuan Hasil DST
• Benda uji dipaksa untuk mengalami keruntuhan (failure) pada bidang yang ditentukan.
• Distribusi tegangan pada bidang runtuh tidak seragam dan kompleks.
• Pergeseran hanya terbatas pada gerakan maksimum sebesar alat DST digerakan.
• Luas bidang kontak antara tanah di kedua setengah bagian kotak geser berkurang ketika pengujian berlangsung.
Uji Geser Tiga Paksi (Triaxial Shear Test)
• Uji geser triaxial lebih reliable untuk menentukan parameter kuat geser tanah.
• Bentuk benda uji berupa silinder dengan ukuran tinggi 2 X diameter (biasanya : 38 mm x 76 mm atau 50 mm x 100 m)
• Benda uji dimasukkan dalam membrane dan diletakkan di dalam sel triaxial.
• Tekanan di sekeliling benda uji diberikan melalui tekanan air yang dinamakan tegangan sel (σ3)
Kondisi Pengujian Geser Triaxial
• Keruntuhan geser terjadi dengan cara memberikan gaya aksial (normal) pada benda uji yang dinamakan tegangan deviator (Δσ).
• Selama penerapan gaya aksial, penurunan benda uji dicatat untuk penghitungan regangan (ε).
• Kondisi pengujian : (1) Consolidated-drained (CD), (2) Consolidatedundrained (CU), (3) unconsolidated-undrained (UU)
Kondisi CD
• Benda uji diberikan tegangan sel (σ3) dan dijenuhkan dengan pemberian tekanan balik (back pressure) agar mengalami proses konsolidasi hingga selesai. Kemudian dibebani dengan gaya aksial melalui tegangan deviator (Δσ) sampai terjadi keruntuhan.
• Selama proses konsolidasi terjadi perubahan volume benda uji. Namun , selama penggeseran, air pori diijinkan keluar dari benda uji.
Kondisi UU
• Benda uji diberikan tegangan sel (σ3) , tanpa mengalami proses konsolidasi, kemudian dibebani dengan gaya aksial melalui tegangan deviator (Δσ) sampai terjadi keruntuhan.
• Selama penggeseran, air pori tidak diijinkan keluar dari benda uji. Oleh karena itu, gaya aksial tidak ditransfer ke butiran tanah.
• Keadaan tanpa drainase menyebabkan tekanan pori berlebih (excess pore pressure) dan tidak ada tahanan geser dari perlawanan dari butiran tanah.
• Pada kondisi tanah yang jenuh air, nilai sudut gesek internal tanah (φ) dapat mencapai nol. Sehingga pada pengujiannya hanya memperoleh nilai kohesi (c).
Kondisi CU
• Benda uji diberikan tegangan sel (σ3) dan dijenuhkan dengan pemberian tekanan balik (back pressure) agar mengalami proses konsolidasi hingga selesai. Kemudian dibebani dengan gaya aksial melalui tegangan deviator (Δσ) sampai terjadi keruntuhan.
• Selama proses konsolidasi terjadi perubahan volume benda uji. Namun , selama penggeseran, air pori tidak diijinkan keluar dari benda uji maka tidak terjadi perubahan volume benda uji.
• Keadaan tanpa drainase menyebabkan tekanan pori berlebih (excess pore pressure).
Interpretasi Hasil Uji Kondisi CD
• Uji triaxial pada kondisi CD tidak lazim dilakukan pada lempung, karena waktu yang diperlukan untuk menjamin air pori terdrainase sangat lama, sehingga tegangan deviator diterapkan dengan kecepatan yang sangat lambat.
Lingkaran Mohr : Kondisi CD
• Selubung kegagalan tegangan efektif kondisi CD untuk tanah lempung NC dan pasir.
• Selubung kegagalan tegangan efektif kondisi CD untuk tanah lempung OC
Interpretasi Hasil Uji Kondisi CU
• Tengan runtuh utama major (total) : σ1 = σ3 + (Δσd)f
• Tengan runtuh utama major (efektif) : σ’1 = σ1 - (Δud)f
• Tengan runtuh utama minor (total) : σ3
• Tengan runtuh utama minor (efektif) : σ’3 = σ3 - (Δud)f
Lingkaran Mohr : Kondisi CU
• Selubung kegagalan tegangan efektif dan tegangan total pada kondisi CU
• Selubung kegagalan tegangan total kondisi CU untuk tanah lempung OC
Lingkaran Mohr: Kondisi UU
• Selubung kegagalan tegangan total kondisi UU untuk tanah lempung jenuh air
Uji Tekan Bebas (Unconfined Compressive Test)
• Uji tekan bebas (unconfined compressive test/UCT) adalah jenis uji khusus dari kondisi unconsolidated-undrained test.
• UCT lebih sesuai untuk benda uji dari tanah lempung.
• Bentuk benda uji berupa silinder dengan ukuran tinggi 2 X diameter (50 mm x 100 m)
• Dalam UCT, tekanan di sekeliling σ3 = 0
• Gaya aksial diberikan secara cepat di atas benda uji hingga runtuh.
• Dalam uji ini, kuat geser tidak bergantung pada tegangan sel jika benda uji benar-benar jenuh air dan tidak terdrainase.
• Secara teoritis, untuk tanah lempung jenuh air hasil uji triaxial UU dan UCT menghasilkan nilai cu yang sama. Namun biasanya, nilai dari UCT < Triaxial UU
Lingkaran Mohr untuk UCT
• Selubung kegagalan tegangan total UCT untuk tanah lempung jenuh air

4 komentar:

楊惠璇 - Heni Susanti mengatakan...

Hai Anshari, saya mau tanya, ini datanya dari buku bukan?buku apa yah?
Terima kasih atas jawabannya

Aan Dg Tojeng mengatakan...

dri presentasix dosen sy,,
ntar sy txin dosen sy,,buku pa ja yg dia pake,,

ilmu teknik sipil mengatakan...

bermanfaat sekali

Aan Dg Tojeng mengatakan...

ok gan