LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH
DIRECT SHEAR TEST
KELOMPOK R3
Fauzy Muslim I 1206240581
Fendy Santoso 1206241294
Tria Puspita Sari 1206246471
Fadin Darmawan 1206249164
Tanggal Praktikum : 21 September 2014
Asisten Praktikum : Azzah Balqis
Tanggal Disetujui : 29 September 2014
Nilai :
Paraf Asisten :
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2014
1. PENDAHULUAN
1.1 Maksud dan Tujuan Percobaan:
Untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan sudut geser () pada suatu tanah.
2.1 Alat dan Bahan:
Alat Direct Shear Test dan Shear Box
Beban dengan berat 5 – 25 kg
2 Dial gauge untuk vertical dan horizontal displacement
Specimen cutter untuk memotong sampel tanah kohesif
Tamper untuk memadatkan tanah yang cohesionless
Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram
Jangka sorong dengan ketelititan 0,01 mm
Stopwatch
Can
Oven
3.1 Teori Singkat
Kekuatan geser dapat diukur langsung dengan pemberian beban konstan vertikal
(normal) pada sampel dan pemberian gaya geser tertentu dengan kecepatan
konstan dan perlahan-lahan untuk menjaga tegangan air pori tetap nol hingga
tercapai kekuatan geser maksimum. Kekuatan geser tanah diperlukan untuk
menghitung daya dukung tanah (bearing capacity), tegangan tanah terhadap
dinding penahan (earth pressure), dan kestabilan lereng.Kuat geser terdiri dari:
Gesekan internal yang merupakan gaya perlawanan antar partikel.
Kohesi adalah suatu nilai yang menentukan seberapa kuat gaya penahan antar
partikel sehingga partikel-partikel tersebut tetap bersatu dalam sebuah massa.
Tegangan normal didapat dengan pembagian besarnya gaya normal dengan luas
permukaan bidang geser atau S = P/A. Tegangan geser didapat dengan
menghitung gaya geser (G) yang didapat dari pembacaan maksimum load ring
dial setelah dikalikan dengan nilai kalibrasi prooving ring (LRC).
T=GA
G=M × LRC
LRC−0,15kg /¿
Seiring dengan bertambahnya gaya normal, gaya perlawanan yang diberikan juga
semakin bertambah. Hal ini dikarenakan titik kontak antar partikel yang semakin
banyak akibat gaya normal. Dengan demikian, maka dapat disimpulkan bahwa
kuat geser merupakan sebuah fungsi dari beban normal.
Dari beberapa buku referensi menyatakan harga kohesi pasir (c) = 0 dan harga
sudut geser pasir () berkisar 280 – 480.
Tabel 1. Tabel harga kohesi untuk beberapa jenis pasir
Soil (sand)Type of Test
UU CD
Loose Dry 28 – 34 -
Loose Saturated 28 – 34 -
Dense Dry 35 – 46 43 – 50
Dense Saturated 1 – 2 43 – 50
2. PROSEDUR PRAKTIKUM
2.1 Persiapan Praktikum:
a. Mengukur diameter lingkar dalam Shear Box.
b. Menyeimbangkan sistem counterweight sehingga mampu memberikan gaya
normal terhadap shear box.
c. Menimbang penutup Shear Box + bola + can.
d. Menyediakan pasir secukupnya dan dibersihkan dari kotoran maupun kerikil
menggunakan saringan no. 18.
e. Mengambil sedikit pasir, timbang, dan masukkan oven untuk mencari kadar
air pasir.
2.2 Jalannya Praktikum:
a. Memasukkan pasir ke dalam Shear Box kira-kira ¾ bagian dengan mengunci
Shear Box terlebih dahulu agar tidak dapat bergerak.
b. Meratakan permukaan pasir dengan spatula lalu ditutup dengan penutup
Shear Box dan bola.
c. Memberikan beban sebesar 5 kg, lalu kunci Shear Box dibuka.
d. Men-set horizontal dial dan load ring dial menjadi nol.
e. Memberikan Shear Box gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit.
f. Membaca horizontal dial setiap 15 detik hingga dial berhenti dan berbalik
arah.
g. Mengulang percobaan untuk beban 10, 15, 20, dan 25 kg.
3. DATA PRAKTIKUM
Loading Rate = 1 mm/menit
Diameter dalam Shear Box = 63,2 mm = 6,32 cm
Tinggi Shear Box = 28,85 mm = 2,885 cm
Berat penutup & bola = 842, 17 gram = 0,84217 kg
Tabel 2. Data praktikum untuk mencari kadar air
Can No.Can + Tanah (gram)
Basah Kering
1 47,1 38,79
2 49,8 45,53
3 42,5 38,67
4 55,66 49,53
5 42,465 37,81
Tabel 3. Data praktikum Direct Shear Test
Waktu (s)Beban Vertikal (kg)
5 10 15 20 25
15 16 22 32 41 32
30 17 25 40 49 41
45 19 27 48 54 46
60 20 30 53 58 54
75 20 31 58 64 61
90 21 34 61 67 65
105 23 36 65 72 70
120 24 37 68 77 71
135 25 41 71 82 73
150 26 40 74 85 75
165 27 42 77 87 78
180 28 44 79 91 84
195 30 46 80 93
210 30 47 84 95
225 49 85 97
240 50 88 100
255 52 90 102
270 54 90 105
285 54 109
300 111
315 111
4. PENGOLAHAN DATA
Luas penampang pasir (A) = 14
d2 31,371 cm2
LRC = 0,15 kg/div
Beban 5 kg
S= PA
= P+Penutup∧BolaA
=5+0,8421731,371
0,186 kg /cm2
T= LRC× MA
=0,15 × 3031,371
≈ 0,143 kg /cm2
Beban 10 kg
S= PA
= P+Penutup∧BolaA
=10+0,8421731,371
0,346 kg /cm2
T= LRC× MA
=0,15 × 5431,371
≈ 0,258 kg/cm2
Beban 15 kg
S= PA
= P+Penutup∧BolaA
=15+0,8421731,371
0,505 kg/cm2
T= LRC× MA
=0,15 × 9031,371
≈ 0,430 kg /cm2
Beban 20 kg
S= PA
= P+Penutup∧BolaA
=20+0,8421731,371
0,664 kg /cm2
T= LRC× MA
=0,15 × 11131,371
≈ 0,531 kg/cm2
Beban 25 kg
S= PA
= P+Penutup∧BolaA
=25+0,8421731,371
0,824 kg /cm2
T= LRC× MA
=0,15 × 8431,371
≈ 0,402 kg/cm2
Kemudian kedua rumus berikut S (Tegangan Normal) dan T (Tegangan Geser) diolah
dalam bentuk:
y (T )=ax (S)+b
Tabel 4. Tabel Nilai Tegangan Geser (y) dan Tegangan Normal (x)
Beban (kg) x: S (kg/cm2) y: T (kg/cm2)
5 0,186 0,143
10 0,346 0,258
15 0,505 0,430
20 0,664 0,531
25 0,824 0,402
Tabel 5. Tabel Pengolahan
Regresi Linear
i xi yi xi2 yi
2 xiyi
1 0,186 0,143 0,034596 0,020449 0,0265982 0,346 0,258 0,119716 0,066564 0,0892683 0,505 0,430 0,255025 0,1849 0,217154 0,664 0,531 0,440896 0,281961 0,3525845 0,824 0,402 0,678976 0,161604 0,331248∑ 2,525 1,764 1,529209 0,715478 1,016848
a=n∑ ( x i y i ) .∑ xi .∑ y i
n∑ xi2−¿¿¿¿
b=∑ xi2∑ y i−∑ x i∑ (x i . y i)
n∑ xi2−¿¿¿¿
y=0,496 x+0,1023
Harga kohesi pasir (c) = b = 0,1023 kg/cm2
Besaran sudut geser tanah () = tan-1 (a)
26,38
Kadar air = (Berat can+tanah basah)−(Berat can+tanah kering)
( Berat can+ tanahkering )−Berat can×100 %
Tabel 6. Pengolahan Data Kadar Air
Can No.Can + Tanah (gram)
Can (gram) Kadar Air (%)Basah Kering
1 47,1 38,79 7,9 26,9
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
f(x) = 0.496009193809921 x + 0.10231535712599
Grafik Hubungan Tegangan Geser dengan Tegangan Normal
Tegangan Normal (kg/cm2)
Teg
anga
n G
eser
(kg/
cm2)
2 49,8 45,53 8,15 11,4
3 42,5 38,67 4,2 11,1
4 55,66 49,53 4,4 13,6
5 42,465 37,81 8,1 15,7
Rerata 15,7
5. ANALISIS
Analisis Percobaan
Praktikum Direct Shear Test bertujuan untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan
sudut geser () pada sampel yang digunakan, yaitu tanah pasir. Kedua koefisien ini
dapat digunakan untuk melakukan perhitungan daya dukung pasir.
Praktikum dimulai dengan mempersiapkan alat-alat yang diperlukan,
kemudian mengukur dimensi Shear Box, yaitu diameter dalam dan tingginya serta
menimbang berat bola, penutup Shear Box dan bola. Shear Box lalu dipasang
penutupnya dan dikunci dengan 2 kunci Shear Box. Penguncian Shear Box bertujuan
untuk menjaga posisi Shear Box agar tidak bergerak. Lalu memasukkan dan
memadatkan pasir dengan menggunakan Tamper secara bertahap ke dalam Shear
Box. Langkah tersebut diulang sampai Shear Box penuh lalu diratakan dengan
spatula. Kemudian Shear Box diletakkan pada alat Direct Shear Test dan ditutup
dengan penutupnya serta meletakkan bola diatasnya. Bola tersebut berfungsi untuk
memusatkan beban normal pada sampel. Pada penggantung beban ditambahkan beban
5 kg, lalu kunci pada Shear Box dilepas. Horizontal dial dan load ring dial diatur
sedemikian sehingga menyentuh Shear Box, kemudian diset menjadi nol. Shear Box
diberikan gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit. Pembacaan horizontal dial
dicatat setiap 15 detik sampai dial berhenti, menunjukkan angka yang sama sebanyak
dua kali, atau berbalik arah. Pemberian gaya geser dilakukan dengan memutar alat
Direct Shear Test dan diusahakan agar bersamaan dengan berjalannya waktu.
Langkah-langkah praktikum tersebut diulang dengan beban 10 kg, 15 kg, 20 kg, dan
25 kg.
Sampel pasir yang telah digunakan pada percobaan Direct Shear Test
dipindahkan sebagian ke can yang telah ditimbang beratnya terlebih dahulu. Setelah
itu, can beserta sampel pasir dimasukkan ke dalam oven selama 1 hari lalu ditimbang
beratnya. Tujuannya adalah untuk mencari kadar air sampel pasir untuk kelima variasi
pembebanan pada percobaan sebelumnya.
Analisis Hasil
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, diperoleh data-data berupa
pembacaan dial gauge yang bervariasi sesuai dengan beban vertikalnya dan kadar air
untuk tiap variasi beban. Data-data tersebut kemudian diolah dengan rumus berikut:
S= PA
G=M × LRC
Dengan nilai G yang telah diperoleh, dapat dicari nilai tegangan gesernya
menggunakan rumus:
T= LRC× MA
Kadar air untuk tiap sampel dapat dicari dengan rumus:
Kadar air = (Berat can+tanah basah)−(Berat can+tanah kering)
( Berat can+ tanahkering )−Berat can×100 %
Berikut tabel hasil pengolahan data-daa praktikum:
Tabel 4.1 Tabel Nilai Tegangan Geser (y) dan Tegangan Normal (x)
Beban (kg) x: S (kg/cm2) y: T (kg/cm2)
5 0,186 0,143
10 0,346 0,258
15 0,505 0,430
20 0,664 0,531
25 0,824 0,402
Tabel 6.1Pengolahan Data Kadar Air
Can No.Can + Tanah (gram)
Can (gram) Kadar Air (%)Basah Kering
1 47,1 38,79 7,9 26,9
2 49,8 45,53 8,15 11,4
3 42,5 38,67 4,2 11,1
4 55,66 49,53 4,4 13,6
5 42,465 37,81 8,1 15,7
Rerata 15,7
Tabel 4.1 kemudian diolah dalam bentuk persamaan regresi linear:
y (T )=ax (S)+b
Untuk memperoleh nilai kohesi pasir (c) dan sudut geser pasir (). Tegangan geser
diplot dalam sebuah grafik sesuai dengan persamaan diatas menjadi nilai pada sumbu
y, sedangkan nilai tegangan normal diplot menjadi nilai pada sumbu x. Konstanta a
dan b berturut-turut adalah nilai kohesi pasir (c) dan sudut geser pasir (). Berikut
tabel dan grafik pengolahan datanya:
Tabel 5.1 Pengolahan Regresi Linear
i xi yi xi2 yi
2 xiyi
1 0,186 0,143 0,034596 0,020449 0,0265982 0,346 0,258 0,119716 0,066564 0,0892683 0,505 0,430 0,255025 0,1849 0,217154 0,664 0,531 0,440896 0,281961 0,3525845 0,824 0,402 0,678976 0,161604 0,331248∑ 2,525 1,764 1,529209 0,715478 1,016848
Grafik tersebut diplot menggunakan metode regresi linear sehingga diperoleh
persamaan garis linear yang menghasilkan nilai kohesi pasir (c) sebesar 0,1023
kg/cm2 dan sudut geser () sebesar 26,38. Nilai kohesi yang diperoleh dari hasil
perhitungan mendekati 0 yang artinya sesuai dengan teori bahwa nilai kohesi pasir
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
f(x) = 0.496009193809921 x + 0.10231535712599
Grafik Hubungan Tegangan Geser dengan Tegangan Normal
Tegangan Normal (kg/cm2)
Teg
anga
n G
eser
(kg/
cm2)
Grafik 1.1 Grafik Tegangan Geser terhadap Tegangan Normal
adalah 0 dan sudut geser hasil perhitungan juga memenuhi range dari teori, yaitu 28 -
48. Grafik tersebut menunjukkan hubungan tegangan geser dengan tegangan normal
yang bertambah secara linear dan berbanding lurus, artinya, semakin besar tegangan
normal yang diberikan pada sampel, maka semakin besar pula tegangan geser pada
sampel. Berdasarkan nilai sudut geser yang diperoleh, pasir yang digunakan pada
percobaan ini dikategorikan sebagai pasir Renggang / Lepas, sesuai dengan tabel
berikut:
Tabel 7. Klasifikasi Jenis Pasir (Sumber: Braja M. Das. (1995) Mekanika Tanah Jilid I)
Tipe Pasir
Renggang / Lepas 25 – 30
Menengah 30 – 35
Padat 35 - 40
Analisis Kesalahan
Adapun kesalahan-kesalahan yang dapat mempengaruhi hasil praktikum yang
diperoleh baik secara signifikan maupun tidak. Berikut kesalahan-kesalahan yang
dapat terjadi:
Ketidaktelitian praktikan dalam membaca dial. Hal ini diakibatkan kecepatan
pemutaran alat Direct Shear Test yang tidak tepat dengan periode waktu
pembacaan manometer (15 detik untuk setiap pembacaan).
Kepadatan pasir pada Shear Box yang kurang sehingga menghasilkan data
praktikum yang tidak tepat.
Kecerobohan praktikan saat mengeluarkan can yang berisi pasir kering oven dari
oven sehingga menyebabkan beberapa gram pasir keluar dari can. Hal ini
mempengaruhi nilai kadar air secara signifikan, seperti kadar air sampel pertama
yang memiliki kadar air paling tinggi atau berbeda, yaitu sebesar 26,9%
Aplikasi
Hasil data-data yang telah diolah dari praktikum Direct Shear Test dapat digunakan
untuk analisis daya dukung tanah. Nilai kohesi dan sudut geser kemudian dapat
digunakan untuk analisis kestabilan tanah dalam bidang geoteknik, seperti analisis
kestabilan lereng, perhitungan gaya dukung tanah, perencanaan dinding penahan
tanah.
6. KESIMPULAN
Data-data yang diperoleh dari percobaan Direct Shear Test, dapat diolah dengan
menggunakan rumus:
S= PA
G=M × LRC
T= LRC× MA
dan
Kadar air = (Berat can+tanah basah)−(Berat can+tanah kering)
( Berat can+ tanahkering )−Berat can×100 %
Persamaan linear tersebut menunjukkan perbandingan lurus tegangan normal
terhadap tegangan geser.
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, didapatkan harga kohesi pasir (c) =
0,1023 kg/cm2 dan sudut geser tanah () = 26,38, dan rerata kadar air adalah
15,7%.
Termasuk jenis pasir Renggang / Lepas.
7. REFERENSI
Budhu, M. (2007). Soil Mechanics and Foundation 2nd Edition. John Wiley & Sons.
Direct Shear Test. (n.d.). Arlington: University of Texas, Geotechnical Engineering Laboratory.
Nugroho, E., & Zaki, M. (n.d.). Uji Geser Langsung. Semarang.
Tanah, L. M. (2009). Pedoman Praktikum Mekanika Tanah. Depok: Departemen Teknik Sipil FTUI.
Yulianti, D. (n.d.). Tabel Spesifikasi Mekanika Tanah 1. Retrieved September 27, 2014, from Scribd: http://www.scribd.com/doc/75475007/Tabel-Spesifikasi-Mektan1
8. LAMPIRAN
Gambar 1. Shear Box yang akan diuji pada alat Direct
Shear
Gambar 2. Penggantung beban yang akan memberikan beban
vertikal pada Shear Box
Gambar 3. Penutup Shear Box dan Bola
Top Related