: Universitas Gadjah Mada
III. KUAT GESER TANAH
1. FILOSOFI KUAT GESER Kuat geser adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Kegunaan kuat geser Stabilitas lereng Daya dukung tanah Tekanan tanah aktif dan pasif
Prinsip utama Tanah tidak dapat menahan tank
tegangan tekan tidak dapat diperhitungkan pasti karena butir-butir
compresible Perlawanan terhadap geser
Kuat geser tanah
Kemampuan tanah untuk melawan pergeseran terjadi
Jika tidak mampu menahan longsor
Kuat geser ada 2 komponen a. Gesekan intern b. Kohesi c
a. Gesekan intern extrem sand Perlawanan gesekan antara butir-butir Gaya gesek = Gaya Normal x koefisien gesek (f atau tg )
:
b. Kohesi : extrem clay Perlawanan oleh pelekatan antara butirGaya lekatan = luas bidang yang melekat x pelekatanS = A .C Misal luas tampang : A
a + b superposisi
c. Friction Kohesive Soil
(Rumus Coulomb)
Kondisi khusus : Tanah Non Cohesive Soil
Tanah Cohesive murni
Rumus - rumus tersebut hanya untuk:
2 = C
Universitas Gadjah Mada
Perlawanan oleh pelekatan antara butir-butir Gaya lekatan = luas bidang yang melekat x pelekatan
gabungan
Tanah Non Cohesive Soil C = 0
Tanah Cohesive murni = 0
rumus tersebut hanya untuk: Tegangan normal
=
tg
= C
Universitas Gadjah Mada
:
Jika tekanan air pori diperhitungkan, geseran yang diperhitungkan tegangan efektif. Akibatnya nilai C & berubah
Contoh tanah bentuk silinder
Universitas Gadjah Mada
Jika tekanan air pori diperhitungkan, geseran yang diperhitungkan tegangan efektif. berubah C &
Tanah tidak kenyang air Tanah kenyang air boleh, asal diperhitungkan
terhadap longsoran secara mendadak tanpa mengalami konsolidasi.
Universitas Gadjah Mada
Jika tekanan air pori diperhitungkan, geseran yang diperhitungkan tegangan efektif.
Tanah kenyang air boleh, asal diperhitungkan longsoran secara mendadak tanpa
:
Secara analitis :
Secara grafis :
Kondisi Tanah Pecah : Tanah pecah bila terjadi
Dalam keadaan kritis = (c + Di Laboratorium
tanah diberi tekanan samping konstan ( arah vertikal diberi beban 1 berangsur-angsur ditambah
Universitas Gadjah Mada
lingkaran Mohr
kuat geser tanah
= (c + tg )
iberi tekanan samping konstan (3 konstan) diberi beban 1
angsur ditambah hingga pecah
Universitas Gadjah Mada
:
Timbul bidang kritis : bidang yang perlawanan gesernya minimum minimum
Untuk tanah cohesive murni (
Untuk tanah non - cohesive murn
Nilai c & di laboratorium dihitung dengan rumus
1 = 3 tg2(45 + ) + 2 c tg(45 +
Bila ingin mencari c' & ' membaca tekanan air pori (u) sehingga
Persamaan menjadi :
1' = 1 - u
3' = 3 - u
1' = 3' tg2(45 + ') + 2 c
Universitas Gadjah Mada
bidang yang perlawanan gesernya minimum didapat bila
= 0)
cohesive murni (c = 0)
di laboratorium dihitung dengan rumus
) + 2 c tg(45 + )
maka tegangan efektif harus diperhitungkan dengan tekanan air pori (u) sehingga
1 = 3 + 2c
1 = 3 tg2(45 + )
) + 2 c' tg(45 + ')
Universitas Gadjah Mada
didapat bila 1
maka tegangan efektif harus diperhitungkan dengan
:
Secara grafis :
LF = LCDE = LGCD = Maka L BCD = 90 + = 2 (45 + ) Jadi garis singgung dengan kemiringan memberikan dan pada bidang kritis, makaDE = pada bidang kritis OE = pada bidang kritis
Di laboratorium : nilai c & dapat dicari asal garis selubung dapat dicari
= c + tg
Lingkaran Mohr
I. 3 (tekanan samping) 1
II. 3
1
Universitas Gadjah Mada
adi garis singgung dengan kemiringan akan menyinggung lingkaran Mohr di D yang pada bidang kritis, maka :
dapat dicari asal garis selubung dapat dicari
2 x lingkaran
3 x lingkaran
pecah 1 lingkaran
pecah 1 lingkaran
Universitas Gadjah Mada
akan menyinggung lingkaran Mohr di D yang
:
Untuk menghitung nilai & c
Ada beberapa cara' & c'
1. TEKAN BEBAS UNCONFINED COMPRESSION TEST (UNCONSOLIDATED
Rumus : 1 = 2
c
dihitung karena pecahnya tanah
dapat dihitung dengan rumus
2. DIRECT SHEAR TEST Berdasarkan Hukum Coulomb
CONSOLIDATED DRAINED
3. TRIAXIAL TEST Dasarnya : LINGKARAN MOHR UNCONSOLIDATED CONSOLIDATED UNDRAINED CONSOLIDATED DRAINED
Universitas Gadjah Mada
Ada beberapa cara :
CONFINED COMPRESSION TEST (UNCONSOLIDATED - UNDRAINED)
2 c tg(45 + )
a pecahnya tanah
dapat dihitung dengan rumus
Berdasarkan Hukum Coulomb & c
DRAINED Harus berkonsolidasi' & c'
NGKARAN MOHR UNDRAINED
UNDRAINED DRAINED
= 2 ( 45)
Universitas Gadjah Mada
UNDRAINED)
s berkonsolidasi
:
Tanah uji berbentuk silinder, tinggi 2,5 Benda uji dibungkus dengan karet tipi
ke dalam silinder yang kearah (3).
3 ini disebut dengan tegangan sel dan Dari atas tanah ditekan dengan P yang berangsur
1
disebut tekanan deviator
karena ada P & 3, maka
1 & 3 akan memecahkan tanah dan itulah yang nanti akan membuat LINGKARAN MOHR.
Untuk mencari dan c semu, berdasarkan tekanan total maka dalam halditutup sehingga air dalam tanah tidak dapat keluar (UNDRAINED)
Beban P baru diberikan setelah kesempatan konsolidasi pada tanah (UNCONSOLIDATED).
Jadi percobaan tersebut merupakan percobaan UNCONSOLIDATEDUNDRAINED.
Universitas Gadjah Mada
PERCOBAAN TRIAXIAL
Tanah uji berbentuk silinder, tinggi 2,5 atau h 2 d Benda uji dibungkus dengan karet tipis sehingga air tidak keluar Ialu dimasukkan ke dalam silinder yang kemudian diberi air dan tekanan. Air akan masuk ke segala
i disebut dengan tegangan sel dan 3 konstan. atas tanah ditekan dengan P yang berangsur-angsur naik dan ini memberikan
tekanan deviator
, maka 1 = + 3
memecahkan tanah dan itulah yang nanti akan membuat
dan c semu, berdasarkan tekanan total maka dalam halditutup sehingga air dalam tanah tidak dapat keluar (UNDRAINED) Beban P baru diberikan setelah 3 bekerja, sehingga tidak memberikan kesempatan konsolidasi pada tanah (UNCONSOLIDATED). Jadi percobaan tersebut merupakan percobaan UNCONSOLIDATED
Universitas Gadjah Mada
dimasukkan Air akan masuk ke segala
ini memberikan
memecahkan tanah dan itulah yang nanti akan membuat
dan c semu, berdasarkan tekanan total maka dalam hal ini kran A
bekerja, sehingga tidak memberikan
Jadi percobaan tersebut merupakan percobaan UNCONSOLIDATED-
:
Untuk mencari ' dan c', ada dua cara Untuk tanah lempung :
Yang umum dilakukan adalah CONSOLIDATED tekanan air pori. CONSOLIDATED : 3 bekerja sehingga tanah berkonsolidasi dan tunggu sampai konsolidasi selesai. (maksud selesai : air pada buret tidak naik).
Setelah ini kran B ditutup dan P pada manometer (U) , B sampai tanah pecah.
Jadi didapatkan 3 angka:
Membuat tanah pecah
Dengan kombinasi 3 angka tersebut, dapat dicari
CARA I Dengan UNCONSOLIDATED UNDRADimasukkan ke persamaan :
Jadi minimal harus ada 2 persamaan, sehingga haMisal percobaan itu adalah 1 I = 3Im
2 + 2c m
Dapat dicari harga 1 II = 3II m
2 + 2c m
misal disesuaikan dengan lingkaran Mohr
Universitas Gadjah Mada
, ada dua cara :
Yang umum dilakukan adalah CONSOLIDATED - UNDRAINED dan membaca
bekerja sehingga tanah berkonsolidasi dan tunggu sampai konsolidasi selesai. (maksud selesai : air pada buret tidak naik).
i kran B ditutup dan P dinaikkan, perubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer (U) , B sampai tanah pecah.
Dengan kombinasi 3 angka tersebut, dapat dicari ' dan c'
UNCONSOLIDATED UNDRAINED (3 & 1)
adi minimal harus ada 2 persamaan, sehingga harus dilakukan dua kali percobaan
Dapat dicari harga & c nya
misal disesuaikan dengan lingkaran Mohr
3 konstan
1 =
U
1 = 3 tg2(45 + ) + 2 c tg(45 + )
Universitas Gadjah Mada
UNDRAINED dan membaca
bekerja sehingga tanah berkonsolidasi dan tunggu sampai
dinaikkan, perubahan tekanan pori dapat dibaca
s dilakukan dua kali percobaan
: Universitas Gadjah Mada
Cara mencari lingkaran Mohr 3 = ?
lingkaran dapat dicari = 1 3 1 =
= tegangan deviator
CARA II CONSOLIDATED UNDRAINED (C - U) Dengan cara membaca tekanan air pori, yang dicari ' dan c' Benda uji yang ke-1 Diberikan 31 konstan, tanah pecah dibaca 11 dan dibaca U1 , misalnya 31' = 31 - U1 11' = 11 - U1 Buatkan lingkaran Mohr seperti tersebut diatas sehingga diperoleh ' dan c' Apabila digunakan untuk tanah permeabel (CONSOLIDATED DRAINED) Tanah diberi kesempatan untuk berkonsolidasi dan air harus keluar seluruhnya.
Jadi untuk tanah lempung sangat lama, sehingga tidak praktis. Untuk kondisi consolidasi drained, maka U = 0
31' = 31 0 catatan ; kran A & B terbuka terus
11' = 11 0
2. KUAT GESER TANAH (DIRECT SHEAR TEST) Kuat geser : kemampuan suatu bahan konstruksi untuk melawan tegangan geser
yang timbul pada bahan itu Banyak hitungan dalam Mekanika Tanah :
1. Analisa Stabilitas Lereng 2. Daya Dukung Tanah untuk Fondasi 3. Analisa Stabilitas dinding penahan tanah
:
Perlawanan geser dapat berupa gesekan atau lekatan atau kombinasi gesekan & lekatan. Penjelasan = Peristiwa gesekan
Pada keadaan ultimit ; T = N . f = N tg
f = koefisien gesek antara benda dan lantai
= sudut gesek antara benda & lantai
Jika dipandang persatuan luas bidang geser didapat
= N tg
= tg
= tegangan geser ; = tegangan normal
Universitas Gadjah Mada
Perlawanan geser dapat berupa gesekan atau lekatan atau kombinasi gesekan &
Penjelasan = Peristiwa gesekan
. f = N tg
f = koefisien gesek antara benda dan lantai
= sudut gesek antara benda & lantai
Jika dipandang persatuan luas bidang geser didapat :
= N tg
= tegangan normal
Benda kasar pada lantai kasar Gaya N = gaya Normal Gaya T = gayageser Gaya F = gesekan (gaya lawan)
Universitas Gadjah Mada
Perlawanan geser dapat berupa gesekan atau lekatan atau kombinasi gesekan &
:
PERISTIWA LEKATAN (C) Benda halus terletak pada lantai licin yang diberi perekat basah
Gaya lawan
Pada keadaan ultimit : T = F
Per satuan luas bidang geser =
PERISTIWA GABUNGAN Benda kasar, lantai kasar perekatGaya geser = T = A . c + N tg
atau tegangan geser =
PERGESERAN DALAM TANAH1. Gesekan antara tanah dengan tanah = gesekan intern (terjadi pada tanah berbutir
kasar). Suatu tanah memiliki 2. Lekatan Tanah akibat mineral (lempung
Terjadi pada tanah butir halus3. Gesekan intern & kohesi , bila ta
Berdasarkan sifat sifat tersebut maka:
= c + . tg
Universitas Gadjah Mada
Benda halus terletak pada lantai licin yang diberi perekat basah
lawan F = A . c
A = luas bidang kontak (m2) C = daya lekat perekat (t/m2)
Pada keadaan ultimit : T = F
Per satuan luas bidang geser =
perekat . c + N tg
RUMUS COULOMB
TANAH Gesekan antara tanah dengan tanah = gesekan intern (terjadi pada tanah berbutir kasar). Suatu tanah memiliki = sudut gesek intern Lekatan Tanah akibat mineral (lempung = kohesi (c) ) Terjadi pada tanah butir halus Gesekan intern & kohesi , bila tanahnya campuran butir kasar & halus
sifat tersebut maka:
= c + . tg
Universitas Gadjah Mada
Gesekan antara tanah dengan tanah = gesekan intern (terjadi pada tanah berbutir
:
Tanah butir kasar yang bersih
Tanah butir halus murni
Tanah campuran butir kasar &
Menentukan parameter kuat geser tanah langsung.
Bidang normal N kg
Tekanan normal = = kg/cm
Cincin atas ditarik = = kg/cm
Sesuai rumus Coulomb tegangan geser = lekatan & gesekan internContoh : Percobaan dengan 3 sampel tanah dengan 3 beban normal yang tidak sama. Untuk tiap beban normal, tanah digeser sampai pecah tegangan geser sebagai berikut:
No. Percobaan Beban
1.
2.
3.
Universitas Gadjah Mada
Tanah butir kasar yang bersih = tanah gesekan (friction soil) = tanah non kohesif = tanah
Tanah butir halus murni = tanah c = tanah kohesif
Tanah campuran butir kasar & halus = friction cohesive soil = tanah - c
Menentukan parameter kuat geser tanah & c di laboratorium dengan pengujian geser
kg/cm2
kg/cm2
tegangan geser = lekatan & gesekan intern Contoh : Percobaan dengan 3 sampel tanah dengan 3 beban normal yang tidak sama. Untuk tiap beban normal, tanah digeser sampai pecah tegangan geser sebagai berikut:
Beban normal ( kg/cm2) Tegangan geser ( kg/cm0.5 1.37 1.0 1.57 2.0 1.92
= c + tg
Universitas Gadjah Mada
& c di laboratorium dengan pengujian geser
Contoh : Percobaan dengan 3 sampel tanah dengan 3 beban normal yang tidak sama. Untuk tiap beban normal, tanah digeser sampai pecah tegangan geser sebagai berikut:
kg/cm2)
= c + tg
:
1. Tanah Non Kohesif tidak mempunyai c, hanya
tanah yang bersimbol : GW, GP, SW, SP
Pasir: = 28.5 46 kebalikannya
Pasir tidak padat, poorly graded, butir-butir bulat
Sudut gesek intern = sudut lereng alam
28.5 = tidak padat, butir bulat, butir seragam (jelek)46 = padat, well graded, butir tajam
Universitas Gadjah Mada
tidak mempunyai c, hanya
tanah yang bersimbol : GW, GP, SW, SP Kerikil, pasir atau campuran kerikil & pasir yang bersih
kebalikannya
Sudut gesek intern = sudut lereng alam
= tidak padat, butir bulat, butir seragam (jelek) = padat, well graded, butir tajam
Universitas Gadjah Mada
Kerikil, pasir atau campuran kerikil & pasir yang bersih
:
2. Tanah kohesif murni (lempung, Hanya punyac, =0
PERCOBAAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)1. Menentukan kekerasan tanah kohesif
tanah kohesif yang murni = unconfined compression strength2. Menentukan kohesi tanah kohesif
Kekerasan tanah lempung kenyang air :Kekerasan
Sangat lunak Lunak (soft) Sedang (medium) Kenyal (stiff) Sangat kenyal Keras (hard)
Universitas Gadjah Mada
kohesif murni (lempung, kenyang air)
COBAAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)enentukan kekerasan tanah kohesif kenyang air = kuat tekan bebas tanah
tanah kohesif yang murni = unconfined compression strengthtukan kohesi tanah kohesif kenyang air ( = 0)
Kekerasan tanah lempung kenyang air : Qu (kg/cm2)
0 0.25 0.25 0.5
0.5 1 1.0 2.0 2.0 4.0
>4.0
Silinder h 2 dibebani berangsur-angsur diperbesar sampai tanah pecah untuk tanah kohesif & kenyang air bersudut
45
kuat tekan bebas = Qu = kg/cm2
Qu = 2. c = 2 . kohesi tanah
Universitas Gadjah Mada
COBAAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST) kenyang air = kuat tekan bebas tanah
tanah kohesif yang murni = unconfined compression strength
angsur diperbesar
untuk tanah kohesif & kenyang air bersudut
2 . kohesi tanah
:
PERBEDAAN SIFAT
Ukuran butir Permeabilitas
Kenaikan air kapiler Pengaruh air Sifatnya tidak dipengaruhi air
Sifat Kompresibilitas
Proses konsolidasi
Lanau : peralihan pasir & lempung
CARA SEDERHANA UNTUK MENGETAHUI JENIS TANAH1. Dari ukuran butir : visual
2. Membedakan lanau dan lempung :
3. Kekerasan jika kering : lempung kering 4. Kecepatan mengendapkan
lanau lebih lama mengendap da lempung berjam-jam pasir : 30-60 detik mengendap
Universitas Gadjah Mada
PERBEDAAN SIFAT-SIFAT TANAH pasir, lanau, lempung
Pasir LempungKasar Halus Besar kecil
Rendah TinggiSifatnya tidak dipengaruhi air Kembang susut
Non kohesif KohesifKecil Besar Cepat Lambat
Lanau : peralihan pasir & lempung
UNTUK MENGETAHUI JENIS TANAH kerikil dan pasir bersih: butir-butir kasar pasir halus butir-butir lepas
lanau dan lempung : sifat lekatnya sifat permeabilitas, lanau> lempung
: lempung kering keras mengendapkan :
lanau lebih lama mengendap dari pasir (15 60 menit) perlu tawas
60 detik mengendap
Universitas Gadjah Mada
Lempung
Tinggi Kembang susut
Kohesif Besar
Lambat
permeabilitas, lanau> lempung
:
TEKAN BEBAS (UU)
(Unconfined Compression Test)
Sampel ditekan sampai pecah, sudut pecah = tg (45 +) = 2( - 45)Rumus :
Umumnya untuk tanah lempung yang Sehingga 1 = 2 c Dalam laporan 1 = qu = kuat tekan bebas
Tingkat kekerasan lempung
qc Jenis tanah0 0.25 Tanah sangat lunak0.25 0.5 Lunak 0.5 1.0 Keras
1 = 2 c tg (45 + = 2 ( - 45) c dapat dihitung
Universitas Gadjah Mada
TEKAN BEBAS (UU) Sampel Undisturb
mpression Test)
Sampel ditekan sampai pecah, sudut pecah 45)
Umumnya untuk tanah lempung yang = 0 C = qu
= kuat tekan bebas
Tingkat kekerasan lempung
Jenis tanah Tanah sangat lunak
+ )
Universitas Gadjah Mada
:
GESER LANGSUNG/DIRECT SHEAR TEST
Ketentuan: Tekanan air pori tidak ada Cari total Cari dan c Cari ' dan c'
Consolidasi pada saat mencapai konsolidasi 100 %
Tekanan air pori = 0
U = 0
Jenis percobaan :
Universitas Gadjah Mada
GESER LANGSUNG/DIRECT SHEAR TEST
Tekanan air pori tidak ada
ada tekanan air pori
pada saat mencapai konsolidasi 100 %
Tekanan air pori = 0
Universitas Gadjah Mada
: Universitas Gadjah Mada
Sampel I :
1 = c + 1 tg
Sampel II
2 = c + 2 tg
1 = c + 1 tg Persamaan menjadi :
2 = c + 2 tg
Plot pada grafik :
Bila mencari ' dan c' beban semu terhadap total
Pola pikir
1. A1 & A2 bahan besi rapat air, sehingga air tidak dapat keluar (undrained) = ada air pori
2. Beri beban N konstan, T segera dikerjakan (unconsolidated undrained)
: Universitas Gadjah Mada
' ' sulit sekali
c'
Cara bagaimana ?
Untuk mencari ' Perlu dicari tekanan air pori
c'
Sulit dilakukan
Untuk consolidasi : A1 & A2 di batu pori Porous stones air dapat keluar Kemudian beri N, tunggu sampai terjadi Consolidasi (24 jam), Baru diberi T perlahan-lahan (Consolidated Drained) Catatan: untuk pasir (sangat permeabel), N diberikan Konsolidasi selesai (CD) ' & c'
:
Bentuk sampel silinder Tinggi 2.5 h 2 sampel dibungkus karet tipis (25)
Air dialirkan ke bak silinder tempat sampel sehingga ada tekanan air (3 = tekanan sell 3 konstan
Tanah ditekan dengan P yang berangsur
= tekanan deviator
Setelah buret tidak naik, karena B ditutup P diberikanPerubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer sehingga tanah pecah.
Didapat : - 3 konstan
- 1 =
- U
Universitas Gadjah Mada
TRIAXIAL
sampel dibungkus karet tipis (25) Air dialirkan ke bak silinder tempat sampel sehingga ada tekanan air (3)
Tanah ditekan dengan P yang berangsur-angsur naik dan P1 1
Setelah buret tidak naik, karena B ditutup P diberikan Perubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer sehingga tanah pecah.
Didapat ' dan c'
Universitas Gadjah Mada
Perubahan tekanan pori dapat dibaca pada manometer sehingga tanah pecah.
:
Unconsolidated Undrained 1, 3 1 = 3 tg2(45 + ) Harus ada 2 persamaan : 11 = 31 m
2 + 2 c m
12 = 32 m2 + 2 c m c
Tanah pecah karena 1 & Mencari & c semu dasar
Kran A ditutup air dalam tanah tidak dapat keluar (undrained)P diberikan setelah 3 bekerja, sehingga tidak memberi kesempatan consolidasiPercobaan Unconsolidated undrained U
Untuk mencari ' & c' Ada 2 cara : Untuk tanah lempung
Umum : Consolidated Undrained dengan membaca tekanan air poriConsolidasi : 3 diberikan, dibiarkan beberapa saat. Kran A & B dibuka bekerja consolidasi selesaiSelesai/tidak air pada burrConsolidated Undrained
Pembacaan tekanan air po Diberi 3.1 konstan, tanah pecah dibaca
Universitas Gadjah Mada
+ 2 c tg(45 + )
3 lingkaran Mohr dasar total
air dalam tanah tidak dapat keluar (undrained) bekerja, sehingga tidak memberi kesempatan consolidasi
Percobaan Unconsolidated undrained UU = Quick Test Qu, cu
Consolidated Undrained dengan membaca tekanan air pori diberikan, dibiarkan beberapa saat. Kran A & B dibuka
selesai air pada burret tidak naik
Pembacaan tekanan air pori c' & ' konstan, tanah pecah dibaca 11 dan U11
Universitas Gadjah Mada
bekerja, sehingga tidak memberi kesempatan consolidasi
diberikan, dibiarkan beberapa saat. Kran A & B dibuka 3
: Universitas Gadjah Mada
Sehingga didapat :
Dibuat lingkaran MOHR
c' & '
Consolidated Drained Untuk tanah yang permeabel Tanah diberikan kesempatan berconsolidasi dan air harus keluar seluruhnya. Untuk
tanah lempung lama sekali U = 0 '3.1 - 0 A & B terbuka
'3.1 = 3.1 terus
3.1 = 3.1 U 11 = 11 - U
Top Related