MEKANIKA TANAHPERTEMUAN 01: TEGANGAN EFEKTIF

OLEHABDUL ROCHIM

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN SIPILUNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG

BACAAN:

1)CRAIG, R.F., 1989, MEKANIKA TANAH EDISI KEEMPAT, PENERBIT ERLANGGA, JAKARTA (BAB III – TEGANGAN EFEKTIF, HAL 72 – 79)

2)HARDIYATMO, HARY C., 2002, MEKANIKA TANAH I EDISI -3, GADJAH MADA UNIVERSITY PRESS, YOGYAKARTA

(BAB IV – TEGANGAN EFEKTIF, HAL 259 – 282)

PENDAHULUAN

Air TANAH

Solid Skeleton

Udara kompresibel

Tidak kompresibel

TANAHJENUH SEMPURNA

JENUH SEBAGIAN / TIDAK JENUH

Pengurangan volume : air keluar

Pengurangan volume: udara keluar

PRINSIP TEGANGAN EFEKTIF

1) TEGANGAN NORMAL TOTAL ( )2) TEGANGAN AIR PORI (U)3) TEGANGAN NORMAL EFEKTIF (’)

= u + ’

Perlu diketahui bahwa tegangan efektif tidak dapat ditentukan secara langsung, tetapi harus diketahui informasi mengenai besarnya tegangan total dan tekanan air pori.

’ = N’ / A

= P / A

P = N’ + uA P/A = N’/A + u

= ’ + u

TEGANGAN VERTIKAL EFEKTIF AKIBAT BERAT SENDIRI TANAH

v = sat . z

u = w . z

z

muka airpermukaan tanah

u

’v = v – u = (sat - w ). Z = ’.z

tekanan air pori kondisi tunak (steady state pore water pressure)

permukaan tanah

Kondisi mula-mula

REAKSI TEGANGAN EFEKTIF AKIBAT PERUBAHAN TEGANGAN TOTAL

Kondisi setelah pembebanan

tekanan air pori kondisi tunak

P e r m u k a a n t a n a h

beban / tegangan vertikal total

Tekanan air pori berlebihan (excess pore water pressure)

disipasi

permukaan tanah mula-mula

tekanan air pori kondisi tunak (steady state pore water pressure)

permukaan tanah

tekanan air pori kondisi tunak

P e r m u k a a n t a n a h

beban / tegangan vertikal total

Tekanan air pori berlebihan (excess pore water pressure)

disipasi

permukaan tanah mula-mula

Penurunan air pori berlebihan ke air pori kondisi tunak disebut DISIPASI.

Jika disipasi sampai ke air pori kondisi tunak (excess air pori = 0)

TERDRAINASE (DRAINED)Jika disipasi belum sampai ke air pori kondisi

tunak (excess air pori 0)

TAK-TERDRAINASE (UNDRAINED)

Kondisi DRAINED akan cepat terjadi pada tanah dengan permeabilitas tinggi seperti pasir jenuh.

Sebaliknya, kondisi UNDRAINED biasanya terjadi pada tanah lempung karena permeabilitasnya yang rendah.

Sehingga, seringkali dikatakan:

DRAINED TANAH PASIR

UNDRAINED TANAH LEMPUNG

AIR PORI NEGATIF

KONSOLIDASI

PEMUAIAN (SWELLING)

KONSOLIDASI vs PEMUAIAN (SWELLING)

AIR PORI POSITIF

Kenaikan Tegangan Efektif

Pengurangan Tegangan Efektif

ANALOGI KONSOLIDASI silinder pegas piston katup

Contoh perhitungan tegangan vertikal efektif :

muka air

permukaan tanah

2 m

4 m

3 m

5 m

Lempung

Pasir17 kN/m3

Pasir20 kN/m3

19 kN/m3

Cara menghitung ’v pada kedalaman 5m & 9m:

Berat isi apung pasir = 20 – 9,8 = 10,2 kN/m3

Berat isi apung lempung = 19 – 9,8 = 9,2 kN/m3

Pada kedalaman 5m: ’v = (3 x 17) + (2 x 10,2) = 71,4 kN/m2

Pada kedalaman 9m: ’v = (3 x 17) + (2 x 10,2) + (4 x 9,2) = 108,2 kN/m2

Kedalaman v     u     'v = v - u

(m) (kN/m2)     (kN/m2)     (kN/m2)

               

3 3 x 17 = 51 0 = 0 51

5 (3 x 17) + (2 x 20) = 91 2 x 9,8 = 19,6 71,4

9 (3 x 17) + (2 x 20) + (4 x 19)  = 167 6 x 9,8 = 58,8 108,2

muka air

permukaan tanah

2 m

4 m

3 m

5 m

Lempung

Pasir17 kN/m3

Pasir20 kN/m3

19 kN/m3

PENGARUH KENAIKAN KAPILER

muka air

permukaan tanah

2 m

4 m

2 m

5 m

Lempung

Pasir17 kN/m3

Pasir20 kN/m3

19 kN/m3

1 m pengaruh kapiler

Cara menghitung ’v pada kedalaman 5m & 9m:(dengan adanya pengaruh kapiler)

Berat isi apung pasir = 20 – 9,8 = 10,2 kN/m3

Berat isi apung lempung = 19 – 9,8 = 9,2 kN/m3

Pada kedalaman 2m: ’v = 2 x 17 = 34 kN/m2

Pada kedalaman 3m: ’v = (2 x 17) + (1 x 20) = 54 kN/m2

Pada kedalaman 5m: ’v = (2 x 17) + (1 x 20) + (2 x 10,2) = 74,4 kN/m2

Pada kedalaman 9m: ’v = (2 x 17) + (1 x 20) + (2 x 10,2)+ (4 x 9,2) = 111,2 kN/m2

Kedalaman v     u     'v = v - u

(m) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2)

               

2 2 x 17 = 34 0 = 0 34

3 (2 x 17) + (1 x 20) = 54 0 = 0 54

5 (2 x 17) + (1 x 20) + (2 x 20) = 94 2 x 9,8 = 19,6 74,4

9 (2 x 17) + (1 x 20) + (2 x 20) + (4 x 19)  = 170 6 x 9,8 = 58,8 111,2

muka air

6 m

5 m

Lempung

Pasir19 kN/m3

20 kN/m3

0

5

8

11

urugan

PENGARUH TIMBUNAN

Pertanyaan:Tegangan vertikal efektif pada titik pusat lapisan lempung,a)Segera setelah penimbunan (penimbunan berlangsung cepat)b)Beberapa tahun setelah penimbunan

Jawaban:

a)’v = (5 x 9,2) + (3 x 10,2) = 76,5 kN/m2

b) ’v = (4 x 20) + (5 x 9,2) + (3 x 10,2) = 156,6 kN/m2

Kondisi UNDRAINED

Kondisi DRAINED

impervious layer

1 m

2 m

5 m

H = 3m = 16 kN/m3

 = 16 kN/m3  ,  qc = 17 kg/cm2  ,  eo = 0.655

sat = 19.3 kN/m3  ,  qc = 12 kg/cm2  ,  eo = 0.623

sat = 19.8 kN/m3  ,  qc = 23 kg/cm2  ,  eo = 0.77

Contoh perhitungan tegangan vertikal efektif (kasus PENURUNAN TANAH)

00

10log1 P

PC

e

Hs C