Download - 05.Kekuatan Geser Tanah
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
1/34
1. PENDAHULUAN
Batasan :
Kemampuan tanah menahan tekanan atau
Kemampuan tanah untuk bertahan terhadap
usaha perubahan bentuk (deformation) atau
regangan ( strain)
Sama dengan nilai (besarnya) tekanan pada
saat terjadinya keruntuhan (pascal…..Pa)
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
2/34
Karena kekuatan tanah didasarkan pd
teori plastisitas, mk perlu dipahami bbrp istilah plastisitas:
Tekanan = Stress (Pa)
Regangan = Strain (%)
Keruntuhan = Failur (%)
Kompresi = compresion
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
3/34
Tekanan :
Tekanan = gaya tekan dibagi luas bidang tekan
Kekuatan tanah = besarnya nilai tekanan pd saat
terjadi keruntuhan
Jika tidak terjadi keruntuhan, kekuatan tanah
diberi nilai sebagai nilai suatu regangan tertentu
(pada saat regangan 10 %, 15% atau 20%)
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
4/34
Regangan : Terjadinya sebelum keruntuhan suatu tanah
telah mengalami perubahan bentuk
Nisbah antara
pertumbuhan atau pengurangan panjang
atau volume karena tekanan dengan
panjang atau volume semula %Untuk mengetahui kekuatan tanah, mk dibuat
hubungan antara tekanan dan regangan
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
5/34
Pengertian Regangan
a. Regangan linier
b. Regangan volume
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
6/34
Tujuan : mempelajari faktor-faktor yg menentukandan mempengaruhi kekuatan tanah, sehinggauraian matematik tidak dibahas scr mendalam
2. KEKUATAN GESER
Keruntuhan geser ditandai dengan terjadinya
bidang keruntuhan (bidang geser) yg searah dgntekanan utama besar (major principal stress)
Terjadi jika kadar air tanah rendah (relatif kering)
Jika kadar air tinggi, tanah tidak pecah, tapi ukurangaris tengah contoh tanah bertambah dgn bertambahnya tekanan aksial (axial stress)
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
7/34
Perubahan garis tengah contoh tanah ini merpk
bentuk yg berubah yg tetap
Jadi tekanan yg menyebabkan terjadinya
perubahan garis tengah ini dpt dinyatakan sebagaiukuran kekuatan geser tanah
Terdapat hubungan antara tekanan normal
dengan tekanan geser pada bidang keruntuhan :
ϒf = f (σ N) ϒf = tekanan geser(searah bidang geser) saat
terjadi keruntuhan
(σ N) = tekanan normal (tegak lurus bidangkeruntuhan)
Pada tanah pasir : ϒf = σ N tan ф
Pada tanah liat : ϒf = c + σ N tan ф
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
8/34
ф = sudut gesekan tanah (internal friction angle)
C = kohesi
Hubungan antara tekanan normal dan tekanangeser pada bidang keruntuhan
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
9/34
Hubungan antara tekanan
geser (Tf) dan tekanannormal (σN)
Tanah pasir
Tanah liat
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
10/34
Tekanan utama pada satu bidang
Ada 3 tekanan utama (σx, σy, σz)
Pd saat σf = 0, mk σx = σy = σx)
(tidak terjadi keruntuhan)
Untuk terjadi keruntuhan, mk ϒf
harus > dari ketahanan geser.
Pada keadaan ini, mk σx ≠ σy ≠ σx
: terjadi keruntuhan)
Jadi terdapat “tekanan utama kecil
:(σ1), “tekanan utama kecil :(σ3)dan “tekanan uatama pertengahan
:(σ2)
Tekanan geser maksimun
ϒf = σ1 - σ3 /2
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
11/34
Ketahanan geser ditimbulkan oleh :
1.
Adanya gaya saling menahan antara dua bendayang digeser (kekasaran permukaan)
Dari rintangan karena adanya saling menguncidiantara partikel-partikel yang bergerak :
Mikro interlocking : adanya kekasaran permukaan partikel yang saling bergeser
Bila ketahanan geser hanya berasal darikekerasan permukaan, maka keruntuhan tdk diikuti oleh perubahan volume
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
12/34
2. Makro interlocking : disini sebelum terjadi
keruntuhan Δ vol meningkat, hal ini disebabkan
karena sebelum dpt digeser partikel-partikel
penyusun tanah perlu mengatur kedudukannya,
sehingga terjadi pergerakan partikel sebelum
dapat digeser.
Ketahanan gesekan dipengaruhi oleh :
Ukuran partikel (makin > sdt.θ
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
13/34
a. Saling mengunci mikro : yg hanya disebabkan oleh
kekasaran permukaan
b. Saling mengunci makro : sebelum terjadi keruntuhan
partikel-partikel penyusun tanah perlu mengatur
kedudukannya sedemikian rupa, sehingga dpt digeser,atau harus terjadi pemecahan partikel
Contoh saling mengunci mikro dan makro
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
14/34
Kohesi yg didapat pada persamaan sebelumnya bukan mrpk sifat benda atau tanah, tetapi hanya pernyataan matematik dari kekuatan geser disebut“kohesi geser”.
Kehesi yg berasal dari gaya tarik menarik diantara partikel disebut “kohesi diantara partikel”
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
15/34
Cara yg paling sederhana : cara geser langsung(dikembangkan oleh Coulomb)
Contoh alat geser yg paling sederhana, yg diukur
adalah :
Tekanan normalTekanan geser
Pergerakan relatif alat thdp. tanah
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
16/34
Skema alat geser langsung
Setelah contoh tanah berada dlm alat geser, pd contoh tanahdibebani gaya normal, kemudian diberi gaya geser (alat
digeser) sampai terjadi keruntuhan. Pada saat ini pergerakan
yg dinyatakan dengan regangan juga diamati
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
17/34
Dengan membuat hubungan antar tegangan
geser (sebagai ordinat) dan regangan sebagai
absis, maka kekuatan geser (yaitu tekanangeser pd saat keruntuhan) dapat dihitung.
Jika pd hubungan ini terdapat puncak, mk
kekuatan gesernya adalah tekanan geser padanilai tersebut (A).
Jika tidak ada puncak, mk kekuatan gesernya
adalah sama dengan tekanan geser pada saatkurvenya mulai mendatar (B)
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
18/34
Cara menghitung kekuatan geser dari pengukurangeser langsung
A . Terjadi keruntuhan
B. Regangan terus meningkat
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
19/34
Dengan mengulang test tersebut pada berbagaiharga tekanan normal, atau didapat berbagai
tekanan geser.
Kemudian nilai-nilai tekanan normal (sebagaiabsis) dan tekanan geser pd saat keruntuhan
(sebagau ordinat)
Slope dari hubungan ini menggambarkankoefesien gesekan, tan Φ
Nilai koefesien gesekan, C didapat dgnmeluruskan kurve tersebut ke 0
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
20/34
Cara menghitung tan Φ dan C dari test geser
langsung
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
21/34
Contoh tanah di dalam triaxial cell
(diameter 3,7 cm dan tinggi 8 cm)
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
22/34
Terjadi keruntuhan pd test
triaxial cell
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
23/34
Kekuatan tarik biasanya dianggap sebagai pengukur kohesi pd waktu tanah mengalami keruntuhan
tegangan, hanya gaya kohesi yg bekerja, jadi tidak
ada pengaruh kekuatan gesekkan
Sumber gaya kohesi tanah : kohesi sebenarnya dan
kohesi semu
Kohesi sebenarnya berasal dari : sementasi, gaya
tarik-menarik elektrostastik dan elektomagnetik,ikatan valensi, dan adesi.
Kohesi semu : berasal dari gaya kapiler dan gaya
mekanis
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
24/34
Keruntuhan dan kekuatan tarik
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
25/34
1.
2.
3.
4.
Kandungan & jenis mineral liat
Macam kation
Kandungan bahan organik
Kandungan air tanah
Cara mengukur kekuatan tarik :
1.
2.
Dengan tarik langsung (direct tension)
Dengan tarik tidak langsung (indirect tension)
dikenal “Brazilian Test”
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
26/34
Pengukuran kekuatan tegangan dengan
“Brazilian Test”
Kolom tanah dgn panjang l cm, diameter d cm, diletakkan di atas piringan
datar yg ditaruh di atas timbangan, kemudian di atasnya ditaruh piringan
lagi dan selanjutnya ditekan sampai terjadi keruntuhan
Kekuatan tarik agregatdihitung :
σT = kF/d2
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
27/34
Perubahan volume karena tanah diberi tekanan
Karena perubahan volume ini juga mrpk perubahan
bentuk tetap, mk dpt dianggap sebagai bentuk
keruntuhan
Tekanan yg menyebabkan dsbt : kekuatan kompresi
tanah
Kompresi dibedakan 2 :
1. Konsolidasi : perubahan vol yg terjadi mengeluar-kan air
2. Pemadatan (compaction) : perubahan vol yg
terjadi mengeluarkan udara.
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
28/34
Asumsi : tekanan utama major (σ1) mrpk tekanan yg menentukan perubahan volume.
Contoh tanah dimasukan ke dalam selinder
Consolidometer.
Tekanan aksial ini dianggap tekanan utama
major.
Kemudian diukur perubahan tiunggi, shg dpt
dihitung berat jenis volume atau ruang rasio.
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
29/34
Pengukuran kekuatan kompresi dgn : Selinder
consolidometer
Ada 2 faktor yg mempengaruhi metode pengukuran ini, yaitu :
1. Adanya ketahanan geser antara partikel tanah menyebabkan
distribusi tekanan tidak seragam
2. Adanya gesekkan antara dinding silinder dengan tanah
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
30/34
Untuk mengatasinya, maka disarankanmenggunakan tekanan partikwel rata-rata (σv)
untuk menggantikan tekanan aksial (σx) :
σv = 0,5 (σt + σ b)
σt = tekanan di atas selinder.
σ b = tekanan di bawah selinder.
Untuk memperkecil gesekan antara dindingselinder dengan tanah, disarankan nisbah
diameter d, dan tinggi h (d/h) sileinder tidak kurang dari 2.
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
31/34
Jika jarum atau akar tanaman menembus tanah,
maka tanah akan memberikan reaksi untuk menahan masuknya/bergeraknya jarum ini.
Pada saat terjadinya perferakan jarum, maka
tanah akan mengalai keruntuhan dlm bentuk keruntuhan geser, keruntuhan tegangan dan
kompresi.
Ketahanan tanah untuk menahan gerakan jarumini = ketahanan penetrasi (adalah kekuatan
majemuk tanah)
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
32/34
Keruntuhan yg terjadi pada saat tanah ditembus jarum penetrometer
Ketahanan penetrasi (Qp) :
Qp = 4F/ ᴫd2
F = gaya yg diperlukan untuk menekan jarumd = diameter jarum penetrometer
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
33/34
Karena ketahanan penetrasi mrpk kombinasidari kekuatan geser, kekuatan tegangan, dan
kompresi, maka sifat tanah yg mempengaruhikomponen kekuatan tersebut juga akan
berpengaruh terhadap ketahanan penetrasi.
Ketahanan penetrasi menurun dengan tingginyakandungan liat.
Ketahanan penetrasi meningkat dengan
bertambahnya kedalaman sampai suatu nilaimaksimum, kemudian relatif konstan.
-
8/21/2019 05.Kekuatan Geser Tanah
34/34
TERIMA KASIH