bab iii.docx praktek mektan
TRANSCRIPT
BAB III
TEST KUAT GESER LANGSUNG(DIRECT SHEAR TEST)
Tegangan-geser tanah merupakan salah satu aspek penting dalam problem-problem
yang berkaitan dengan pondasi, diataranya perencanaan daya dukung pondasi dangkal dan
pondasi tiang, slope stability untuk dam, sertya tegangan tanah lateral pada dinding penahan.
Dalam persamaaan Coulomb, kuat geser tanah dapat dinyatakan sebagai:
= c = ( -u ) tan
Dimana:
= s = kuat geser tanah
C = kohesi
= tegangan total
U= tekanan air pori
= sudut geser dalam (angle of internal friction)
Pada tanah berbutir kasar harga kohesi (c)sama dengan nol, maka kuat gesernya
tergantung pada gesekan antar butir tanah. Tanah-Tanah semacam ini disebut sebagai tanah
granular atau non kohesif. Sebaliknya tanah yang banyak mengandung butiran halus, seperti
lempung, lanau dan koloid disebut sebagai tanah berbutir halus atau tanah kohesif.
a. Tanah granular
Tanah granular mempunyai tahana geser yang berupa gesekan. Tahanan gesernya
merupakan fungsi dari tegangan normal.Jika tegangan normalnya besar, maka tahanan
gesernya juga besar.
Karena harga kohesi, c = 0 maka tegangan geser untuk tanah granular dapat dituliskan sebagai :
= tan
Pada gambar 3.1 ditunjukkan bahwa kuat geser tanah granular bertambah secara
signifikan dengan kenaikan tegangan normalnya. Tegangan normal ( ) adalah tegangan yang
bekerja tegak lurus pada bidang gesernya. Jika tanah granular kering dan tegangan normal san
dengan nol, maka tahanan gesernya juga nol. Apabila tanah basah, kemungkinan tanah ini
dapat mempunyai kohesi yang lemah. Namun kohesi tersebut tidak boleh diperhitungkan
sebagai bagian dari kuat geser dalam perencanaan pondasi.
b. Tanah Kohesif
Menentukan parameter kekuatan geser tanah kohesif dapat dilakukan dengan test di
laboratorium, yaitu menggunakan direct shear test atau triaxial test.
Jika pada tanah kohesif jenih diberikan beban, maka pertama kali beban tersebut akan
diterima oleh tekanan air dalam rongga pori tanah.Pada kondisi ini butiran-butiran tanah
lempung tidak dapat mendekat satu sama lain untuk mengembangkan tahanan geser selam
rongga pori masih terisi jenuh air. Karena rongga pori pada tanah lempung sangat kecil, maka
keluarnya air dari dalam rongga pori akan memerlukan waktu yang cukup lama.Setalah dalam
waktu yang lama air di dalam rongga pori berkurang, maka butiran-butiran lempung akan
mendekat satu sama lain sehingga tahana gesek tanahnya berkembang.
Pda tanah kohesif, untuk memeperoleh nilai kuat geser sangat poenting untuk
mengetahui besarnya tekanan air pori dalam tiaptahap pengujian. Pada uji kuat geser
menggunakan triaxial, dilakukan pada tekanan kekang ( 3) yang berbeda dengan tanpa adanya
air yang keluar (kjondisi undrained), maka pada setiap pengujian untuk contoh yang sama atau
identik akan diperoleh tegangan-tegangan utrama efektif ( 1 dan )yang sama. Demikian
pula nilai tegangan pada saat runtuh ( 1 – ) juga akan sama. ( adlah tegangan
utama mayor dan adlah tegangan utama minor ) Pada kondisi ini hanya akan di peroleh
kohesi tak terdrainase (Cu), dengan = 0
Apabila jika pada saat pembebanan air pori yang ada di dalam rongga diberi kesempatan
untuk keluar (kondisi draine), maka butiran-butiran tanah lempung akan mendekat satu sama
lain sehingga menyebabkan kuat geser lempung menjadi bertambah.Dengan demikian tekanan
yang didukung oleh contoh tanah berupa tegangan efektif. Pada kondisi ini akan di peroleh nilai
kohesif efektif (C’) dan sudut geser dalam efektif ( ’) sehingga kuat geser tanahnya dinyatakan
dengan persamaan : = c’ + tan
1. Tujuan Pengujian :
Pengujian ini memepunyai tujuan untuk memperoleh parameter kekuatan geser tanah
terganggu atau tanah tidak terganggu yang terkonsolidasi. Dan di uji geser dengan di
beri kesempatan berdrainase dan kecepatan gerak tetap untuk skema pengujian ini
didapat dilihat gambara 3.3
2. Peralatan Dan Bahan Yang Digunakan :
a.Tabung contoh tanah
b. Alat pendorong contoh tanah (extruder)
c. Gergaji kawat (pisau pemotong)
d. satu set peralatan direct shear
e. Batu bata
f. Dial Holder
G. Timbangan dengan ketelitian
h. Stop watch
i. Cawan
j. Contoh tanah
k. Air suling atau air bersih
3. Urutkan Pelaksanaan Test :
Test direct ini dilakukan sebanyak 3 kali dengan beban yang berbeda, yaitu 10 kg, 20 kg
dan 40 kg. Langkah-Langkah yang diambil dalam pelaksanaan test adalah :
a. Persiapan benda uji
b. Pemasangan benda uji pada kotak geser
c. Penyetelan rangka pembeban vertical
d. Penyetelan Arloji ukur gerak vertical
e. Penyatelan Arloji ukur gerak Horisontal
4. Urutkan Langkah-Langkah Persiapan Benda Uji :
a. Ambil contoh tanah dengan menggunakan tabung contoh
b. Letakkan tabung contoh tanah pada alat pendorong (extruder) stel dan kunci alat
tersebut hingga tabung contoh tidak bergerak.
c. Putar alat pendorong hingga contoh tanah di dalam tabung keluar sedikit. Potong
dan ratakan dengan gergaji kawat bagian permukaan sampai mendapatkan
permukaan tanah yang bersih (tidak terdapat batu)
d. Setelah mendapatakan permukaan yang bersih, letakkan ring direct shear (cincin
cetak) bpada bagian tepi tabung. Selanjutnya dorong terus contoh tanah tersebut
hingga masuk ke dalam cincin, lalu ratakan permukaan contoh tanah bagian atas dan
bawah dengan pisau atau gergaji kawat.
5. Urutkan Langkah-Langkah Pemasangan benda uji pada kotak geser.
a. Sebelum memasukkan contoh tanah kedalam kotak geser, terlebih dahulu periksa
dan bersihkan kotak geser, pasang baut pengunci agar kotak geser bagian atas dan
bawah menjadi satu rangkaian.
b. Masukkan batu pori bagian bawah kedalam kotak geser, lalu letakkan cincin cetak
yang berisi contoh tanah, pada kotak geser dengan posisi bagian runcingnya
menghadap ke atas (lihat gambar 3. 4)
c. Masukkan contoh tanah ke dalam kotak geser dengan menggunakan alat pengeluar
contoh zang ditekan hingga keseluruhan contoh tanah masuk ke dalam alat geser,
seperti terlihat pada gambar 3.4
d. Pasang batu pori bagian atas, dan stel alat pembelian vertikal.untuk beban pada
pengujian pertama ini yang diberikan adalah 10kg. Selanjutnya pasang arloji ukur
gerak vertikal.
e. Stel dan pasang arloji ukur gerak horisontal.
f. Jenuhkan contoh tanah dengan cara mengisi bak dengan air hingga contoh tanah
dan batu pori terendam seluruhnya
g. Sebelum melakukan pergeseran horisontal terlebih dahulu lakukan pembebanan
konsolidasi.Dan tentukan waktu menentukan terjadinya 50% konsolidasi primer (t50)
h. Setelah mendapatkan harga t50 kemudian dilakukan untuk perhitungan untuk
melakukan pergeseran horisontal. Pergeseran horisontal ini dilakukan terus sampai
tanah tersebut mengalami keruntuhan, baru kemudian dihentikan
6. Urutkan Penyetelan Rangka Pembeban Vertikal
a. Angkat ujung lengan pembeban agar rangka pembebanan dapat diatur sedemikian
rupa hingga posisinya benar-benar vertikal tegak lurus.
b. Luruskan stang pembeban dan letakkan sampai menyentuh kotak geser dan
usahakan agra posisinya tidak berubah.
c. Pasang beban 10kg pada gantungan beban hingga lengan pembeban tidak
mengembang letaknya.
7. Urutkan Penyetelan Arloji Ukur Gerak Vertikal :
a. Psang arloji ukur pada penopang arloji ukur
b. Setel lengan penggantung arloji ukur agar batang arloji ukur menyentuh batang
penekan bagian atas
c. Setel arloji ukur sehingga letak jarum berada pada posisi nol.
8. Urutkan Penyetelan Arloji Ukur Gerak Horisontal :
a. Urutkan arloji ukur pada penopang arloji ukur horisontal.
b. Setel penopang arloji ukur agar batang arloji ukur menyentuh kotak gesr yang berisi
contoh tanah.
c. Setel arloji ukur sehingga letak jarum berada pada posisi nol.
9. Urutkan Langka-Langkah Melakukan Pembebanan Konsolidasi
a. Lepaskan beban 10 kg yang terpasang
b. Pasang beban pada gantunga beban sehingga contoh tanah mendapat tekanan
sesuai dengan tekanan yang akan dialami di lapangan
c. Buka kunci lengan pembeban dan baca defleksi pada arloji ukur gerak vertikal untuk
waktu t = 0 menit, 0.25 menit, 1 menit, 4menit,6,25menit, 120menit, 240menit,
480menit dan 1440 menit.
10. Perhitungan :
Untuk data hasil pengamatan test direct shear sebaiknya ditabelkan seperti
contoh tabel 3. 1 adapun urutan pengisian table tersebut adalah :
a. Tentukan diameter contoh tanah (D) cm
b. Tentukan Luas contoh tanah (A) cm
c. Untuk pengisian tabel dapat dilakukan sesuai dengan urutan test, yaitu yang
pertama dihitung untuk test dengan beban 10kg
d. Kolom 1 pada tabel 3.1 diisi dengan waktu selama pengamatan test dilakukan
(dalam satuan menit)
e. Kolom 2 pada tabel 3.1, P(satuan)dapat diisikan data dari hasil pembacaan dial
reading selama pengujian
f. Kolom 3 pada tabel 3.1, menentukan gaya geser (P geser dapat diisikan berdasarkan
data dari pembacaan dial reading horisontal akibat pergeseran horisontal yang
diberikan. Harga gaya geser (P) ditentukan dengan cara mengalikan data yang ada
pada kolom 2 dengan faktor koreksi, atau dengan melihat tabel proving ring dari alat
tersebut.
g. Kolom 4 pada tabel 3.1 , dial reading (mm) merupakan pengukuran pembacaan
akibat dari deformasi horisontal yang terjadi
h. Selanjutnya tentukan harga tegangan normal ( ), yaitu dengan rumus sebagai
berikut :
Dimana :
= tegangan normal
gaya normal
Luasan contoh tanah
i. Tentukan harga tegangan ( ) dengan persamaan sebagai berikut :
Dimana :
= tegangan geser
P = gaya geser maximum
A = luasan contoh tanah
J. Selanjutnya gambar grafik antara tegangan antara tegangan normal dengan
tegangan geser untuk menentukan harga kohesi (C) dan sudut geser ( ).Tegangan
normal diplot sebagai sumbu mendatar (arah X) dan tegangan geser diplot sebagai
sumbu vertikal arah y), seperti contoh terlihat pada gambar 3.5
BAB IV
UNCONFINED TEST
Pengujian Unconfined adalah jenis pengujian khusus dari test triaxial unconsolidated
undrained (UU) yang umum dilakukan untuk tanah lempung.Pada pengujian ini
tegangan penyekap, 3 adalah sama dengan nol. Tegangan aksial dilakukan terhadap
benda uji secara relative cepat sampai mencapai keruntuhan (lihat Gambar 4.1 ).
Pada titik keruntuhan , harga tegangan total utama kecil, 3 (minior pricipal stress)
adalah sama dengan nol, sedangkan harga tegangan total utama besar, 1 dituliskan
dengan persamaan :
1 = 3 + 3 = 3 = qu
Karena tegangan kekuatan geser kondisi air termampatkan dari tanah tidak
tergantung pada tegangan penyekap maka
Harga qu di atas kita kenal sebagai kekuatan tekanan tanah kondisi tak
tersekap. Pada tabel 4.1 diberikan perkiraan harga-harga konsistensi tanah lempung
berdasarkan harga kekuatan tekanan tak tersekap.
Secara teoritis untuk tanah lempung jenuh air yang sama, dengan diberikan
uji tekanan tak tersekap dalam kondisi air termampatkan tak terkendali
( Unconso;lidated Undrained) akan menghasilkan harga Cu yang sama. Tetapi pada
kenyataanya pengujian Unconfined Comnpression pada tanah lempung jenuh air
biasanya menghasilkan harga Cu yang sedikit lebih kecil dari harga yang diperoleh
dari pengujian UU. Hal ini dapat dilihat seperti yang tertera pada ganbar 4. 2
1. Tujuan Pengujian
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan parameter kekuatan tekan bebas
tanah kohesif pada kondisi tanah asli (undisturbed) maupun tanah yang
dipadatkan/ dibuat (remoulded)
2. Peralatan Yang Digunakan
a. Tabung contoh tanah
b. Mesin Penekan
c. Tabung penuh dan Tabung belah
d. Alat pengeluar contoh
e. Dial deformasi
f. Jangka sorong
g. Stop watch
h. Oven
i. Timbangan
j. Gergaji kawat atau pisau
3. Benda uji nyang digunakan :
a. ukuran Benda Uji :
Benda uji yang digunakan mempunyai diameter minimum 1.3 in (33 mm),
apabila ukuran maksimum partikel benda uji lebih kecil dari 1/10 diameter benda
uji.Untuk benda uji zang berdiameter minimal 2.8 in (17 mm) atau lebih, digunakan
apabila ukuran partikel maksimum lebih kecil dari 1/6 diameter benda uji.
Tinggi contoh dibuat 2 atau 3 kali diameternya.
b. Benda uji Asli
Untuk menjamin keaslian benda uji keluarkan benda uji dari dalam tabung
contoh asli, potong bagian contoh yang terdapat pada tepi tabung contoh asli
sepanjang 2 cm. Dorong benda uji pada tabung contoh asli, sampai masuk
seluruhnza ke dalam tabung yang akan di uji. Ratakan kedua ujung permukaan
benda uji dengan pisau.
Ambil benda uji dari tabung contoh asli dengan memasang tabung zang sesuai
ukuran benda uji yang di gunakan tepat di tengah-tengah.
Keluarkan benda uji yang sudah tercetak dalam tabung dengan alat pengeluar
contoh, tentukan berat benda uji tersebut.
c. Benda Uji Buatan
Siapkan tabung belah yang sudah diberi pelumas bagian dalamnza dengan
ukuran sesuai pada langkah 1.
Siapkan benda uji dari contoh tanah asli atau dari contoh tanah terganggu.
Untuk benda uji dari contoh tanah buatan, remas-remas dengan jari tangan
hingga mendapatkan berat isi seragam. Masukkan sedikit demi sedikit ke
dalam tabung belah dan padatkan. Pengisian terus dilakukan sampai
Memenuhi isi tabung. Usahakan dalam memadatkan benda uji tersebut
menghasuilkan tingkat kepadatan yang sama.
Keluarkan benda uji tersebut, tentukan beratnya.
4. Urutkan Pelaksana Test :
a. Tempatkan benda uji pada mesin penekan tepat di tengah-tengah plat bagian
bawah. Turunkan plat bagian atas sampai menyentuh permukaan benda
uji.
b. Putar dial beban maupun dial deformasi pada posisi nol
c. Lakukan penekanan dengan nilai regangan ½ - 2% per menit fan catat nilai
beban dan deformasi yang terjadi setiap 30 detik.
d. Penekanan terus diklakukan hingga sudah tidak ada penambahan regangan
atau hingga tercapainya regangan 20%
e. Tentukan kadar air benda uji
f. Gambarkan pola keruntuhan yang terjadi pada benda uji tersebut, dan ukur
sudut kemiringan keruntuhanya.
5. Tahapoan Perhitungan :
Sebelum melangkah pada tahap perhitungan, hendaknya semua data
hasil pengamatan ditabulasikan seperti pada contoh Tabel 4.2 Adapun langkah-
langkah perhitunganya yang diisikan seperti contoh Tabel 4. 2 adalah sebagaio
berikut :
a. Tentukan berat uji (gr)
b. Tentukan tinggi benda uji (cm)
c. Tentukan diameter bemnda uji (cm)
d. Tentukan luas benda uji (A0 Cm2)
e. Tentukan harga berat volume bendsa uji (gr/cm3)
f. Pada kolom 1, data zang diisikan adalah data waktu pengamatan
(menit)
g. Kolom 2, diisikan data berdasarkan dari hasil pengamatan pembacaan
dial resding regangan selama pengujian
h. Kolom 3, diisikan data berdasarkan dari hasil pengamatan pembacaan
dial beban (load dial)
i. Kolom 4, hitung harga deformasi benda uji ( h) dalam satuan cm,
yaitu dengan cara data dari kolom 2 dikalikan 0,001, contohpada
tabel 4. 2 dapat dilihat
Pada awktu 0,5 menit pembacaan dial reading menunjukkan 38, maka
harga h = 38 x 0,01 = 0,038 (kolom 4)
j. Kolom 5, hitung harga regangan aksial ( ) dalam satuan persen.
Nilai regangan aksial selama beban diberikan, sebagai berikut Ë
= h/h (%)
imana =
= regangan aksial
h= perbedaan tinggi benda uji
h=tinggi benda uji semula
contoh pada tabel 4. 2
Pada waktu 0,5 menit, diperoleh harga h = 0,038 cm (dari kolom 4),
sedangkan tinggi sample (h) = 7.6 cm
= h/h=0,038/7,6 x 100% =0,5%
k. Kolom 6, zaitu harga factor korelasi luas menggunakan rumus =
(1- ) yaitu dengan cara = satu dikurangi harga dari kolom 5.
Contoh pada tabel 4.2 =
Pada waktu 0,5 menit,setelah dihitung harga = 0,5 % (dari
kolom),maka =
Harga factor korelasi luas = 1-0,5% = 1-0,005 = 0,995
L. Kolom 7, Hitungf luas permukaan benda uji hasil korelasi, selam
beban diberikan, sebagai berikut=
A = A0/1-
Dimana=
A0 = luas permukaan tinggi benda uji
= regangan aksial
Contoh pada tabel 4.2
Pada waktu 0,5 menit, setelah dihitung harga (1- ) = 0,995,
sedangkan luas benda uji (A0) = 11,341 cm2 , maka
A = 11,341/0,995 = 11,398 cm2
m. Kolom 8, hitung harga total beban di atas benda uji yaitu
dilakukan dengan cara data dari kolom 3 dikalikan dengan harga
kalibrasi proving ring alat tersebut.
n. Tentukan tegangan yang terjadi yang merupakan beban per
satuan luas. Sebagai berikut :
c=P/A
Dimana :
c= tegangan per satuan luas (kg/ cm2)
P =beban yang diberikan (kg)
A’=Luas permukaan benda uji terkoreksi
Contoh pada tabel 4.2
Pada waktu 0.5 menit total beban (P) yang diberikan adalah = 0,47 kg
(dari kolom 8), sedangkan A = 11,398 cm2(dari kolom 7) maka :
c=P/A=0,47/11,341=0,042 kg/cm2
o. Buat bgrafik hubungan antara tegangan pada skala ordinat dengan
regangan aksial pada skala absis. Tentukan dari grafik tersebut nilai
tegangan yang maksimum. Nilai tersebut merupakan nilai kekuatan
tekan bebas (Unconfined Strength)