KUAT GESER TANAH

13-1 PENDAHULUAN

Suatu beban yang dikerjakan pada suatu massa tanah akan menghasilkan tegangan tegangan dengan intensitas yang berbeda beda didalam zona berbentuk bola lampu di bawah beban tersebut. Kita akan meninjau penurunan segera “segera” bersama dengan daya dukung (pembenanan terhadap tanah yang diijinkan) , tetapi pertama tama kita harus tinjau kekuatan tanah.ini dikarenakan beban yang bekerja pada massa tanah memerlukan dua pertimbangan:

1. Besarnya penurunan total.untuk sebagian besar tanah, ini merupakan penurunan konsolidasi.

2. Kemungkinan keruntuhan tanah. Ini dapat berupa suatu gerakan rotasi tanah dibawah arealyang mengalami pembebanan .atau kadang merupakan “ keruntuhan pons ”, yang belakangan ini biasanya merupakan gerakan yang terbatas .

Akan kita temukan bahwa kuat geser tidak memiliki satu nilai tunggal, tetapi dilapangan sangat dipengaruhi oleh factor factor seperti :

1. Keadaan tanah – angka pori, ukuran butiran, dan bentuk2. Jenis tanah – pasir, berpasir , kerikil, lempung, dan atau jumlah relatif dari bahan bahan

yang ada.3. Kadar air – terutama untuk lempung ( sering berkisar dari sangat lunak sampai kaku,

tergantung pada nilai sesaat W )4. Jenis beban dan tingkatnya. Dari teori konsolidasi dapat kita ketahui bahwa beban yang

cepat akan menghasilkan tekanan pori yang berlebih.5. Anisotropis. Kekuatan yang tegak lurus terhadap bidang dasar (bedding plane ) akan

berbeda jika dibandingkan dengan kekuatan yang sejajar denagn bidang tersebut.

Dilaboratorium, kuat geser sangat dipengaruhi oleh :

1. Metode pengujian – terbentuknya tekanan pori yang berlebih.2. Gangguan terhadap contoh tanah – mengurangi contoh tanah.3. Kadar air.4. Tingkat regangan – biasanya menambah kekuatan.

13-2 PARAMETER KUAT GESER c DAN φ

Hipotesa pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh coulomb sebagai :

S = C + Vσ

Dimana : S = Kuat geser pada bidang yang ditinjau.

C = Kohesi, atau yang pengaruh tarikan antar partikel, hamper tidak tergantung pada tegangan

normal pada bidang.

σ = Tegangan normal

V = Koefisien friksi

Kriteria keruntuhan Mohr-coulomb

Sf = C’f + σ’f Tan φ’

Analisi tanah pada keadaan runtuh ini kadang kadang disebut analisis keadaan kritis ( keadaan batas) atau pun analisis keseimbangan kritis.

Mari kita periksa gambar dibawah yang memberikan lingkaran lingkaran Mohr kualitatif ( tanpa nilai nilai numeric ) unutk beberapa kasus :

1. Tanah tidak kohesif. Perpotongan kohesi yang ada adalah nol. Pengujian atas pasir lembab mungkin akan memberikan perpotongan kohesi yang kecil akibat akumulasi tarikan permukaan.

2. Tahapan prakonsolidasi. Kombinasi tegangan sampai pada tekanan prakonsolidasi Pc, akan di hasilkan suatu parameter kohesi dan φ yang berkurang (gbr 13-3b).

3. Selubung mohr melengkung. Untuk hampir sebagian besar tanah, selubung mohr melengkung dan membutuhkan interpretasi.

4. Parameter tegangan efektif. Apabila tekanan pori diukur , lingkaran mohr akan dapat dikoreksi seperti terlihat. Untuk lempung yang terkonsolidasi normal perpotongna kohesi yang ada hamper nol untuk φ’.

Tidak perlu untuk mengambarkan lingkaran lingkaran mohr guna mendapatkanselubung keruntuhan . persamaan mohr coulomb hanya menentukan tegangan geser kritis yang menghasilakan keruntuhan dan merupakan suatu kombinasi dari tegangan geser dan tegangan normalpada bidang kritis.

13-2 PENGUJIAN TANAH UNTUK MENENTUKAN PARAMETER KUAT GESER

Pengujian tanah yang sering dipakai unutk meenntukan parameter2 kekuatan antara lain :

1. Uji tekan tak terkekang2. Uji geser langsung3. Uji tekan terkekang

Pengujian pengujian skematis diilustrasikan dalam gambar di bawah :

Sebagian laboratorium uji memakai peralatan dengan konfigurasi yang sama seperti terlihat pada gambar dibawah :

Uji geser biasanya dianggap sebagai :

1. Tak terkonsolidasi – tak terdrainase ( unconsolidated-undrained )2. Terkonsolidasi – tak terdrainase ( consolidated-undrained )3. Terkonsolidasi – terdrainase ( consolidated-drained )

Kita harus mengetahui bahwa :

1. Setiap prosedur pengujian diatas akan menghasilkan hasil yang sama untuk tanah kering.2. Drainase dapat terjadi denagn cukup cepat unutk bahan berbutir dengan koefisien permeabilitas

k yang besar.3. Suatu uji CU pada lempung dapat menghasilkan batas batas parameter kekuatan yang cukup

luas yang bergantung pada S.4. Akan lebih baik melakukan uji CU dan mengukur tekanan pori pada saat runtuh dari pada

melakukan uji CD.5. Akan realistis untuk menguji tanah kohesif dalam keadaan jenuh.

Uji tekan terkekang

Kemiringan selubung keruntuhan sebagai Φ=0 dan kuat geser tak terdrainase Su sebagai :

Sejumlah ahli berpendapat bahwa terdapat air, suatu tekanan “kekang” efektif akan terdapat secara internal didalam contoh uji tekan tak tertekang akibat pengaruh kapilar dan bahwa pengaruh ini dapat secara efektif mengekang contoh itu sama seperti keadaan di lapanganapabila ini benar, maka akan benar juga bahwa derajat kejenuhan, ukuran butiran, retakan akibat tegangan atau retakan besar, dan kelembabanlaboratorium akan merupakan pertimbangan2 yang penting.

Gbr,Pengambaran tegangan reganagn untuk mendapatkan kekuatan tekan tak terkekangdan linkaran mohr untuk uji tekan tak tertekang.

Uji geser langsung dan uji geser sederhana langsung

Uji geser langsung merupakan uji yang sederhana dan langsung dan merupakan uji yang kedua termurah.pengujian dilakukan dengan meempatkan contoh tanah kedalam kotak geser. Kotak ini terbelah degan setengah bagian yang bawah merupakan bagian yang tetap dan bagian atas bebas untuk bertranslasi. Salah satu kegiatan yang bias dilakukan :

1. Pengujian langsung di mulai dan perpindahan horizontal akan diperoleh untuk beban horizontal Ph yang bersesuaian, sehingga pengambaran Ph terhadap δh dapat dilakukan untuk memperoleh Ph maks. Ini disebut uji tak terdrainase(U).

2. Pengujian dimulai sesudah konsolidasi tanah akibat beban Pv selesai, yang ditentukan denagn mengamati alat pengukur yang bersentuhan dengan bagian atas bebanap[abila pengujian tersebut berlangsung.

a) Secara cepat, tekanan pori akan terbentuk pada tanah kohesif yang basah atau jenuh akibat rendahnya koefisien permeabilitas, dan pengujian tesebut disebut uji terkonsolidasi tak terdrainase (CU).

b) Sangat lambat, sehingga tidak tebentuk tekanan pori, pengujian ini disebut uji terkonsolidasi terdrainase (CD). Pengujian ini biasanya memberikan nilai c’ Ξ 0 untuk tanah yang terkonsolidasi secara normal.

Dua atau lebih pengujian tambahan dengan nilai Pv yang lebih besar harus dilakukan untuk mebuat plot berskala dari, seperti terlihat dalam gambar diatas , sehingga suatu penyelesaian grafis dapat diperoleh.

Uji triaksial

Uji triaksial dianggap sebagai suatu uji yang menghasilkan parameter-parameter dan data tegangan yang baik. Ini benar apabila dapat diperoleh contoh tanah yang “tidak terganggu” dan secara teliti merapikannya sesuai dengan ukuran yang dikehendaki dan memasukkannya kedalam membrane karet.kitaq perlu menguji contoh mul;ia dari kondisi2 teganggan dan tekanan pori di lapangna apabila ingin memperoleh parameter2 yang dapat di andalkan.ini merupakan keuntungan uji triaksial, karena :

1. Akan mungkin untuk mengontrol sambil mengukur tekanan pori2. Akan mungkin untuk mengerjakan sejumlah tekanan kekang-baik iso tropic (konstan kesgala

arah) maupun anisotropic (lateral berbeda dari vertikal)-untuk pada awalnya mengkonsolidasikan contoh sampai suatu keadaan tertentu yang diinginkan.

3. Uji regangan khusus dapat dilakukan seperti misalnya menambah beban aksial (tekan) atau mengurangi beban aksial (memperpanjang).

Nilai nilai sesaat dapat diplot denagna lingkaran llingkaran mohr seperti diilustrasikan seperti gambar di bawah.

13-5 jalur tegangan

Garis yang menghubungkan titik2 puncak yang mennerangkan tegangan sesaat pada suatu element tanah disebut “jalur tegangan” (stress path). Suatu cara unutk lebih mudah harus dipaki apabila kita ingin menentukan jalur tegangan ini secara praktis. Salah satu metode yang memungkinkan pengambaran hasil hasil segera sesudah percobaan dilakukan adalah dengan memkai koordinat tegangan.

Empat kasus umum yang dapat dibuat dalam uji triaksial dapat digambarkan untuk menghasilkan jalur tegangan seperti terlihat gambar diatas.hubungan antara garis Kf DAN SELUBUNG KERUNTUHAN Mohr adalah seperti diperlihatkan dalam gambar di bawah ini,

13-6 kuat geser tanah tidak kohesif

Kuat tanah tidak kohesif adalah

Di lapangan mungkin terdapat kohesi akibat sementasi alamiah tetapi akan hilang dengan terganggunya contoh tanah tersebut pada saat diuji dilaboratorium. Adalah tidak mungkin untuk melakukan uji tekan tak terkekang pada tanah tidak kohesif, tetapi uji U, CU, dan CD dengan memakai peralatan geser langsung maupun triaksial dapat dilakukan. Koefisien permeabilitas yang relative besar memungkinkan terjadinya drainase pada contoh sehingga cukup praktis untuk mendapatkan parameter drainase pada contoh sehiongga cukup praktis untuk mendapatkan parameter CD, yaitu Φ’.

Factor factor yang mempengaruhi Φ pada tanah tidak kohesif antara lain :

1. Kerapatan – mengurangi ℓ berarti memperbesar Φ2. Bentuk bentuk sudut dari butiran – pasir dan kerikil yang dihancurkan mempunyai Φ yang

lebih besar dari butiran butiran yang terdapat pada dasar sungai atau deposit glacial.3. Air – dapat diabaikan kecuali S cukup besar dan atau drainase bebas di batasi.4. Distribusi ukuran butiran – bahan bergradasi baik mempunyai Φ yang lebih besar dari pada

yang bergradasi buruk.5. Tekanan kekang- memperbesar σ3 berarti mengurangi Φ walaupun kuat geser bertambah.

13-7 kuat geser tanah

Kuat geser tanah kohesif tergantung pada jenis dan keadaan tanah, dan prosedur percobaan yang di lakukan. Jenis dan keadaan tergantung apakah contoh yang diuji tidak terganggu, atau terbentuk kembali,seperti pada timbunan. Apabila tanah tidak terganggu , maka ia akan tergantung pada apakah tanah tersebut terkonsolidasi secara normal atau terlalu terkonsolidasi, yaitu tergantung pada sejarah tegangannya. Keadaan juga menyangkut derajat kejenuhan.

Tanah kohesif – terbentuk kembali

Gambar dibawah memperlihatkan contoh yang terbentuk kembali dan jenuh didalam sebuah membrane karet seperti untuk uji triaksial.

Tanah kohesif – dari lapangan

Apabila kita mengambil contoh dari lapangan, hilangnya tekanan akibat beban tanah diatasnya akan mengakibatkan pengembangan. Pengembanganini ditahan oleh gaya tarik kapiler dari lapisan air yang mengelilingi partikel2 dan apabila tidak ada air yang dapat ditarik kedalah contoh, tekanan pori negative akan terbentuk.

Pada umumnya pengukuran tekanan pori untuk parameter parameter tegangan efektif tidak akan bernilai banyak , kecuali apabila S = 100 persen, karena :

1. Kadar air cenderung berkurang pada bidang geser pada saat angka pori tanah berkurang didalam zona geser.

2. Lokasi bidang geser tidak diketahui sebelumnya kecuali contoh mempunyai kekurangan2 yang terlihat oleh mata.

3. Tekanan pori tidak akan terdistribusikan secara merata pada seluruh contoh.4. Tekanan pori biasanya diukur hanya pada lokasi tempat contoj diangkat- biasanya pada

salah satu ujung contoh.

Lempung yang terkonsolidasi secara normal

Gambar dibawah memperlihatkan keadaan terbebani secara normal dilapangan oleh beban tanah diatasnya, muka air tanah, dan sebagainya, tanah akan terkonsolidasi disepanjang jalur ABC.