KUAT GESER TANAH

KERUNTUHAN AKIBAT GESER Tanah hanya runtuh akibat geser, tanah tidak runtuh akibat tekanan embankment mobilised shear resistance strip footing failure surface Pada saat runtuh, nilai tekanan (beban) sepanjang bidang runtuh mencapai nilai maksimum kekuatan gesernya

KERUNTUHAN GESER Bidang runtuh Partikel tanah bergerak relatif terhadap partikel tanah lainnya sepanjang bidang runtuh Tidak ada kerusakan pada partikel tanah

Shear failure   Pasa saat runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh () mencapai nilai kuat geser tanah (f).

Pengertian Kuat Geser Tanah Kuat geser tanah : Tahanan geser per satuan luas yang mampu diberikan oleh tanah untuk menahan keruntuhan dan pergerakan tanah sepanjang garis keruntuhannya (Braja M. Das)

Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb Sebuah material runtuh akibat kombinasi kritis antara tegangan normal (s) dan tegangan geser (t), dan bukan hanya akibat tegangan normal maksimum saja atau tegangan geser maksimum saja (Mohr, 1900) Untuk hampir semua permasalahan mekanika tanah, maka nilai kuat geser pada bidang runtuh dapat didekati dengan sebuah formula atau fungsi yang linear dari tegangan normal (Coulomb, 1776) Kombinasi keduanya disebut sebagai “Kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb”

Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb   failure envelope f  kohesi Sudut geser dalam c  f adalah nilai tegangan maksimum yang bisa dipikul oleh tanah pada tegangan normalnya, .

Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb Komponen kuat geser tanah : Kohesi (cohesive) and Gesekan (frictional).    c frictional component cohesive component f f f tan  c

c dan  adalah parameter kuat geser tanah. Makin tinggi nilainya, makin tinggi kekuatan tanahnya

Lingkaran Mohr & Kurva Keruntuhan  Y X X  Y Elemen tanah pada lokasi yang berbeda X ~ runtuh Y ~ stabil

Mohr Circles & Failure Envelope Elemen tanah tidak akan runtuh jika belum mencapai kurva keruntuhannya GL  3 Y 3 3+  Tegangan vertikal sebelum diberikan pembebanan

Mohr Circles & Failure Envelope Ketika beban bertambah maka lingkaran Mohr akan semain besar… GL  c Y 3 .. .dan akhirnya terjadi keruntuhan pada saat lingkaran Mohr mencapai garis keruntuhan

Kemiringan Bidang Runtuh Kemiringan bidang runtuh terjadi pada 45 + /2 terhadap horizontal 45 + /2 Y GL 45 + /2  3  90+ Y 3 3+

= + Lingkaran Mohr Untuk  & ’ v h v’ h’ u X X X h’ v’ h v u effective stresses total stresses h’ v’ h v u

Garis keruntuhan untuk  & ’ Beberapa sampel diuji dengan cara memberikan tegangan isotropic yang berbeda-beda hingga runtuh f c c uf Awal… Runtuh c,  in terms of  Pada saat runtuh, 3 = c; 1 = c+f 3’ = 3 – uf ; 1’ = 1 - uf c’, ’ in terms of ’

Tegangan 1 3 X 1 = 3+ 3 1 D

UJI LABORATORIUM UNTUK KUAT GESER TANAH UJI Triaxial UJI UCT (Unconfined Compression Test) UJI Geser Langsung (Direct Shear)

UJI TRIAXIAL

Alat Uji Triaxial

Alat Uji Triaxial piston (untuk memberikan tegangan deviator) Sampel pada kondisi runtuh piston (untuk memberikan tegangan deviator) Bidang runtuh O-ring porous stone impervious membrane cell water cell pressure pore pressure or volume change back pressure pedestal

TIPE PENGUJIAN TRIAXIAL deviator stress () Under all-around cell pressure c Penggeseran (pembebanan) Apakah katup drainase terbuka? Apakah katup drainase terbuka? yes no yes no Consolidated sample Unconsolidated sample Drained loading Undrained loading

TIPE PENGUJIAN TRIAXIAL Tergantung pada kondisi drainase dilakukan atau tidak pada saat : Konsolidasi Penggeseran Ada 3 tipe pengujian Triaxial: Consolidated Drained (CD) test Consolidated Undrained (CU) test Unconsolidated Undrained (UU) test

Pada kondisi UU, maka nilai u = 0 Untuk tanah terkonsolidasi normal, c’ = 0 & c = 0. Tanah granular tidak punya lekatan (kohesi). c = 0 & c’= 0

CD, CU and UU Triaxial Tests Uji Consolidated Drained (CD) Tidak boleh ada tekanan air pori berlebih terjadi pada sampel saat pengujian Penggeseran dengan kecepatan yang sangat rengah untuk mencegah munculnya tekanan air pori berlebih Bisa berhari-hari!  Jarang dilakukan dihasilkan nilai c’ dan ’ c’ dam ’ digunakan pada analisis dengan kondisi teralir penuh (e.g., stabilitas lereng jangka panjang, Pembebanan yang sangat lambat)

CD, CU and UU Triaxial Tests Consolidated Undrained (CU) Test Tekanan air pori muncul saat penggeseran dihasilkan  ’ dihasilkan nilai c’ dan ’ lebih cepat dari CD (lebih direkomendasikan untuk menghasilkan nilai c’ and ’)

CD, CU and UU Triaxial Tests Unconsolidated Undrained (UU) Test Tekanan air pori muncul saat penggeseran Tetapi tidak diukur ’ unknown = 0; maka garis keruntuhan akan horizontal Kondisi tegangan total  dihasilkan cu dan u Pengujian sangat cepat cu dan u digunakan pada analisis dengan kondisi tak teralir (e.g., stabilitas jangka pendek, Pembebanan yang cepat)

Hubungan 1- 3 Saat Runtuh X Elemen tanah saat runtuh X 3 1 3 1

Contoh Hasil Uji TX-UU

Contoh Hasil Uji TX-UU

Contoh Hasil Uji TX-UU

UJI UCT

ALAT UJI UCT

UJI UCT Pada prinsipnya sama dengan uji Triaxial Perbedaannya hanya pada UCT tidak ada tegangan cell atau tegangan keliling Akibatnya nilai s3 = 0 Tidak ada nilai sudut geser dalam Kuat tekan, qu = deviator stress Kohesi = 0.5 x qu

UJI UCT 3 1 Ds = qu cu = qu /2

UJI GESER LANGSUNG

UJI GESER LANGSUNG Normal load Top platen Load cell to measure Shear Force Motor drive Soil Porous plates Rollers Measure relative horizontal displacement, dx vertical displacement of top platen, dy

UJI GESER LANGSUNG Hasil uji geser langsung dapat digunakan untuk analisis kestabilan dalam bidang geoteknik, di antaranya untuk analisis kestabilan lereng, daya dukung pondasi, analisis dinding penahan, dan lain-lain. Uji geser langsung tidak dapat mengukur tekanan air pori yang timbul saat penggeseran dan tidak dapat mengontrol tegangan yang terjadi di sekeliling contoh tanah Keterbatasan uji geser langsung yang lain adalah karena bidang runtuh tanah ditentukan, meskipun belum tentu merupakan bidang terlemah.

CATATAN PENTING

CATATAN Nilai kuat geser tanah terdiri atas nilai lekatan (c) dan nilai friksi (f) Tanah yang murni yaitu yang tidak mengandung tanah yang lain, hanya mempunyai 1 (satu) nilai kuat geser saja mis. lempung murni, pasir murni Tanah lempung murni memiliki lekatan tapi tidak memiliki friksi, sehingga hanya mempunyai nilai c saja Tanah pasir murni hanya memiliki friksi dan tidak memiliki lekatan, sehingga hanya mempunyai f saja Kondisi dimana air tidak sempat mengalami disipasi/jangka pendek, disebut sebagai Undrained (TSA, total stress analysis)

CATATAN Kondisi dimana air mengalami disipasi/jangka panjang, disebut sebagai drained (ESA, effective stress analysis) Bedakan dengan tegangan vertikan efektif!!!

UJI LAPANGAN UNTUK KUAT GESER TANAH UJI CPT/CPTU UJI SPT UJI VANE SHEAR

CPT (Cone Penetration Test)

CPT (Cone Penetration Test) Equipment

CPT (Cone Penetration Test) Equipment

CPT (Cone Penetration Test) Data Primer : qc (tahanan Ujung) fs (gesekan selimut) FR (friction ratio) Data Sekunder : Kekuatan tanah Perkiraan kedalaman tanah keras Perkiraan perilaku tanah Perkiraan muka air tanah (tidak digunakan!) Result

Menentukan Stratifikasi Tanah Berdasarkan Data Sondir

Stratifikasi Tanah - CPT Gunakan tabel data qc, fs, FR

Stratifikasi Tanah - CPT Gunakan grafik dari Schmertmann

Stratifikasi Tanah - CPT Tentukan Jenis Tanah Untuk setiap nilai qc, dan FR

Stratifikasi Tanah - CPT 0.0 Tentukan kedalamannya 2.6 4.6

Stratifikasi Tanah - CPT 0.0 Tentukan Pembagian Jenis tanah SILT 2.6 SAND 4.6

Stratifikasi Tanah - CPT 0.0 Tentukan nilai tahanan ujung (qc) rata-rata atau terkecil qc = 11 kg/cm2 SILT 2.6 qc = 14 kg/cm2 SAND 4.6

Stratifikasi Tanah - CPT 0.0 Stratifikasi tanah qc = 11 kg/cm2 SILT 2.6 qc = 14 kg/cm2 SAND 4.6

PEMBORAN TEKNIK

Pemboran Teknik Equipment

Pemboran Teknik Purposes Mendapatkan data visual pelapisan tanah secara rinci, termasuk jenis tanah (atau batuan), kekuatannya, ketebalannya Mendapatkan data muka air tanah Mendapatkan sampel tanah yang akan digunakan dalam pengujian laboratorium Pengujian kekuatan tanah berdasarkan uji standar (SPT) Menyediakan lubang uji untuk pengujian lainnya, misalnya seismic downhole test, untuk pemasangan inklinometer Penentuan kedalaman tanah keras (end bearing pile) Purposes

Pemboran Teknik Equipment

Pemboran Teknik Core Sample – Core Box

Pemboran Teknik SPT Test

Pemboran Teknik SPT Test SPT = STANDARD PENETRATION TEST Berat palu = 63.5 kg Tinggi jatuh = 76 cm Dilakukan tiap 1.5 hingga 3 m Dilakukan setelah pengambilan UDS Split Tube, Split Spoon SPT Test

Pemboran Teknik SPT Test Persiapan lubang dan kedalaman pemboran Masukkan Split Sampler Ditumbuk dengan palu sebanyak 3 kali pengujian, masing-masing 15 cm (total 45 cm) Jumlah pukulan untuk mencapai tiap 15 cm dicatat  N 3 kali pengujian = N1, N2, N3 N SPT = N2 + N3 N1 tidak diambil  terganggu SPT Test

Pemboran Teknik Result

Pemboran Teknik Stratifikasi dan Pelapisan Tanah Result

Pemboran Teknik Symbol Stratifikasi dan Pelapisan Tanah Result

Pemboran Teknik Elevasi Muka Air Tanah Result

Pemboran Teknik Kedalaman Pengambilan Sample Result

Pemboran Teknik Kedalaman Pengujian SPT Result

Pemboran Teknik Nilai N Value Result

Menentukan Perlapisan Tanah Berdasarkan Data Bor

Perlapisan Tanah Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah

Perlapisan Tanah 1 4.5 Tentukan Elevasi Batas Perlapisan Tanah 11

Perlapisan Tanah SILTY CLAY 1 PEAT 4.5 Tentukan Jenis Tanahnya CLAY 11

Perlapisan Tanah Tentukan Nilai N nya (Rata2 atau Terkecil) 1 4.5 11 SILTY CLAY N=1 1 PEAT N=1 4.5 Tentukan Nilai N nya (Rata2 atau Terkecil) N=11 CLAY N=26 11

Perlapisan Tanah SILTY CLAY N=1 1 PEAT N=1 4.5 CLAY Untuk Perlapisan yg sama, boleh dibagi lagi jika strength berbeda jauh N=11 8.5 N=26 CLAY 11

Perlapisan Tanah PASIR Panduan pengelompokan nilai N

Perlapisan Tanah LEMPUNG Panduan pengelompokan nilai N

Perlapisan Tanah N < 2  very soft  Su < 0.25 kg/cm2 2 < N < 4  soft  0.25 < Su < 0.5 kg/cm2 4 < N < 8  medium  0.5 < Su < 1 kg/cm2 8 < N < 15  stiff /firm 1 < Su < 2 kg/cm2 15 < N < 30  very stiff  2 < Su < 4 kg/cm2 N > 30  hard  Su > 4 kg/cm2 Panduan pengelompokan nilai N LEMPUNG

Perlapisan Tanah 1 4.5 8.5 11 Sketsa Perlapisan Tanah SILTY CLAY N=1 SILTY CLAY N=1 1 PEAT N=1 4.5 CLAY N=11 8.5 Sketsa Perlapisan Tanah N=26 CLAY 11

Menentukan Parameter Tanah Berdasarkan Data Bor

Perlapisan Tanah PARAMETER TANAH Berdasarkan data lab. (UCT, TX UU, TX CU, TX CD) Berdasarkan data lapangan : N  pemboran teknik qc  sondir/CPTu GUNAKAN SEBANYAK MUNGKIN DATA AGAR DIPEROLEH PARAMETER YANG DAPAT DIANDALKAN

JIKA DATA LAB TIDAK LENGKAP GUNAKAN KORELASI YANG SESUAI DAN AMAN Perlapisan Tanah PARAMETER TANAH UNTUK DESAIN PONDASI Kuat geser tanah  kohesi (c), sudut geser dalam (f) Berat isi tanah  gn, gsat Parameter konsolidasi  Cc, Cs, Pc, e, E, mv JIKA DATA LAB TIDAK LENGKAP GUNAKAN KORELASI YANG SESUAI DAN AMAN

Perlapisan Tanah Asumsikan Lempung  cu = ada, f = 00 Pasir  cu = 0, f = ada0 JIKA DATA KURANG LENGKAP ASUMSIKAN TANAH ADALAH PASIR MURNI, ATAU LEMPUNG MURNI

Perlapisan Tanah LEMPUNG PASIR Kuat Geser Tanah

Perlapisan Tanah Kuat Geser Tanah qc = 4 Nspt  untuk tanah pasiran qc = 2 Nspt  untuk lempung cu = (1/25 – 1/40 ) qc cu = (1/14) qc (begemann 1963) qu = 0.5 cu cu = (1/20 ) qc (n/a) cu = (qc - sv0)/Nk ; Nk = 15 (first estimate) or 17 (Kjekstad et al) cu = fs/12 Kuat Geser Tanah

Perlapisan Tanah PASIR Kuat Geser Tanah

Perlapisan Tanah Konsolidasi mv = 1/(a.qc) ; a = 2 (Gielly et al 1969 dan Sanglerat et al 1972) or 3 mv = 1/(7.6 N) E = 1/mv E = 7 Nspt (jepang) (drained) Es = 2 qc (schmertmann 1970) Konsolidasi

gsat = 1.1 x gn Perlapisan Tanah Jenis Tanah gn (t/m3) Lempung 1.2 - 1.7 Pasir 1.5 - 1.9 gsat = 1.1 x gn Berat Isi tanah

Perlapisan Tanah Stratifikasi dan Parameter Tanah

Vane Shear Test (VST) dimana : su = kuat geser tanah tak terdrainase T = torsi D = diameter pisau baling

Vane Shear Test (VST)