2.8 Kuat Geser
2.8.1 Konsep Umum Kuat Geser
Kekuatan geser tanah ditentukan untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan tanpa terjadi keruntuhan. Seperti material teknik lainnya, tanah
mengalami penyusutan volume jika menderita tekanan merata di sekelilingnya. Apabila menerima tegangan geser, tanah akanmengalami distorsi dan apabila
distorsi yang terjadi cukup besar, maka partikel-partikelnya akan terpeleset satu sama lain dan tanah akan dikatakan gagal dalam geser.
Dalam hampir semua jenis tanah daya dukungnya terhadap tegangan tarik sangat kecil atau bahkan tidak mampu sama sekali. Tanah tidak berkohesi,
kekuatan gesernya hanya terletak pada gesekan antara butir tanah saja c = 0, sedangkan pada tanah berkohesi dalam kondisi jenuh, maka ø = 0 dan S = c.
Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisa-analisa daya dukung tanah bearing capacity, tegangan tanah terhadap dinding penahan earth preassure
dan kestabilan lereng slope stability. Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir
tanah terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar seperti ini, bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh :
o Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan pemadatannya, tetapi
tidak tergantung dari tegangan vertikal yang bekerja pada gesernya. o
Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan tegangan vertikal pada bidang gesernya.
Universitas Sumatera Utara
Oleh karena itu kekuatan geser tanah dapat diukur dengan rumus : τ = � + σ − utan ф
2.17 Dimana:
� : kekuatan geser tanah kgcm
2
c : kohesi tanah efektif kgcm
2
� : tegangan normal total kgcm
2
u : tegangan air pori kgcm
2
ф : sudut perlawanan geser efektif Ada beberapa cara untuk menentukan kuat geser tanah, antara lain :
o Pengujian geser langsung Direct shear test
o Pengujian triaksial Triaxial test
o Pengujian tekan bebas Unconfined compression test
o Pengujian baling-baling Vane shear test
Dalam penelitian ini yang digunakan untuk menentukan kuat geser tanah adalah pengujian tekan bebas Unconfined Compression Test.
2.8.2 Uji Tekan Bebas
Pengujian uji tekan bebas Unconfined Compression Test ini adalah bentuk khusus dari uji UU yang umum dilakukan terhadap sampel tanah lempung untuk
mengetahui sensitifitas tanah.Pada uji ini, te gangan penyekap σ3 adalah nol.
Universitas Sumatera Utara
Tegangan aksial dilakukan terhadap benda uji secara relatif cepat mencapai keruntuhan. Pada titik keruntuhan, harga tegangan total utama kecil total minor
principal stress adalah nol dan tegangan utama besar adalah σ1 seperti terlihat
pada Gambar 2.14.
Gambar 2.14 Skema Uji Tekan Bebas Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah
sampai benda uji mengalami keruntuhan. Pada saat keruntuhannya, karena σ
3
= 0, maka:
�
�
=
�
1
2
=
�
�
2
= �
�
2.18 Dimana:
�
�
: kuat geserkgcm
2
�
1
: tegangan utamakgcm
2
�
�
: kuat tekan bebas tanah kgcm
2
�
�
: kohesi kgcm
2
Universitas Sumatera Utara
Pada Gambar 2.15 menunjukkan lingkaran Mohr untuk pengujian Unconfined Compresion Test
UCT.
Gambar 2.15 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan q
u
di atas sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap Das, 2008
Hubungan konsistensi dengan kuat tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 2.8.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.8 Hubungan kuat tekan bebas lempung dengan konsistensinya Hardiyatmo, 2002
Konsistensi �
�
kNm
2
Lempung keras 400
Lempung sangat kaku 200 – 400
Lempung kaku 100 – 200
Lempung sedang 50 – 100
Lempung lunak 25 – 50
Lempung sangat lunak 25
Faktor konversi : 1 lbin
2
= 6,894.8 Nm
2
2.8.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb
Teori keruntuhan berfungsi untuk menguji hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser tanah, dimana keruntuhan failure adalah
ketidakmampuan elemen tanah untuk menahan beban akibat pembebanan.Keruntuhan juga dapat didefenisikan sebagai keadaan dimana tanah
tidak dapat menahan regangan yang besar dan atau penurunan keadaan regangan yang sangat cepat.
Pada sekitar tahun 1776, Coulomb memperkenalkan hubungan linear yang terjadi antara tegangan normal dan tegangan geser.
�
�
= � + � tan ∅
2.19 Dimana :
c : kohesi kgcm
2
� : tegangan normal kgcm
2
Ø : sudut geser internal
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.16 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser
2.8.4 Sensitifitas Tanah Lempung
Uji tekan bebas ini dilakukan pada contoh tanah asli undisturbed dan contoh tanah tidak asli remoulded. Pada uji tekan bebas ini yang diukur adalah
kemampuan masing-masing contoh terhadap kuat tekan bebas, sehingga didapat nilai kuat tekan maksimum. Dari nilai kuat tekan maksimum yang didapat akan
didapat nilai sensitivitas tanah. Nilai sensitivitas adalah ukuran bagaimana perilaku tanah apabila ada gangguan yang diberikan dari luar.
Gambar 2.17 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah remoulded
Universitas Sumatera Utara
Kekuatan tekanan tak tersekap berkurang banyak pada tanah-tanah lempung yang terdeposisi terendapkan secara alamiah, dan jika tanah tersebut
diuji ulang kembali setelah tanah tersebut mengalami kerusakan struktural remoulded tanpa adanya perubahan dari kadar air, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2.18.
Gambar 2.18 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan struktural
tanah disebut sensitifitas sensitifity. Tingkat sensitifitas adalah rasio perbandingan antara kekuatan tanah yang masih asli dengan kekuatan tanah
yang sama setelah terkena kerusakan remoulded, bila kekuatan tanah tersebut diuji dengan cara tekanan tak tersekap.
Jadi, sensitifitas diperoleh acquired sensitivity dinyatakan dalam persamaan:
�
�
=
�
�
���� �
�
���������
2.20 Dimana :
St : kesensitifan
Universitas Sumatera Utara
Nilai rasio sensitifitas tanah lempung berkisar antara 1 sampai 8, akan tetapi pada beberapa tanah-tanah lempung maritim yang mempunyai tingkat
flokulasi yang sangat tinggi, nilai sensitifitas berkisar antara 10 sampai 80. Karena beberapa jenis lempung mempunyai sifat sensitif terhadap
gangguan yang berbeda-beda, oleh karena itu perlu adanya pengelompokan yang berhubungan dengan nilai sensitifitas.Klasifikasi secara umum dapat dilihat pada
Tabel 2.9. Tabel 2.9 Sensitifitas lempung Das, 2008
Consitency q
u
kNm
2
Very soft Soft
Medium Stiff
Very Stiff Hard
0-24 24-48
48-96 96-192
192-383 383
Syarat-syarat yang perlu diperhatikan pada pengujian kuat tekan: 1.
Penekanan Sr = Kecepatan regangan berkisar antara 0,5 –2 permenit
2. Kriteria keruntuhan suatu tanah :
a. Bacaan proving ring turun tiga kali berturut-.
b. Bacaan proving ring tiga kali berturut-turut hasilnya sama.
c. Ambil pada ε= 20 dari contoh tanah, Sr = 1 permenit,
berarti waktu maksimum runtuh = 20 menit.
Universitas Sumatera Utara
Untuk menghitung regangan axial dihitung dengan rumus : � =
∆� �
2.21 Dimana :
ε : regangan axial
∆L : perubahan panjang cm Lo
: panjang mula-mula cm Besarnya luas penampang rata-rata pada setiap saat :
� =
� 1
−�
2.22 Dimana :
A : luas rata-rata pada setiap saat cm
2
Ao : luas mula-mula cm
2
Besarnya tegangan normal :
� =
� �
=
�.� �
2.23 Dimana :
σ : tegangan kgcm
2
P : beban kg k : faktor kalibrasi proving ring
N : pembacaan proving ring div A : luas penampang tanah cm
2
Sensitifitas tanah dihitung dengan rumus :
Universitas Sumatera Utara
�
�
=
� �′
2.24 Dimana :
St :nilai sensitivitas tanah σ : kuat tekan maks. tanah asli kgcm
2
σ‘ : kuat tekan maks.tanah tidak asli kgcm
2
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Program Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada sampel tanah yang tidak diberikan bahan stabilisasi tanah asli dan pada tanah yang diberikan bahan stabilisasi kimiawi
berupa penambahan Gypsum GP dan abu ampas tebu AAT dengan berbagai variasi campuran.
Program penelitian dalam penelitian ini meliputi pekerjaan persiapan, pekerjaan uji laboratorium dan analisis hasil uji laboratorium. Skema program
penelitian dapat dilihat pada Diagram Alir Penelitian dalam Gambar 3.1 .
Universitas Sumatera Utara
Kategori