PERCOBAAN 2 UJI GESER LANGSUNG BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis-analisis kapasitas dukung tanah,stabilitas lereng,dan gaya dorong pada dinding penahan tanah.Menurut teori Mohr kondisi keruntuhan suatu bahan terjadi oleh akibat adanya kombinasi kombinasi keadaan kritis dari tegangan tegangan normal dan tegangan geser dan ini sangat mempengaruhi besarnya kuat geser tanah Kuat geser tanah merupakan gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir butir tanah terhadap desakan des akan atau tarikan.Dengan ta rikan.Dengan dasar pengertian ini bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh kohesi tanah yang tergantung dari tegangan normal yang bekerja pada bidang geser dan juga gesekan antara butir butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan tegangan normal pada bidang gesernya. Mengenai parameter kuat geser tanah ditentukan dari uji-uji lab pada benda uji yang diambil dari lapangan yaitu dari hasil pengeboran tanah yang dianggap mewakili.Salah satu uji lab tersebut adalah uji geser langsung ( Direct Shear Test ).Dalam praktikum kali ini akan membahas mengenai uji geser langsung dimana praktikan diharapkan dapat memahami langkah-langkah dalam pengujian maupun dalam pengambilan pengambilan data.
1.2 TUJUAN PERCOBAAN
Maksud percobaan adalah untuk menentukan besarnya parameter geser tanah dengan alat geser langsung pada kondisi “ consolidated drained “ Parameter geser
berarti pelaksanaan penggeseran air ke pori tanah diberi kesempatan untuk mengalir keluar. “Consolidated drained test” disebut juga “Slow test”.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Pengujian geser langsung bertujuan untuk menentukan parameter geser tanah, yaitu sudut geser intern (Φ) dan kohesi tanah (c), dengan adanya gesekan dan lekatan antar butir-butir tanah, maka tanah akan tetap menyatu. Disamping itu dalam percobaan ini diuji mengenai kadar air tanah yang dipengaruhi besarnya tekanan yang bekerja pada tanah. Bila terjadi pergeseran antara butir-butir tanah (misal terjadi pada tebing atau tanah miring) maka lekatan tanah dan gesekannya akan melakukan gaya gesek tersebut. Bila gaya gesek lebih besar dari gaya lekat dan gesekan maka akan terjadi tanah longsor. Jadi yang melawan gaya geser tanah terdiri at as: 1. Gesekan intern (antar butir tanah). Sudut yang terbentuk antara bidang geser dengan bidang horizontal disebut sudut gesek intern (Φ). Gesekan intern terjadi pada tanah berbutir kasar. 2. Kohesi tanah (lekatan antar butir-butir tanah). Kohesi tanah bergantung pada jenis tanah dan kepadatannya tetapi tergantung tegangan vertikal yang bekerja pada bidang gesernya, terjadi pada tanah berbutir halus dalam hal ini belaku pada kohesi tanah. 3. Kombinasi gesekan dan kohesi. Terjadi pada tanah campuran antara butiran kasar dan butiran halus. Pelaksanaan geser langsung dilaksanakan dengan menerapkan tegangan normal pada benda uji dari atas kotak geser dan gaya geser yang ditetapkan pada setengah bagian dari kotak geser untuk memberikan gesekan pada tengah-tengah benda ujinya. Secara teoritik untuk mengetahui jenis tanah padat atau lunak dapat diketahui dari hubungan geser dengan pergeseran dan tebal benda uji dengan pergeseran. (Sumber: Bahan Ajar Mekanika Tanah I)
Beberapa factor yang mempengaruhi besarnya kuat geser tanah: 1. Kandungan mineral dari butiran tanah, 2. Bentuk partikel, 3. Angka pori dan kadar air, 4. Sejarah tegangan yang pernah dialaminya, 5. Tegangan yang ada dilokasinya (di dalam tanah),
6. Perubahan tegangan selama pengambilan contoh dari dalam tanah, 7. Tegangan yang dibebankan sebelum pengujian, 8. Cara pengujian, 9. Kecepatan pembebanan, 10. Kondisi drainasi yang dipilih, drainasi terbuka ( drained ) atau drainasi tertutup (undrained ), 11. Tekanan air pori yang ditimbulkan, dan 12. Kriteria yang diambil untuk penentuan kuat gesernya. 13. Terdapat batasan ataupun kekurangan dalam pengujian geser langsung, antara lain: a. Tanah benda uji dipaksa untuk mengalami keruntuhan ( fail ) pada bidang yang telah ditentukan sebelumnya, b. Distribusi tegangan pada bidang kegagalan tidak uniform, c. Tekanan air pori tidak dapat diukur, d. Deformasi yang diterapkan pada benda uji hanya terbataspada gerakan maksimumsebesar alat geser langsung dapat digerakkan, e. Pola tegangan pada kenyataannya adalah sangat kompleks dan arah dari bidang-bidang tegangan utama berotasi ketika tegangan geser ditambah, f. Drainasi tidak dapat dikontrol, kecuali hanya dapat ditentukan kecepatan penggeserannya, dan g. Luas bidang kontak antara tanah di kedua setengah bagian kotak geser berkurang ketika pengujian berlangsung. Koreksi mengenai kondisi ini diberikan oleh Petley (1966). Tetapi pengaruhnya sangat kecil pada hasil pengujiannya, hingga dapat diabaikan. (Sumber: Hary Christady H. Halaman173). Catatan : 1. Jika benda uji berbentuk persegi, luas penampang benda uji selama pergeseran dapat diadakan koreksi: A = Ao – d.B (cm2) dengan : Ao = Luas penampang semula (cm2) d
= pergeseran panjang
B = lebar benda uji
2. Bila pemeriksaan yang akan dilaksanakan adalah pada kondisi “ consolidated drained “(untuk tanah lempung), maka pelaksanaan pemeriksaan pada dasarnya sama, kecuali hal-hal sebagai berikut: a. Pergeseran dilaksanakan secara cukup cepat, sehingga air pori tidak sempat mengalir kelur dari tanah, b. Kecepatan penggeseran dapat dilakukan dengan kecepatan antara 1- 2,5 mm/menit, 3. Bila pemeriksaan yang dilakukan adalah pada kondisi " unconsolidated drained “ (untuk tanah lempung), maka pelaksanaan pemeriksaan pada dasarnya juga sama, kecuali hal-hal sebagai berikut : a. Sub bab pelaksanaan no. 2.b.2 dan 2.b.4 Maka yang digunakan adalah plat bergigi yang tidak berlubang, b. Sub bab Pelaksanaan no.2.b.3 tidak dilaksanakan maka setelah no.2.b.2 langsung no. 2.b.4, dan c. Sub bab pelaksanaan no.4b diganti dengan seperti tersebut pada keadaan consolidated drained tersebut di atas.
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat 1. Peralatan yang dipakai dalam percobaaan geser langsung sebagai berikut: Alat geser langsung terdiri atas : a. Kotak geser yang dapat untuk benda uji berbentuk bulat ataupun berbentuk persegi, b. Perlengkapan untuk menggeser tanah (dengan motor listrik atau dengan tangan), c. Perlengkapan pembebanan normal, d. Cincin beban dengan arloji pengukurannya untuk mengukur gaya geser, e. Arloji pengukur penurunan benda uji, f.
Arloji pengukur regangan penggeseran,
2. Stopwatch, dan 3. Alat-alat persiapan benda uji dan alat-alat pemeriksa kadar air.
PROSEDUR UJI 1. Pesiapan benda uji Benda uji yang perlu disiapkan untuk pemeriksaan ini sekurangkurangnya sebanyak 3 buah : a. Apabila contoh tanah yang diperiksa berupa contoh tanah asli dari tabung contoh tanah, maka mengeluarkan contoh tanah dengan alat pengeluar contoh tanah (dengan arah dari ujung ke pangkal tabung contoh) dan mendesak masuk cincin cetak kemudian potong tanah dan ratakan sehingga contoh tanah rata dengan permukaan cincin mencetak bagian atas maupun bawah, b. Apabila yang diperiksa berupa tanah yang dipadatkan dalam laboratorium, maka dapat digunakan alternatif cara : 1) Memadatkan tanah dalam silinder pemadatan dengan kadar air dan kepadatan sesuai yang diinginkan. Kemudian mendesak contoh tanah keluar
dari
tabung
pemadatan
masuk
kedalam
cincin
cetak.
Memasukkan pelan-pelan sambil mengiris tanah di luar cincin. Kemudian memotong rata dengan cincin cetak atas dan bawah,
2) Tanah padat dari silinder pemadatan seperti a, dikeluarkan dari silinder pemadatan kemudian memotong dan membubut dengan bentuk benda uji yang akan diperiksa, 3) Contoh tanah dipadatkan tidak dalam silinder pemadatan tetapi langsung dalam ruang contoh tanah dalam kotak geser dengan kadar air dan kepadatan yang dikehendaki, dan c. Memeriksa dan mencatat kadar air dan berat volume contoh tanah. 2. Persiapan Alat Langkah-langkah persiapan alat yang dilakukan dalam percoban geser langsung sebagai berikut : a. Kotak geser terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian atas dan bagian bawah. Menyatukan kedua bagian tersebut dengan sekrup pengunci yang ada, b. Memasang dan mengatur pada kotak geser berturut-turut, 1) Paling bawah ditempatkan batu pori yang sebelumnya dibuat kenyang air (direbus dalam air sekitar 15 menit atau direndam dalam waktu 4-8 jam, 2) Memasang diatasnya pelat bergigi dengan gigi menghadap keatas. membuat arah gigi tegak lurus pada arah geseran. Untuk kondisi “ Consolidated-Drained “ menggunakan pelat bergigi yang berlubang, 3) Memasang/memasukan benda uji (contoh tanah) diatas pelat bergigi dengan mendorong keluar benda uji dari cincin cetak, 4) Memasang di atasnya lagi plat bergigi kedua (berlubang-lubang) dengan gigi menghadap ke bawah. Arah gigi tegak lurus arah geseran. Menekan secara rata pelat ini sehingga gigi pelat bergigi bawah maupun atas tertanam masuk ke dalam tanah, c. Mengatur perlengkapan/alat untuk menggeser tanah, sehingga siap untuk penggeseran termasuk cincin beban (provingring). Mengatur arloji ukur cincin beban pada pembacaan nol, juga mengatur arloji pengukur pergeseran pada pembacaan nol, d. Mengatur
perlengkapan
beban
normal
diatas
pelat
penerus
beban.Mengatur arloji pengukur penurunan pada pembacaan nol, e. Menambahkan pada perlengkapan beban. Beban yang dipasang adalah sedemikin sehingga jumlah berat beban dan berat rangka penggantung
(perhitungan pengaruh pengungkit) akan memberikan tekanan normal pada benda uji yang diinginkan, dan f.
Setelah beban diberikan, mengisi kotak geser sehingga muka air kirakira rata dengan muka atas contoh tanah.
3. Mengkonsolidasikan Tanah Membiarkan beban normal yang telah dipasang sampai tanah mengalami konsolidasi. Lamanya tergantung pada jenis tanah, yang untuk tanah berbutir kasar akan cukup 2 jam, yang untuk tanah lempung dapat sampai 24 jam. Selain proses konsolidasi, mengamati dan mencatat penurunan yang terjadi pada waktu-waktu tertentu, seperti yang dilaksanakan pada percobaan konsolidasi. 4. Melaksanakan penggeseran a. Membuka kedua sekrup pengunci kedua bagian kotak atas dan bawah. Sesudah itu meregangkan kedua bagian kotak ini dengan memutar sekrup peregang sehingga terdapat keregangan sekitar 0,25 mm atau memutar sekrup peregang sebanyak setengah putaran dihitung dari saat sekrup mulai menempel bagian bawah. Memutar kedua sekrup secara bersamasama. Setelah kedua bagian merenggang melepas kedua sekrup peregang dan tanah siap digeser, b. Pada percobaan geser langsung dengan kondisi “ consolidated drained “ pergeseran tanah dilakukan sedemikian pelan, sehingga selama pergeseran air pori sempat mengalir keluar dari tanah lewat batu pori, c. Kecepatan pergeseran diambil antara 0,2 mm/menit (untuk tanah pasif) sampai 0,01 mm/menit (untuk tanah lempung ), dan d. benda uji akan diperlukan selama waktu T, dimana T=50 t50. t50 adalah waktu untuk konsolidasi 50 % bagi contoh tanah yang diperiksa, yang dapat dihitung dari hasil, e. Selama penggeseran membaca dan mencatat arloji ukur cincin beban, arloji ukur penurunan tanah dan arloji ukur penurunan tanah dan arloji ukur penggeseran tanah, f.
Mengerjakan penggeseran ini sampai gaya geser telah menunjukkan harga yang konstan atau sampai panjang pergeseran yang terjadi mencapai 10 % diameter/lebar benda uji,
g. 1) Setelah selesai, mengeluarkan contoh tanah dari kotak geser, 2) Mengadakan lagi pemeriksanaan kadar air tanah yang sudah digeser, dan 5. Melanjutkan pemeriksanaan ini untuk benda uji kedua dan ketiga yang akan diperiksa dengan mengulangi pekerjaan-pekerjaan tersebut pada B, C, dan D dengan tekanan normal atau beban yang berbeda. Mengambil beban untuk benda uji kedua sebesar 2 kali beban pertama dan beban untuk benda uji ketiga sebesar 3 kali beban pertama.
BAB 4. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengamatan 1-10 Diameter ring
6.4 Cm
Tinggi ring
2 Cm
Luas Volume
Waktu
32.1536 cm2 64.3072 cm3
Pembacaan arloji pergeseran
Detik
Pergeseran
Pembacaan Arloji Beban Geser Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Teg. 0.25 Teg. 0.5 Teg. 1.0 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 0 0 0 23 29 0.3 16 29.5 11 24 44 41 27 59 54 28 65 56.5
(mm) (skala jarum jam) 0 265 530 795 1060 1590
0 15 30 45 60 90 120
2120
0 0.265 0.530 0.795 1.060 1.590 2.120
29
66
Pembacaan Arloji Penurunan Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 (skala jarum jam) 30 3 7.5 35 9 17 54 17 26 45 30 38 28 41 35 11 24 31
0
14
25
P (Beban Geser Maksimum)
Tegangan Geser Maksimum
Sample 1 0.00
Sample 2 0.00
Sample 3 0.00
Sample 1 0.00
Sample 2 0.00
Sample 3 0.00
4.70 3.28
5.91 6.01
0.06 2.26
0.15 0.10
0.18 0.19
0.00 0.07
45 60 90
4.90
8.93
8.33
0.15
0.28
0.26
5.50 5.71
11.94 13.15
10.94 11.44
0.17 0.18
0.37 0.41
0.34 0.36
120
5.91
13.35
12.75
0.18
0.42
0.40
0 15 30
63
No. Sampel Massa tanah+ring Massa ring Massa tanah Kadar air awal Berat volume basah Berat jenis kering Kadar air akhir Tegangan Geser Tegangan Normal
Sampel 1 196.6 56.4 140.2 20.55% 0.003196086 0.002651184 20.55% 0.184 0.250
Sampel 2 193.4 54.3 139.1 19.99% 0.003108138 0.002590384 19.99% 0.415 0.500
Sampel 3 198.8 56.4 142.4 18.08% 0.002811867 0.002381277 18.08% 0.396 1.000
Sampel 1 (F9)
Sampel 2 (I5)
Sampel 3 (F8)
12.8 63.8 55.2 8.6 42.4 20.28302%
12.4 52.5 45.8 6.7 33.4 20.05988%
12.5 40.5 36.2 4.3 23.7 18.14346%
Sampel 1 (J3)
Sampel 2 (B12)
Sampel 3 (B7)
12.5 62.4 53.8 8.6 41.3 20.82324%
12.6 40.9 36.2 4.7 23.6 19.91525%
12.7 46.1 41.0 5.1 28.3 18.02120%
Shear displacement at failure
P1 = 0.25 x 31.65 = 7.9125 kg P1 = 7.9125 - 3.326 = 4.586 kg
8.0384
P2 = 0.5 x 31.65 = 15.825 kg P2 = 15.825 - 3.326 = 12.499 kg
16.0768
P3 = 1 x 31.26 = 31.26 kg P3 = 31.26 - 3.326 = 28.324 kg
32.1536
Massa Cawan Kosong Massa Cawan+Tanah Basah Massa Cawan+Tanah Kering Massa Air Massa Tanah kering Kadar Air
Massa Cawan Kosong Massa Cawan+Tanah Basah Massa Cawan+Tanah Kering Massa Air Massa Tanah kering Kadar Air
Kadar Air
Sebelum Percobaan
Sesudah Percobaan
Perhitungan Beban Geser Maksimum (Pmax) Beban Geser Maksimum (P) = 0.21 X Contoh :
Sampel 1 (detik ke 15)
P = 0.21 (23) 0.991 = 4.7 kg
Sampel 2 (detik ke 15)
P = 0.21 (29) 0.991 = 5.91 kg
Sampel 3 (detik ke 15)
P = 0.21 (0.3)0.991 = 0.06 kg
0.991
Perhitungan Tegangan Geser Maksimum (τ)
Tegangan Geser Maksimum =
Beban Luas
(
kg ) cm 2
Contoh : Sampel 1
A
4.7
0.15
kg cm 2
0.18
kg 2 cm
0.00 kg 2 cm
32 .15
Sampel 2
P
5.91
P
A
32.15
Sampel 3
0.06
P
A
32.15
4.2. Pembahasan 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 Series1 0.200 0.150 0.100 0.000
0.500
1.000
1.500
Tegangan Normal
0.250
0.500
1.000
Tegangan Geser
0.184
0.415
0.396
Pada praktikum kali ini yaitu uji geser langsung dilakukan untuk mendapatkan nilai geser suatu sampel tanah. Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan maka nilai-nilai yang diperlukan untuk mendapatkan nilai geser suatu sampel tanah didapat dari : 0.991
Gaya geser maksimum = P = 0,21 X
Hitungan tegangan geser maksimum = P/A
Tegangan normal = P/A
Tegangan geser = τ/A Berdasarkan hasil percobaan, pembacaan arloji beban geser dan arloji
penurunan diperoleh nilai pembacaan tiap sampel tanah seperti terlihat pada tabel diatas. Di peroleh tegangan maksimum dari tiap sampel yaitu 0.142, 0.395, 0.885 dan tegangan geser dari tiap sampel 0.003, 0.004 dan 0.006. Dan di plotting ke dalam grafik seperti terlihat diatas. Adapun ketidaktentuan uji geser langsung disebabkan karena :
Benda uji dipaksa untuk mengalami keruntuhan (failure) pada bidang yang ditentukan.
Distribusi tegangan pada bidang runtuh tidak seragam dan kompleks.
Pergeseran hanya terbatas pada gerakan maksimum sebesar alat DST digerakan.
Luas bidang kontak antara tanah di kedua setengah bagian kotak geser berkurang ketika pengujian berlangsung.
BAB 5 PENUTUP 5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengujian geser langsung yang telah dilakukan diperoleh tegangan maksimum dari tiap sampel yaitu 0.142, 0.395, 0.885 dan tegangan geser dari tiap sampel 0.003, 0.004 dan 0.006.
5.2. Saran
Penguasaan terhadap penggunaan alat uji sangat penting agar tidak terjadi pergeseran mendahului waktu yang ditentukan dikarenakan kesalahan prosedur. Penggunaan sampel tanah yang bervariasi juga akan menjadi penelitian tersendiri mengenai macam-macam tanah dengan kuat gesernya masing-masing.
