BAB I 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 keadaan kritis dari 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 atau tarikan.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 langkahlangkah dalam pengujian maupun dalam pengambilan data.
1.2
Tujuan Praktikum Tujuan praktikum kita kali ini yaitu :
Untuk menentukan beban geser maksimum dan tegangan geser makimum pada tanah.
Untuk mengetahui kegunaan menguji uji geser tanah.
Uji geser 103
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Kuat geser tanah ialah kemampuan tanah melawan tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani. Keruntuhan geser (Shear failure) tanah terjadi bukan disebabkan karena hancurnya butir-butir tanah tersebut tetapi karena adanya gerak relative antara butir-butir tanah tersebut. Pada peristiwa kelongsoran suatu lereng berarti telah terjadi pergeseran dalam butir-butir tanah tersebut . Kekuatan geser yang dimiliki oleh suatu tanah disebabkan oleh : Pada tanah berbutir halus (kohesif) misalnya lempung kekuatan geser yang dimiliki tanah disebabkan karena adanya kohesi atau lekatan antara butir-butir tanah (c soil). Pada tanah berbutir kasar (non kohesif), kekuatan geser disebabkan karena adanya gesekan antara butir-butir tanah sehingga sering disebut sudut gesek dalam (ⱷ soil). Pada tanah yang merupakan campuran antara tanah halus dan tanah kasar (c dan ⱷ soil), kekuatan geser disebabkan karena adanya lekatan (karena kohesi) dan gesekan antara butir-butir tanah (karena ⱷ). Pengujian kuat geser dimaksudkan untuk mencari parameter-parameter dari tanah yang diperlukan dalam menentukan kuat geser. Percobaan untuk menentukan kuat geser dibagi menjadi : Drained Test; sampel tanah diberi tegangan normal dan selama percobaan air dialirkan. Tegangan geser diartikan dengan air tetap terbuka dan tegangan pori dijaga supaya tetap nol Undrained Test; pada percobaan ini tekanan air pori tidak diukur dan selama percobaan air tidak diperbolehkan mengalir. Hanya kekuatan geser undrained yang dapat ditentukan. Consolidated Undrained Test; sampel tanah diberikan tegangan normal sampai konsolidasi selesai dan air diperbolehkan mengalir dari sampel. Konsolidasi dianggap selesai jika sudah tidak ada perubahan pada isi
Uji geser 104
sampel. Setelah itu jalan air ditutup dan sampel diberi tegangan geser secara undrained. Tegangan normal tetap bekerja dan tegangan pori diukur.
Benda uji berupa contoh tanah bertampang lingkaran/ bujur sangkar, (sebanyak 3 buah atau lebih). Satu persatu benda uji ditaruh dalam 2 buah cincin (tersusun atas dan bawah), kemudian diatas diberi beban normal N yang tetap besarnya. Digeser dengan gaya T yang besarnya berangsur dinaikkan. Sehingga pada suatu saat tanah pecah tergeser, dan didapat besarnya T yang memecahkan . Tegangan normal : σ1 =
Tegangan geser : τ=
N/cm2
N/cm2
Kekuatan geser (shear strength) tanah merupakan gaya tahanan internal yang bekerja per satuan luas masa tanah untuk menahan keruntuhan atau kegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masa tanah tersebut. Pemahaman terhadap proses dari perlawanan geser sangat diperlukan untuk analisis stabilitas Uji geser 105
tanah seperti kuat dukung, stabilitas lereng, tekanan tanah lateral pada struktur penahan tanah. Uji geser langsung akan lebih sesuai untuk menentukan parameter kuat geser tanah bila digunakan untuk fondasi. Metoda uji geser dengan menempatkan benda uji dalam kotak geser. Kemudian digeser lewat bidang horizontal yang dipaksakan sebagai bidang runtuhnya dengan kecepatan lambat. Regangan geser; distorsi sudut (angular distorsion) yang diakibatkan oleh tegangan geser, dan diukur dalam radian. Sudut geser dalam (angle of shear resistance=ϕ’); komponen dari kekuatan geser tanah yang timbul akibat gesekan antarbutir. Tahanan geser (shear resistance); perlawanan tanah terhadap deformasi bila diberi tegangan geser. Tegangan geser; gaya geser per unit luas. Peralatan alat geser harus memenuhi persyaratan : Dapat menahan benda uji di antara 2 batu pori agar tidak terjadi torsi. Dapat memungkinkan bekerjanya tegangan normal pada permukaan benda uji, pengukuran perubahan tebal benda uji, gaya geser sepanjang bidang geser benda uji yang telah ditentukan semula (geser tunggal). Dudukan (landasan) alat harus kaku untuk mencegah distorsi selama pengujian geser. Bagian-bagian dari alat geser harus terbuat dari vahan yang tidak mudah mengalami korosi oleh zat kimia.
Uji geser 106
DST (Direct Shear Test) adalah cara pengujian parameter kuat geser tanah yang paling mudah dan sederhana. Bentuk benda uji dapat berupa lingkaran (ring) atau persegi (square). DST lebih sesuai untuk menguji tanah berpasir dalam kondisi loose dan dense.
Uji geser 107
Akibat beban normal (N) benda uji mengalami penurunan Δv. Akibat beban geser (F) benda uji mengalami pergeseran Δh, untuk waktu tertentu. Hasil uji DST berupa : c dan ϕ, grafik hubungan antara pergeseran dan tegangan geser , grafik hubungan pergeseran dan penurunan
Uji geser 108
Ketidaktentuan Hasil DST 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 digerakkan. Luas bidang kontak antara tanah di kedua setengah bagian kotak geser berkurang ketika pengujian berlangsung.
Uji geser 109
N
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1
Alat 1. Satu unit alat uji geser langsung yang terdiri atas : Kotak geser berbentuk bulat ataupun berbentuk persegi. Perlengkapan pembebanan normal. Perlengkapan untuk menggeser tanah. Cincin beban dengan arloji pengukurnya. Arloji pengukur penurunan benda uji, dengan ketelitian 0,0001 inci (0,002 mm). Arloji pengukur regangan penggeseran, dengan ketelitian 0,001 inci (0,02 mm). 2. Batu pori. 3. Stopwatch. 4. Alat-alat penyiapan benda uji dan alat-alat pemeriksa kadar air.
3.2
Benda Uji Benda uji berbentuk bulat dengan
cm dan tinggi 2,0 cm dapat
berupa tanah asli yang belum terganggu atau tanah hali pemadatan. Apabila contoh tanah merupakan hasil pemadatan : Tanah dipadatkan dalam silinder pemadatan dengan kadar air dan kepadatan sesuai dengan yang diinginkan. Kemudian desaklah contoh Uji geser 110
tanah keluar dari tabung pemadatan masuk ke dalam cincin cetak. Masukkan pelan-pelan sambil irislah tanah di luar cincin. Tanah padat dari silinder pemadat dikeluarkan dari silinder pemadat kemudian dipotong dan dibubut sesuai dengan bentuk benda uji. Tanah dipadatkan langsung dalam ruang contoh tanah dalam kotak geser dengan kadar air dan kepadatan yang diinginkan. Perikasa kadar air dan massa jenis contoh tanah.
3.3
Prosedur Pelaksanaan Siapkan benda uji untuk 3 kali percobaan. Untuk tiap percobaan benda uji harus mempunyai kepadatan yang sama.
Di satukan kedua bagian kotak geser dengan sekrup pengunci yang ada
Di Pasang dan atur kotak geser dengan urutan dari bawah berupa batu pori jenuh air.
Di Pasang diatasnya dengan plat bergigi yang berlubang untuk kondisi “ consolidated drained “ dengan gigi menghadap ke atas dan arah gigi tegak lurus terhadap arah pergeseran.
Kemudian di masukkan benda uji denagn mendorong keluar dari cincin cetak.
Di Pasang diatasnya dengan plat bergigi yang berlubang denga gigi menghadap ke bawah dan arah gigi tegak lurus terhadap arah pergeseran.
Di Pasang batu pori kedua
Paling atas di pasang penerus beban secara sentris
Di Atur semua perlengkapan pembebanan termasuk arloji pembaca beban dan arloji penurunan dinolkan Di Berikan beban sehingga jumlah beban terpasang dan memberikan tekanan normal pada benda uji 0.25 kg/cm2 dimana Kotak di geser segera diisi dengan air
Uji geser 111
Di Konsolidasikan benda uji tersebut dengan beban normal yang telah terpasang. Setelah tanah di konsolidasikan di bukalah kedua sekrup pengunci dan regangkan dengan memutar sekrup peregang dengan jalan memutar secara bersama-sama dan lepaskan kedua sekrup peregang tersebut. Penggeseran dilakukan dengan kecepatan 0,06 mm permenit. Selama penggeseran di baca catat arloji ukur cincin beban, arloji penurunan dan arloji penggeseran (lihat formulir data) Penggeseran dihentikan bila gaya geser menunjukkan nilai konstan. Keluarkan benda uji dari kotak geser, kemudian lakukan pemeriksaan kadar air. Prosedur di atas diulang lagi dengan pembebanan yang mampu memberikan tekanan normal pada benda uji 0,50 kg/cm2 dan 1,0 kg/cm2 Uji ini diulangi apabila hasil pembebanan kedua lebih kecil dari pembebanan pertama, atau hasil pembebanan ketiga lebih kecil dari hasil pembebanan kedua dan seterusnya.
Uji geser 112
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengamatan
arloji pergeseran (skala jarum jam)
Wakt u
detik
arloji penurunan (skala jarum jam)
arloji pergeseran (skala jarum jam)
0,25
arloji penurunan (skala jarum jam)
arloji pergesera n (skala jarum jam)
0,5
arloji penuruna n (skala jarum jam) 1
0
0
40
0
32
0
15
35
22
27
26
13
6
30
50
32
37
25
14
97
45
8
40
37
22
32
78
60
5
39
38
18
86
59
90
65
36
70
95
102
80
120
85
30
84
6
99
66
150
81
45
84
53
-
-
P ( Beban Geser Maksimum)
0,95
Tegangan Geser Maksimum
0.00
Sample 1 0.00
Sample 2 0.00
Sample 3 0.00
5,50
2,66
0,22
0,17
0,08
10,13
7,52
2,87
0,32
0,23
0,09
45
1,64
7,52
6,51
0,05
0,23
0,20
60
1,03
7,72
17,3
0,03
0,24
0,54
90
13,14
14,4
20,2
0,41
0,45
0,63
Sample 1
Sample 2
Sample 3
0
0.00
0.00
15
7,11
30
Uji geser 113
12 0 15 0
17,15
16,9
19,9
0,54
0,53
0,62
16,35
16,9
-
0,51
0,53
-
4.2 Perhitungan SEBELUM PENGUJIAN
SETELAH PENGUJIAN
Massa cawan kosong
Massa cawan kosong
H2 = 12.3 gram
B1 = 12.5 gram
10 = 12.4 gram
J12 = 12.5 gram
Massa cawan+tanah basah
Massa cawan+tanah basah
H2 = 42.8 gram
B1 = 41.3 gram
10 = 44.2 gram
J12 = 44.2 gram
Massa cawan + tanah kering
Massa cawan + tanah kering
H2 = 38.9 gram
B1 = 36.4 gram
10 = 39.7 gram
J12 = 37.8 gram
Massa air
Massa air
H2 = 3.9 gram
B1 = 4.9 gram
10 = 4.5 gram
J12 = 6.4 gram
Massa tanah kering
Massa tanah kering
H2 = 26.6 gram
B1 = 23.9 gram
10 = 27.3 gram
J12 = 25.3 gram
Kadar air
Kadar air
H2 = 14.66 %
B1 = 20.50 %
10 =16.48 %
J12 = 25.3 %
Kadar Air
Sebelum Percobaan
Uji geser 114
Sesudah Percobaan
Perhitungan Beban Geser Maksimum (Pmax) Beban Geser Maksimum (P) = 0.21 X0.991 Contoh :
Sampel 1 (detik ke 15) P = 0.21 (35)0.991 = 7,11 kg
Sampel 2 (detik ke 15) P = 0.21 (27)0.991 = 5,50 kg
Sampel 3 (detik ke 15) P = 0.21 (13)0.991 = 2,66 kg
Perhitungan Tegangan Geser Maksimum (τ)
Uji geser 115
Tegangan Geser Maksimum =
Beban = ( kg ) cm 2 Luas
Contoh : Sampel 1 τ=
P 7,11 = = 0,22 kg cm 2 A 31.65
Sampel 2
τ=
P 5,50 = = 0,17 kg 2 cm A 31.65
Sampel 3
τ=
P 2,66 = = 0,08 kg 2 cm A 31.65
4.3. Pembahasan 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 : Gaya geser maksimum = P = 0,21 X 0.991 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. Adapun ketidaktentuan uji geser langsung disebabkan karena :
Uji geser 116
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 V PENUTUP 5.1. Kesimpulan * Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa : P ( Beban Geser Maksimum)
Tegangan Geser Maksimum
0.00
Sample 1 0.00
Sample 2 0.00
Sample 3 0.00
5,50
2,66
0,22
0,17
0,08
7,52
2,87
0,32
0,23
0,09
1,64
7,52
6,51
0,05
0,23
0,20
60
1,03
7,72
17,3
0,03
0,24
0,54
90 12 0 15 0
13,14
14,4
20,2
0,41
0,45
0,63
17,15
16,9
19,9
0,54
0,53
0,62
16,35
16,9
-
0,51
0,53
-
Sample 1
Sample 2
Sample 3
0.00
0.00
15
7,11
30
10,13
45
0
* Dengan mengetahui uji geser, tentu akan berhubungan dengan kestabilan lereng, bila berhubungan dengan kestabilan lereng tentu akan berhungan dengan kemungkinan longsor yang terjadi pada tanah. 5.2. Saran Uji geser 117
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.
LAMPIRAN
Uji geser 118
Uji geser 119
