MEKANIKA TANAH (SIL211) KUAT GESER TANAH Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas Teknolog Pertanian Institut Pertanian Bogor 1
KERUNTUHAN AKIBAT GESER Tanah umumnya runtuh akibat geser strip footing embankment failure surface mobilised shear resistance Pada saat runtuh, nilai tekanan (beban) sepanjang bidang runtuh mencapai nilai kuat gesernya 2
KERUNTUHAN GESER Bidang runtuh Partikel tanah bergerak relatif terhadap partikel tanah lainnya sepanjang bidang runtuh Tidak ada kerusakan pada partikel tanah 3
Shear failure Pasa saat runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh ( ) mencapai nilai kuat geser tanah ( f ). 4
Kriteria Keruntuhan Mohr Coulomb f c tan kohesi c f Sudut geser dalam f adalah nilai tegangan maksimum yang bisa dipikul oleh tanah pada tegangan normalnya,.
Kriteria Keruntuhan Mohr Coulomb Komponen kuat geser tanah : Kohesi (cohesive) dan Gesekan (frictional). f f c f tan c ftan c frictional component f 6
cdan adalah nilai kuat geser tanah. Makin tinggi nilainya, makin tinggi kuat gesernya
Lingkaran Mohr & Kurva Keruntuhan Y Y X Elemen tanah pada lokasi yang berbeda X X ~runtuh Y ~stabil
Mohr Circles & Failure Envelope Elemen tanah tidak akan runtuh jika belum mencapai kurva keruntuhannya c GL Y c Tegangan vertikal sebelum diberikan pembebanan c c+
Mohr Circles & Failure Envelope Ketika beban bertambah maka lingkaran Mohr akan semain besar c GL Y c c...dan akhirnya terjadi keruntuhan pada saat lingkaran Mohr mencapai garis keruntuhan
Kemiringan Bidang Runtuh Y Kemiringan bidang runtuh terjadi pada 45 + /2 terhadap horizontal GL 45 + /2 45 + /2 c Y c 90+ c c+
Lingkaran Mohr Untuk & v v u h h X X X = + u effective stresses total stresses h v h u v
Garis keruntuhan untuk & Beberapa sampel diuji dengan cara memberikan tegangan isotropic yang berbeda-beda hingga runtuh c c c f c Awal Runtuh uf c, Pada saat runtuh, 3= c; 1 = c+ f 3 = 3 uf ; 1 = 1 -uf in terms of c, in terms of
UJI LABORATORIUM UNTUK KUAT GESER TANAH UJI TRIAXIAL UJI UCT (Unconfined Compression Test) UJI Geser Langsung (Direct Shear)
UJI TRIAXIAL
Alat Uji Triaxial 16
Alat Uji Triaxial piston (untuk memberikan tegangan deviator) Bidang runtuh O-ring Sampel pada kondisi runtuh cell impervious membrane porous stone water cell pressure back pressure pedestal pore pressure or volume change 17
Pengujian Triaksial Pengujian Triaksial
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 18
TIPE PENGUJIAN TRIAXIAL Tergantung pada kondisi drainase dilakukan atau tidak pada saat : Konsolidasi Penggeseran Ada 3 tipe pengujian Triaxial: Consolidated Consolidated Unconsolidated Drained (CD) test Undrained (CU) test Undrained (UU) test 19
Pada kondisi UU, Maka nilai u=0 Tanah granular tidak punya lekatan (kohesi). c=0&c = 0 Untuk tanah terkonsolidasi normal, 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 dihasilkan nilai c dan Bisa berhari hari! Jarang dilakukan c dam digunakan pada analisis dengan kondisi teralir penuh (e.g., stabilitas lereng jangka panjang, Pembebanan yang sangat lambat) 21
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 ) 22
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) 23
Hubungan 1-3 Saat Runtuh 1 X 3 X Elemen tanah saat runtuh 3 1
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 3 =0 Tidak ada nilai sudut geser dalam Kuat tekan, qu =deviatorstress Kohesi = 0.5 x qu
UJI UCT cu = qu /2 3 1 =qu
UJI GESER LANGSUNG
UJI GESER LANGSUNG Normal load Top platen Motor drive Load cell to measure Shear Force Soil Porous plates Rollers Measure relative horizontal displacement, dx vertical displacement of top platen, dy
ALAT UJI GESER LANGSUNG
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.
In situ shear tests Vane shear test Torvane Pocket Penetrometer Pressuremeter Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) Standard Penetration Test, SPT
In situ shear tests Vane shear test (suitable for soft to stiff clays) Torvane Pocket Penetrometer Pressuremeter Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) Standard Penetration Test, SPT
Vane shear test This is one of the most versatile and widely used devices used for investigating undrained shear strength (C u ) and sensitivity of soft clays Applied Torque, T Bore hole (diameter = D B ) Disturbed soil Rupture surface h > 3D B ) Vane T H Vane PLAN VIEW D Rate of rotation : 6 0 12 0 per minute Test can be conducted at 0.5 m vertical intervals
In situ shear tests Vane shear test Torvane (suitable for very soft to stiff clays) Pocket Penetrometer Pressuremeter Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) Standard Penetration Test, SPT
Torvane Torvane is a modification to the vane
In situ shear tests Vane shear test Torvane Pocket Penetrometer (suitable for very soft to stiff clays) Pressuremeter Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) Standard Penetration Test, SPT
Pocket Penetrometer Pushed directly into the soil. The unconfined compression strength (q u ) is measured by a calibrated spring.
Swedish Fall Cone (suitable for very soft to soft clays) C u Mass of the cone 1/(penetration) 2 Soil sample The test must be calibrated
In situ shear tests Vane shear test Torvane Pocket Penetrometer Pressuremeter (suitable for all soil types) Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) Standard Penetration Test, SPT
Pressuremeter Air Coaxial tube Water Pre bored or self bored hole Guard cell Measuring cell Guard cell
In situ shear tests Vane shear test Torvane Pocket Penetrometer Pressuremeter Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) (suitable for all soil types except very course granular materials) Standard Penetration Test, SPT
Static Cone Penetrometer test 40 mm 40 mm 40 mm 40 mm Cone penetrometers with pore water pressure measurement capability are known as piezocones
In situ shear tests Vane shear test Torvane Pocket Penetrometer Pressuremeter Static Cone Penetrometer test (Push Cone Penetrometer Test, PCPT) Standard Penetration Test, SPT (suitable for granular materials)
Standard Penetration Test, SPT SPT is the most widely used test procedure to determine the properties of in situ soils 63.5 kg Number of blows for the first 150 mm penetration is disregarded due to the disturbance likely to exist at the bottom of the drill hole Various correlations have been developed to determine soil 0.76 m strength parameters (c, ect) from N The test can be conducted at every 1m vertical intervals Drill rod 0.15 m 0.15 m 0.15 m Number of blows = N 1 Number of blows = N 2 Number of blows = N 3 Standard penetration resistance (SPT N) = N 2 + N 3
Standard Penetration Test, SPT SPT (Manual operation)