C4008/5/1 UNIT 5 PENGENALAN KEPADA TEKANAN SISI TANAH OBJEKTIF Objektif Am: Memahami tentang tekanan sisi tanah Objektif Khusus:Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat :- 1. Menyatakan kewujudan tekanan sisi tanah 2. Menerangkan konsep tekanan aktif dan tekanan pasif tanah Unit 5 akan menerangkan mengenai tekanan sisi tanah. Bagaimanakah anda dapat gambarkan tentang tekanan sisi tanah? Mengapakah ia penting dalam merekabentuk strukturstruktur penahan tanah? Adakah ianya anda gambarkan seperti anda berdiri dan menahan sebungkah tanah seperti bukit yang menghimpit anda? Mampukah anda menahannya dari bergerak ke hadapan? Itukah yang anda gambarkan?. Untuk menjawab persoalan-persoalan ini, mari kita perhatikan penerangan yang akan diberikan di bawah.
C4008/5/2 INPUT 5.0 PENGENALAN Untuk merekabentuk struktur-struktur seperti tembuktembuk penahan, paip-paip tertanam, tembuk-tembuk tingkat bawah tanah dan sebagainya, tegasan sisi tanah adalah amat penting diketahui terlebih dahulu. Magnitud dan agihan tekanan sisi tanah adalah penting dalam merekabentuk struktur seperti tembok penahan, terowong dan korekan bertopang. Rajah 5.0 menunjukkan keratan rentas jenis-jenis tembok penahan yang boleh ditemui. a) Tembok graviti b. Tembok julur c. Tembok Penahan Berperegang Rajah 5.0 :Jenis Tembok Penahan
C4008/5/3 5.1 TEKANAN TANAH AKTIF DAN PASIF Cuba anda pertimbangkan kes yang mudah seperti tembok penahan dengan belakang yang tegak, yang menupang tanah tanpa jelekit dengan permukaan mengufuk seperti pada rajah 5.1a. Katakan sudut geseran tanah sebagai dan andaikan berat unitnya sebagai nilai tetap. Dengan itu tegasan tegak yang bertindak pada satu titik dikedalaman Z di bawah bahagian atas tembok adalah bersamaan dengan Z. Z Z K a Z A. Tembok atau K p Z K a Z K p Z B. Rajah tekanan sisi Tekanan aktif dan tekanan pasif Rajah 5.1a : Tembok Penahan Sekiranya tembok dibenarkan mengalah iaitu bergerak ke hadapan sedikit, tanah yang ditopang dapat mengembang dan akan terjadi pengurangan nilai tekanan sisi di kedalaman Z dengan serta merta. Sekiranya tembok tersebut di tolak sedikit ke dalam tanah maka tanah itu akan termampat dan akan terjadi pertambahan nilai tekanan sisi. Keadaan yang diterangkan di atas, menunjukkan terdapat dua jenis kegagalan yang mungkin berlaku. Jika kita mengandaikan bahawa nilai tekanan tegak pada kedalaman Z tetap tidak berubah pada Z semasa operasi ini, maka nilai minimum dan nilai maksimum tekanan tanah sisi yang akan dicapai dapat diperolehi daripada rajah bulatan Mohr ( Rajah 5.1b).
C4008/5/4 Tekanan sisi boleh mengecil kepada satu nilai minimum sehingga bulatan tegasan menjadi tangen kepada sampul kekuatan bagi tanah tadi; nilai minimum ini dikenali sebagai tekanan tanah aktif dan bersamaan dengan K a Z; dengan K a adalah pekali tekanan tanah aktif. Tekanan sisi boleh meningkat kepada nilai maksimum (dengan bulatan tegasan sekali lagi menjadi tangen kepada sampul kekuatan(envelop)) yang dikenali sebagai tekanan tanah pasif, yang bersamaan dengan K p Z dengan K p adalah pekali tekanan tanah pasif. Daripada Rajah 5.1b dapat dilihat bahawa apabila mempertimbangkan tekanan aktif, tekanan tegak yang disebabkan oleh berat tanah ( Z) adalah tegasan utama major ( 1 ) dan apabila mempertimbangkan tekanan pasif, tekanan tegak yang disebabkan oleh berat tanah ( Z) adalah tegasan utama minor ( 3 ). bulatan Mohr Tekanan tanah aktif K a Z Tekanan tegak Z Tekanan tanah pasif k p Z Rajah 5.1b: Tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif
C4008/5/5 Dalam keadaan keseimbangan, tembok penahan akan menahan tegasan ata tegasan sisi tanah yang bertindak di belakang tembok. iaitu 3 = k 1 dimana 1 = Z k = 3 1 Tekanan yang bertindak di belakang tembok adalah jauh lebih besar daripada tekanan yang bertindak di hadapan tembok. Oleh itu, tembok penahan akan cenderung untuk bergerak ke hadapan. Tanah yang berada di belakang tembok mengembang kearah sisi, sementara yang berada di hadapan tembok pula akan termampat. Tekanan di belakang tembok akan berkurangan sehingga kepada nilai minimum (iaitu pada tahap kegagalan) iaitu dinamakan Tekanan aktif, p a. Manakala tekanan di hadapan tembok akan bertambah kepada nilai maksimum iaitu Tekanan pasif, P p. Tekanan aktif dan tekanan pasif dianalisa berdasarkan Teori Rankine (1776) dan Teori Coulomb (1857). Teori Rankine menganggap tegasan-tegasan dalam jisim tanah bila sampai ke keadaan keseimbangan plastik. Teori Coulomb menganggapkan kestabilan dan keseluruhan bagi tanah diantara struktur penahan tanah dan satah kegagalan cubaan.
C4008/5/6 AKTIVITI 5A Uji kefahaman anda sebelum meneruskan input selanjutnya... Sila semak jawapan anda pada maklumbalas berikutnya. SELAMAT MENCUBA!! Aktiviti 5A-1 Berikan nama bagi tembok-tembok yang dilakarkan di bawah: a. b. Aktiviti 5A-2 Padankan istilah atau simbol yang diberikan dengan penerangan yang betul a. 3 Tekanan tanah aktif b. 1 Pekali tekanan aktif c. K a Tegasan major d. K p Pekali tekanan aktif e. K p Z Tegasan minimum f. K a Z Tekanan tanah aktif
C4008/5/7 MAKLUM BALAS Maklum balas Aktiviti 5A-1 a. Tembok julur b. Tembok graviti Maklum balas Aktiviti 5A-2 a. 3 Tekanan tanah aktif b. 1 Pekali tekanan pasif c. K a Tegasan utama major d. K p Pekali tekanan aktif e. K p Z Tegasan utama minor f. K a Z Tekanan tanah pasif
C4008/5/8 PENILAIAN KENDIRI ANDA TELAH MENGHAMPIRI KEJAYAAN. Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri ini bagi mengetahui objektif unit ini telah tercapai. Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda. SELAMAT MENCUBA!! SEMOGA BERJAYA!! SOALAN 1 a. Lakarkan TIGA (3) jenis tembok-tembok penahan tanah yang biasa ditemui. b. Lakarkan contoh rajah tekanan sisi bagi tekanan aktif tanah. c. Tekanan aktif dan pasif dianalisais berdasarkan DUA (2) teori. i. Nyatakan DUA (2) teori tersebut. ii. Jelaskan anggapan yang dibuat dalam teori tersebut.
C4008/5/9 MAKLUM BALAS KENDIRI Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YA, Sila semak jawapan anda. SOALAN 1 a. Lakaran TIGA (3) jenis tembok-tembok penahan tanah yang biasa ditemui seperti dalam Rajah 1-5 (mukasurat C4009/5/2). b. Lakaran contoh rajah tekanan sisi bagi tekanan aktif tanah seperti dalam Rajah 2-5 (mukasurat C4009/5/3). c. Tekanan aktif dan pasif dianalisais berdasarkan DUA (2) teori. i. Teori Rankine dan Teori Coulomb. ii. Anggapan yang dibuat dalam teori Teori Rankine menganggap tegasan-tegasan dalam jisim tanah bila sampai ke keadaan keseimbangan plastik manakala Teori Coulomb menganggapkan kestabilan dan keseluruhan bagi tanah diantara struktur penahan tanah dan satah kegagalan cubaan.