bab iv. tegangan vertikal dalam tanah

7/25/2019 BAB IV. Tegangan Vertikal Dalam Tanah

1/17

Tekanan Vertikal pada Tanah

Referensi: Craig, R. F.(1997). Peralatan Mekanis tanah, ed. ke-6,Chapman dan Balai,485p.Holtz, R. D. dan Kovacs, W. D.(1981). Satu Pengantar ke GeotechnicalMerekayasa, Prentie Balai, !erse" ne#, 7$$p.Lame, T. W. dan Whitman, R. V.(1979). Peralatan Mekanis tanah, S.I.Versi, %ile", &e# "'r, 55$p.Whitlo!, R.(199). Peralatan Mekanis Tanah dasar, ed. ke-2,*'n+man,58p.

". #$R D#L#% T#H

-eeradaan air dalam tanah memilii suatu pen+aruh utama pada teniranan+/an+un tanah,terutama dalam huun+ann"a den+an tanah erutir halus, seperti "an+ita lihat pada ran+aian eramah uliah seelumn"a.

Berdasaran pr'0l tanah, "an+ ter+amar pada i+ur 1.1, "an+ merupaanpr'0l has di 2ustralia Selatan.


2/17

Tekanan permukaanadalah teanan dari air "an+ terdapat pada p'ri/p'ri,atau pada e's'n+an tanah. Salah satu 0tur pentin+ dari 0+ur ini adalahdistriusi teanan permuaan dan, hususn"a,

3eanan permuaan ne+atif serin+ dienal sea+ai hisapan tanah. 2iatdari hisapan tanah adalah eterentun"a air di atas permuaan air di a#ah tanah, "aitu u+a dienalsea+aiphreatic surface.

'. H$(#)#& T#H * (+$L (CT$+&en'mena dari hisapan tanah teradi aiat era dua meanisme: matrixsuction, andsolute suction.

'." Hisapan #c-an * MATRIX SUCTION

hisapan auan (atau matriulasi) merupaan hasil asi apilaritas dari air.-e's'n+an memanan+ di antara partiel tanah "an+ iut dan memilii alurter+ulun+ ter+amar melalui aliran air terseut. 3e+an+an mua air adalahmeanisme air mele#ati elah sempit den+an ara "an+ sama "aitu meresappada suatu pipa apiler seperti pada tanaman.Pada dasarn"a, te+an+an permuaan teradi aiat peredaan euatan


3/17

antara m'leul dari ahan pada alat pen+huun+.

ari ita lihat leih leat pada meniscus geometri untu air pada suatu pipaapiler tipis seperti terlihat di i+ur .1.

Berdasaran ilmu statia, erat dari 'l'm air harus diseiman+an 'leh'mp'nen 6ertial dari te+an+an mua, T. an++ap ari/ari taun+ adalah r.

Berat dari 'l'm air 6'lume erat unit dari air r2hc!

-euatan "an+ dapat dire+an+an pada lilitan dari taun+ +elasdiseaan 'leh te+an+an mua 2rT

en+an demiian, 'mp'nen 6ertial dari euatan ini 2rTcos"

Searan+, men"amaan erat dari 'l'm air e 'mp'nen 6ertial darite+an+an mua,hasil in6estasi:

r2hc! # 2rTcos"


4/17

-arenan"a: hc # 2Tcos"r! (. 1 )

Sudut 'nta, ", er+antun+ epada mineral'+i dan andun+an imiadari tanah. ntu den+an sempurna memersihan +elas " ,a+aimanapun, "iasan"a memilii rentan+ antara / dan 8;.

ntu satu tanah, ari/ari apiler, r, er+antun+ epada uuran dariruan+ p'ri/p'ri. Ruan+ ini ter+antun+ pada rasi' e's'n+an, e, danuuran partiel. Sea+ai satu periraan:

(. )

dimana $%&adalah uuran partiel efetif (erdasaran ateri-uliah Ran+aian &'. ,


5/17

h'ris'ntal dan e arah a#ah. aerah "an+ penuh den+an apiler aran+menan+au permuaan halus arena pen+aruh dari pen+uapan dan aartanaman.Bata dan et'n u+a meupaan apilaritas, atau matri hisapan, "aitu hasilsampin+an dari +aram "an+ men+uap dan sedan+ ereman+.

'.' Hisapan Lar-tan * (ol-te (-ction

Disapan larutan teradi etia larutan "an+ ersifat +aram menunuansuatu efe 'sm'ti sehin++a larutan terseut menari partiel air murni.i+ure . menunuan seuah a "an+ dipisahan menadi dua 'leh suatumemran semi/permeale, "aitu, suatu memrane "an+ han"a dapatmelauan transfer dari m'leul air. Pada salah satu sisi dari memran diisiden+an air murni dan pada sisi "an+ lain diisi den+an larutan air "an+ersifat +aram. 2+ar memper'leh eseiman+an, air "an+ ersifat +aramaan erusaha

dan men+eneran dirin"a sendiri den+an menari m'leul air murni "an+ada pada sisi lain dari a. Pr'ses inilah "an+ dienal sea+ai 'sm'sis danteanan "an+ diperluan untu men+hadan+ aliran "an+ melalui memranesemi/permealedienal sea+ai tekanan osmotikatau hisapan larutan.

emran semi/permeale pada lempun+ adalah ati'n teruat "an+ terletadi deat permuaan dari partiel lempun+.

'./ H$sapan Total * Total (-ction

hisapan 3'tal adalah 'minasi sederhana dari hisapan matri dan hisapanlarutan. &ilai has dari hisapan t'tal adalah 15 Pa pada area ilim sedan+,atau 15 Pa pada area erin+. -enaian 5 m apilaritas me#aili suatu


6/17

hisapan matri "aitu 5 => 49 Pa. en+an elas, pada area erin+,misaln"a pada 2ustralia Selatan, hisapan larutan merupaan aiatd'minan.

Disapan tanah iasan"a terun+ap den+an satuan p !atau k"a), dimana:

dimana: P adalah teanan air den+an satuan Pa.

en+an demiian 1menelasan 1 m air atau .981 Pa. 3anah erin+mempun"ai da"a tari air "an+ leih esar, atau hisapan leih tin++i, dansealin"a, tanah asah mempun"ai hisapan "an+ leih rendah.

Variasi hisapan erkisar pada nilaip #0asah1 dan 2 3 0kering1 daniasana di antarap' dan 4.

-ita aan mempelaari hisapan tanah seara leih detail apan/apan diRan+aian Ceramah -uliah &'. 8, etia ita memahas tentan+ perluasantanah.

/. K+&(5) T56#&6#& 5F5KT$F

i rea"asa +e'tehnial, hal "an+ palin+ utama terleta pada teanan diantara partiel/partiel tanah. Dal ini dienal sea+ai tegangan intergranularatau te$an$an efektif.

Ba"an+an satu al' uus terentu dari pasir erin+ den+an erat unit,=, "aitu 18 & ? m$ dan +a"a erat enda padat, Gs .@5. Ba"an+anah#a al' dari tanah terseut ditempatan di dalam satu 'ta tanpa''t den+an dimensi internal 1 1 1 meter, seperti terlihat di i+ur $.1(satu ). Seara lan+sun+ di a#ah tanah dan di dalam 'ta, memilii sala,

S1, "an+ erarti tanpa ''t. Sementara di a#ah 'ta memilii setelanlain "aitu sala, S.

2paila t'tal 6'lume dari pasir adalah 1 m$, maa emun+inan erat unital' uus terseut adalah:


7/17

seperti terlihat pada i+ur $.1 (satu ), S1teraa 18. &. 2iat edua 'tadan sala, S1, adalah tanpa ''t, sala, S, aan teraa sea+ai erat darial' tanah itu sendiri. Seperti dilihat pada 0+ur, sala ini u+a teraa18.

&.

ari ita isi 'ta den+an air, seperti terlihat di i+ur $.1 ( ). en+anmen+isi 'ta den+an air ita men++antian udara pada ruan+ 's'n+den+an air. ntu menentuan erat dari tanah searan+, ita harus men+uihuun+ann"a seara ertahap.

3'tal erat dari pasir saat ini adalah seitar 1. & seperti terlihat padasala S. 2iat t'tal 6'lume adalah 1 m$ maa erat unit pemenuhan, =sat


8/17

uran+ leih seitar 1. & ? m$. Ba+aimana den+an sala, S1E 2anahada emun+inan untu teraa sea+ai 1. &Eerea aan teraa uran+ dari 1. & sehuun+an den+an efe da"aapun+. -ami men+uur da"a apun+ den+an memper+unaan prinsip2rhimedes, "aitu pada suatu 'e "an+ terapun+, esarn"a umlah a+ian

"an+ ten++elam sama esar den+an umlah air "an+ ditumpahan. Bal'pasir den+an 6'lume 1 m$memindahan 1 m$air den+an erat unit 9.81&. en+an demiian da"a apun+ adalah 9.81 &. emudian Sala, S,teraa:

1. F 9.81 & 11.1 &seperti terlihat di i+ur $.1 ( ).

teanan "an+ diuur 'leh sala, S, "aitu erat dia+i den+an luas area,'nt'h dalam 'nt'h ini 1 m, diseut u+a tekanan total, %. teanan pada

sala, S1 dienal sea+ai tekanan efektif, %&.Gfe terapun+ dienal sea+aite$an$an permukaan, atau teanan netral, u.

en+an demiian, pada 'nt'h: H 1. Pa, HI 11. 1 Pa dan u9.81 Pa.

Salah satu alternatif dan leih ara "an+ leih tepat untu men+hitun+teanan efetif adalah den+an men++unaan persamaan pertama "an+dieman+an 'leh 3erJa+hi pada tahun 19$, dienal sea+aiersamaantekanan e/ekti/ 0e1ectie stress e3uation4:

($. )!ia ita sustitusian nilai "an+ ita per'leh dari persamaan diatas e dalampersamaan teanan efetif, maa diper'leh:

seperti hasil "an+ ita per'leh seelumn"a..

ia ita men"usun ulan+ persamaan teanan efetif maa ita temuanah#a H HI K u, dimana, te+an+an t'tal adalah suatu 'minasi dariteanan efetif dan te+an+an permuaan. Pada intin"a, ini erarti ah#asuatu ean "an+ dieanan pada tanah, atau erat dari tanah itu sendiri,ditan++un+ 'le+ utiran/utiran tanah terseut, teanan efetifn"a, dan p'ri/p'ri airn"a, te+an+an permuaan.


9/17

Seara umum, rea"asa +e'teni eraitan den+an teanan 6ertial.Lan+ meliputii: teanan aiat suatu an+unan ertin+at, suatu anun+anematan dan suatu tumpuan tian+/tian+ 6ertial.

7. T5K#&8T5K#& V5RT$K#L

7." Tekanan Vertikal Total!ia pada tanah ta ada euatan tamahan aiat adan"a f'ndasi, ds.,seara umum hal ini diasumsian sea+ai teanan 6ertial t'tal, H6, padasuatu titi tertentu pada tanah "an+ erhuun+an den+an erat dari air dantanah di atas titi terseut . erat unit teresar, =, dari tanah pada umumn"aer6ariasi sesuai den+an emampuan peruahan elemaan danmineral'+i. ntu ean"aan tuuan pratis hal ini adalah tepat "aitu untumema+i tanah e dalam lapisan h'ris'ntal untu me#aili setiap 6ariasi ini.Perhaitan pr'0l tanah "an+ dierian pada i+ur 4.1.

3eanan 6ertial t'tal, H6, di eerapa titi da"a tari, , sama den+anpenumlahan dari semua lapisan di atas titi , seperti terlihat padapersamaan 4.1.

(4. 1 )

ntu diatat, ah#a lapisan terahir erahir pada titi da"a tari, , danerat unit umpulan, =, adalah unit erat dari tanah dalam eadaan nat-ral,"an+ meliputi air.


10/17

C'nt'h 4.1:

Perhatian pr'0l tanah "an+ diperlihatan di i+ur 4..

.(a) hitun+ teanan 6ertial t'tal, H6, di titi 2.

() hitun+ teanan 6ertial t'tal, M6, di titi B.


11/17

7.' Tegangan )erm-kaan ata- Tekanan &etral

!ia, pada titi da"a tari, tanah dipenuhi den+an air "an+ statis , te+an+anpermuaan, u, ditentuan den+an:

(4. )

dimana: erat unit dari air, dan5 edalaman titi da"a tari di a#ah permuaan aira#ah tanah.

-emali e C'nt'h 4.1:

(a) hitun+ te+an+an permuaan, u, di titi 2.

() hitun+ te+an+an permuaan, u, di titi B.

7./ Tekanan8tekanan Vertikal 59ekti9

Searan+, den+an men++unaan persamaan teanan efetif, ita dapatmen+e6aluasi teanan 6ertial efetif, H6 I, di titi manapun "an+ erada dia#ah permuaan.

emali *a+i e C'nt'h 4.1:

(a) hitun+ teanan 6ertial efetif, H6I, di titi B.

Salah satu ara alternatif untu men+hitun+ teanan 6ertial efetif, H6I,adalah den+an men++unaan erat unit di a#ah permuaan air. enurutran+aian eramah uliah seelumn"a, erat unit di a#ah permuaan air,=I, sama den+an:

(4. $ )Perhatian persamaan eriut:


12/17

dimana: tulisan di a#ah +aris 2 menunu pada lapisan di ataspermuaan air a#ah tanah, dan menunu pada lapisan di 7aahpermuaan air a#ah tanah.

-arenan"a:

Nleh sea itu:

(4. 4 )

Seali la+i mari ita emali e referensi pada C'nt'h 4.1:

(a) hitun+ teanan 6ertial efetif, 8I, di titi B den+an men++unaan eratunit di a#ah permuaan air, 9.

in+at ah#a lapisan tanah di atas permuaan air a#ah tanah aran+ san+ataran+ dian++ap erin+ untu tuuan hisapan auan.

alam perlauan teanan efetif, ami han"a men+ui tanah murni tanpaampuran. 3eanan efetif dari tanah ampuran auh leih rumit tidasepenuhn"a dapat dimen+erti.


13/17

Oe'tehM*S$Mertial Stress.d'Q$, . B. !asa


14/17

&$V5R($T#( #D5L#$D5

(5K+L#H )5RD#T# D#& R#&C#&68:#&6& L$&6K&6#&

R5K#;#(# 65+T5K&$K $$. 0C < 5&V5&6 '==31

. B. !asa

asalah G&LG3G* &'. $

T5K#& V5RT$C#L D#L#% T#H

1. 3est hisapan tanah dilauan pada suatu lempun+ 2delaide danmemerian hasil eriut:

matris hisapan $.$ dan S'lute hisapan 4.1.3entuan t'tal hisapan lempun+

. Suatu lapisan teal dari pasir sepanan+ $. meter dilapisi 'leh suatulapisan lempun+ luna "an+ san+at teal. Pada suatu in6esti+asi l'asiditemuan ah#a permuaan air a#ah tanah terleta 1.8 m di a#ahpermuaan. ietahui ah#a pasir mempun"ai consistent orosityseesar $5, dan, dan deraat eenuhan pada area di atas permuaanair a#ah tanah, seesar 7. *empun+ enuh memilii elemaanseesar 4. 2sumsian Gs .7 untu pasir dan lempun+.

Ditun+ erat unit dari:

(a)pasir di atas permuaan air a#ah tanahT

()pasir di a#ah permuaan air a#ah tanah, danT

() lempun+ luna.

(d)Ounaan hasil ini hitun+an ini, untu men+hitun+ teanan 6ertial

efetif pada edalaman @.7 m di a#ah permuaan. Ounaan eduamet'de untu menentuan HI6T "aitu, persamaan teanan efetif danpendeatan erat unit di a#ah permuaan air

$. Pr'0l "an+ diperlihatan pada halaman eriutn"a di i+ur 1, adalah


15/17

tipe "an+ an"a ditemuan pada area 'ta 2delaide. Pilar/pilaran+unan ertin+at didirian di atas idan+ Dallett C'6e Sandst'ne,"an+ terleta, pada edalaman 14 m di a#ah permuaan. Pr'sespen+e'ran diselesaian di musim panas, p'sisi permuaan air a#ahtanah erl'asi di permuaan Dindmarsh Cla".

(a) hitun+ teanan 6ertial efetif pada dasar dari pilar selama musimpanas.

() pen+e'ran selanutn"a diselesaian menelan+ ahir musimdin+in, p'sisi permuaan air a#ah tanah terleta di atas idan+-es#i Cla". 3entuan teanan 6ertial efetif pada dasar pilarselama musim din+in.

() apasitas da"a tahan dari susunan p'ndasi seara lan+sun+ teraitden+an teanan 6ertial efetif. 3afsiran apasitas pilar dalam

huun+ann"a den+an 6ariasi musim pada tin+at permuaan aira#ah tanah.

4. Ounaan pr'+ram :;TIG< /or =indos, = untuk:


16/17

a. men+'resi a#aan anda untu mempertan++un+/a#aan

Pertan"aan n'm'r T

. ia, untu tanah pada pertan"aan , permuaan air a#ah tanah

nai e e permuaan:

(i) Ditun+ 8, 89dan upada ara @.7 m di a#ah permuaanT

(ii) Ditun+ 8, 89dan upada pasir ? alat pen+huun+ lempun+.

Oe'tehMPr'lem Set$.d'

Q$, . B. !asa


17/17

bab iv. tegangan vertikal dalam tanah

Documents