sifat teknik tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. kelembaban (air) adalah faktor yang paling...

70
SIVA Copyright©2001 Sifat Teknik Tanah 1

Upload: others

Post on 27-Oct-2019

26 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Sifat Teknik Tanah

1

Page 2: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH

Sistim klasifikasi tanah yang diuraikan dalam modul ini mengikuti Unified

Soil Classification System (USCS).

Klasifikasi tanah menurut sistem USCS dibuat untuk tanah dengan

diameter butiran < 75 mm. Tanah dibagi menjadi dua, yaitu: berbutir kasar

dan berbutir halus berdasar penyaringan melalui ayakan no.200 (Ø >

0.074 mm).

1. Tanah berbutir kasar, bila material yang tertinggal diatas ayakan

no.200 lebih dari 50 % terhadap berat kering.

2. Tanah berbutir halus bila material yang lolos ayakan .200 lebih dari

50 %.

Page 3: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

1) Tanah berbutir kasar, dibagi menjadi pasir/kerikil berdasar ayakan no. 4 atau

Ø 4,76 mm. Bila material tertahan diatas saringan ≥ 50 %, digolongkan

sebagai kerikil,. Sebaliknya bila yang lolos > 50 % digolongkan sebagai pasir.

2) Tanah berbutir halus, dibagi menjadi dua yaitu:

-lanau diberi simbol “M” dan

-lempung diberi simbol “C”.

Lanau dan lempung dibedakan berdasar pada karakteristik plastisitasnya

Pasir (Sand)

Pasir (Sand)

Kasar

Kasar

Sedang

Sedang

Lanau (Silt)Kerikil (Gravel)

Halus

Halus

Lempung

(Clay)

koloidal

(Clay)

Ukr butir: 76,2 mm 4,75 2,00 0,425 0,075 0,005 0,001 mm

Saringan: No.4 No.10 No.40 No.200

Page 4: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

SIFAT FISIK

Sifat fisik, antara lain:

- kadar air (wn)

- berat isi (γ)

- berat jenis (Gs)

- analisis pembagian butiran

- batas-batas atterberg: batas cair (wL), batas plastis

(wP), batas susut (shrinkage limit).

- porositas dan angka pori

Page 5: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

1. KADAR AIR

Kadar air, w, didefinisikan sebagai rasio (dlm %)) massa air dl

massa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling

mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai

material konstruksi atau fondasi, kendali mutu kelembaban

sering merupakan bagian penting dari biaya struktur dan dapat

mempengaruhi prosedur konstruksi yang digunakan.

Kadar air (w) dapat dihitung dengan rumus:

%100xW

Ww

s

w

Ww = berat air

Ws = berat tanah kering

Page 6: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Kadar air optimum

Kepadatan kering tanah dari hasil uji pemadatan tanah di

laboratorium tergantung dari kandungan air di dalam tanah

yang dipadatkan. Untuk tanah tertentu dengan energi

pemadatan tertentu akan diperoleh hanya satu kadar air

yang menghasilkan kepadatan kering maksimum. Kadar air

pada kondisi ini disebut kadar air optimum.

Page 7: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

2. Kepadatan dan berat isi

Kepadatan dan berat isi tanah adalah merupakan parameter dasar yang

mempunyai hubungan terhadap semua sifat tanah lainnya.

Pada umumnya, istilah kepadatan digunakan dalam pengujian

laboratorium dan kendali mutu pelaksanaan konstruksi timbunan,

sedangkan berat isi digunakan dalam analisis dan desain.

Berat isi basah :V

W )(

Berat isi kering : =

1001

wwet

d

Kepadatan relatif (DR) digunakan untuk menunjukkan derajat kepadatan

tanah berbutir kasar dengan kadar butiran halus < 15%, dg rumus:

DR = (emax – eo) / (emax – emin )

Page 8: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Berat jenis tanah yg dimaksudkan di sini adalah berat jenis apparent yg

berkisar antara 2,50-2,80, sebagian besar jenis tanah lempungan

memiliki berat jenis sekitar 2.65. Berat jenis ini digunakan untuk

menghitung sifat-sifat tanah penting: seperti porositas, angka pori dan

derajat kejenuhan seperti berikut:

3. Berat jenis (Spesific gravity)

Berat jenis, Gs didefinisikan sebagai rasio antara kepadatan partikel

dengan kepadatan air pada suhu 4ºC.

dimana:

e = angka pori

n = porositas (%)

S = derajat kejenuhan

w = kadar air (%)

Vv = volume void (cm3)

Vs = volume partikel padat (cm3)

Vt = volume total (cm3)

Vw = volume air (cm3)

ɤd = kepadatan kering (gr/cm3)

w = kepadatan air pada 4°C (gr/cm3)

Page 9: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Kerikil termasuk bergradasi baik, bila:

- koefisien keseragaman, Cu > 4 dan

- koefisien kelengkungan, Cc antara 1~3

Pasir termasuk bergradasi baik, bila :

- koefisien keseragaman, Cu > 6 dan

- koefisien kelengkungan, Cc = 1~3.

Tanah bergradasi buruk, bila mempunyai koefisien keseragaman, Cu ≤ 2

4. Pembagian butir

tanah

Page 10: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Batas plastis (wP): adalah kadar air dimana tanah akan mulai retak ketika

digulung-gulung menjadi suatu gulungan berdiameter kira-kira 3 mm.

Batas cair (wL): adalah kadar air pada batas antara cair dan plastis. (dari

uji Atterberg cawan Cassagrande)

Perbedaan antara batas cair dengan batas plastis disebut indeks plastis

(IP ).

IP = wL- wP.

Tanah dengan batas cair (wL) yang tinggi, memiliki sifat plastisas dan

kompresibilitas yang tinggi (kembang susut besar) dan sangat dipengaruhi

oleh kadar airnya.

Plastisitas adalah merupakan sifat utama tanah lempung dan digunakan

sbg identifikasi dan klasifikasi oleh A.Atterberg (1911).

5. BATAS-BATAS KONSISTENSI TANAH

Page 11: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 Plasticity Chart

Page 12: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

6. Porositas dan Angka Pori

Porositas, n, adalah rasio (dalam %) dari rongga dalam massa tanah

yang tidak ditempati oleh partikel padat (volume void) terhadap total

volume. Angka pori (void ratio),e, adalah rasio antara ruang yang tidak

ditempati oleh partikel padat (volume void) dengan volume partikel padat

dalam suatu massa tanah.

dimana:

n = porositas dinyatakan dalam

persentase

e = volume void volume partikel

padat

Vt = volume total

Vv = volume void

Vs = volume partikel padat

Page 13: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

SIFAT TEKNIK

Sifat teknik tanah, antara lain:

- Kompresibilitas dan perubahan volume

- Permeabilitas

- Kuat geser

Dan sifat yang berkaitan dengan sifat teknik, antara lain

adalah:

- Workabilitas

- Erodibilitas

Page 14: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

2. Kompresibilitas dan Perubahan Volume

a) Penurunan (settlement); adalah pergerakan permukaan tanah yang

berhubungan dengan pengurangan volume.

b) Pengangkatan (heave); adalah pergerakan permukaan tanah yang

berhubungan dengan bertambahnya volume.

Page 15: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

3. Rembesan

Asumsi hukum Darcy• Hukum Darcy hanya berlaku untuk aliran laminer. Hukum ini

berlaku untuk kebanyakan tanah, tetapi aliran melalui kerikil kasar dan bukaan dalam batuan dapat berubah menjadi turbulen dan kecepatan akan proporsional dengan akar kuadrat dari gradient (i).

• Kecepatan rembesan adalah sama dengan kecepatan debit dibagi dengan porositas tanah.

• Hukum Darcy dibatasi untuk aliran melalui material yang jenuh. Aliran melalui material yang tak jenuh adalah dalam kondisi ”transient” yang tergantung dari waktu (time dependent).

• Hukum Darcy tidak cocok untuk aliran melalui retakan atau rekahan dari batu atau tanah.

Hukum Darcy dapat ditulis sebagai berikut :

Q = k i A

Page 16: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Permeability Values (cm/s)10-310-6

100

clays gravel

s

sand

s

silts

CoarseFines

For coarse grain soils, k = f(e or D10)

Page 17: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

CatatanGradien Hidraulik(i) antara A dan B adalah beda

tinggi per unit panjang.

air

AB

AB

BA

l

THTHi

Panjang AB, sepanjang

garis aliran

Page 18: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Pengujian Permeabilitas di Laboratorium

Page 19: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

a) Rumus cara constant head

k = QL/Ath (cm/dt)

keterangan :

k = koefisien kelulusan air (cm/dt),

Q = volume air (cm3),

L = jarak antara 2 pipa manometer

(cm),

A = luas penampang benda uji (cm2),

t = waktu (dt),

h = perbedaan tinggi tekanan dari

pipa manometer (cm).

b) Rumus cara falling head

keterangan :

a : luas penampang pipa tegak

(mm2)

A : luas penampang benda uji (mm2)

L : panjang benda uji (mm)

t : waktu (menit)

h1 dan h2 : tinggi kolom air dalam

pipa pengamatan (mm)

k 3,84aL

Atlog

h

hx10 (cm / detik)T

1

2

3

Page 20: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Sifat anisotropi tanah timbunan

Sifat anisotropi tanah urugan terbagi atas sifat tanah timbunan berbutir

halus dan tanah berbutir kasar adalah sbb:

1) Tanah timbunan berbutir halus

a)Bendungan yang dipadatkan dengan baik mengikuti standar

yang berlaku, nilai anisotropi kh/kv = 5 – 10.

b)Bendungan yang tidak dipadatkan secara baik atau berlapis-

lapis, nilai anisotropi bisa mencapai kh / kv = 50.

2) Tanah timbunan berbutir kasar

Jenis material ini biasanya digunakan sebagai material drainase yang

dipadatkan dengan lapisan lebih tebal. Nilai anisotropinya kh/kv lebih

kecil dibandingkan untuk tanah berbutir halus.

Page 21: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Kuat Geser

• Tanah pada umumnya runtuh karena pengaruh geser

Fondasi

Menerus

Urugan

Pada waktu runtuh, tegangan geser sepanjang bidang runtuh mencapai kuat geser yang dipunyai tanah.

bidang runtuh Tahanan geser

termobilisasi

Keruntuhan Geser

Page 22: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Keruntuhan Geser

22

Butiran tanah bergeser satu terhadap yang lainnya sepanjang bidang runtuh/kelongsoran.

Butiran tidak mengalami kehancuran.

Bidang runtuh

Page 23: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Keruntuhan Geser

23

Pada waktu runtuh , tegangan geser sepanjang bidang runtuh () mencapai kekuatan geser(f).

Page 24: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb

24

tan cf

c

kohesiSudut geser

f adalah tegangan geser maksimum yang dapat ditahan oleh

tanah tanpa keruntuhan dengan tegangan normal sebesar .

f

Page 25: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

c dan adalah parameter untuk menentukan kekuatan geser.

Makin tinggi nilainya , makin tinggi pula kekuatan gesernya.

Page 26: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Lingkaran Mohr & Selubung Keruntuhan

X

Y Elemen tanah

pada lokasi yang

berbeda

XY

X

Y

~ runtuh

~ stabil

Page 27: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Lingkaran Mohr & Selubung Keruntuhan

Y

Kondisi awal (sebelum ada timbunan),

lingkaran Mohr berupa titik.

c

c

c

c+

Elemen tanah tidak runtuh bila

lingkaran Mohr berada didalam

selubung.

GL

Page 28: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Lingkaran Mohr & Selubung Keruntuhan

Y

c

c

c

GL

Bila pembebanan meningkat,

linkaran Mohr menjadi lebih

besar…

.. Dan akhirnya keruntuhan

terjadi , bila lingkaran Mohr

menyinggung selubung

Page 29: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Lingkaran Mohr dalam & ’

X X X

v

h

v’

h’

u

u

= +

total stresseseffective stresses

vhv’h’u

Page 30: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Selubung dalam & ’Benda uji yang sama pada

kondisi awal diberi

tegangan isotropik (c)

kemudian dibebani aksial

sampai runtuh

c

c

c

c

f

Initially… Failure

uf

Pada waktu runtuh ,

3 = c; 1 = c+f

3’= 3 – uf ; 1’ = 1 - uf

c,

c’, ’

Dalam

Dalam ’

Page 31: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©200131

Kondisi tegangan-tegangan saat terjadi keruntuhan

ζf = ½ (σ’1 - σ’3) sin 2θ dan σ’f = ½ ( σ’1 - σ’3) + ½ (σ’1 - σ’3) cos 2 θ

θ = 45○ + Ф´/2 ½ (σ’1 - σ’3 )

sin Ф’ =

c’ cot Ф´ + ½ (σ’1 - σ’3)

Page 32: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©200132

Sehingga :

½ (σ’1 - σ’3 ) = ½ (σ’1 - σ’3 ) sin Ф´ + 2 cos Ф´

atau

σ’1 = σ’3 tan2 (45○ + Ф´/2) + 2 c’ tan (45○ + Ф´/2)

Persamaan ini disebut sebagai kriteria keruntuhan

Mohr-Coulomb.

Dg membuat plotting ½ (σ’1 - σ’3) terhadap ½ (σ’1 + σ’3),

maka setiap kondisi tegangan dapat dinyatakan dengan

suatu titik tegangan (stress point), yang lebih baik

daripada lingkaran Mohr.

Page 33: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

½ (σ’1 - σ’3) = a’ + ½ (σ’1 - σ’3) tan α’

ø´ = sin-1 (tan α’) dan c’= a’/ cos ø´

q’ = ½(σ’1 - σ’3) dan p’ = ½ (σ’1 + σ’3)

Alternatif penggambaran kondisi tegangan saat

terjadi keruntuhan dg tegangan titik (diagram p-q)

p’ = ½ (σ’1+σ’3)

q’ = ½(σ’1- σ’3)

Page 34: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©200134

Tegangan Titik

t

s

hv

(v-h)/2

(v+h)/2

Tegangan titik

Tegangan titik

2

hvs

2

hvt

X

v

h

Page 35: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©200135

Lintasan Tegangan

t

s

Lintasan tegangan adalah lokus dari tegangan titik

Lintasan tegangan

Lintasan tegangan adalah cara yang sangat praktis

untuk mengamati kemajuan peningkatan beban

sehubungan dengan selubung keruntuhan

Waktu pembebanan …

Page 36: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©200136

Selubung Keruntuhan

t

s

c

c cos

tan-1 (sin )

Runtuh

Waktu pembebanan (Penggeseran)….

stress path

Page 37: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Parameter Tekanan Pori

Y

1

3

u = ?

Cara sederhana memperkirakan perubahan

tekanan pori dalam pembebanan tak-terdrainase

dalam istilah perubahan tegangan total ~

menurut Skempton (1954)

)( 313 ABu

Parameter A dan B dari

Skempton

Page 38: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Parameter Tekanan Air Pori

Untuk tanah jenuh , B 1.

Parameter A waktu runtuh (Af)

Untuk lempung terkonsolidasi normal (nc) Af 1.

Parameter B

B = f (kejenuhan ,..)

Af = f(OCR)

Untuk tanah lempung terkonsolidasi tinggi, Af negatif.

Page 39: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Uji Triaksial

39

Batupori

Membran

Kedap air

piston (to apply deviatoric stress)

O-ring

pedestal

perspex cell

Tek.Sel/ Keliling

Tek. Balikpore pressure or

volume change

Air

Benda uji pada

waktu runtuh

Bidang runtuh

Page 40: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Tipe Uji Triaksial

40

Tegangan keliling

sel c

Penggeseran (pembebanan )

Apakah katup drainase terbuka ? Apakah katup drainase terbuka?

Tegangan deviator

=1-3

ya tidak ya tidak

Benda Uji

terkonsolidasi

Benda Uji

Takterkonsolidasi

Pembebanan

Terdrainase

Pembebanan

Takterdrainase

3

3

1

3

Page 41: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Tipe Uji Triaksial

41

Tergantung pada apakah diperbolehkan ada drainase atau tidak waktu pengujian

Aplikasi tek sel isotropik awal , dan

penggeseran,

Dapat dilakukan tiga tipe uji triaksial yang mempunyai nilai praktis, yaitu:

Terkonsolidasi Terdrainase (CD)

Terkonsolidasi Takterdrainase (CU)

Tak-terkonsolidasi Takterdrainase(UU)

Page 42: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

Untuk tanah berbutir

kasar nilai kohesi

c = 0 & c’= 0

Untuk lempung terkonsolidasi

normal , c’ ≠ 0 & c ≠ 0.

Untuk uji tak-terkonsolidasi

tak-terdrainase , dengan istilah

tegangan total , u = 0

Page 43: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Uji Triaksial UU

43

tekanan pori yang terjadi waktu penggeseran

penggeseran sangat cepat

Uji tak-terkonsolidasi tak-terdrainase (UU)

analisis dalam istilah total cu and u

Tidak diukur

’ tak diketahui

Φu= 0; i.e., selubung keruntuhan

mendekati horisontal bila jenuh

Gunakan cu and u unuk menganalisissituasi tak-terdrainase (e.g., stabilitas jangka pendek, pembebanan cepat )

Page 44: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 44

Keruntuhan pada uji TXL-UU ini terjadi, bila tegangan pada

benda uji sama dengan tegangan deviator maksimum yang

dicapai atau tegangan deviator mencapai regangan aksial

15%, mana yg tercapai terlebih dulu.

Penggeseran (shearing) diberikan dg kecepatan regangan

aksial sekitar 1-2% /menit untuk material plastis, dan

0,3%/menit untuk material getas yang mencapai tegangan

deviator maksimum antara 3 sampai 6%. Penggeseran

dilanjutkan sampai mencapai 15% regangan aksial, tetapi

bisa dihentikan jika tegangan deviator telah mencapai

puncak dan kemudian turun sampai 20%.

Biasanya, lama pengujian untuk 1 benda uji memakan

waktu sekitar 15 - 30 menit.

Page 45: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 45

Contoh lingkaran Mohr hasil pengujian undrained untuk

tanah kohesif jenuh sempurna

Kuat geser yg diperoleh pada kondisi UU, berlaku untuk

situasi desain dimana pembebanan berlangsung sangat

cepat, shg tidak ada waktu yang cukup untuk disipasi

tekanan air pori berlebih dan konsolidasi (artinya drainase

tidak terjadi).

Page 46: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Uji Triaksial CU

46

tekanan pori terjadi waktu penggeseran

lebih cepat dari CD (cara yang diinginkan/idealuntuk memperoleh c’ and ’ dalam jangka panjang)

Uji Terkonsolidasi Tak-terdrainase (CU)

menghasilkan c’ and ’

Diukur ’

Page 47: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©200147

Benda uji TXL CU ini dikonsolidasi secara isotropis terlebih dahulu,kemudian diberi beban geser dengan kondisi tak terdrainase padakecepatan regangan aksial yang konstan , berdasarkan t50 konsolidasi.

Keruntuhan diambil pada teg deviator maks atau tegangan deviator telah

mencapai 15% regangan aksial, mana yang tercapai terlebih dulu. Kriteria

keruntuhan lainnya bisa didefinisikan sebagai rasio tegangan utama efektif

σ1’/σ3’.

Derajat penjenuhan diukur menggunakan parameter tekanan pori B:

B =

Untuk pasir jenuh, lama waktu pengujian biasanya sekitar satu jam,

untuk lempung jenuh memakan waktu sekitar 4 – 6 jam. Untuk tanah

lempung jenuh sebagian, biasanya pengujian dilakukan dengan

menggunakan benda uji berdiameter 4” (100 mm).

Page 48: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 48

- Kecuali pada lapisan tanah yang kadar airnya lebih basah dariOMC, atau diberi tegangan yang tinggi, pengaruh konsolidasi danpenjenuhan akan mengakibatkan turunnya c’, sedangkan Ø’hampir tidak berubah.

- Nilai c’ seluruhnya dikontrol oleh kadar air selama pengujianberlangsung. Bila perkiraan kadar air pada akhir penjenuhantimbunan cukup teliti, nilai c’ dapat diperoleh dari hasil seripengujian-pengujian undrained, CU atau pengujian drained,CD.

- Penjenuhan (dg back pressure) dilakukan untuk meniru kondisilapangan saat steady seepage dan mengurangi efek tekanankapiler.

PENGARUH PENJENUHAN DAN KONSOLIDASI

Page 49: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 49

Contoh lingkaran Mohr hasil uji undrained untuk tanah jenuh sebagian,

(a) tegangan total, (b) tegangan efektif

Bila tekanan air pori diukur selama pengujian, dapat digambarkan selubungkeruntuhan tegangan efektif yang hampir linier.

Page 50: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 50

Selubung kelongsoran dg lingkaran Mohr dan diagram p-q

Page 51: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Uji Triaksial CD

51

Tidak diperbolehkan terjadi tekanan pori ekses waktu pengujian

Penggeseran dilakukan sangat lambat

Uji Terkonsolidasi Terdrainase (CD)

menghasilkan c’ and ’

Dapat beberapa hari!

Tidak praktis

Gunakan c’ dan ’ untuk analisis kondisi drainase penuh (e.g., kestabilan jangka panjang, pembebanan sangat lambat)

Page 52: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 52

Benda uji dijenuhkan terlebih dulu, setelah itu dikonsolidasi

Dari grafik perubahan volume hasil konsolidasi, tentukan:

waktu t100 untuk menghitung laju pembebanan geser (strain

rate).

Dari konsolidasi tersebut juga dapat dihitung koefisien

konsolidasi cv (m²/tahun), dan koefisien kompresibilitas

volume mv

Pengujian dilakukan dg laju yang sangat lambat, supaya tidakterjadi peningkatan tekanan pori berlebih akibat penggeseran.Biasanya pengujian dihentikan pada regangan aksial 20%.

Page 53: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 53

Lingkaran Mohr hasil pengujian CD untuk: (a) tanahterkonsolidasi normal, dan (b) tanah terkonsolidasi berlebih

Page 54: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 54

Keuntungan dan Keterbatasan Pengujian Triaksial

Keuntungan dari pengujian triaksial, adalah:- Terkontrolnya kondisi drainasi dan pengukuran tekanan air pori. Hal

tersebut tidak dapat dilakukan oleh jenis pengujian kuat geserlainnya.

- Keruntuhan akibat tekanan air pori berlebih adalah merupakanfaktor terbesar

Keterbatasan dari pengujian triaksial, adalah :- Pengaruh tegangan utama intermediate (σ2).- Perubahan arah tegangan utama.- Pengaruh pengekangan akhir, antara end cap dg benda uji.- Lama waktu pengujian.

Dalam chamber txl, tegangan utama intermediate (σ2) sama dengantegangan utama minor (σ3). Pada prakteknya pada kondisi planestrain, nilai σ2 biasanya lebih tinggi dari σ3, yg dapat mempengaruhinilai c’ dan Ø’ serta parameter tekanan air pori A dan B.

Page 55: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 55

Pengujian Geser Lainnya

Uji kuat geser lainnya di laboratorium adalah uji tekan bebas (SNI03-3638-1994), uji geser langsung (SNI 03-2813- 1992), uji gesertorsi. Sedangkan uji geser in-situ yg populer di Indonesia adalahuji geser baling dan sondir

1. Kuat Tekan Bebas

Uji kuat geser tanah tak terkekang (bebas) dilakukan untuk

mengukur kuat geser tidak terdrainase (cu) lempung dan

lempung lanauan .

Pengujian ini juga disebut “quick compression test”, karena

pembebanan aksial dilakukan dalam waktu yang relatif

cepat, dan tidak terjadi perubahan kadar air dalam benda uji

selama pengujian.

Page 56: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 56

Laju pembebanan yang diberikan sekitar 0,3 – 10%/menit, tetapilaju sekitar 2%/menit cukup memuaskan untuk tanah lempungan;keruntuhan terjadi dlm waktu 5 - 10 menit. Diameter (D) benda ujistandar adalah 1½” (35,8 mm) dengan panjang 2 D.

Page 57: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 57

2. Uji Geser LangsungKelemahan uji ini, bidang gesernya tertekan dengan kondisi :- Bidang runtuh sudah ditentukan terlebih dahulu, berupa bidang horisontal

yang belum tentu merupakan bidang yang terlemah.- Dibandingkan uji triaksial, drainase pada uji ini tidak terkontrol.- Distribusi teg normal dan teg geser pd permukaan longsoran tidak seragam.

Oleh karena itu, bisa terjadi keruntuhan progresif yang sangat besar

Page 58: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 58

3. UJI GESER BALING (VANE SHEAR TEST) IN-SITU

Tujuan metode pengujian ini adalah untuk memperoleh

parameter kuat geser undrained lempung kohesif

jenuh air, langsung di lapangan.

Page 59: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 59

Hasil pengujian in-situ vane shear

Page 60: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 60

Hasil uji harus dikoreksi menggunakan grafik koreksi (R) hub

indeks plastisitas dan waktu keruntuhan (Chandler, 1988)

Page 61: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

APLIKASI

61

- Penggunaan tegangan efektif dalam analisis stabilitas

mencakup : (1) penentuan parameter c’ & Ø’ dan (2)

memperkirakan besarnya tekanan air pori pada tahap yang

paling kritis saat konstruksi, operasi atau jangka panjang.

- Penentuan tekanan air pori adalah merupakan hal yang sulit

dilakukan, oleh karena itu dipasang sejumlah instrumen

pisometer di lapangan.

- Tekanan air pori secara eksplisit tidak ditentukan pada kasus

dimana perubahan tegangan menyebabkan terjadinya

keruntuhan dan disipasi tekanan air pori diabaikan.

- Bila tanah yang diuji pada kondisi undrained, dimana

tegangan geser saat runtuh adalah sebagai fungsi tegangan

normal total, maka analisis stabilitas dilakukan dengan

menggunakan tegangan total.

Page 62: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 62

- Dalam analisis tegangan efektif, kuat geser

tanah dievaluasi berdasarkan tegangan normal

efektif, dan perhitungan dilakukan secara

eksplisit terhadap tekanan air pori. Tekanan air

pori dihitung tersendiri (flow net, dll)

- Dalam analisis tegangan total, kuat geser tanah

telah mencakup pengaruh tekanan air pori.

Page 63: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 63

No Kondisi Kuat

Geser

Tekanan Air Pori FK

Tanpa

Gempa

FK dg

Gempa

*

1. Selesai konstruksi

tergantung:

1.Jadwal konstruksi.

2.Hubungan antara tekanan air

pori dan waktu.

1.

Efektif

Peningkatan tekanan

air pori pada urugan

dan fondasi dihitung

menggunakan data lab.

dan pengawasan

instrumen.

1,30 1,20

Lereng U/S dan D/S. Idem hanya tanpa

pengawasan

instrumen.

1,40 1,20

Dengan gempa tanpa

kerusakan digunakan 50%

koefisien gempa desain.

Hanya pada urugan

tanpa data lab. dan

dengan atau tanpa

pengawasan instrumen

(taksir-an konservatif)

1,30 1,20

2. Total Tanpa pengawasan

instrumen.

1,30 1,20

2. Aliran langgeng tergantung:

1. Elevasi muka air normal

sebelah udik.

2. Elev. muka air sebelah hilir.

Lereng U/S dan D/S. Dg gempa

tanpa kerusakan digunakan

100% koef. gempa desain.

1.

Efektif

Dari analisis rembesan 1,50 1,20

Page 64: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 64

1. Kondisi selesai konstruksi Pada kondisi selesai dan selama konstruksi, dapat dianalisis

dengan menggunakan konsep tegangan total dan teg efektif.

a)Tegangan Total

Benda uji dibentuk sesuai dengan berat volume kering (dr-lap) dan

kadar air (wlap) sesuai dengan kondisi lapangan. Kemudian diuji dg

triaxial UU, dengan tekanan keliling sesuai dengan rentang tegangan

normal di lapangan.

Pada umumnya, sudut geser dalam 0 dan kohesi c0 dari hasil uji

UU(teg total); digunakan untuk tanah fondasi timbunan atau

galian berupa lempung yang jenuh. Sedangkan pada kondisi

terkonsolidasi sebagian digunakan konsep tegangan efektif hasil

pengujian CU, c’ dan ’≠ 0

ANALISIS STABILITAS LERENG

Page 65: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 65

b) Tegangan efektifBila tek air pori dlm tubuh bendungan dan fondasi meningkat karenapeningkatan beban timbunan, maka harus digunakan kuat geser efektifdari uji triaxial CU

Page 66: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 66

2. Kondisi aliran langgeng (Steady Seepage)Untuk analisis stabilitas SS ini, digunakan kuat geser efektif darimaterial tubuh dan fondasi bendungan hasil uji triaxial CU atau CDdengan backpressure, untuk meniru kondisi lapangan danmengurangi efek tekanan kapiler

Page 67: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©200167

3. Kondisi Air Waduk Surut Cepat- Pada tanah yang relatif pervious dengan kompresibilitas rendah,

distribusi tekanan air pori kondisi surut cepat dikontrol oleh lajudrainasi air pori dari pori-pori tanah.

- Pola aliran adalah fungsi dari rasio dari laju surutnya air wadukterhadap permeabilitas, dan nilainya diambil dari flownet.

- Nilai c’ dan Ø’ yang digunakan dalam analisis diambil dari pengujiandrained atau pengujian CU dengan pengukuran tekanan air pori.

Page 68: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001 68

KUAT GESER URUGAN BATU Batu digunakan sbg mat’l urugan , lulus air atau semi lulus air pd: bendungan zonal, rip rap pelindung atau urugan drainase kaki hilirbendungan tanah. Parameter kepadatannya bervariasi antara 2.1 t/m3

sampai 2.3 t/m3 dan kuat gesernya dapat ditentukan sebagai berikut :

= 45.75 - 6.77 log (n/0.03) [1]

= 50.72 - 6.89 log (n/0.03) [2]

= 55.68 - 6.91 log (n/0.03) [3]

dengan:

adalah sudut geser dalam (derajat) ;

n adalah tegangan normal (kg/cm2);

Pers [1] berlaku untuk urugan batu dengan kepadatan rendah, gradasi jelek

(poorly graded) dan kuat tekan rendah.

Pers [2] berlaku untuk urugan batu dengan kepadatan tinggi, gradasi baik

dan kuat tekan tinggi.

Pers [3] berlaku untuk urugan batu dengan kekuatan geser berada antara

nilai rata-rata dari persamaan [1) dan [2].

Page 69: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

SIVA Copyright©2001

Erodibilitas

Erosi didefinisikan sebagai “suatu proses pelepasan dan terangkutnya

partikel tanah yang diakibatkan oleh gaya-gaya air, angin dan gravitasi.

Erodibilitas adalah kerentanan tanah untuk tererosi.

Workabilitas (kemudahan pengerjaan)

Kemudahan pengerjaan dimana sifat fisik yang memuaskan dapat

dicapai secara ekonomis adalah merupakan pertimbangan penting

dalam melakukan evaluasi terhadap timbuna tanah.

Lebih baik memilih sumber material (borrow area) yang mempunyai

kadar air mendekati kadar air optimum, meskipun jarak angkutnya lebih

jauh, dari pada melakukan upaya-upaya maksimal untuk menyesuaikan

kadar air yang disyaratkan.

Page 70: Sifat Teknik Tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. Kelembaban (air) adalah faktor yang paling mempengaruhi sifat-sifat tanah.Tanah yang digunakan sebagai material konstruksi atau

MATERI SDH BIASA DIHADAPI PERLU PENYEGARAN PENINGKATAN

KEPEDULIAN

SEKIAN

TERIMA

KASIH