sifat teknik tanah - bpsdm.pu.go.id filemassa tanah. kelembaban (air) adalah faktor yang paling...
TRANSCRIPT
SIVA Copyright©2001
Sifat Teknik Tanah
1
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 %.
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
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
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
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.
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 )
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)
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
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
SIVA Copyright©2001 Plasticity Chart
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
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
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.
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
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)
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
SIVA Copyright©2001
Pengujian Permeabilitas di Laboratorium
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
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.
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
SIVA Copyright©2001
Keruntuhan Geser
22
Butiran tanah bergeser satu terhadap yang lainnya sepanjang bidang runtuh/kelongsoran.
Butiran tidak mengalami kehancuran.
Bidang runtuh
SIVA Copyright©2001
Keruntuhan Geser
23
Pada waktu runtuh , tegangan geser sepanjang bidang runtuh () mencapai kekuatan geser(f).
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
c dan adalah parameter untuk menentukan kekuatan geser.
Makin tinggi nilainya , makin tinggi pula kekuatan gesernya.
Lingkaran Mohr & Selubung Keruntuhan
X
Y Elemen tanah
pada lokasi yang
berbeda
XY
X
Y
~ runtuh
~ stabil
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
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
Lingkaran Mohr dalam & ’
X X X
v
h
v’
h’
u
u
= +
total stresseseffective stresses
vhv’h’u
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 ’
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)
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.
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)
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
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 …
SIVA Copyright©200136
Selubung Keruntuhan
t
s
c
c cos
tan-1 (sin )
Runtuh
Waktu pembebanan (Penggeseran)….
stress path
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
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.
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
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
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)
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
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 )
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.
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).
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 ’
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).
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
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.
SIVA Copyright©2001 50
Selubung kelongsoran dg lingkaran Mohr dan diagram p-q
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)
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%.
SIVA Copyright©2001 53
Lingkaran Mohr hasil pengujian CD untuk: (a) tanahterkonsolidasi normal, dan (b) tanah terkonsolidasi berlebih
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.
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.
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.
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
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.
SIVA Copyright©2001 59
Hasil pengujian in-situ vane shear
SIVA Copyright©2001 60
Hasil uji harus dikoreksi menggunakan grafik koreksi (R) hub
indeks plastisitas dan waktu keruntuhan (Chandler, 1988)
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.
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.
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
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
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
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
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.
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].
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.
MATERI SDH BIASA DIHADAPI PERLU PENYEGARAN PENINGKATAN
KEPEDULIAN
SEKIAN
TERIMA
KASIH