unit11 ( prinsip tegasan berkesan )

KONSEP TEGASAN BERKESAN

C3008/11/1

````

Di akhir pembelajaran , pelajar dapat mengetahui prinsip tegasan berkesan dengan lebih jelas.

Di akhir unit ini, pelajar akan dapat :

1. mendefinisikan tegasan berkesan 2. menerangkan hubung kait antara tegasan pugak, tekanan air liang dan tegasan berkesan. 3. mengira nilai tegasan pugak, tekanan air liang dan tegasan berkesan 4. melukis taburan tegasan untuk tegasan normal dan tegasan berkesan.


C3008/11/2

11.0

Pengenalan

Kita telah mempelajari bahawa tanah terdiri daripada zarah pepejal yang dikelilingi oleh liang sama ada udara atau air atau kedua-duanya sekali. Apabila tanah dikenakan beban luar atau berat tanah sendiri, ia akan mengalami pengurangan isipadu. Pengurangan isipadu ini berlaku disebabkan oleh lompang udara keluar dari juzuk tanah atau air dalam tanah telah mengalir keluar dan menyebabkan proses pemadatan dan pengukuhan berlaku pada tanah. Pada ketika ini beban yang dikenakan akan ditangguh sepenuhnya oleh zarah tanah dan tegasan yang dikenakan pada tanah tersebut dikenali sebagai tegasan berkesan. Dalam unit ini akan dibincangkan prinsip tegasan berkesan yang berlaku pada tanah dan juga taburan tegasan yang dialami oleh tanah.

11.1

Tegasan Berkesan

Dalam unit 10 telah dibincangkan berkenaan dengan tegasan berkesan. Tegasan berkesan ini telah diperkenalkan oleh Tarzaghi pada tahun 1923. Prinsip tegasan berkesan digunakan hanya untuk tanah-tanah tepu sepenuhnya. Ia melibat tiga jenis tegasan yang hubung kait antara satu sama lain. Tegasan-tegasan tersebut adalah seperti berikut :(a) (b) (c) Tegasan normal/pugak ( ) Tekanan air liang (u) Tegasan berkesan ( )


C3008/11/3

Tarzaghi merumuskan bahawa tegasan normal adalah jumlah tegasan berkesan dan tegasan air liang. Oleh itu,

= =

+ u - u

Pertimbangkan satu profil tanah seperti rajah 11.1 di bawah.

G.W.L.Z

tepu

h

Rajah 11.1

Tegasan Normal,

= (Z h) + = wh

tepu

h

Tegasan Air Liang, u Tegasan Berkesan,

= -u (Z h) + tepuh - wh = (Z h) + h( tepu - w) tepu - w ==

di mana, adalah berat unit apungan/tenggelam.

=

(Z h) + h

(11.1)

Contoh 11.1


C3008/11/4

Satu lapisan tanah liat yang tebalnya 6m ditindih oleh lapisan pasir setebal 4m. Aras air bumi berada pada paras 1.5m di bawah permukaan bumi. Di atas aras air bumi, berat unit pasir adalah 18.4 kN/m3, manakala berat unit pasir tepu dan tanah liat masing-masing adalah 21.1 kN/m3 dan 18.1 kN/m3. (a) (b) Kira tegasan normal, tekanan air liang dan tegasan berkesan pada kedalaman 10m di bawah permukaan bumi. Lukiskan gambarajah taburan tegasan untuk tegasan normal, tekanan air liang dan tegasan berkesan. Penyelesaian

G.W.L

Pasir

=18 .4kN / m 3 =18 .4kN / m 3

1.5m 2.5m

tepu = 21 .1 kN / m 3

Tanah Liat

=18 .1 kN / m 3

6m

(a) Kedalaman (m) 0 1.5 4 10

(kN/m2)0 1.5 x 18.4 = 27.6 + (21.2 x 2.5) = 80.6 80.6 + (18.1 x 6 ) = 189.2

u (kN/m2) 0 0 9.81 x 2.5 = 24.53 9.81 x 8.5 = 83.39

= -u(kN/m2) 0 27.6 56.07 105.82

Untuk kedalaman 10 m :


C3008/11/5

u

= = =

189.2 kN/m2 83.39 kN/m2 105.85 kN/m2

(b)

Taburan Tegasan


C3008/11/6

Soalan 1 (a) (b) Berikan definisi tegasan berkesan. Terangkan bagaimana hubung kait antara tegasan normal, tekanan air liang dan tegasan berkesan.

Soalan 2 Satu lapisan tanah yang tebal ditindih oleh lapisan pasir setebal 4m. Aras air bumi terletak 1.5 di bawah permukaan bumi. Di atas aras air bumi adalah separa tepu dan berat unitnya ialah 18.4 kN/m3. Berat unit tepu pasir dan tanah liat masing-masing ialah 21.2 kN/m3 dan 18.1 kN/m3. Kira tegasan pugak, tekanan air liang dan tegasan berkesan pada kedalaman 10 m di bawah permukaan bumi. 10kN/m3. Lukiskan juga taburan tegasannya. Berat unit air ialah

Soalan 3 Satu lapisan tanah liat yang tebalnya 5m ditindih oleh lapisan pasir setebal 4m. Aras air bumi berada pada paras 2m di bawah permukaan bumi. Di atas aras air bumi, berat unit pasir adalah 18 kN/m3, manakala berat unit pasir tepu dan tanah liat masing-masing adalah 21 kN/m3 dan 19 kN/m3. (a) (b) Kira tegasan normal, tekanan air liang dan tegasan berkesan pada kedalaman 9 m di bawah permukaan bumi. Lukiskan gambarajah taburan tegasan untuk tegasan normal, tekanan air liang dan tegasan berkesan.


C3008/11/7

Jawapan 1 (a) Tegasan berkesan adalah tegasan yang ditanggung oleh pepejal tanah sahaja. (b) Hubung kait antara

, u dan : = +u

Jawapan 2

Jawapan 3


C3008/11/8

Kedalaman 0 2 4 9

0 36 76 171

u 0 0 19.62 68.67

0 36 56.38 102.33

2m 4m

'

9m 36 56.38

/ '

76

102.33

171

Taburan Tegasan


C3008/11/9

Ujikan kefahaman anda berkenaan pelajaran dalam unit ini dengan menjawab soalan-soalan berikut.

Soalan 1 Terang prinsip tegasan berkesan yang dihasilkan oleh Tarzaghi.

Soalan 2 Satu lapisan pasir mempunyai ketebalan 3 m dan aras air bumi berada pada 1m di bawah permukaan bumi. Tentukan tegasan berkesan pada kedalaman 3 dan lukiskan juga taburan tegasannya. Diberi berat unit pasir pukal dan berat unit pasir tepu masing-masing adalah 18 kN/m3 dan 21 kN/m3

Soalan 3

Satu lapisan tanah yang tebal ditindih oleh lapisan pasir setebal 6m. Aras air bumi terletak 2 di bawah permukaan bumi. Di atas aras air bumi adalah separa tepu dan berat unitnya ialah 18 kN/m3. Berat unit tepu pasir dan tanah liat masing-masing ialah 21 kN/m3 dan 19 kN/m3. Kira tegasan pugak, tekanan air liang dan tegasan berkesan pada kedalaman 10 m di bawah permukaan bumi. Lukiskan juga taburan tegasannya.


C3008/11/10

Jawapan 1 Rujuk bahagian 11.1 Jawapan 20 m mm 1 m mm 2 m mm 3 m mm 20 mm 40 mm 60 mm kN/m2

=

40.38

Jawapan 3

= =

196 kN/m2, 117.52 kN/m20 m mm 2m mm 6 m mm

u

=

78.48 kN/m2,

kN/m2 10 m mm 200 mm 50 mm 100 mm 150 mm

unit11 ( prinsip tegasan berkesan )

Documents