unit19 ( ujian kekuatan ricih )

Upload: zahirah-nabilah

Post on 06-Jul-2015

1.503 views

Category:

Documents


25 download

TRANSCRIPT

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/1

Di akhir pembelajaran , pelajar dapat menerangkan beberapa jenis ujian untuk menentukan parameter kekuatan ricih tanah .

Di akhir unit ini, pelajar akan dapat : 1. menyatakan ricih. 2. menerangkan ujian kotak ricih dan menentukan parameter kekuatan ricih tanah. 3. menerangkan tiga keadaan ujian tiga paksi. 4. merenangkan ujian mampatan tak terkurung. jenisjenis ujian untuk menentukan parameter kekuatan

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/2

19.0

Pengenalan Anda telah pun tahu apa maksud kekuatan ricih tanah. Anda telah pun Setelah anda

mengetahui secara teori untuk menentukan parameter tanah.

mengetahui dan memahaminya, mari kita lihat beberapa ujian yang biasa dilakukan di makmal dan juga di tapak untuk menentukan parameter kekuatan ricih. Sampel yang diuji seboleh-bolehnya hendaklah mewakili keadaan tanah sebenar.

19.1

Ujian Kotak Ricih

Ujian kotak ricih meupakan satu ujian untuk menentukan kekuatan ricih tanah. Pada prinsipnya, ujian ini hanya menentukan kekuatan pada suatu permukaan kegagalan yang telah ditetapkan. Rajah 19.1 : rajah radas kotak ricih. Radas ini mengandungi kotak tembaga, yang teroisah secara mengufuk di bahagian tengah sampel tanah. Tanah dicengkam dengan jerejak logam, yang cakera berliang boleh ditempatkan di belakangnya sekiranya perlu untuk membenarkan sampel menyalir. Biasanya saiz sampel bersaiz 60 mm x 60 mm. Bagi ujian bahan berbutir seperti batu kelikir atau tanah liat berbatu, kotak yang lebih besar diperlukan, iaitu 300 mm x 300 mm. Namun demikian kadangkala dimensi yang lebih besar digunakan juga.

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/3

Rajah 19.1 : Rajah Kotak Ricih

Sampel dimasukkan ke dalam kotak ricih dan dibebankan dengan daya normal. Kemudian, sampel tadi diricih dengan menolak bahagian atas kotak ricih sehingga sampel gagal. Cerapan yang dibuat semasa ujian ialah daya ricih, anjakan mendatar dan beban normal. Beberapa ujian dijalankan pada sampel yang serupa tetapi menggunakan beban normal yang berlainan. Nilai tegasan ricih semasa gagal untuk setiap ujian diplot lawan tegasan normal yang sepadan dan parameter kekuatan ricih tanah dinilai daripada garisan lurus terbaik dalam plot tadi. Walaupun ujian ini mudah dan cepat dijalankan, terdapat beberapa batasan yang amat ketara. Antaranya ialah: (a) (b) (c) (d) Permukaan kegagalan telah pun ditetapkan (mendatar) dan permukaan ini tidak semestinya yang paling lemah. Agihan tegasan di permukaan kegagalan tidak seragam. Saliran air dalam sampel tidak dapat di kawal dan tekanan liang tidak dapat diukur. Keluasan permukaan kegagalann semakin mengecil semasa ujian dijalankan.

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/4

Contoh 19.1 Jadual 19.1 merupakan satu keputusan ujian kotak ricih pada sampel tanah yang luas keratan 3.17 X 10-3 m2 dan bergaris pusat 63 mm. Plotkan graf tegasan ricih , lawan terikan, dan Beban Normal (kN) 0.157 Tegasan Normal (kN/m2) 30.0 0 0.098 0.108 0.113 0.323 100 0.103 0 0.015 0.123 0.167 0.201 0.221 0.638 200 0.157 0 0.23 0.30 0.33 0.34 0.34 0.33f

semasa gagal lawan Daya ricih (kN)

n

. Tentukan nilai c dan .

Tegasan Ricih (kN/m2) 0 30.91 34.07 35.65 32.49 0 4.73 38.80 52.68 63.41 69.72 49.53 0 72.55 94.64 104.10 107.26 107.26 104.10

L(mm)

= L X 100 L

0 0.68 4.19 5.16 8.71 0 0 1.78 3.56 4.57 5.51 6.55 0 0.36 3.73 4.65 5.66 7.67 8.74

% 0 1.1 6.5 8.1 13.7 0 0 2.8 5.6 7.2 8.7 10.3 0 0.6 5.9 7.3 8.9 12.1 13.8

Jadual 19.1 : Keputusan Satu Ujian Kotak Ricih Yang Dilakukan Di Makmal.

Penyelesaian:

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/5

Plot tegasan ricih lawan terikan dan tegasan ricih lawan tegasan normal ditunjukkan di dalam rajah 19.2 (a) dan (b). Daripada plot di dalam Rajah 19.2(b), didapati nilai c adalah 10 kN/m2 dan sudut adalah 27.

Rajah 19.2 (a) : Graf Tegasan Ricih Melawan Terikan

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/6

Rajah 19.2 (b) : Graf Tegasan Ricih Melawan Tegasan Normal

19.2

Ujian Tiga Paksi

Ujian tiga paksi adalah ujian yang paling biasa dijalankan ke atas sampel untuk menentukan kekuatan ricih tanah. iaitu: (a) Satah kegagalan tanah tidak ditentukan terlebih dahulu. (b) Penyaliran keluar dan masuk air ke dalam sampel dapat dikawal dan tekanan air liang di dalam sampel dapat diukur. Walaupun ujian ini agak rumit jika dibandingkan dengan kotak ricih, ujian tiga paksi mempunyai beberapa kelebihan,

Komponen-komponen dalam ujian ini adalah seperti berikut :-

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/7

(a) (b) (c) (d)

Sel Rangka pembenan Sistem tekanan Peralatan pengukuran Sampel tanah yang

Rajah 19.3, menunjukkan rangka pembebanan dan sel.

berbentuk selinder dimasukkan ke dalam sel dan dikenakan tekanan keliling. Biasanya tekanan keliling ini merupakan tekanan utama minor, 3. kemudian sampel tadi dibebankan dengan menggerakkan keseluruhan sel ke atas dengan kadar terikan yang seragam. Hasil pergerakan ke arah atas ini, akan menyebabkan sampel menolak omboh beban ke arah atas dan oleh sebab pergerakan omboh tersekat, ia akan mengenakan daya tindakbalas ke atas sampel. Daya tindakbalas ini diukur oleh gelang beban. Biasanya, tekanan dihujung sampel merupakan tekanan utama major, 1 . keadaan tegasan yang dialami oleh sampel semasa sampel dibebankan adalah seperti dalam rajah 19.4.

Rajah 19.3 : Skamatik Ujian Tiga Paksi

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/8

Rajah 19.4 : Sistem Tegasan Dalam Ujian Tiga Paksi

Ukuran yang dapat dibuat semasa ujian tiga paksi dijalankan ialah: (a) (b) (c) (d) (e) (f) Tekanan keliling Beban paksi Terikan paksi sampel Tekanan air liang dalam sampel Perubahan isipadu sampel Terikan jejarian sampel.

Ada tiga jenis ujian tiga paksi dilakukan dan ia bergantung kepada keadaan penyaliran iaitu ujian tak terkukuh tak bersalir, ujian terkukuh dan tak bersalir, dan ujian terkukuh bersalir.

19.2.1 Ujian Tak Terkukuh dan Tak Bersalir

KEKUATAN RICIH TANAH

C3008/19/9

Pada mulanya sampel dikenakan dengan tekanan keliling yang telah diitetapkan dan kemudiannya dimampatkan tanpa membenarkan air mengalir keluar daripada sampel semasa kedua-dua tahap ujian tersebut. Ujian ini juga mudah dan cepat dilakukan. Parameter kekuatan tannah yang diiperolehi ialah cu dan u.

19.2.2 Ujian terkukuh dan Tak Bersalir Dalam ujian ini, sampel dikukuhkan terlebih dahulu dengan membenarkan air mengalir keluar semasa sampel dikenakan dengan tekanan keliling. Kemudian, semasa sampel dimampatkan, penyaliran tidak dibenarkan. Dengan mengukur magnitud tekanan air liang, u, parameter kekuatan tanah berkesan c dan dapat dikira.

19.2.3 Ujian Terkukuh Dan Bersalir Penyaliran air dibenarkan semasa pengukuhan dan mampatan. Kadar terikan

hendaklah seberapa perlahan yang mungkin supaya tidak ada pertmbahan tekanan air liang. Amnya, ujian ini memakan masa yang lama, bergantung pada kebolehtelapan tanah. Parameter tanah yang diperolehi ialah cd dan d.

Contoh 19.2

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/10

Satu ujian tiga paksi terkukuh dan bersalir telah dijalankan ke atas sampel tanah. Keputusan ujian adalah seperti jadual 19.2. Sampel Tegasan Utama major A B C 3

Tegasan sisih 1-

Tegasan Utama major 1

3

( kN/ m2) 15 91 176

41 184 292

( kN/m2) 56 275 468

Jadual 19.2 : Keputusan Ujian Paksi Tiga

Penyelesaian Daripada jadual 19.2, satu plot tegasan ricih lawan tegasan normal utama boleh dibuat seperti yang ditunjukkan di dalam Rajah 19.5. Nilai-nilai c dan

diperolehi daripada plot tersebut. Didapati c = 5 kN/m2 dan = 27.

Rajah 19.5 : Graf Bulatan Mohr

19.3

Ujian Mampatan Tak Terkurung

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/11

Ujian mampatan tak terkurung serupa dengan ujian tiga paksi, tetapi tegasan minor adalah sifat. Oleh itu ujian ini hanya terbatas untuk menguji tanah jelekit sahaja. Tanah didedahkan hanya kepada tindakan daya paksi sehingga gagal. Untuk menjalankan ujian, dapatkan satu sampel tak terganggu yang tingginya bersamaan dengan 2.5 kali diameternya. Letakkan sampel di dalam radas ujian dan dikenakan mampatan daya paksi pada kadar hingga 2% daripada panjangnya seminit. menanggung beban. Sampel dikatakan gagal jika ia tidak lagi mampu Kegagalan berlaku dengan mericih, membonjol seperti

bentuk tong atau pertukaran ketinggian sebanyak 20%. Rajah 19.6 menunjukkan radas ujian mampatan tak terkurung.

Rajah 19.6 : Alat Ujian Mampatan Tak Terkurung

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/12

Bagaimana adakah anda faham dengan keseluruhan modul ini ?. Sebenarnya anda akan lebih faham sekiranya anda membuat ujikaji di makmal kerana ia akan lebih jelas lagi. Setelah anda menjawap solaan ini bolehlah anda ke makmal untuk melakukan ujian ini bersama pensyarah dan rakan-rakan anda. Soalan 1 Terangkan bagaimana ujian kotak ricih dijalankan. Soalan 2 Satu ujian kotak ricih dijalankan ke atas tanah liat dan keputusannya adalah seperti jadual 19.3.

Beban Pugak (kg) 36.8 73.5 110.2 146.9

Bacaan Tolok pada proving ring (1 bahagian = 1 m ) 17 26 35 44

Jadual 19.5 : Keputusan Ujian Kotak Ricih

Sekiranya saiz kotak ricih adalah 60 mm x 60 mm dan angkatap ialah 20N/ m . Tentukan parameter kekuatan ricih tanah tersebut.

Soalan 3 Terangkan tiga keadaan di mana ujian tiga paksi dijalankan.

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/13

Soalan 4 Satu ujian tiga paksi dilakukan ke atas satu sampel tanah tak terganggu dan keputusannya adalah seperti dalam jadual 19.4. Diberi faktor kalibrasi tolok beban adalah 1.4 N per bahagian. Setiap sampel mempunyai diameter dan panjang masing-masing adalah 37.5 mm dan 75 mm. kejelekitan dan sudut geseran tanah tersebut. Tentukan nilai

Ujian 1 2 3

Tekanan Sel (kN/m2) 50 150 250

Bacaan Tolok Untuk Beban Paksi Semasa Gagal (Bahagian) 66 106 147

Jadual 19.4 : Keputusan Ujian Paksi Tiga

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/14

Jawapan 1 Ujian kotak ricih dijalankan dengan memasukkan sampel ke dalam kotak ricih dan dibebankan dengan daya normal. Sampel tadi akan diricih dengan menolak bahagian atas kotak ricih sehingga sampel gagal. Biasanya ujian akan dijalankan beberapa kali pada sampel yang serupa dengan menggunakan beban yang berbeza. Jawapan 2Beban Pugak (W) 36.8 73.5 110.2 146.0300

Tegasan Normal

W = 0.06 2 x1000(kN/m2) 100 200 300 400

Bacaan Tolok (S) 17 26 35 44

Tegasan Ricih =

20 ( S ) (kN/m2) 2 0.06 x100094 144 194 244

250

Tegasan Ricih (kN/m2)

200

150

= 26 o100

50

c = 470 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Tegasan Norm al (kN/m 2)

Daripada graf : Nilai c = 47kN/m2 dan = 26o Jawapan 3

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/15

Ujian Tak Terkukuh dan Tak Bersalir : Pada mulanya sampel dikenakan dengan tekanan keliling yang telah diitetapkan dan kemudiannya dimampatkan tanpa membenarkan air mengalir keluar daripada sampel semasa kedua-dua tahap ujian tersebut. Ujian ini juga mudah dan cepat dilakukan. Parameter kekuatan tannah yang diiperolehi ialah cu dan u. Ujian terkukuh dan Tak Bersalir : Dalam ujian ini, sampel dikukuhkan terlebih dahulu dengan membenarkan air mengalir keluar semasa sampel dikenakan dengan tekanan keliling. Kemudian, semasa sampel dimampatkan, penyaliran tidak dibenarkan. Dengan mengukur magnitud tekanan air liang, u, parameter kekuatan tanah berkesan c dan dapat dikira. Ujian Terkukuh Dan Bersalir : Penyaliran air dibenarkan semasa pengukuhan dan mampatan. Kadar terikan hendaklah seberapa perlahan yang mungkin supaya tidak ada pertmbahan tekanan air liang. Amnya, ujian ini memakan masa yang lama, bergantung pada kebolehtelapan tanah. Parameter tanah yang diperolehi ialah cd dan d.

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/16

Jawapan 4 x 37 .5 24(kN/m2) 84 134 186

Luas keratan rentas sampel =Tekanan Sel ( 3 ) (kN/m2) 50 150 250

= 1104 mm2

1(kN/m2) 134 284 436

150 Tegasan Ricih (kN/m2)

100

11o

50

240 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Tegasan Norm al (kN/m 2)

Daripada graf : Nilai c = 24 kN/m2 dan = 11o

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/17

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/18

Ujikan kefahaman anda berkenaan pelajaran dalam unit ini dengan menjawab soalan-soalan berikut. Soalan 1 Apakah prinsip ujian kotak ricih dan batasan-batasan ujian tersebut. Soalan 2 Berikut adalah keputusan yang diperolehi dari ujian kotak ricih ke atas sampel pasir yang dipadatkan sehingga mencapai ketumpatan insitu. Tentukan nilai parameter kekuatan ricih tersebut. Tegasan Normal (kN/m2) 50 100 200 300 Tegasan Ricih Semasa Gagal (kN/m2) 36 80 154 235

Soalan 3 Apakah perbezaan yang ketara di antara ujian kotak ricih dan ujian tiga paksi.

Soalan 4 Keputusan yang berikut diperolehi dari satu siri ujian terkukuh tak bersalir ke

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/19

atas sampel tanah dengan mengukur tekanan air liang. parameter tegasan berkesan dan sudut geseran tanah tersebut. Tekanan Sel (kN/m2) Perbezaan Tegasan Utama (kN/m2) Tekanan Air Liang (kN/m2) 150 192 80 300 341 154

Tentukan nilai

450 504 222

Selamat Maju Jaya.!!

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/20

Mari kita semak jawapan anda dengan jawapan yang disediakan di bawah Jawapan 1 Ujian kotak ricih hanya menentukan kekuatan pada satu permukaan kegagalan yang telah ditetapkan. Batasan-batasan ujian ini ialah seperti dibawah; (a) (b) (c) (d) permukaan kegagalan telah ditetapkan (mendataar) dan permukaan ini tidak semestinya yang lemah. Agihan tegasan di permukaan kegagalan tidak seragam. Saliran air dalam sampel tidak dapat dikawal dan tekanan liang tidak dapat diukur. Keluasan permukaan kegagalan semakin mengecil semasa ujian sedang dijalankan. Jawapan 2 c = 0 dan = 38o

Jawapan 3 Perbezaan yang ketara di antara Ujian Kotak Ricih dan Ujian Tiga paksi : Ujian Kotak Ricih : (a) (b) (c) Mudah Permukaan kegagalan telah ditetapkan terlebih dahulu Saliran air dalam sampel tidak dapat dikawal dan tekan liang tidak diukur. Ujian Tiga Paksi : (a) Rumit

KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/21

(b) (c)

Permukaan kegagalan ricih tidak ditentuk terlebih dahulu. Saliran air dalam sampel boleh dikawal keluar dan masuk.

Jawapan 4 c = 16 kN/m2 dan = 29o