BAB IX kUAT GESER KLP 6.docx

Laboratorium Mekanika Tanah VIII- 1
Jurusan Sipil Fakultas Teknik
Universitas Bosowa Makassar
BAB VIII
PENGUJIAN GESER LANGSUNG
8.1 Pendahuluan
A. Acuan
Pengujian ini di lakukan berdasarkan SNI 2813:2008 ”Cara Uji Kuat
Geser Langsung Tanah Terkonsolidasi Dan Terdrainase”
8.2 Tujuan Percobaan
Test ini dimaksudkan untuk mengetahui kekuatan tanah terhadap
gaya horizontal, dengan menentukan harga kohesi (c) dari sudut geser
dalam ( ) dari suatu contoh tanah.
8.3 Teori Ringkas
Kekuatan geser tanah merupakan perlawanan internal tanah
tersebut persatuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang
bidang geser dalam tanah yang dimaksud.
Uji geser langsung merupakan pengujian yang sederhana dan
langsung. Pengujian dilakukan dengan menempatkan contoh tanah ke
dalam kotak geser. Kotak ini terbelah, dengan setengah bagian yang bawah
merupakan bagian yang tetap dan bagian atas mudah bertranslasi. Kotak
ini tersedia dalam beberapa ukuran, tetapi biasanya mempunyai diameter
6.4 cm atau bujur sangkar 5,0 x 5,0 cm . Contoh tanah secara hati-hati
diletakkan di dalam kotak, sebuah blok pembebanan, termasuk batu-batu
berpori bergigi untuk drainase yang cepat, diletakkan di atas contoh tanah.
Kemudian suatu beban normal Pv dikerjakan. Kedua bagian kotak ini akan

menjadi sedikit terpisah dan blok pembebanan serta setengah bagian atas
kotak bergabung menjadi satu.
Kuat geser sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor , antara lain :
1. Tekanan efektif atau tekanan antar butir.
2. Kemampuan partikel atau kerapatan.
3. Saling keterkuncian antar partikel: jadi, partikel-partikel yang
bersudut akan lebih saling terkunci dan memiliki kuat geser yang
lebih tinggi  yang lebih besar) daripada partikel-partikel yang
bundar seperti pada tebing-tebing.
4. Sementasi partikel, yang terjadi secara alamiah atau buatan.
5. Daya tarik antar partikel atau kohesi.
Perhitungan pada pengujian kuat geser langsung :
1. Hitung gaya geser Ph :
Ph = bacaan arloji( x) / kalibrasi proving ring
2. Hitung kekuatan geser (ԏ)
3. Hitung tegangan normal ( n
 )
4. Gambarkan grafik hubungan
B
B
 versus  , kemudian dari masing-
masing benda uji dapatkan ԏmax
5. Gambarkan garis lurus melalui titik-titik hubungan ԏ versus σₙ
dapatkan pula parameter c dan .
ԏ =
Ph
Ac
σₙ =
Pv
Ac

6. Untuk mendapat parameter c dan  dapat diselesaikan dengan cara
matematis (pesamaan regresi linear). Rumus kekuatan geser :
ԏ = σₙ tan  + c


Bidang
keruntuhan

f
x
y
Gambar 8.1 Kekuatan Geser
Kekuatan geser tanah dapat dianggap terdiri dari dua bagian atau
komponen, yaitu :
1. Gesekan dalam, yang sebanding dengan tegangan efektif yang
bekerja pada bidang geser.
2. Kohesi yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya
tanah pada umumnya digolongkan sebagai berikut :
3. Tanah berkohesi atau berbutir halus (misal lempung)
4. Tanah tidak berkohesi atau berbutir kasar (misal pasir)
5. Tanah berkohesi-gesekan, ada c dan ф (misal lanau)
Hubungan persamaan ini digambarkan pada kurva berikut ini :

Gambar 8.2 Kekuatan Geser Tanah
Tergantung dari jenis alatnya ,uji geser ini dapat dilakukan
dengan cara tegangan geser terkendali ,dimana penambahan gaya
geser dibuat konstan dan diatur, atau dengan cara regangan
terkendali dimana kecepatan geser yang diatur.
Kelebihan pengujian dengan cara regangan – terkendali adalah
pada pasir padat, tahanan geser puncak (yaitu pada saat runtuh) dan
juga pada tahanan geser maksimumyang lebih kecil (yaitui pada titik
setelah keruntuhan terjadi) dapat diamati dan dicatat pada uji
tegangan – terkendali, hanya tahanan geser puncak saja yang dapat
diamati dan dicatat.Juga harus diperhatikan bahwa tahanan geser
pada uji tegangan – terkendali besarnya hanya dapat diperkirakan
saja., Ini disebabkan keruntuhan terjadi pada tingkat tegangan geser
sekitar puncak antara penambahan beban sebelum runtuh sampai
Harga – harga yang umum dari sudut geser internal kondisi
drained untuk pasir dan lanau dapat dilihat pada table berikut ini
Garis keruntuhan Mohr-Coulomb

Tegangan Normal
C

Tabel 8.1 sudut geser internal kondisi drained untuk pasir dan lanau
dapat
TIPE TANAH
SUDUT GESER
DALAM (f )°
Pasir : butiran bulat
Renggang /lepas 27 – 30
Menengah 30 – 35
Padat 35 – 38
Pasir : butiran bersudut
Renggang / lepas 30 –35
Menengah 35 – 40
Padat 40 – 45
Kerikil bercampur
pasir
34 – 48
Lanau 26 – 35
Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis-analisis daya
dukung tanah, stabilitas lereng, dan tegangan dorong untuk dinding
penahan tanah. Mohr (1910) memberikan teori mengenai kondisi
keruntuhan suatu bahan. Teorinya adalah bahwa keruntuhan suatu bahan
dapat terjadi oleh akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan
normal dan tegangan geser. Selanjutnya, hubungan fungsi antara tegangan

normal dan regangan geser pada bidang runtuhnya, dinyatakan menurut
persamaan :
ԏ = f (σ) ………………………….. (8.1)
Dengan  adalah tegangan geser pada saat terjadinya keruntuhan
atau kegagalan, dan  adalah tegangan normal pada saat kondisi tersebut.
Garis kegagalan yang didefinisikan dalam Persamaan (8.1), adalah kurva
yang ditunjukkan dalam Gambar 8.3.
Gambar 8.3. Kriteria kegagalan Mohr
Dapat dilihat pada Gambar 8.3 suatu masa tanah dalam satu bidang
memiliki tegangan geser dan teganggan normal. Jika tegangan-tegangan
tersebut baru mencapai titik P, maka keruntuhan tanah akibat geser tidak
akan terjadi. Keruntuhan geser terjadi jika tegangan mencapai titik Q yang
terletak pada garis keruntuhan, dan titik R tidak akan pernah terjadi pada
lereng karena tanah telah mengalami keruntuhan pada titik Q. Kuat
geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah

terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar pengertian ini, bila tanah
mengalami pembebanan akan ditahan oleh :
1. Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya,
tetapi tidak tergantung dari tegangan vertikal yang bekerja pada
bidang geserannya.
2. Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus
dengan tegangan vertikal pada bidang geserannya.
Hipotesis pertama mengenai kekuatan geser tanah dikemukakan
oleh Coulomb sekitar tahun 1776, sebagai berikut :
ԏ = C + σ tan  ………………………. (8.2)
dimana :
ԏ = kuat geser tanah
C = kohesi tanah
tan  = faktor geser di antara butir-butir yang bersentuhan
 = sudut geser dalam tanah
 = tegangan normal pada bidang runtuh
Persamaan (8.2) ini disebut kriteria keruntuhan atau kegagalan Mohr-
Coulomb, dimana garis selubung kegagalan dari persamaan tersebut
dilukiskan dalam Gambar 8.3.
Pengertian mengenai keruntuhan suatu bahan dapat diterangkan
dalam Gambar 8.3. Jika tegangan-tegangan baru mencapai titik P,
keruntuhan geser

tidak akan terjadi. Keruntuhan geser akan terjadi jika tegangan-
tegangan mencapai titik Q yang terletak pada garis selubung kegagalannya.
Kedudukan tegangan yang ditunjukkan oleh titik R tidak akan pernah terjadi,
karena sebelum tegangannya mencapai titik R, bahan sudah mengalami
keruntuhan. Tegangan-tegangan efektif yang terjadi di dalam tanah sangat
dipengaruhi oleh tekanan air pori. Terzaghi (1925) mengubah rumus
Coulomb dalam bentuk tegangan efektif dengan memasukkan unsur
tekanan air pori sebagai berikut :
= C' + ( - u) tan ' ................................. (4.3)
= C' + ' tan '
  
  
dimana :
C’ = kohesi tanah dalam kondisi tekanan efektif
’ = tegangan normal efektif
u = tekanan air pori
’ = sudut geser dalam tanah kondisi efektif
Hubungan antara kekuatan geser (), kohesi ( C ) dan tekanan efektif
(’) tampak seperti pada Gambar 8.4.

’ =  - U
 = C’ + ’ tg ’
C’
’
Tekanan normal efektif
3
3
Bidang geser


1
1
’
U
Gambar 8.4 Kekuatan Geser
Tanah
(8.3)
(8.3)

Persamaan (8.4) menghasilkan data yang relatif tidak tepat, nilai-nilai
C dan  yang diperoleh sangat tergantung dari jenis pengujian yang
dilakukan. Persamaan (8.5) menghasilkan data untuk nilai-nilai C’ dan ’
yang relatif tepat dan tidak tergantung dari jenis pengujiannya.
Kuat geser tanah juga bisa dinyatakan dalam bentuk tegangan-
tegangan efektif 1’ dan 3’ pada saat keruntuhan terjadi. Lingkaran Mohr
dalam bentuk lingkaran tegangan, dengan koordinat-koordinat  dan ’,
dilihatkan dalam Gambar 8.5. Persamaan tegangan geser, dinyatakan
oleh:
1 3
1 3 1 3
= 1/2 ( ' - ') sin 2 .................................................. (4.4)
= 1/2 ( ' + ') + 1/2 ( ' - ') cos 2 ...................... (4.5)
   
     
Dengan  adalah sudut teoritis antara bidang horizontal dengan
bidang longsor, yang besarnya, adalah :  = 45 + ’/2.
Gambar 8.5 Lingkaran Mohr
(8.5)
C’
’
2
f’ 1’
3’
f
’
Garis selubung kegagalan
1’
3’ 3’
1’

f’
f
 = 45 + ’/2
(8.4)

Dari Gambar 8.5 hubungan antara tegangan utama efektif saat
keruntuhan dan parameter kuat gesernya juga dapat diperoleh. Besarnya
nilai parameter kuat geser, dapat ditentukan dari persamaan-persamaan :
 
 
   
1 3
1 3
1 3 1 3
1/2 ' - '
sin ' = .............................. (4.6)
C ctg ' + 1/2 ' + '
' - ' = 2 C cos ' + ' + ' sin ' ................. (4.7)
 

  
     
Persamaan (8.7) digunakan untuk kriteria keruntuhan atau kegagalan
menurut Mohr-Coulomb. Dengan menggambarkan kedudukan tegangan-
tegangan ke dalam koordinat-koordinat p – q, dengan :
p = ½ (1’ + 3’) dan q = ½ (1’ - 3’)
sembarang kedudukan tegangan dapat ditunjukkan oleh sebuah titik
tegangan sebagai ganti dari lingkaran Mohr.
a’
’
(1’)
(3’)
½ (1’ + 3’)
Titik tegangan
Gambar 8.6 Kondisi tegangan yang mewakili.
45 45
Garis selubung
kegagalan
½ (1’ - 3’)
(8.6)
(8.7)

Pada Gambar 8.6 ini, garis selubung kegagalan ditunjukkan oleh
persamaan :
½ (1’ + 3’) = a’ + ½ (1’ + 3’) tg ’
dengan a’ dan ’ adalah parameter modifikasi dari kuaat gesernya.
Parameter C’ dan ’ dapat diperoleh dari persamaan :
 
' = arc sin tg ' ....................................................... (4.8)
a'
C' = ................................................................. (4.9)
cos '
 

Garis-garis dari titik tegangan yang membuat sudut 45 dengan garis
horizontal (Gambar 8.6), memotong sumbu horizontal pada titik yang
mewakili tegangan utama 1’ dan 3’. Perlu diingat bahwa ½ (1’ - 3’) = ½
(1 - 3)
Untuk mempelajari kuat geser tanah, istilah-istilah berikut ini perlu
diperhatikan, yaitu :
 Kelebihan tekanan pori (excess pore pressure), adalah kelebihan
tekanan air pori akibat dari tambahan tekanan yang mendadak.
 Tekanan overburden, adalah tekanan pada suatu titik di dalam tanah
akibat berat material tanah yang ada di atas titik tersebut.
 Tekanan overburden efektif, adalah tekanan akibat beban tanah di
atasnya, dikurangi tekanan air (pori).
 Tanah Normally Consolidated (terkonsolidasi normal), adalah tanah
dimana tegangan efektif yang membebani pada waktu yang sekarang,
adalah nilai tegangan maksimum yang pernah dialaminya.
(8.9)
(8.8)

 Tanah Over Consolidated (terlalu terkonsolidasi), adalah tanah dimana
tegangan efektif yang pernah membebaninya pada waktu yang lampau,
lebih besar daripada tegangan efektif yang bekerja pada waktu
sekarang.
 Tekanan Prakonsolidasi (preconsolidation pressure), adalah nilai
tekanan maksimum yang pernah dialami oleh tanah tersebut.
Nilai banding Overconsolidation (overconsolidation ratio = OCR),
adalah nilai banding antara tekanan prakonsolidasi dengan tekanan
overburden efektif yang ada. Jadi, bila OCR = 1, tanah dalam kondisi
normally consolidated dan bila OCR > 1, tanah dalam kondisi
overconsolidated.

8.4 Spesifikasi Peralatan
A. Alat
1. Alat geser langsung
2. Cincin pencetak benda uji

3. Timbangan dengan ketelitian 0,1 gram
4. Extruder

5. Bejana
6. Spatula

7. Kotak geser
8. Beban

9. Talam
10.Oven dengan suhu (110 ± 5) °C

B. Bahan
1. Sampel tanah lolos saringan No. 40
2. Air suling

8.5 Prosedur Percobaan
1. Siapkan benda uji sebanyak 3 buah.
2. Masukkan sampel tanah kedalam tabung pembuat contoh,
kemudian keluarkan dengan alat pengeluarnya. Ratakan tanah
yang menonjol di kedua ujung benda uji dengan pisau pemotong.
3. Timbang benda uji.
4. Stel bak geser dimana plat geser bawah diletakkan pada
permukaan dasar bak perendam kemudian kencangkan baut
pengunci.
5. Setelah itu pasang plat geser atas kemudian kencangkan baut
pengunci.
6. Kemudian masukka plat atas kemudian batu pori. Setelah itu
letakkan benda uji kemudian himpit dengan batu pori dan penekan
contoh.
7. Pasang instalasi muatan dan palang kecilnya akan berhubungan
dengan lengan keseimbangan. Kemudian atur handle setelah
seimbangnya.
8. Pasang dial pergeseran dan proving ring.
9. Atur posisi jarum pergeseran pada angka nol dan atur pula dial
proving ring pada angka nol.
10.Isi bak perendam dengan air sesuai kebutuhan.
11.Pasang beban pertama kemudian catat proses konsolidasi,
tentukan t 50 untuk penentuan kecepatan pergeseran.

12.Buka pen pengunci lalu putar pen peregang.
13.Putar engkol sehingga tanah memualai menerima beban geser.
Baca dial provil ring dan dial pergeseran setiap 15 detik sampai
tercapai beban maximum atau deformasi 10% diameter benda uji.
14.Masukkan benda uji kedua sesuai prosedur 3 s/d 9 (gunakan 2 kali
beban pertama). Untuk benda uji ketiga lakukan seperti prosedur
10 s/d 12 diatas (gunakan beban 3x).

8.6 Alur Bagan Percobaan
Siapkan tanah lolos saringan No.40
Masukkan tanah ke dalam tabung sampel
Keluarkan tanah dari tabung sampel menggunakan alatnya
Timbang sampel tanah yang sudah tercetak
Letakkan sampel kedalam alat geser tanah
Putar engkol sambil melakukan pembacaan pada dial proving
ring
Baca dial proving ring tiap 15 detik
Putar engkol secara berlawanan agar benda uji dikeluarkan
Analisa Data
Mulai
Selesai
Kesimpulan dan Saran

8.7 Analisa Data
Data Proving Ring :
K = 0,427 kg/div
D = 6,24 cm
t = 2,2 cm
L = 30,57 𝑐𝑚2
Perhitungan Gaya Normal
Rumus:
σ =
P
A
σ1 =
10,00
29.89
σ1 = 0,33 Kg/cm²
σ2 =
20,00
30.08
σ2 = 0.66 Kg/cm²
σ3 =
30,00
30,28
σ3 = 0,99 Kg/cm²
Perhitungan Gaya Geser (PH)
Ph =
bacaan arloji (x)
kalibrasi proving
ring
Ph =
X
0.427
Sampel 1
P 50 =
7
0.427
= 16.39
P 100 =
11
0.427
= 25.76
P 150 = 12

0.427
= 28.10
P 200 =
21
0.427
= 49.18
P 250 =
20
0.427
= 46.84
P 300 =
32
0.427
= 74.94
Sampel 2
P 50 =
4
0.427
= 9.37
P 100 =
6
0.427
= 14.05
P 150 =
10
0.427
= 23.42
P 200 =
12
0.427
= 28.10
P 250 =
17
0.427
= 39.81
P 300 =
26
0.427
= 60.89
Sampel 3
P 50 =
9
0.427
= 21.08
P 100 =
19
0.427
= 44.50

P 150 =
25
0.427
= 58.55
P 200 =
28
0.427
= 65.57
P 250 =
30
0.427
= 70.26
P 300 =
29
0.427
= 67.92
Tegangan Geser
T =
PH
A
Sampel 1
T50 =
16.393
29.89
= 0.55 kg/cm²
T100 =
25.761
29.89
= 0.86 kg/cm²
T150 =
28.103
29.89
= 0.94 kg/cm²
T200 =
49.180
29.89
=
1.65 kg/cm²
T250 =
65.574
29.89
= 2.19 kg/cm²
T300 =
74.941
29.89
= 2.51 kg/cm²

Sampel 2
T50 =
9.368
30.08
= 0.31 kg/cm²
T100 =
14.052
30.08
= 0.47 kg/cm²
T150 =
23.419
30.08
= 0.78 kg/cm²
T200 =
28.103
30.08
= 0.93 kg/cm²
T250 =
39.813
30.08
= 1.32 kg/cm²
T300 =
60.890
30.08
= 2.02 kg/cm²
Sampel 3
T50 =
21.077
30.28
= 0.70 kg/cm²
T100 =
44.496
30.28
= 1.47 kg/cm²
T150 =
58.548
30.28
= 1.93 kg/cm²
T200 =
65.574
30.28
=
2.17 kg/cm²
T250 =
70.258
30.28
= 2.32 kg/cm²
T300 =
67.916
30.28
= 2.24 kg/cm²

Tabel 8.2 tegangan normal & tegangan geser
Sampel Tegangan Normal (Kg/cm2) Tegangan Geser Maksimum
1 0.320 1.019
2 0.650 0.543
3 0.980 1.774
Tabel 8.3 persamaan regresi
Sampel Xi (Tegangan
Normal)
Yi (Tegangan
Geser)
Xi*Yi Xi2
1 0.320 1.019 0.326 0.102
2 0.650 0.543 0.353 0.423
3 0.980 1.774 1.739 0.960
Jumlah 1.950 3,336 2.418 1.485
Persamaan Regresi y=ax + b
Mencari Nilai a dan b
a =
(n. Σ xiyi - Σ xi . yi)
(n. Σ xi² - Σ xi . yi)
=
3 x 2.418 - 1.950 x 3.336
3 x 1.485 - 1.950 x 1.950
= 1.144
b =
(Σ yi) ( Σ xi²) - (Σ xi ) (Σxiyi)
(n. Σ xi² - n. Σ xi . yi)
=
3.336 x 1.485 - 1.950 x 2.418
3 x 1.485 - 1.950²
= 0.368
Jadi y = 1.144 + 0,368

Kohesi (c) = 1.512
Sudut Geser Dalam = arc tan 1.512
= 56,52 derajat

8.8 Tabel Perhitungan
Kedalaman Sampel = 90 m
Dimensi Sampel = 6,24 cm
Kalibrasi Proving Ring = 0,427 kg/div
Tinggi Sampel = 2,2 cm
Luas Sampel = 30,57 cm2
8.9 Grafik Perhitungan
1.019
0.543
1.774
y = 7.8375x2 - 9.0448x + 3.1108
R² = 1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
Tegangan
Geser
Tegangan Normal

8.10 Kesimpulan dan Saran
8.10.1 Kesimpulan
1) Kuat geser tanah adalah kemampuan tanah melawan tegangan
geser yang terjadi pada saat terbebani.
2) Dari hasil praktikum didapatkan hasil sebagai berikut :
Nilai Kohesi (c) = 1,512 kg/cm2
Nilai Sudut Geser dalam (ϕ) = 56,52˚
3) Semakin besar tegangan normal bekerja, semakin besar pula
tegangan geser terjadi.
8.10.2 Saran
1) Dalam melakukan praktikum selanjutnya di perlukan ketelitian dan
kefokusan sehingga dalam pencatatan data akan lebih akurat.
2) Perlu dilakukan pengujian tambahan yang mendukung terhadap
hasil uji yang telah dilakukan.
3) Untuk kemajuan dalam praktikum diharapkan keaktifkan dan
pemahaman peserta sebaiknya menjadi point tersendiri dalam
penilaian para asistensi agar ada keseriusan dalam praktikum.

8.11 Dokumentasi
Gambar 8.7 Memasukkan tanah ke dalam ring pencetak
Gambar 8.8 Mengeluarkan sampel dari ring menggunakan extruder

Gambar 8.9 Timbang sampel basah + cawan
Gambar 8.10 Meletakkan sampel kedalam alat geser tanah

Gambar 8.11
Gambar 8.12 Memasukkan sampel kedalam oven

BAB IX kUAT GESER KLP 6.docx

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to BAB IX kUAT GESER KLP 6.docx

Similar to BAB IX kUAT GESER KLP 6.docx (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

BAB IX kUAT GESER KLP 6.docx