89
1 LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM UJI TANAH DISUSUN OLEH : AJI SETIAWAN NIM. 0931310007 KELAS : 2 BT (Building Transportation) JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MALANG 2011 Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Praktikum Laboratorium Uji Tanah

Embed Size (px)

Citation preview

1

LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM

UJI TANAH

DISUSUN OLEH :

AJI SETIAWAN

NIM. 0931310007

KELAS : 2 BT (Building Transportation)

JURUSAN TEKNIK SIPIL

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2011

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri

dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia)

satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (berpartikel padat) disertai

dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat

tersebut.

Dalam ilmu mekanika tanah yang disebut “tanah” ialah semua endapan alam yang

berhubungan dengan teknik sipil, kecuali batuan tetap. Batuan tetap menjadi ilmu tersendiri

yaitu mekanika batuan (rock mechanics). Endapan alam tersebut mencakup semua bahan,

dari tanah lempung (clay) sampai berangkal (boulder).

Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil,

disamping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Jadi seorang

ahli teknik sipil harus juga mempelajari sifat-sifat dasar dari tanah, seperti asal usulnya,

penyebaran ukuran butiran, kemampuan mengalirkan air, sifat pemampatan bila dibebani

(compressibility), kekuatan geser, kapasitas daya dukung terhadap beban dan lain-lain.

Pada tahun 1948 Karl Von Terzaghi seorang sarjana teknik sipil Jerman/Austria

berpendapat bahwa : Mekanika tanah adalah pengetahuan yang menerapkan kaidah mekanika

dan hidrolika untuk memecahkan persoalan-persoalan teknik sipil yang berhubungan dengan

endapan dan kumpulan butir-butir padat yang terurai/tidak terpadu (unconsolidated) yang

dihasilkan oleh proses penghancuran (disintegration) secara alami dan kimiawi batu-batuan.

Oleh karena itu, Terzaghi disebut sebagai Bapak mekanika tanah, karena jasanya memelopori

pengembangan ilmu mekanika tanah. Beliau lahir di Praha pada tanggal 2 Oktober 1883 dan

meninggal dunia pada tanggal 25 Oktober 1963 di Winchester, Massachusets USA.

Rekayasa Geoteknik (geotechnical engineering), didefinisikan sebagai ilmu

pengetahuan dan pelaksanaan dari bagian teknik sipil yang menyangkut material-material

alam yang terdapat pada (dan dekat dengan) permukaan bumi. Arti secara umum rekayasa

geoteknik juga mengikutsertakan aplikasi dari prinsip-prinsip dasar mekanika tanah dan

mekanika batuan dalam masalah-masalah perancangan pondasi.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

2

Jadi Mekanika Tanah (Soil Mechanics) adalah cabang dari ilmu pengetahuan yang

mempelajari sifat fisik dari tanah dan kelakuan massa tanah tersebut bila menerima

bermacam-macam gaya. Sedangkan ilmu Rekayasa Tanah (Soil Engineering) merupakan

aplikasi dari prinsip-prinsip mekanika tanah dalam problema-problema praktisnya.

Ilmu Mekanika Tanah sangat penting untuk bidang teknik sipil karena hampir semua

pekerjaan teknik sipil bertumpu pada tanah (bangunan gedung, jembatan, jalan raya, dan

sebagainya), sehingga bangunan – bangunan yang akan dibuat tersebut berkaitan erat dengan

tanah pendukung di bawahnya.

1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum uji tanah ini adalah agar mahasiswa mengetahui dan terampil

dalam menggunakan alat – alat praktek tanah dan mengetahui struktur tanah dan sifat – sifat

fisik tanah. Dalam praktikum ini dilakukan uji :

a.) Pengambilan contoh tanah ( soil sampling )

b.) Penentuan geser langsung ( direct shear )

c.) Penentuan kuat tekan bebas ( unconfined compressive strength )

d.) Penentuan triaksial ( triaxial )

e.) Konsolidasi

1.3 Manfaat

Manfaat yang diperoleh oleh mahasiswa adalah dapat melakukan praktikum dengan

baik dan benar. Selain itu, dapat mengetahui sifat – sifat tanah dan jenis tanah sehingga

berguna dalam pekerjaan lapangan, misalnya dalam penentuan pondasi bangunan dan

perencanaan jalan raya.

1.4 Pengambilan Contoh Tanah ( Soil Sampling )

Contoh Tanah adalah suatu volume massa tanah yang diambil dari suatu bagian tubuh

tanah (horison/lapisan/solum) dengan cara-cara tertentu disesuaikan dengan sifat-sifat yang

akan diteliti secara lebih detail di laboratorium. Pengambilan contoh tanah dapat dilakukan

dengan 2 teknik dasar yaitu pengambilan contoh tanah secara utuh dan pengambilan contoh

tanah secara tidak utuh. Pengambilan contoh tanah disesuaikan dengan sifat-sifat yang akan

diteliti. Untuk penetapan sifat-sifat fisika tanah ada 3 macam pengambilan contoh tanah

yaitu :

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

3

1. Contoh tanah tidak terganggu (undisturbed soil sample) yang diperlukan untuk

analisis penetapan berat isi atau berat volume (bulk density), agihan ukuran pori (pore

size distribution) dan untuk permeabilitas (konduktivitas jenuh)

2. Contoh tanah dalam keadaan agregat tak terganggu (undisturbed soil aggregate)

yang diperlukan untuk penetapan ukuran agregat dan derajad kemantapan agregat

(aggregate stability)

3. Contoh tanah terganggu (disturbed soil sample), yang diperlukan untuk penetapan

kadar lengas, tekstur, tetapan Atterberg, kenaikan kapiler, sudut singgung, kadar lengas

kritik, Indeks patahan (Modulus of Rupture:MOR), konduktivitas hidrolik tak jenuh,

luas permukaan (specific surface), erodibilitas (sifat ketererosian) tanah menggunakan

hujan tiruan (rainfall simulator)

Untuk penetapan sifat kimia tanah misalnya kandungan hara (N, P, K, dll), kapasitas

tukar kation (KPK), kejenuhan basa, dll digunakan pengambilan contoh tanah terusik.

Tabung Contoh (Sample Tubes)

Alat ini berupa silinder berdinding tipis yang disambung dengan stang-stang bor dengan

alat yang disebut pemegang tabung contoh (sample tube holding device). Alat ini terutama

dipakai untuk lempung, yang lunak sampai yang sedang. Tabung contoh ini dimasukkan ke

dalam dasar lubang bor, dan kemudian ditekan atau dipukul ke tanah asli yang akan diambil

contohnya pada dasar lubang bor. Tabung-tabung contoh yang biasanya dipakai di sini

mempunyai diameter dalam antara 6 sampai 7 cm.

Derajat kerusakan contoh-contoh yang diambil dengan menggunakan tabung-tabung

contoh ini tergantung pada beberapa hal berikut:

1. Keadaan dan ukuran tabung contoh.

Tebal dinding harus setipis mungkin.

Dimana : D1 = diameter dalam tabung

D0 = diameter luar tabung

Permukaan dalam dan luar dari tabung harus licin.

Ujung pemotong tabung harus cukup terpelihara, serta mempunyai bentuk dan

ukuran tertentu.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

4

2. Cara Pelaksanaan

Tabung dan contoh sebaiknya ditekan ke dalam tanah secara langsung, dan jangan

dipukul. Ini biasanya hanya mungkin bila tersedia alat bor mesin (drilling rig).

3. Cara membuat dan membersihkan lubang bor.

Tanah pada dasar lubang bor harus betul-betul asli, dan sebelum tabung

dimasukkan, kotoran-kotoran serta lumpur yang ada harus terlebih dahulu

dikeluarkan dari lubang bor.

Setelah tabung contoh ditekan ke dalam tanah, hendaknya dibiarkan dulu selama

beberapa menit, dengan maksud untuk memberi kesempatan bagi terjadinya

pelekatan antar tanah dengan permukaan dinding tabung. Kemudian tabung contoh

ini diputar kira-kira 1800, untuk memotong tanah pada dasar tabung, sebelum

mencabutnya kembali. Setelah contoh diambil dari lubang bor, kemudian tabung

contoh tersebut ditutup dengan paraffin pada kedua ujungnya, untuk mencegah

terjadinya pengeringan, dan kemudian dibawa ke laboratorium untuk diselidiki.

Pengambilan Contoh Core Barrel (Core Barrel Samples)

Dalam bahan-bahan yang keras, tabung contoh seperti yang diterangkan tadi tidak

dapat dipakai, sehingga kita gunakan alat core barrel, untuk mendapatkan contoh-contoh

aslinya. Bila contoh-contoh asli ini nantinya diperlukan untuk diselidiki lebih lanjut di

laboratorium, maka kemudian harus diikat baik-baik dan ditutup pada kedua ujungnya

dengan paraffin, untuk mencegah pengeringan.

Inti yang diambil dengan core barrel biasanya ditempatkan dalam kotak-kotak kayu

yang bersekat-sekat, dan diletakkan dalam udara terbuka. Ini berarti bahwa contoh inti

tersebut akan menjadi kering dalam beberapa hari. Inti contoh, dari lempung atau tanah

lainnya, yang telah miring, sedikit sekali bagi para sarjana teknik yang ingin mengetahui

kondisi tanah tersebut. Apabila inti contoh tersebut nantinya akan diperiksa atau diselidiki,

maka untuk kepentingan ini harus diambil tindakan untuk mencegah pengeringan.

Pengambilan Contoh Bongkah (Block Samples)

Disini dilakukan pemotongan atau pengambilan tanah secara langsung dengan tangan,

baik pada permukaan ataupun pada dasar lubang-lubang percobaan. Untuk mengangkutnya

ke laboratorium, contoh ini harus ditutup seluruhnya degan paraffin, dan ditempatkan dalam

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

5

tempat yang kuat. Keuntungan dari penambilan block sample ( contoh berbentuk bongkah-

bongkah) adalah:

1. Kerusakan kerusakan yang terjadi lebih sedikit.

2. Contoh yang diambil dapat lebih besar.

Ini memungkinkan kita untuk memilih secara lebih tepat kedalaman dan posisi dari

mana contoh tersebut akan diambil.

1.5 Kuat Geser Tanah

Jika tanah dibebani, maka akan mengakibatkan tegangan geser. Apabila tegangan geser

akan mencapai harga batas, maka massa tanah akan mengalami deformasi dan cenderung

akan runtuh. Keruntuhan tersebut mungkin akan mengakibatkan fondasi mengambang atau

pergerakan/pergeseran dinding penahan tanah atau longsoran timbunan tanah. Keruntuhan

geser dalam tanah adalah akibat gerak relatif antara butir-butir massa tanah. Jadi kekuatan

geser tanah ditentukan untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan tanpa terjadi

keruntuhan.

Kekuatan geser tanah dapat dianggap terdiri dari 3 (tiga) komponen sebagai berikut :

1. Geseran struktur karena perubahan jalinan antara butir-butir massa tanah.

2. Geseran dalam ke arah perubahan letak antara butir-butir tanah sendiri dan titik-titik

kontak yang sebanding dengan tegangan efektif yang bekerja pada bidang geser.

3. Kohesi atau adhesi antara permukaan butir-butir tanah yang tergantung pada jenis

tanah dan kepadatan butirnya.

Kekuatan geser tanah adalah merupakan perlawanan Internal tanah per satuan luas

terhadap keruntuhan/pergeseran sepanjang bidang geser pada tanah yang bersangkutan. Nilai

kekuatan geser tanah antara lain dipergunakan untuk :

Menghitung daya dukung tanah

Menghitung tekanan tanah

Menghitung kestabilan lereng dan sebagainya.

Keruntuhan geser (shear failure) dalam tanah terjadi akibat gerak relatif antara butiran-

butirannya, dan bukan karena hancurnya butir tanah. Nilai kekuatan geser tergantung pada :

Kohesi

Gesekan

Parameter Kekuatan Geser (C dan )

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

6

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 :

Dengan adalah tegangan geser pada saat terjadinya keruntuhan atau kegagalan, dan

adalah tegangan normal pada saat kondisi tersebut. Garis kegagalan yang didefinisikan dalam

Persamaan (1.1), adalah kurva yang ditunjukkan dalam Gambar 1.1.

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 :

dimana :

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

R

Q

P

= C + tg

= f()

Gambar 1.1 Kriteria kegagalan Mohr dan Coulomb

(1.2)

7

= 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 (1.2) ini disebut kriteria keruntuhan atau kegagalan Mohr-Coulomb,

dimana garis selubung kegagalan dari persamaan tersebut dilukiskan dalam Gambar 1.1.

Pengertian mengenai keruntuhan suatu bahan dapat diterangkan dalam Gambar 1.1.

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 :

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 1.2.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

’ = - U

= C’ + ’ tg ’

C’

Tekanan normal efektif

3

3

Bidang geser

1

1

U

Gambar 1.2 Kekuatan Geser Tanah

(1.3)

8

Persamaan (1.2) menghasilkan data yang relatif tidak tepat, nilai-nilai C dan yang

diperoleh sangat tergantung dari jenis pengujian yang dilakukan. Persamaan (1.3)

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 1.3. Persamaan tegangan geser,

dinyatakan oleh :

Dengan adalah sudut teoritis antara bidang horizontal dengan bidang longsor, yang

besarnya, adalah : = 45 + ’/2.

Dari Gambar 1.3, hubungan antara tegangan utama efektif saat keruntuhan dan

parameter kuat gesernya juga dapat diperoleh. Besarnya nilai parameter kuat geser, dapat

ditentukan dari persamaan-persamaan :

Persamaan (1.7) digunakan untuk kriteria keruntuhan atau kegagalan menurut Mohr-

Coulomb. Dengan menggambarkan kedudukan tegangan-tegangan ke dalam koordinat-

koordinat p – q, dengan :

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

(1.4)

(1.5)

(1.6)

(1.7)

C’

2f’ 1’3’

f

Garis selubung kegagalan

Gambar 1.3 Lingkaran Mohr.

1’

3’ 3’

1’

f’f

= 45 + ’/2

9

p = ½ (1’ + 3’) dan q = ½ (1’ - 3’)

sembarang kedudukan tegangan dapat ditunjukkan oleh sebuah titik tegangan sebagai

ganti dari lingkaran Mohr (lihat Gambar 1.4).

Pada Gambar 1.4 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 :

Garis-garis dari titik tegangan yang membuat sudut 45 dengan garis horizontal

(Gambar 1.4), 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).

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

a’

(1’) (3’) ½ (1’ + 3’)

Titik tegangan

Gambar 1.4 Kondisi tegangan yang mewakili.

45 45

Garis selubung kegagalan

½ (1’ - 3’)

(1.8)

(1.9)

10

Tanah Normally Consolidated (terkonsolidasi normal), adalah tanah dimana tegangan

efektif yang membebani pada waktu yang sekarang, adalah nilai tegangan maksimum

yang pernah dialaminya.

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

Percobaan untuk Menentukan Parameter Kekuatan Geser

Parameter kuat geser tanah ditentukan dari pengujian-pengujian laboratorium pada

benda uji yang diambil dari lokasi lapangan hasil pengeboran yang dianggap mewakili.

Tanah yang diambil dari lapangan harus diusahakan tidak berubah kondisinya, terutama pada

contoh asli (undisturbed), dimana masalahnya adalah harus menjaga kadar air dan susunan

tanah di lapangannya supaya tidak berubah.

Pengaruh kerusakan contoh benda uji akan berakibat fatal terutama pada pengujian

tanah lempung. Umumnya, contoh benda uji diperoleh baik dengan kondisi terganggu atau

tidak asli (disturbed-sample) maupun di dalam tabung contoh (undisturbed-sample). Pada

pengambilan tanah benda uji dengan tabung, biasanya kerusakan relatif lebih kecil.

Kuat geser tanah dari benda uji yang diperiksa di laboratorium, biasanya dilakukan

dengan besar beban yang ditentukan lebih dulu dan dikerjakan dengan menggunakan tipe

peralatan yang khusus. Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya kuat geser tanah yang

diuji di laboratorium, adalah :

1. Kandungan mineral dan butiran tanah.

2. Bentuk partikel.

3. Angka pori dan kadar air.

4. Sejarah tegangan yang pernah dialaminya.

5. Tegangan yang ada di lokasinya (di dalam tanah).

6. Perubahan tegangan selama pengambilan contoh dari dalam tanah.

7. Tegangan yang dibebankan sebelum pengujian.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

11

8. Cara pengujian.

9. Kecepatan pembebanan.

10. Kondisi drainasi yang dipilih, drainasi terbuka (drained) atau tertutup (undrained).

11. Tekanan air pori yang ditimbulkan.

12. Kriteria yang diambil untuk penentuan kuat gesernya.

Butir (1) sampai (5) ada hubungannya dengan kondisi aslinya yang tak dapat dikontrol

tetapi dapat dinilai dari hasil pengamatan lapangan, pengukuran, dan kondisi geologi. Butir

(6) tergantung dari kualitas benda uji dan penanganan benda uji dalam persiapan

pengujiannya. Sedangkan butir (7) sampai (12) tergantung dari cara pengujian yang dipilih.

Ada beberapa cara pengujian tanah yang dapat dipakai untuk mendapatkan parameter-

parameter kuat geser tanah, antara lain :

Pengujian geser langsung (direct shear test).

Pengujian triaksial (triaxial test).

Pengujian tekan bebas (unconfined compression test).

Pengujian baling-baling (vane shear test).

1.6 Pengujian Geser Langsung (Direct Shear Test)

Pengujian ini merupakan pengujian yang tertua dan paling sederhana untuk suatu

susunan uji geser, bentuk gambar diagram dari alat uji geser langsung ini terlihat pada

Gambar 1.5. Alat uji tersebut terdiri dari sebuah kotak logam berisi sampel tanah yang akan

diuji. Sampel tanah tersebut dapat berbentuk penampang bujur sangkar atau lingkaran.

Ukuran sampel tanah yang umum digunakan ialah sekitar 3 – 4 inchi2 (1935,48 – 2580,64

mm2) luas penampangnya dan tingginya 1 inchi (25,4 mm). Kotak tersebut terbagi dua sama

sisi dalam arah horizontal. Kotak terpisah menjadi 2 (dua) bagian yang sama. Tegangan

normal pada benda uji diberikan dari atas kotak geser. Gaya geser diterapkan pada setengah

bagian atas dari kotak geser, untuk memberikan geseran pada tengah-tengah benda ujinya.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Gaya normal

Pelat beban

Kotak geser Batu tembus

air

Contoh tanah

LN

Gambar 1.5 Alat uji geser langsung

h

Gaya geser

Gaya geser

12

Pada benda uji yang kering, kedua batu tembus air (porous) tidak diperlukan. Selama

pengujian, perpindahan akibat geser (L) dari setengah bagian atas kotak geser dan

perubahan tebal (h) benda uji dicatat.

Ada beberapa macam ukuran kotak pengujian geser langsung. Kotak pengujia geser

langsung yang berbentuk bujur sangkar dapat bervariasi dari yang luasnya 100 x 100 mm2

sampai 300 x 300 mm2. Kotak geser dengan ukuran yang besar digunakan untuk pengujian

tanah dengan butiran yang berdiameter lebih besar. Gaya normal pada sampel tanah didapat

dengan menaruh suatu beban mati di atas sampel tanah tersebut. Beban mati tadi dapat

menyebabkan tekanan pada sampel tanah sampai 150 psi (1034,2 kN/m2). Gaya geser

diberikan dengan mendorong sisi kotak sebelah atas sampai terjadi keruntuhan geser pada

tanah.

Tergantung pada jenis alatnya, uji geser ini dapat dilakukan dengan cara tegangan geser

terkendali (penambahan gaya geser dibuat konstan) atau dengan tegangan terkendali

(kecepatan geser yang diatur).

Pada uji tegangan-terkendali (stress-controlled), tegangan geser diberikan dengan

menambahkan beban mati secara bertahan, dan dengan penambahan yang sama besar setiap

kali sampai runtuh. Keruntuhan akan terjadi sepanjang bidang bagi dari kotak metal tersebut.

Setelah kita melakukan penambahan beban , maka pergerakan geser pada belahan kotak

sebelah atas diukur dengan menggunakan sebuah arloji ukur (dial gage) horizontal.

Perubahan tebal sampel (tanah dengan demikian juga merupakan perubahan volume sampel

tanah tersebut) selama pengujian berlangsung dapat diukur dengan pertolongan sebuah arloji

ukur lain yang mengukur perubahan gerak arah vertikal dari pelat beban.

Pada uji regangan-terkendali (strain-controlled), suatu kecepatan gerak mendatar

tertentu dilakukan pada bagian belahan atas dari pergerakan geser horizontal tersebut, dapat

diukur dengan bantuan sebuah arloji ukur horizontal. Besarnya gaya hambatan dari tanah

yang bergeser dapat diukur dengan membaca angka-angka pada sebuah arloji ukur ditengah

sebuah pengukur beban lingkaran (proving ring). Perubahan volume dari sampel tanah uji

berlangsung diukur seperti pada uji tegangan terkendali.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

13

Kelebihan pengujian dengan cara regangan-terkendali adalah pada pasir padat, tahanan

geser puncak (yaitu tahanan pada saat runtuh) dan juga pada tahanan geser maksimum yang

lebih kecil (yaitu 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 puncak pada uji tegangan-terkendali besarnya hanya

dapat diperkirakan saja. Ini disebabkan keruntuhan terjadi hanya pada tingkat tegangan geser

sekitar puncak antara penambahan beban sebelum runtuh sampai sesudah runtuh. Meskipun

demikian, uji tegangan-terkendali lebih menyerupai keadaan sesungguhnya keruntuhan di

lapangan dari pada uji regangan-terkendali.

Pada pengujian tertentu, tegangan normal dapat dihitung sebagai berikut :

Gaya normalTeg. Normal ( ) = ..... (4.10)

Luas penamp. lintang sampel tanah

Tegangan geser yang melawan pergerakan geser dapat dihitung sebagai berikut :

Gaya geser yang melawan gerakanTeg. Geser ( ) = ........ (4.11)

Luas penamp. lintang sampel tanah

Hal-hal umum yang dapat dicatat berkaitan dengan variasi tegangan geser

penghambat dan perpindahan geser, yaitu :

1. Pada pasir lepas (renggang), tegangan geser penahan akan membesar sesuai

dengan membesarnya perpindahan geser sampai tegangan tadi mencapai tegangan

geser runtuh (f). Setelah itu besar tegangan geser akan kira-kira konstan sejalan

dengan bertambahnya perpindahan geser.

2. Pada pasir padat, tegangan geser penghambat akan naik sejalan dengan

membesarnya perpindahan geser hingga tegangan geser runtuh (f) maksimum

tercapai. Harga f ini disebut sebagai kekuatan geser puncak (peak shear strength).

Bila tegangan runtuh telah dicapai, maka tegangan geser penghambat yang ada

akan berkurang secara lambat laun dengan bertambahnya perpindahan geser

sampai pada suatu saat mencapai harga konstan yang disebut kekuatan geser akhir

maksimum (ultimate shear strength).

f = tan ................................ (4.12)

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

(1.10)

(1.11)

(1.12)

14

Jadi, besar sudut geser adalah :

-1 f = tan ............................ (4.13)

Catatan : c = 0, untuk pasir dan = ’

Uji geser langsung umumnya agak mudah dilakukan, tetapi uji tersebut mempunyai

beberapa kelemahan. Juga keterandalan hasil ujinya dapat dipertanyakan (diragukan). Hal ini

karena pada uji ini sampel tanah tidak dapat runtuh pada bidang geser yang terlemah tetapi

runtuh sepanjang bidang di antara dua belahan kotak geser tersebut. Juga distribusi tegangan

geser pada bidang geser mungkin tidak merata. Akan tetapi, biarpun dengan adanya

kekurangan-kekurangan tersebut, uji geser langsung tetap merupakan uji yang paling mudah

dan paling ekonomis untuk tanah-tanah pasir jenuh ataupun kering.

1.7 Pengujian Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Pengujian tekan bebas termasuk hal yang khusus dari pengujian triaksial

unconsolidated-undrained (tanpa terkonsolidasi tanpa drainasi). Gambar skematik dari

prinsip pembebanan dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 1.6. Kondisi

pembebanannya sama dengan yang terjadi pada pengujian triaksial, hanya tegangan selnya

nol (3 = 0).

Pengujian ini hanya cocok untuk jenis tanah lempung jenuh, dimana pada pembebanan

cepat, air tidak sempat mengalir keluar dari benda ujinya. Pada lempung jenuh, tekanan air

pori dalam benda uji pada awal pengujian negatif (tegangan kapiler). Tegangan aksial yang

diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji mengalami

keruntuhan. Pada saat keruntuhannya, karena 3 = 0, maka : 1 = 3 + f = f = qu

dengan qu adalah kuat tekan bebas (unconfined compression strength). Secara teoritis,

nilai dari f pada lempung jenuh seharusnya sama seperti yang diperoleh dari pengujian-

pengujian triaksial unconsolidated undrained dengan benda uji yang sama, jadi :

uu u

qs = c = .............................................................. (4.14)

2

dimana su atau cu adalah kuat geser undrained dari tanahnya. Hubungan konsistensi

dengan kuat geser tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 1.2.

Tabel 1.2 Hubungan kekuatan tekan bebas (qu) tanah lempung dengan konsistensinya.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

(1.13)

(1.14)

15

Konsistensi qu (kg/cm2)

Lempung keras

Lempung sangat kaku

Lempung kaku

Lempung sedang

Lempung lunak

Lempung sangat lunak

> 4,00

2,00 – 4,00

1,00 – 2,00

0,50 – 1,00

0,25 – 0,50

< 0,25

Sumber : Mek-Tan I, Hary Christady H

Hasil uji tekan bebas biasanya tidak begitu meyakinkan bila digunakan untuk

menentukan nilai parameter kuat geser tanah tak jenuh. Dalam praktek, untuk mengusahakan

agar kuat geser undrained yang diperoleh dari hasil uji tekan bebas mendekati sama dengan

hasil uji triaksial pada kondisi keruntuhan, beberapa hal harus dipenuhi, antara lain (Holtz

dan Kovacs, 1981) :

1. Benda uji harus 100 % jenuh, kalau tidak akan terjadi desakan udara di dalam ruang

pori yang mnyebabkan angka pori (e) berkurang sehingga kekuatan benda uji

bertambah.

2. Benda uji tidak boleh mengandung retakan atau kerusakan yang lain. Dengan kata lain

benda uji harus utuh dan merupakan lempung homogen. Dalam praktek, sangat jarang

lempung overconsolidated dalam keadaan utuh, dan bahkan sering terjadi pula lempung

normally consolidated mempunyai retakan-retakan.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Contohtanah

1

1

3 = 03 = 0

Gambar 1.6 Skema Pengujian Tekan Bebas

16

3. Tanah harus terdiri dari butiran sangat halus. Tegangan kekang efektif (effective

confining pressure) awal adalah tekanan kapiler residu yang merupakan fungsi dari

tekanan pori residu (-ur). Hal ini berarti bahwa penentuan kuat geser tanah dari uji takan

bebas hanya cocok untuk tanah lempung.

4. Proses pengujian harus berlangsung dengan cepat sampai contoh tanah mencapai

keruntuhan. Pengujian ini merupakan uji tegangan total dan kondisinya harus tanpa

drainase selama pangujian berlangsung. Jika waktu yang dibutuhkan dalam pengujian

terlalu lama, penguapan dan pengeringgan benda uji akan menambah tegangan kekang

dan dapat menghasilkan kuat geser yang lebih tinggi. Waktu yang cocok biasanya

sekitar 5 sampai 15 menit.

1.8 Pengujian Triaksial (Triaxial Test)

Dewasa ini, uji geser triaksial adalah uji yang paling dapat diandalkan untuk

menentukan parameter tegangan geser. Uji ini telah digunakan secara luas untuk keperluan

pengujian biasa ataupun untuk keperluan riset. Gambar skematik dari uji ini dapat dilihat

pada Gambar 1.7 .

Pada uji ini umumnya digunakan sebuah sampel tanah kira-kira berdiameter 1,5 inchi

(38,1 mm) dan panjang 3 inchi (76,2 mm). Sampel tanah (benda uji) tersebut ditutup dengan

membran karet yang tipis dan diletakkan di dalam sebuah bejana silinder dari bahan

plastik/kaca yang kemudian bejana tersebut diisi dengan air atau larutan gliserin. Di dalam

bejana tersebut akan mendapatkan tekanan tekanan hidrostatis. (catatan : untuk media

penekan dapat juga digunakan udara). Untuk menyebabkan terjadinya keruntuhan geser pada

benda uji, tegangan aksial (vertikal) diberikan melalui suatu piston vertikal (tegangan ini

biasanya juga disebut tegangan deviator).

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Gambar 1.7 Alat Uji Triaksial

17

Pembebanan arah vertikal dapat dilakukan dengan 2 (dua) cara, yaitu :

1. Dengan memberikan beban mati yang berangsur-angsur ditambah (penambahan setiap saat

sama) sampai benda uji runtuh (deformasi arah aksial akibat pembebanan ini diukur

dengan sebuah arloji ukur/dial gage).

2. Dengan memberikan deformasi arah aksial (vertikal) dengan kecepatan deformasi yang

tetap dengan bantuan gigi-gigi mesin atau pembebanan hidrolis. Cara ini disebut juga

sebagai uji regangan terkendali.

Peralatan yang digunakan hampir sama dengan peralatan uji kuat tekan bebas

(Unconfined Compressive Strength), hanya saja pada triaksial dilengkapi dengan tabung

untuk pemberian tegangan keliling. Meskipun pengujian ini termasuk jenis pengujian yang

cukup rumit, namaun diakui sebagai cara terbaik untuk menentukan parameter geser tanah.

Selain itu percobaan ini juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan air pori dan

perubahan volume selama pengujian. Pengujian triaksial dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

Uncosolidated Undrained Test (UU-test), atau Quick-test (pengujian cepat), benda uji

yang umumnya berupa lempung mula-mula dibebani dengan penerapan tegangan sel

(tegangan kekang), kemudian dibebani dengan beban normal, melalui penerapan

tegangan deviator () sampai mencapai keruntuhan. Pada penerapan tegangan deviator

selama penggeseran, air tidak diijinkan keluar dari benda uji. Jadi, selama pengujian,

katup drainase ditutup. Karena pada pengujian air tidak diijinkan mengalir ke luar, beban

normal tidak ditransfer ke butiran tanahnya. Keadaan tanpa drainase ini menyebabkan

adanya kelebihan tekanan pori (excess pore pressure) dengan tidak ada tanahan geser

hasil perlawanan dari butiran tanah.

Consolidated Undrained Test (CU-test), atau Consolidated Quick test (uji terkonsolidasi

cepat), benda uji mula-mula dibebani dengan tegangan sel tertentu dengan mengijinkan

air mengalir ke luar dari benda uji sampai konsolidasi selesai. Tahap selanjutnya,

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

18

tegangan deviator diterapkan dengan katup drainase dalam keadaan tertutup sampai banda

uji mengalami keruntuhan. Karena katup drainase tertutup, volume benda uji tidak

berubah selama penggeseran. Pada pengujian dengan cara ini, akan terjadi kelebihan

tekanan air pori dalam benda uji. Pengukuran tekanan air pori dapat dilakukan selama

pengujian berlangsung.

Consolidated Drained Test (CD-test), mula-mula tegangan sel tertentu diterapkan pada

benda uji dengan katup drainase terbuka sampai konsolidasi selesai. Setelah itu, dengan

katup drainase tetap terbuka, tegangan deviator diterapkan dengan kecepatan yang rendah

sampai benda uji runtuh. Kecepatan pembebanan yang rendah dimaksudkan agar dapat

menjamin tekanan air pori nol selama proses penggeseran. Pada kondisi ini seluruh

tegangan selama proses pengujian ditahan oleh gesekan antar butiran tanah.

Pada uji kuat geser tanah, bila terdapat air di dalam tanah, pengaruh-pengaruh seperti :

jenis pengujian, permeabilitas, kadar air, akan sangat menentukan nilai-nilai kohesi (C)

dan sudut gesr dalam (). Nilai-nilai kuat geser yang rendah terjadi pada pengujian

dengan cara Unconsolidated-Undrained (UU-test). Pada tanah lempung yang jenuh air

nilai sudut geser dalam () dapat mencapai nol, sehingga pada pengujian hanya diperoleh

nilai kohesinya (C). Parameter-parameter kuat geser yang diukur dengan menggunakan

ketiga cara pengujian di atas, hanya relevan untuk kasus-kasus dimana kondisi drainase

di lapangan sesuai dengan kondisi drainase di laboratorium. Kuat geser tanah pada

kondisi drainase terbuka (drained) tidak sama besarnya bila diuji pada kondisi tak

drainase (undrained). Kondisi tak drainase (undrained) dapat digunakan untuk kondisi

pembebanan cepat pada tanah permeabilitas rendah, sebelum konsolidasi terjadi. Kondisi

terdrainase (drained) dapat digunakan untuk tanah dengan permeabilitas rendah hanya

sesudah konsolidasi di bawah tambahan tegangan totalnya telah betul-betul selesai.

Tabel 1.2 Nilai-nilai estimasi sudut geser dalam () dari hasil pengujian triaksial (Bowles, 1977)

Jenis Tanah Macam pengujian triaksialUU CU CD

KerikilUkuran sedangBerpasir

PasirKering & tidak padatJenuh & tidak padatKering & padat

40 - 5535 - 50

28 - 3428 - 3435 - 46

--

---

40 - 5535 - 50

--43 - 45

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

19

Jenuh & padat

Lanau atau pasir-berlanauTidak padatPadat

Lempung

1 - 2 kurangdari kering & padat

20 - 2225 - 30

0 (tidak jenuh)

-

--

14 - 20

43 - 50

27 - 3030 - 35

20 - 42

Sumber : Mek-Tan I, Hary Christady H

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

20

BAB II

PENGAMBILAN CONTOH TANAH

2.1 Dasar Teori

Pengambilan contoh tanah merupakan kegiatan yang paling awal dilakukan dalam

pelaksanaan praktikum mekanika tanah, dimaksudkan untuk mendapatkan contoh tanah baik

yang asli (Undisturbed) maupun terganggu (Distrurbed), untuk digunakan dalam percobaan-

percobaan selanjutnya dilabolatorium.

Contoh tanah asli dapat diperoleh dengan menggunakan tabung contoh (tube sampler)

atau tabung contoh belah (split spoon sampler) yang diambil dari dasar lubang bor yang telah

dibuat sebelumnya melalui pemboran dangkal/tangan (shallow/hand boring) ataupun contoh

tanah berbentuk kubus (block samples) yang diambil dari dalam lubang galian/sumur uji (test

pit). Tidak termasuk dalam kegiatan ini yaitu pengambilan contoh tanah melalui pemboran

dalam (deep boring) dengan menggunakan bor mesin (boring machine).

Selain itu melalui kegiatan ini dapat pula dibuat diskripsi dari susunan lapisan tanah,

serta untuk mengetahui tinggi muka air tanah setempat.

2.2 Tujuan Percobaan

Mahasiswa dapat melaksanakan kegiatan pengambilan contoh tanah, baik yang asli

maupun terganggu dengan prosedur yang benar.

Mahasiswa dapat mengumpulkan berbagai informasi dan menggambarkan dalam

grafik, hubungan antara perubahan kadar air alami terhadap kedalaman.

2.3 Alat & Bahan

2.3.1 Peralatan

1. Peralatan untuk menggali (antara lain : cangkul, sekop, linggis, dll)

2. Sendok spesi, spatula besar, dan lat-alat yang sejenis

3. Meteran

4. Tabung contoh (Sample Tubes).

5. Kotak yang terbuat dari gabus atau kayu berukuran 20x20x20 cm, serta lembaran

plastik dan Aluminium foil secukupnya untuk pengambilan tanah asli (tidak

terganggu).

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

21

2.3.2 Bahan

Benda uji sampel tanah berupa tanah undisturbed ( tidak terganggu ).

2.4 Prosedur Kerja

1. Tentukan lokasi yang akan diambil contohnya serta bersihkan permukaannya dari

rerumputan atau benda-benda lainnya

2. Buat lubang dengan ukuran 100x100x100 cm, atau dengan ukuran lain sesuai

petunjuk instruktur

3. Pada dasar galian mulai dikedalaman 100 cm sisakan tanah berbentuk kubus dengan

ukuran 20x20x20 cm.

4. Masukkan atau Tancapkan Tabung contoh ke dalam tanah pada posisi di pojok-

pojok galian. Kemudian tekan atau dipukul sampai tanah yang masuk ke dalam

tabung ± ½ tinggi tabung.

5. Bungkus tanah asli tersebut dengan aluminium foil atau plastik

6. Kemudian beri label identifikasi agar tidak tertukar bila contoh tanah lebih dari satu,

dan simpan ditempat yang teduh dan lembab.

2.5 Pelaporan

1. Tanggal mulai dan selesainya kegiatan :

Kegiatan pengambilan contoh tanah dengan metode test pit ini dilakukan pada:

Hari : Kamis

Tanggal : 14 Oktober 2010

Waktu : 15.00 - 17.00 WIB

2. Lokasi kegiatan :

Kegiatan ini dilakukan di Ds. Buring Kec. Kedungkandang – Malang

3. Keadaan cuaca pada saat pelaksanaan :

Waktu pengambilan sampel tanah keadaanya cerah, akan tetapi malam hari

sebelum pengambilan terjadi hujan.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Tabung Contoh

Tabung Contoh

22

2.6 Gambar Kerja

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

100 cm

Muka tanah

80 cm

20 cm

Potongan A

100 cm

Tampak Atas

A

20 cm

20 cm

Pengambilan tanah di lokasi

23

2.6 Kesimpulan

Dari pelaksanaan pengambilan contoh tanah dengan test pit ini diperoleh 1 jenis benda

uji undisturbed ( tidak terganggu ) yaitu 1 potongan tanah berbentuk kubus dengan ukuran

20x20x20 cm dan pengambilan dengan tabung contoh (tube sampler) diperoleh benda uji

sebanyak 6 buah.

2.7 Referensi

1. ASTM D 1452-80, D 1587-83

2. Bowles, J. E., “Engineering Properties of Soils and their Measurement” Experiment

No.2.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Pengambilan tanah dengan tabung contoh

24

BAB III

GESER LANGSUNG (DIRECT SHEAR)

3.1 Dasar Teori

Percobaan Geser Langsung merupakan salah satu jenis pengujian tertua dan sangat

sederhana untuk menentukan parameter kuat geser tanah (shear strength parameter) c dan .

Dalam percobaan ini dapat dilakukan pengukuran secara langsung dan cepat nilai kekuatan

geser tanah dengan kondisi tanpa pengaliran (undrained), atau dalam konsep tegangan total

(total stress). Pengujian ini pertama-tama diperun-tukkan bagi jenis tanah non-kohesif,

namun dalam perkembangannya dapat pula diterapkan pada jenis tanah kohesif. Pengujian

lain dengan tujuan yang sama, yakni: Kuat Tekan Bebas dan Triaksial, serta percobaan Geser

Baling (Vane test), yang dapat dilakukan dilaboratorium maupun dilapangan.

Bidang keruntuhan geser yang terjadi dalam pengujian geser langsung adalah bidang

yang dipaksakan, bukan merupakan bidang terlemah seperti yang terjadi pada pengujian kuat

tekan bebas ataupun triaksial. Dengan demikian selama proses pembebanan horisontal,

tegangan yang timbul dalam bidang geser sangat kompleks, hal ini sekaligus merupakan

salah satu kelemahan utama dalam percobaan geser langsung.

Nilai kekuatan geser tanah digunakan  dalam merencanakan kestabilan lereng, serta

daya dukung tanah pondasi, dan lain sebagainya.

Nilai kekuatan geser ini dirumuskan oleh Coulomb dan Mohr dalam persamaan berikut

ini:

= c + σn tan

dimana :

= kekuatan geser maksimum [kg/cm2]

c = kohesi [kg/cm2]

σn = tegangan normal [kg/cm2]

= sudut geser dalam []

Prinsip dasar dari pengujian ini adalah pemberian beban secara horisontal terhadap

benda uji melalui cincin/kotak geser yang terdiri dari dua bagian dan dibebani vertikal

dipertengahan tingginya, dimana kuat geser tanah adalah tegangan geser maksimun yang

menyebabkan terjadinya keruntuhan.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

25

Selama pengujian pembacaan beban horisontal dilakukan pada interval regangan tetap

tertentu (Strain controlled).

Umumnya diperlukan minimal 3 (tiga) buah benda uji yang identik, untuk meleng-kapi

satu seri pengujian geser langsung.

Prosedur pembebanan vertikal dan kecepatan regangan geser akibat pembebanan

horisontal, sangat menentukan parameter-parameter kuat geser yang diperoleh.

Dalam pelaksanaannya, percobaan geser langsung dapat dilaksanakan dalam 3 (tiga)

cara:

- Consolidated Drained Test: Pembebanan horisontal dalam percobaan ini dilaksanakan

dengan lambat, yang memungkinkan terjadi pengaliran air, sehingga tekanan air pori

bernilai tetap selama pengujian berlangsung. Parameter c dan yang diperoleh

digunakan untuk perhitungan stabilitas lereng.

- Consolidated Undrained Test: Dalam pengujian ini, sebelum digeser benda uji yang

dibebani vertikal (beban normal) dibiarkan dulu hingga proses konsolidasi selesai.

Selanjutnya pembebanan horisontal dilakukan dengan cepat.

- nconsolidated Undrained Test: Pembebanan horisontal dalam pengujian ini dilakukan

dengan cepat, sesaat setelah beban vertikal dikenakan pada benda uji. Melalui

pengujian ini diperoleh parameter-parameter geser cu dan u.

Pada dasarnya percobaan Geser Langsung lebih sesuai untuk jenis pengujian

Consolidated Drained test, oleh karena panjang pengaliran relatif lebih kecil jika

dibandingkan dengan pengujian yang sama, pada percobaan Triaksial.

3.2 Tujuan Percobaan

Mahasiswa dapat melaksanakan percobaan Geser Langsung (Direct Shear Test)

dengan prosedur yang benar.

Mahasiswa dapat melakukan perhitungan serta penggambaran grafik untuk untuk

menentukan parameter-parameter geser c da ..

3.3 Alat & Bahan

3.3.1 Peralatan

1. Mesin geser langsung yang terdiri dari:

- Alat penggeser horisontal, dilengkapi dengan cincin beban (prov-ing ring), arloji

regangan horisontal, dan arloji deformasi vertikal.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

26

- Kotak uji yang terbagi atas dua bagian dilengkapi baut pengunci.

- Pelat berpori 2 (dua) buah.

- Sistim pembebanan vertikal,terdiri dari penggantung dan keping beban.

2. Alat pengeluar contoh (extruder) dan pisau pemotong

3. Cetakan untuk membuat benda uji benda uji

4. Pengukur waktu (stopwatch)

5. Timbangan dengan ketelitian 0.1gram

6. Peralatan untuk penentuan kadar air

7. Peralatan untuk membuat benda uji buatan

3.3.1 Bahan

1. Benda uji yang digunakan berbentuk bujur sangkar

2. Benda uji mempunyai tebal minimum 1,25cm

3. Benda uji mempunyai diameter/lebar minimum 2 kali tebal.

4. Untuk benda uji asli, contoh tanah yang digunakan harus cukup untuk membuat

sebanyak minimal 3 (tiga) buah benda uji yang identik

Persiapkan benda uji sehingga tidak terjadi kehilangan kadar air, dan hati-hati dalam

melakukan pencetakan benda uji (terutama pada jenis tanah dengan nilai kepekaan

tinggi), agar struktur tanah asli tidak berubah

5. Untuk benda uji buatan (remoulded), contoh tanah yang digunakan diupayakan

mempunyai kadar air dan berat isi tanah yang sesuai dengan yang dikehendaki

Khususnya untuk tanah pasir lepas, contoh tanah biasanya dicetak langsung kedalam

kotak geser dengan nilai kepadatan relatif yang dikehendaki.

Sedangkan untuk jenis tanah yang lain contoh dipadatkan terlebih dahulu dalam

cetakan sesuai prosedur percobaan pemadatan.

3.4 Prosedur Kerja

1. Ukur tinggi dan lebar, serta timbang berat benda uji

2. Pindahkan benda uji dari cetakan kedalam kotak geser dalam sel pengujian yang

terkunci oleh kedua baut, dengan bagian bawah dan atas dipasang pelat/batu berpori.

3. Pasang penggantung beban vertikal guna memberi beban normal pada benda uji.

Sebelumnya timbang dan catat lebih dahulu berat penggantung beban tersebut. Atur

arloji deformasi vertikal pada posisi nol pembacaan.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

27

4. Pasang batang penggeser horisontal untuk memberi beban mendatar pada kotak

penguji. Atur arloji regangan dan arloji beban sehingga menunjukkan angka nol.

5. Beri beban normal yang pertama sesuai dengan beban yang diperlukan. Sebagai

pedoman besar beban normal pertama (termasuk berat penggan-tung) yang diberikan,

diusahakan agar menimbulkan tegangan pada benda uji minimal sebesar tegangan

geostatik dilapangan.

Pada pengujian Consolidated drained/undrained, segera beri air sampai diatas permukaan

benda uji dan pertahankan selama pengujian.

6. Pada pengujian tanpa konsolidasi (unconsolidated), beban geser dapat segera diberikan

setelah pemberian beban normal pada langkah (5).

Sedangkan pada pengujian dengan konsolidasi (consolidated), sebelum melakukan

penggeseran, lakukan terlebih dahulu pencatatan proses konsolidasi tersebut pada

waktu-waktu tertentu, dan tunggu sampai konsolidasi selesai.

Gunakan cara Taylor untuk menetapkan waktu (t20), yaitu setiap kenaikan bacaan 20

div.

7. Kecepatan penggeseran  horisontal dapat  ditentukan berdasarkan jenis pengujian:

- Pada pengujian tanpa pengaliran (undrained test) ditetapkan sebesar 0.00 s/d 20 div.

8. Lepaskan baut pengunci, kemudian pasangkan pada 2 (dua) lubang yang lain, berikan

putaran secukupnya sehingga kotak geser atas dan bawah terpisah 05mm.

9. Lakukan penggeseran sampai jarum pada arloji beban pada 3 (tiga) pembacaan terakhir

berturut-turut menunjukkan nilai konstan. Baca arloji geser dan arloji beban setiap

15detik sampai terjadi keruntuhan.

10. Lepaskan benda uji kemesin cari kadar air, berat isi, dan lain sebagainya.

11. Untuk  benda uji kedua, beri beban normal 2 (dua) kali beban normal yang pertama

kemudian ulangi langkah-langkah (6 s/d 10).

12. Untuk  benda uji ketiga beri beban normal 3 (tiga) kali  beban normal yang pertama,

kemudian ulangi langkah-langkah (6 s/d 10).

3.5 Perhitungan

1. Hitung tegangan geser (terkalibrasi) i, untuk setiap pergeseran horisontal ke-i dari

ketiga benda uji, dengan rumus:

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Tega

ngan

ges

er [

Kg/

cm2

Tega

ngan

ges

er r

untu

h f [

kg/c

m2

3(maks.)

28

i =

dimana :

i = tegangan geser untuk pergeseran horisontal ke-i [kg/cm2]

Pi = gaya geser untuk pergeseran horisontal ke-i [kg]

A = luas bidang geser [cm2]

2. Gambarkan grafik hubungan antara tegangan geser terhadap pergeseran horisontal

untuk masing-masing tegangan normal (Gambar 3.1).

Dari grafik yang diperoleh tentukan nilai tegangan geser maksimum (maks.).

3. Hitung tegangan normal (n) yang dikenakan pada masing-masing benda uji dengan

rumus:

dimana:

ni = tegangan normal dari benda uji ke-i

WI = beban vertikal pada benda uji ke-i (termasuk berat penggan-

tung)

A = luas permukaan bidang geser

4. Buatlah grafik hubungan antara tegangan normal dengan tegangan  geser maksimum.

Hubungkan ketiga titik yang diperoleh  sehingga membentuk garis lurus yang

memotong sumbu vertikal. Nilai kohesi (c) adalah jarak yang dihitung dari titik  potong

tersebut sampai sumbu mendatar, dan sudut geser dalam () adalah sudut kemiringan

garis tersebut terhadap sumbu horisontal, yang memenuhi persamaan:

= c + ntan [kg/cm2]

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

2(maks.)

1(maks.)

Pergeseran horisontal [mm]

29

Hasil Percobaan

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Tegangan normal n [kg/cm2]

Gambar 3.1

30

No ContohLuas Permukaan (cm²)Brt. Tanah (kg)Beban N (kg)σn (kg/cm²)

Regangan Bacaan Gaya Tegangan Bacaan Gaya Tegangan Bacaan Gaya Teganganhorisontal beban Geser Geser beban Geser Geser beban Geser Geser

(mm) (div) (kg) (kg/cm²) (div) (kg) (kg/cm²) (div) (kg) (kg/cm²)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0.2 5 0.75 0.022 25 3.75 0.105 27 4.05 0.1330.4 15 2.25 0.065 36 5.4 0.151 42 6.3 0.2070.6 25 3.75 0.108 45 6.75 0.188 51 7.65 0.2510.8 34 5.1 0.147 54 8.1 0.226 58 8.7 0.2861 40 6 0.172 60 9 0.251 69 10.35 0.340

1.2 47 7.05 0.203 69 10.35 0.289 77 11.55 0.3791.4 53 7.95 0.228 78 11.7 0.326 85 12.75 0.4181.6 58 8.7 0.250 84 12.6 0.352 93 13.95 0.4581.8 65 9.75 0.280 91 13.65 0.381 97 14.55 0.4782 72 10.8 0.310 98 14.7 0.410 105 15.75 0.517

2.2 74 11.1 0.319 100 15 0.419 110 16.5 0.5422.4 78 11.7 0.336 104 15.6 0.435 115 17.25 0.5662.6 84 12.6 0.362 107 16.05 0.448 124 18.6 0.6102.8 86 12.9 0.371 112 16.8 0.469 130 19.5 0.6403 87 13.05 0.375 115 17.25 0.481 134 20.1 0.660

3.2 91 13.65 0.392 118 17.7 0.494 140 21 0.6893.4 94 14.1 0.405 121 18.15 0.506 144 21.6 0.7093.6 94 14.1 0.405 122 18.3 0.511 148 22.2 0.7293.8 94 14.1 0.405 124 18.6 0.519 151 22.65 0.7434 127 19.05 0.532 154 23.1 0.758

4.2 129 19.35 0.540 156 23.4 0.7684.4 131 19.65 0.548 160 24 0.7884.6 133 19.95 0.557 162 24.3 0.7984.8 134 20.1 0.561 165 24.75 0.8125 135 20.25 0.565 167 25.05 0.822

5.2 136 20.4 0.569 171 25.65 0.8425.4 137 20.55 0.573 172 25.8 0.8475.6 138 20.7 0.578 173 25.95 0.8525.8 140 21 0.586 174 26.1 0.8576 140 21 0.586 176 26.4 0.866

6.2 140 21 0.586 177 26.55 0.8716.4 178 26.7 0.8766.6 180 27 0.8866.8 181 27.15 0.8917 183 27.45 0.901

7.2 184 27.6 0.9067.4 186 27.9 0.9167.6 186 27.9 0.9167.8 186 27.9 0.916

330.47

0.1801118

0.5907449950.172364263

235.84

134.81

0.190216

0.1691812

0.334821429

Teg. normal (kg/cm²)Teg. Geser (kg/cm²)

0.172 0.4050.335 0.5860.591 0.916

Kohesi (kg/cm²) 0.186

Ø=(arc tag(1.226)+180/3.14)58.21141963

0.405

0.586

0.916y = 1.2265x + 0.1867y = 1.2265x + 0.1867

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700

Teg. Geser (kg/cm²)

Teg.

gese

r(k

g/cm

²)

Teg. normal (kg/cm²)

Ø= 58.21Σ

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

31

Regangan Teg. GeserTeg. GeserTeg. Geserhorisontal kb. 1 kb. 2 kb. 3

(mm) (kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²)0 0 0 0

0.2 0.022 0.105 0.1330.4 0.065 0.151 0.2070.6 0.108 0.188 0.2510.8 0.147 0.226 0.2861 0.172 0.251 0.340

1.2 0.203 0.289 0.3791.4 0.228 0.326 0.4181.6 0.250 0.352 0.4581.8 0.280 0.381 0.4782 0.310 0.410 0.517

2.2 0.319 0.419 0.5422.4 0.336 0.435 0.5662.6 0.362 0.448 0.6102.8 0.371 0.469 0.6403 0.375 0.481 0.660

3.2 0.392 0.494 0.6893.4 0.405 0.506 0.7093.6 0.405 0.511 0.7293.8 0.405 0.519 0.7434 0.532 0.758

4.2 0.540 0.7684.4 0.548 0.7884.6 0.557 0.7984.8 0.561 0.8125 0.565 0.822

5.2 0.569 0.8425.4 0.573 0.8475.6 0.578 0.8525.8 0.586 0.8576 0.586 0.866

6.2 0.586 0.8716.4 0.8766.6 0.8866.8 0.8917 0.901

7.2 0.9067.4 0.9167.6 0.9167.8 0.916

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

regangan horisontal (mm)

teg.

ge

ser (

kg/c

m²)

3.6 Gambar Kerja

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Mesin Geser Langsung Kotak Geser

32

3.7 Kesimpulan

Dari pengujian geser langsung ini diperoleh nilai sudut geser dalam () dan nilai

kohesinya. Berdasarkan data pengujian, dapat disimpulkan bahwa nilai sudut geser dalam

sebesar 58,21˚dan nilai kohesi sebesar 0,186 kg/cm².

3.8 Referensi

1. ASTM D 3080 – 82

2. Bowles, J.E., "Engineering Properties of Soils and their Measurement" , Experiment

No.17.

3. Manual Pemeriksaan Bahan Jalan No.01/MN/BM/1976, PB - 0116 - 76

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Pembebanan vertikal terdiri dari keping beban Benda uji setelah dibebani

33

BAB IV

KUAT TEKAN BEBAS

( UNCONFIED COMPRESIVES STRENGTH )

4.1 Dasar Teori

Prinsip dasar dari percobaan ini adalah pemberian beban vertikal yang dinaikkan

secara bertahap terhadap benda uji berbentuk silinder yang didirikan bebas, sampai terjadi

keruntuhan. Pembacaan beban dilakukan pada interval regangan aksial tetap tertentu, yang

dapat dicapai dengan cara mempertahankan kecepatan pembebanan dengan besaran tertentu

pula selama pengujian berlangsung (strain control).

Oleh karena beban yang diberikan hanya dalam arah vertikal saja, maka percobaan ini

dikenal pula sebagai percobaan tekan satu arah (uniaxial test).

Metoda pengujian ini meliputi penentuan nilai kuat tekan bebas (Unconfined

compressive strength) - qu untuk tanah kohesif dari benda uji asli (undisturbed) maupun

buatan (remoulded or recompacted samples).

Yang dimaksud dengan kuat tekan bebas (qu), ialah besarnya beban aksial persatuan

luas pada saat benda uji mengalami keruntuhan (beban maksimum), atau bila re-gangan

aksial telah mencapai 15%.

Nilai qu yang diperloh dari pengujian ini dapat digunakan untuk menentukan

konsistensi dari tanah lempung, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.1.

Selain itu, melalui pengujian ini dapat ditentukan nilai kepekaan (sensitivity) dari tanah

kohesif, yaitu perbandingan antara nilai qu tanah asli terhadap qu tanah buatan.

Pengujian Kuat Tekan Bebas pada dasarnya merupakan keadaan yang khusus pada

percobaan Triaksial, dimana tegangan sel (confining pressure) - 3, besarnya sama dengan

nol. Dengan demikian dapat pula ditentukan nilai cohesi (c) dalam konsep tegangan total

(total pressure), yaitu sebesar 1/2 dari nilai qu.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

34

Tabel 4.1

Konsistensi tanahKuat Geser Undrained

(kg/cm2)

Sangat lunak

Lunak

Lunak s/d kenyal

Kenyal

Sangat kenyal

Kaku

Sangat kaku s/d keras

< 2.0

2.0 - 4.0

4.0 - 5.0

5.0 - 7.5

7.5 - 10.0

10.0 - 15.0

>15.0

4.2 Tujuan Percobaan

Mahasiswa dapat melaksanakan percobaan Kuat Tekan Bebas (Unconfined

Compressive Strength Test) dengan prosedur yang benar.

Mahasiswa dapat melakukan perhitungan dan penggambaran grafik, serta dapat

menentukan nilai kuat tekan bebas (qu).

Mahasiswa dapat melakukan pengujian dengan benda uji buatan, untuk menentukan

nilai kepekaan (sensitivity) tanah.

4.3 Alat & Bahan

4.3.1 Peralatan

1. Mesin beban (Load frame), dengan ketelitian bacaan sampai 0.01kg/cm2

2. Cetakan benda uji berbentuk silinder dengan tinggi 2 kali diameter

3. Alat untuk mengeluarkan contoh tanah (Extruder).

4. Pengukur waktu (Stopwatch)

5. Timbangan dengan ketelitian 0.1gram

6. Pisau tipis, kawat serta talam

7. Peralatan untuk keperluan penentuan kadar air

4.3.2 Bahan

1. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder, dengan diameter minimal 2 kali

diameter.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

35

2. Untuk benda uji dengan diameter 3,00cm, besar butir maksimum yang terkandung

dalam benda uji harus  < 0,1 diameter benda uji

3. Untuk benda uji dengan diameter 6,80cm besar butir maksimum yang terkandung

dalam benda uji harus <1/6 diameter benda uji

4. Pembuatan benda uji:

a. Benda uji asli dari tabung contoh tanah.

- Keluarkan contoh tanah dari tabung sepanjang 1-2cm dengan alat pengeluar

contoh (extruder), dan kemudian potong dengan pisau kawat.

- Pasang cetakan benda uji diatas tabung contoh, keluarkan contoh dengan alat

pengeluar contoh sepanjang cetakan dan potong dengan pisau kawat.

- Ratakan kedua sisi benda uji dengan pisau tipis dan keluarkan dari cetakan.

b. Buatan ( remoulded )

- Siapkan contoh tanah dari benda uji asli bekas pengujian, atau sisa-sisa contoh

tanah yang sejenis.

- Siapkan data berat isi dan kadar air asli, serta volume cetakan.

- Sesuaikan kadar air dari contoh tanah agar sama atau mendekati nilai kadar air

asli.

- Cetak benda uji kedalam tabung contoh yang telah diketahui volumenya,

sehingga mempunyai berat isi yang sama atau men-dekati berat isi tanah asli.

- Terhadap benda uji yang terdapat dalam tabung, ulangi langkah (a) diatas.

4.4 Prosedur Kerja

1. Timbang benda uji, kemudian letakan pada mesin tekan bebas secara sentris

dimana permukaan piston bagian bawah menyentuh permukaan benda uji bagian

atas

2. Atur arloji beban dan arloji regangan pada angka nol.

3. Jalankan mesin beban, baca dan catat beban pada bacaan divisi 20; 40 60; 80, dan

seterusnya

4. Pelaksanaan pengujian dihentikan apabila telah tercapai salah satu dari keadaan

berikut ini:

- Pembacaan beban telah menurun, atau relatif tetap untuk 3 (tiga) pembacaan

terakhir berturut-turut.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

36

4.5 Perhitungan

1. Besar regangan aksial dihitung dengan rumus:

dimana:

= regangan aksial [%]

L = perubahan panjang benda uji [cm]

Lo = panjang benda uji semula [cm]

2. Luas penampang benda uji rata-rata pada regangan tertentu:

dimana :

Ao = luas penampang benda uji mula-mula [cm2]

3. Nilai tegangan normal :

dimana:

P = n x [kg]

n = tegangan normal [kg/cm2]

P = gaya aksial [kg]

A = luas penampang rata-rata pada regangan tertentu [cm2]

n = bacaan arloji beban [div]

= kalibrasi dari ring beban [kg/div]

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

qu = 3

Tega

ngan

aks

ial [

kg/c

m2 ]

37

4. Gambar grafik hubungan regangan dengan tegangan

Hasil Pengujian

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

qu

Regangan aksial [%]

Tega

ngan

aks

ial [

kg/c

m2 ]

Benda uji asli

Tegangan aksial

38

Data Tanah:Diameter (mm)Tinggi/L0 (mm)Luas/A0 (cm²) Berat Tanah (gr)

Bacaan Regangan (div)

Bacaan Beban (div)

Deformasi ΔI

Unit Strain (%) ε = ∆l / lo

Luas Terkoreksi A' = Ao / ( 1 -ε )

Nilai Beban P

Tegangan Deviator σ= P/A'

0 0 0 0 11.220 0.000 020 1 0.2 0.252 11.248 0.140 0.01240 2 0.4 0.503 11.277 0.280 0.02560 4 0.6 0.755 11.305 0.560 0.05080 6 0.8 1.007 11.334 0.840 0.074

100 7 1 1.258 11.363 0.980 0.086120 9 1.2 1.510 11.392 1.260 0.111140 10 1.4 1.761 11.421 1.400 0.123160 12 1.6 2.013 11.451 1.680 0.147180 14 1.8 2.265 11.480 1.960 0.171200 16 2 2.516 11.510 2.240 0.195220 18 2.2 2.768 11.539 2.520 0.218240 19 2.4 3.020 11.569 2.660 0.230260 21 2.6 3.271 11.599 2.940 0.253280 23 2.8 3.523 11.630 3.220 0.277300 25 3 3.775 11.660 3.500 0.300320 27 3.2 4.026 11.691 3.780 0.323340 28 3.4 4.278 11.721 3.920 0.334360 30 3.6 4.529 11.752 4.200 0.357380 32 3.8 4.781 11.783 4.480 0.380400 33 4 5.033 11.815 4.620 0.391420 35 4.2 5.284 11.846 4.900 0.414440 36 4.4 5.536 11.878 5.040 0.424460 40 4.6 5.788 11.909 5.600 0.470480 41 4.8 6.039 11.941 5.740 0.481500 43 5 6.291 11.973 6.020 0.503520 44 5.2 6.543 12.005 6.160 0.513540 45 5.4 6.794 12.038 6.300 0.523560 46 5.6 7.046 12.070 6.440 0.534580 47 5.8 7.297 12.103 6.580 0.544600 48 6 7.549 12.136 6.720 0.554620 49 6.2 7.801 12.169 6.860 0.564640 50 6.4 8.052 12.203 7.000 0.574660 51 6.6 8.304 12.236 7.140 0.584680 52 6.8 8.556 12.270 7.280 0.593700 53 7 8.807 12.304 7.420 0.603720 54 7.2 9.059 12.338 7.560 0.613740 55 7.4 9.311 12.372 7.700 0.622760 56 7.6 9.562 12.406 7.840 0.632780 56 7.8 9.814 12.441 7.840 0.630800 56.5 8 10.065 12.476 7.910 0.634820 57 8.2 10.317 12.511 7.980 0.638840 58 8.4 10.569 12.546 8.120 0.647860 58 8.6 10.820 12.581 8.120 0.645880 58 8.8 11.072 12.617 8.120 0.644

37.879.4811.22

152.41

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

39

Unit Strain (%) ε = ∆l / lo

Tegangan Deviator σ= P/A'

0 00.252 0.0120.503 0.0250.755 0.0501.007 0.0741.258 0.0861.510 0.1111.761 0.1232.013 0.1472.265 0.1712.516 0.1952.768 0.2183.020 0.2303.271 0.2533.523 0.2773.775 0.3004.026 0.3234.278 0.3344.529 0.3574.781 0.3805.033 0.3915.284 0.4145.536 0.4245.788 0.4706.039 0.4816.291 0.5036.543 0.5136.794 0.5237.046 0.5347.297 0.5447.549 0.5547.801 0.5648.052 0.5748.304 0.5848.556 0.5938.807 0.6039.059 0.6139.311 0.6229.562 0.6329.814 0.630

10.065 0.63410.317 0.63810.569 0.64710.820 0.64511.072 0.644

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tega

ngan

Dev

iato

r ( k

g/cm

² )

Regangan (%)

Tegangan Deviator σ= P/A'

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

σ maks= 0.647

Ø= 0

c= 0.323

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

40

4.6 Gambar Kerja

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Mesin Beban (Load Frame) Pengukur Bacaan Beban & Regangan

Mengukur tinggi Akhir Benda Uji setelahPembebanan

Proses Pembebanan pada benda uji

41

4.7 Kesimpulan

Dari hasil pengujian diperoleh tanah di daerah buring mempunyai nilai unite strain

sebesar 10,569 % dan nilai tegangan deviator sebesar 0,647 kg/cm2.

4.8 Referensi

1. ASTM D 2166 - 85.

2. AASHTO.

3. Bowles, J.E., "Engineering Properties of Soils and their Measurement" , Experiment

No.14

4. Head, K. H.,"Manual of Soil Laboratory Testing" Vol.I Section 2.5.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

42

BAB V

TRIAKSIAL (TRIAXIAL)

5.1 Dasar Teori

Dibandingkan dengan percobaan Geser Langsung maupun Kuat Tekan Bebas,

pelaksanaan percobaan  Triaksial diketahui lebih rumit, namun diakui sebagai cara yang

paling baik untuk mendapatkan parameter-parameter geser tanah c dan , oleh karena kondisi

tegangan-tegangan dilapangan dapat ditirukan dengan cara pemberian tegangan sel (3) pada

benda uji. Selain itu pada percobaan Triaksial tersedia pula fasilitas untuk mengukur tekanan

air pori dan perubahan volume selama pelaksanaan pengujian.

Beberapa jenis pengujian yang dapat dilakukan pada percobaan Triaksial antara lain:

- Unconsolidated Undrained test , adalah pengujian tanpa konsolidsi dan tanpa

pengaliran, disebut sebagai pengujian cepat atau U-test. Pada semua tahapan

pengujian, keran pengaliran (sistim tekanan air pori) dalam keadaan tertutup. Cara

pengujian ini tidak dapat diterapkan pada jenis tanah non-kohesif jenuh (S = 100%).

Parameter geser yang didapatkan dari cara pengujian ini ber-dasarkan konsep

tegangan total (total pressure). Pengujian ini memberikan parameter geser Cu dan u.

- Consolidated Undrained test , adalah pengujian dengan konsolidasi tanpa pengaliran,

disebut juga pengujian konsolidasi-cepat atau CU-test. Pada tahap pemberian

tegangan sel (3) keran pengaliran (sistim tekanan air pori) dalam keadaan terbuka,

dan ditunggu hingga proses konsolidasi berakhir yang dapat diamati melalui tabung

perubahan volume. Untuk mempercepat proses konsolidasi pada tanah kohesif,

biasanya digunakan cara-cara khusus, antara lain dengan memasang kolom pasir

ditengah-tengah benda uji, atau membungkus benda uji dengan lembaran tipis kertas

saring. Sesudah konsolidasi selesai, keran pengaliran dibuka, kemudian diberikan

tegangan deviator sampai terjadi keruntuhan. Parameter geser yang diperoleh dari

pengujian ini berdasarkan konsep tegangan efektif (effective stress), yang dinyatakan

dalam notasi c' dan '.

- Consolidated   Drained test ,  adalah pengujian dengan konsolidasi dan pengaliran,

disebut juga pengujian konsolidasi-lambat atau CD-test. Pada semua tahapan

pengujian keran pengaliran (sistim tekanan air pori) dalam keadaan terbuka. Seperti

halnya pada CU-test, beban deviator diberikan setelah proses konsolidasi selesai.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

43

Pembebanan dilakukan dengan lambat, dimana tegangan air pori yang timbul cukup

kecil, sehingga tidak mempeng-aruhi parameter geser yang diperoleh. Seperti halnya

pada CU-test parameter geser yang diperoleh berdasarkan konsep tegangan efektif

(effective stress), yang dinyatakan dalam notasi c' dan '.

Ukuran sel Triaksial yang sesuai dengan diameter benda uji tersedia dalam berbagai

ukuran, namun yang umum digunakan adalah sel untuk benda uji berdiameter 38mm, dengan

perbandingan tinggi terhadap diameter (L/d) yang disyaratkan berkisar antara 2.0 sampai 3,0.

Pengujian dengan diameter benda uji yang lebih besar dapat dilakukan, selama peralatan

yang diperlukan tersedia. Sesuai dengan keperluannya benda uji dapat dibuat dari contoh

tanah asli (undisturbed), maupun buatan (remoulded).

Untuk satu seri percobaan Triaksial, diperlukan minimal 2 (dua) buah benda uji dengan

kadar air dan berat isi yang kurang lebih sama (identik).

Prinsip dasar dari pelaksanaan pengujian yaitu; mula-mula terhadap masing-masing

benda uji diberikan tegangan sel dan ditunggu sampai stabil, selanjutnya berikan tegangan

deviator dimana beban dibaca pada regangan tetap tertentu (strain controlled), hingga

tercapai keruntuhan. Tergantung pada jenis pengujian, selama pemberian tegangan sel, keran

pengaliran dapat dalam keadaan tertutup (unconsolidated), atau terbuka (consolidated).

Selanjutnya berdasarkan data yang diperoleh dari pelaksanaan pengujian, dapat

digambarkan grafik lingkaran Mohr untuk menentukan kohesi (c) dan sudut geser dalam ( )

tanah yang diperlukan untuk berbagai perhitungan stabilitas.

5.2 Tujuan Percobaan

Mahasiswa dapat melaksanakan percobaan Triaksial dengan prosedur standar secara

benar.

Mahasiswa dapat dapat menggambarkan lingkaran Mohr, serta dapat menen-tukan

besarnya nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (), dari contoh tanah yang diuji.

5.3 Alat & Bahan

5.3.1 Peralatan

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

44

1. Mesin tekan yang dilengkapi dengan cincin beban dan arloji regangan dengan

ketelitian 0.01mm.

2. Sel Triaksial.

3. Tabung belah pencetak benda uji.

4. Karet membran, karet seal, penjepit dan batu pori.

5. Pompa vakum dan tabung isap.

6. Timbangan dengan ketelitian 0.1gram, jangka sorong, pisau tipis, dll

7. Tabung air bertekanan, dilengkapi manometer pengukur tegangan.

8. Peralatan untuk penentuan kadar air.

5.3.2 Bahan

Cara pembuatan benda uji dari contoh tanah non-kohesif (pasir lepas) jauh lebih sulit

dibandingkan dengan tanah kohesif (lempung).

Berikut ini dijelaskan cara pembuatan benda uji dari jenis tanah kohesif, yang dapat

dicetak langsung dari tabung contoh, contoh kubus, ataupun dari contoh tanah buatan.

1. Benda uji berbentuk silinder, dengan tinggi minimum 2 kali diameter.

2. Benda uji dapat dibuat dari:

- Tanah asli dalam tabung contoh.

a. Keluarkan contoh tanah dari tabung sepanjang 1-2cm dengan alat  pengeluar

contoh (extruder), kemudian potong dan rata-kan dengan pisau/kawat tipis.

b. Pasang cetakan belah benda uji diatas tabung contoh, keluar-kan contoh

dengan alat pengeluar contoh sepanjang cetakan belah, kemudian potong dan

ratakan dengan pisau/kawat tipis.

c. Ratakan sisi yang lain dengan pisau tipis, kemudian keluar-kan dari cetakan.

- Tanah buatan (remoulded).

a. Siapkan contoh tanah dari bekas benda uji asli atau contoh tanah lain sejenis.

b. Sesuaikan kadar air, kemudian cetak contoh tanah kedalam tabung yang telah

diketahui volumenya, agar didapatkan berat isi yang dikehendaki.

c. Selanjutnya lakukan seperti langkah pada benda tanah asli.

3. Timbang berat, dan ukur diameter serta tinggi benda uji.

- Catat tinggi benda uji dari rata-rata 4 (empat) tempat pengukuran.

- Catat diameter benda uji rata-rata dengan rumus:

`

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

45

dimana:

do = diameter benda uji rata-rata, digunakan untuk menghitung luas

penampang mula-mula (Ao).

da = diameter rata-rata dari 2 (dua) pengukuran pada bagian atas benda uji.

dt = diameter rata-rata dari 2 (dua) pengukuran pada bagian tengah benda

uji.

db = diameter rata-rata dari 2 (dua) pengukuran pada bagian bawah benda

uji.

4. Pasang karet membran pada benda uji yang telah disiapkan, lakukan secara hati-hati

agar struktur tanah tidak terganggu, gunakan tabung isap dan pom-pa vakum

5.4 Prosedur Kerja

1. Letakkan benda uji pada pusat alas mesin tekan secara vertikal..

2. Pasang sel Triaksial serta kencangkan kedua mur, agar pada saat pemberian

tegangan sel, air tidak keluar.

3. Beri tegangan sel/keliling (3) pada benda uji pertama sebesar nilai tegangan

total horisontal yang ada pada kedalaman pengambilan contoh tanah, dengan

rumus:

3 = h = Ko x v

dimana:

h = tegangan horisontal [kg/cm2]

Ko = tekanan tanah diam (at rest coefficient), untuk tanah kohesif

berkonsolidasi normal diambil sebesar 0.40 s/d 0.80

v = tegangan vertikal = wet . h [kg/cm2]

wet = berat isi tanah basah [kg/cm3]

h = kedalaman pengambilan contoh tanah [cm]

4. Jalankan mesin sampai batang tekan menyentuh cincin beban dan pelat penutup

bagian atas benda uji (ditandai  dengan bergeraknya jarum arloji pada cincin

beban).

5. Atur arloji regangan dan arloji cincin beban pada posisi nol pembacaan.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

46

6. Mesin dijalankan kembali dengan kecepatan sebesar 0,50mm s/d 1,25mm

permenit atau menurut petunjuk instruktur.

7. Catat bacaan arloji cincin beban setiap 1/4menit atau 1/2menit atau menurut

petunjuk instruktur.

8. Lanjutkan pengamatan hingga tercapai keruntuhan, dengan ketentuan:

- Pembacaan arloji beban telah menunjukkan nilai tetap pada 3 (tiga) pembacaan

terakhir berturut-turut.

- Telah terjadi regangan sebesar 20%.

9. Setelah selesai, kurangi tegangan keliling secara bertahap sampai nol.

10. Lepaskan sel Triaksial, ambil benda uji amati dan buat sketsa bentuk

keruntuhannya.

11. Timbang benda uji, dan cari kadar airnya.

12. Ganti dengan benda uji yang baru, ulangi langkah 1 s/d 2.

13. Ulangi langkah 3 dengan dengan tegangan keliling sebesar 2 (dua) kali tegangan

keliling yang pertama.

14. Ulangi langkah 4 s/d 11.

5.5 Perhitungan

1. Besar regangan aksial dihitung dengan rumus:

dimana : Ao = luas penampang benda uji semula [cm2]

2. Luas penampang benda uji rata-rata:

dimana :

i = tegangan deviator untuk regangan ke-i [kg/cm2]

Pi = beban aksial (terkalibrasi) untuk regangan ke-i, dari masing-

masing benda uji [kg]

A = luas penampang rata-rata [cm2]

3. Tegangan deviator:

fi = 3i +

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

47

dimana :

fi = tegangan aksial runtuh dari benda uji ke-i [kg/cm2]3i = tegangan keliling dari benda uji ke-i [kg/cm2]i = tegangan devitor runtuh dari benda uji ke-i [kg/cm2]

4. Tegangan utama terbesar (major principle stress) :

- Jarak pusat lingkaran (OC) diukur pusat sumbu dapat ditentukan dengan rumus:

- Jari-jari dar masing-masing lingkaran, ditentukan dengan rumus:

5. Gambar lingkaran Mohr (Gambar 5.1) untuk masing-masing benda uji:

6. Berdasarkan gambar 5.1 diatas tentukan nilai parameter-parameter geser tanah

sebagai berikut :

- Nilai kohesi (c) adalah jarak vertikal dari pusat sumbu ke titik potong garis

singgung kedua lingkaran dengan sumbu vertikal.

- Sudut geser dalam () adalah sudut kemiringan garis singgung kedua lingkaran

terhadap sumbu horisontal.

7. Gambar sketsa benda uji pada saat runtuh, untuk menentukan jenis keruntuhannya.

8. Cantumkan dalam laporan jenis pengujian yang dilakukan.

Hasil Pengujian

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Tegangan aksial

48

Diameter (mm)Tinggi/L0 (mm)Luas/A0 (cm²) Berat Tanah (gr)Tekanan (Kg)

Bacaan Regangan (div)

Bacaan Beban (div)

Deformasi ΔIUnit Strain (%)

ε = ∆l / lo

Luas Terkoreksi A' = Ao / ( 1 -ε )

Nilai Beban P

Tegangan Deviator σ= P/A'

0 0 0 0 11.22 0 020 1 0.2 0.252 11.248 0.14 0.01240 6 0.4 0.503 11.277 0.84 0.07460 9 0.6 0.755 11.305 1.26 0.11180 16 0.8 1.007 11.334 2.24 0.198100 23 1 1.258 11.363 3.22 0.283120 27 1.2 1.510 11.392 3.78 0.332140 30 1.4 1.761 11.421 4.2 0.368160 34 1.6 2.013 11.451 4.76 0.416180 36 1.8 2.265 11.480 5.04 0.439200 38 2 2.516 11.510 5.32 0.462220 40 2.2 2.768 11.539 5.6 0.485240 42 2.4 3.020 11.569 5.88 0.508260 45 2.6 3.271 11.599 6.3 0.543280 46 2.8 3.523 11.630 6.44 0.554300 46 3 3.775 11.660 6.44 0.552320 48 3.2 4.026 11.691 6.72 0.575340 49 3.4 4.278 11.721 6.86 0.585360 49 3.6 4.529 11.752 6.86 0.584380 49 3.8 4.781 11.783 6.86 0.582

100

Data Tanah 137.8

79.4811.22165.46

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

49

Bacaan Regangan

(div)

Bacaan Beban (div)

Deformasi ΔI

Unit Strain (%) ε = ∆l / lo

Luas Terkoreksi A' = Ao / ( 1 -ε )

Nilai Beban P

Tegangan Deviator σ= P/A'

0 0 0 0 11.22 0 020 10 0.2 0.252 11.248 1.4 0.12440 13 0.4 0.503 11.277 1.82 0.16160 18 0.6 0.755 11.305 2.52 0.22380 22 0.8 1.007 11.334 3.08 0.272

100 26 1 1.258 11.363 3.64 0.320120 29 1.2 1.510 11.392 4.06 0.356140 31 1.4 1.761 11.421 4.34 0.380160 34 1.6 2.013 11.451 4.76 0.416180 36 1.8 2.265 11.480 5.04 0.439200 38 2 2.516 11.510 5.32 0.462220 40 2.2 2.768 11.539 5.6 0.485240 41 2.4 3.020 11.569 5.74 0.496260 44 2.6 3.271 11.599 6.16 0.531280 46 2.8 3.523 11.630 6.44 0.554300 47 3 3.775 11.660 6.58 0.564320 49 3.2 4.026 11.691 6.86 0.587340 51 3.4 4.278 11.721 7.14 0.609360 52 3.6 4.529 11.752 7.28 0.619380 54 3.8 4.781 11.783 7.56 0.642400 56 4 5.033 11.815 7.84 0.664420 57 4.2 5.284 11.846 7.98 0.674440 59 4.4 5.536 11.878 8.26 0.695460 60 4.6 5.788 11.909 8.4 0.705480 61 4.8 6.039 11.941 8.54 0.715500 63 5 6.291 11.973 8.82 0.737520 64 5.2 6.543 12.005 8.96 0.746540 65 5.4 6.794 12.038 9.1 0.756560 66 5.6 7.046 12.070 9.24 0.766580 68 5.8 7.297 12.103 9.52 0.787600 70 6 7.549 12.136 9.8 0.808620 72 6.2 7.801 12.169 10.08 0.828640 73 6.4 8.052 12.203 10.22 0.838660 74 6.6 8.304 12.236 10.36 0.847680 76 6.8 8.556 12.270 10.64 0.867700 78 7 8.807 12.304 10.92 0.888720 79 7.2 9.059 12.338 11.06 0.896740 80 7.4 9.311 12.372 11.2 0.905760 81 7.6 9.562 12.406 11.34 0.914780 82 7.8 9.814 12.441 11.48 0.923800 82 8 10.065 12.476 11.48 0.920820 84 8.2 10.317 12.511 11.76 0.940840 85 8.4 10.569 12.546 11.9 0.949860 85 8.6 10.820 12.581 11.9 0.946880 85 8.8 11.072 12.617 11.9 0.943

200

79.4811.22

166.66

Data Tanah 237.8

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

50

Unit Strain (%) ε = ∆l / lo

Tegangan Deviator 1

σ= P/A'

Tegangan Deviator 2

σ= P/A'0 0 0

0.252 0.012 0.1240.503 0.074 0.1610.755 0.111 0.2231.007 0.198 0.2721.258 0.283 0.3201.510 0.332 0.3561.761 0.368 0.3802.013 0.416 0.4162.265 0.439 0.4392.516 0.462 0.4622.768 0.485 0.4853.020 0.508 0.4963.271 0.543 0.5313.523 0.554 0.5543.775 0.552 0.5644.026 0.575 0.5874.278 0.585 0.6094.529 0.584 0.6194.781 0.582 0.6425.033 0.6645.284 0.6745.536 0.6955.788 0.7056.039 0.7156.291 0.7376.543 0.7466.794 0.7567.046 0.7667.297 0.7877.549 0.8087.801 0.8288.052 0.8388.304 0.8478.556 0.8678.807 0.8889.059 0.8969.311 0.9059.562 0.9149.814 0.923

10.065 0.92010.317 0.94010.569 0.94910.820 0.94611.072 0.943

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 2 4 6 8 10 12

Unit Strain (%)

Teg.

Dev

iato

r (kg

/cm²)

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

51

5.6 Gambar Kerja

5.7 Kesimpulan

5.8 Referensi

1. ASTM D 2580-70.

2. AASHTO T234-70.

3. Bowles, J. E., “Engineering Properties of Soils and their Measurement” Experiment

No.15..

4. Manual Pemeriksaan Bahan jalan No. 01/MN/BM/1976, PB-0116-76.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Mesin Tekan Pompa Vakum & Air

52

BAB VI

KONSOLIDASI ( CONSOLIDATION )

6.1 Dasar Teori

Bila tanah jenuh dibebani, maka seluruh beban/tegangan tersebut mula-mula

akan ditahan oleh masa air yang terperangkap dalam ruang pori tanah. Hal ini terjadi

karena air bersifat tidak mudah dimampatkan (incompresible), sebaliknya struktur

butiran tanah bersifat dapat dimampatkan (compresible). Tegangan air yang timbul

akibat pembebanan disebut tegangan air pori lebih (excess pore pressure), dan jika

tegangan ini lebih besar dari tegangan hidrostatik, maka air akan mengalir keluar secara

perlahan-lahan dari ruang pori tanah. Seiring dengan keluarnya air, tegangan akibat

pembebanan secara berangsur-angsur dialihkan dan pada akhirnya akan ditahan

seluruhnya oleh kerangka butiran tanah. Kejadian diatas diikuti dengan proses

merapatnya butiran-butiran tanah tersebut satu sama lain, yang mengakibatkan

terjadinya perubahan volume (deformasi), yang besarnya kurang lebih sama dengan

volume air yang keluar.

Dengan demikian, peristiwa konsolidasi dapat didefenisikan sebagai proses

mengalirnya air keluar dari ruang pori tanah jenuh dengan kemampuan lolos air

(permeabilitas) rendah, yang menyebabkan terjadinya perubahan volume, sebagai

akibat adanya tegangan vertikal tambahan, yang disebabkan oleh beban luar.

Kecepatan perubahan volume pada proses konsolidasi selain tergantung pada

besar tegangan vertikal tambahan, juga sangat ditentukan oleh kemampuan lolos air

(permea-bilitas) tanah. Pada tanah pasir/berpasir yang biasanya mempunyai koefisien

permeabilitas tinggi, waktu yang diperlukan untuk proses konsolidasi terjadi relatif

cepat, sehingga pada umumnya tidak perlu diperhatikan.

Sebaliknya pada tanah-tanah lempung, terutama yang nilai permeabilitasnya

sangat rendah, proses konsolidasi akan berlangsung dalam selang waktu yang lebih

lama, sehingga sangat perlu untuk diperhatikan.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

53

Tujuan percobaan ini meliputi penentuan kecepatan dan besarnya penurunan

konsolidasi tanah (rate and magnitude of settlement consolidation) yang ditahan

secara lateral akibat pembebanan dan pengaliran air secara vertikal.

Dimana kecepatan penurunan dinyatakan dalam Koefisien Konsolidasi

(Conso-lidation Coefficient ) Cv, sedangkan untuk menggambarkan besarnya

penurunan, digunakan Indeks Pemampatan (Compression index) Cc.

Kegunaan dari pengujian ini adalah untuk memperoleh gambaran mengenai besaran

kecepatan dan penurunan pondasi bangunan yang didirikan diatas tanah lempung jenuh.

6.2 Tujuan Percobaan

Mahasiswa dapat melakukan percobaan konsolidasi satu dimensi dengan

prosedur yang benar.

Mahasiswa dapat menggambarkan kurva konsolidasi dari masing-masing

tahap pembebanan, serta menghitung Koefisien Konsolidasi (Cv) berdasar-kan

cara Casagrande dan cara Taylor.

Pesera pelatihan dapat menghitung dan menggambarkan kurva hubungan

antara perubahan angka pori terhadap tegangan efektif (P'), dengan skala semi-

log.

Mahasiswa dapat menggambarkan garis konsolidasi laboratorium dan

lapangan, serta menghitung Indeks Pemampatan tanah (Cc).

Mahasiswa dapat menggambarkan dan menetapkan tegangan prakonsoli-dasi

(Pc)

6.3 Alat & Bahan

6.3.1 Peralatan

1. 1 (satu) set alat konsolidasi.

2. Peralatan untuk membuat benda uji, termasuk cincin untuk mengambil contoh

tanah, pisau/spatula, serta extruder.

3. Arloji pengukur deformasi (extensiometer) dengan ketelitian minimal

0.002mm

4. Timbangan dengan ketelitian 0.01gram

5. Peralatan yang diperlukan untuk penentuan kadar air.

6. Pengukur waktu (Stopwatch).

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

54

6.3.2 Bahan

Bersihkan cincin konsolidasi, ukur diameter kemudian timbang dan catat

beratnya, gunakan timbangan dengan ketelitian 0,1gram

Benda uji dapat dicetak langsung dari tabung contoh, dengan menggunakan

alat pengeluaran contoh tanah (extruder), dimana diameter luar cincin

konsolidasi harus lebih kecil minimal 6,00mm dari diameter dalam tabung

contoh. Jika benda uji akan diambil dari contoh kubus, hal ini harus dilakukan

dengan penekanan secara hati-hati. Cara penumbukkan tidak dianjurkan, untuk

menghindari terganggunya struktur tanah benda uji

Kedua bidang permukaan benda uji harus benar-benar rata, dan tegak lurus

terhadap poros cincin konsolidasi

Ukur tinggi dan timbang, serta catat berat benda uji dalam cincin konsoli-dasi

Ambil sisa-sisa tanah bekas potongan yang cukup representatif untuk dihitung

kadar airnya. Cari pula berat jenis (Gs), dan Indeks plastisitasnya (Ip = LL-

PL).

6.4 Prosedur Kerja

Pasang kertas saring dan batu berpori yang telah dijenuhkan sebelumnya, pada

kedua sisi permukaan benda uji yang telah dipersiapkan pada langkah

(4.14.4) diatas, kemudian letakkan kedalam sel konsolidasi.

Pasang alat penumpu diatas batu berpori, sehingga bagian atasnya menyentuh

tepat pada sistim pembeban, kemudian berikan pembebanan awal (seating

pressure) sebesar 0.05kg/cm2, serta atur arloji pengukur deformasi pada posisi

pembacaan awal. Untuk benda uji yang terdiri dari jenis tanah lempung sangat

lunak, beban awal yang diberikan adalah 0,025 kg/cm2 atau kurang.

Sebelum dibebani, benda uji dijenuhkan terlebih dahulu dengan mengisikan

air pada sel konsolidasi dan dibiarkan selama 24jam. Jika benda uji berupa

jenis tanah expansif, penambahan air baru dilakukan pada pembacaan 1 (satu)

menit setelah pembebanan pertama.

Pasang beban pertama sehingga tegangan yang bekerja pada benda uji sebesar

0.25kg/cm2. Catat perubahan arloji deformasi pada menit-menit ke: 0.25;

1.00; 2.25; 4.00; 6.25; 9.00; 12.25; 16.00; 25.00; 36.00; 49.00; 64.00; 81.00;

100.00.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

55

Pembacaan dihentikan pada saat pembacaan arloji deformasi telah

menunjukkan angka yang tetap, atau dengan perubahan yang relatif sangat

kecil, biasanya sekitar 24 jam. Jika memungkinkan sebaiknya pembacaan

dilakukan pula pada jam-jam antara tertentu.

Catat pembacaan terakhir dari arloji deformasi, dan berikan beban berikut-nya

dengan rasio peningkatan beban (Load Increment Ratio - LIR) = 1, sebagai

contoh bila beban pertama adalah 0.25kg/cm2, maka dengan LIR = 1, beban

kedua adalah 0,50kg/cm2.

Ulangi langkah (5.5) dan (5.6) diatas, hingga beban terakhir pada pengujian

menimbulkan tegangan sebesar 16.00kg/cm2. Pemberian beban maksimum

sebetulnya tergantung pada kebutuhan, yaitu sebesar beban yang diperkira-kan

akan bekerja pada lapisan tanah tersebut.

Pada akhir pembebanan maksimum, beban dikurangi paling sedikit dalam 2

(dua) tahap, sampai mencapai beban awal. Misalnya jika pembebanan pertama

dan terakhir masing-masing sebesar 0.25kg/cm2 dan 8.00kg/cm2, maka

lakukanlah pengurangan beban mulai dari 8.00kg/cm2 menjadi 4.00kg/cm2,

dan kemudian 0.25kg/cm2. Pada setiap tahap pengurangan beban, biarkan

benda uji berada dibawah tekanan sekurang-kurangnya selama 5 (lima) jam,

kemudian baca dan catat perubahan (pengembangan) dari arloji deformasi

Keluarkan benda uji dalam cincin dari sel konsolidasai, timbang beratnya,

kemudian keringkan di dalam oven, timbang kembali beratnya, sekaligus cari

kadar airnya.

6.5 Perhitungan

Gambarkan kurva hubungan antara penurunan kumulatif terhadap

waktu berdasarkan cara Casagrande (Log-time method) dan cara Taylor

(Square root-time method).

- Cara Casagrande

Tetapkan 2 (dua) buah titik pada awal kurva yang berbentuk pa-rabola,

misalnya titik (a) dan (b) pada gambar 12.1 dengan rasio selang waktu 1 : 4.

Sebagai contoh titih (a) digambarkan pada waktu (t) = 0.5 menit, maka titik (b)

digambarkan pada waktu (t) = 2menit.

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

56

Tentukan letak titik (d), dengan mengukur jarak (ad) sama dengan (ac)

secara vertikal.Ulangi langkah diatas dengan interval waktu (t) yang lain,

misalnya 0.25 dan 1.00menit, serta 0.75 dan 3.00menit, tetapkan letak titik (d)

dengan cara yang sama. Tetapkan letak titik (d) rata-rata dari dua atau tiga

pembacaan diatas yang merupakan posisi teoritis derajat konsolidasi U = 0%.

Letak teoritis derajat konsolidasi U = 100% yaitu titik (E), dapat dicari

dengan menggambarkan garis-garis singgung (AB) dan (CD) melalui

perubahan arah lengkungan pada akhir kurva.Dengan demikian waktu (t50)

untuk U = 50% yang merupakan standar perhitungan Cv dengan cara

Casagrande, dapat ditentukan

- Cara Taylor

Perpanjangan bagian yang lurus pada kurva sehingga memotong

sumbu vertikal dan horizontal masing-masing di titik A dan B.Titik A

menunjukkan derajat konsolidasi teoritis U = 0%, yang dinyatakan dengan d0.

Dari titik A buatlah garis lurus AC sedemikian rupa, sehingga jarak OC = 1.15

x jarak OB. Garis AC akan memotong kurva pada titik D, yang merupakan

posisi derajat konsolidasi U = 90%, yang ditunjukkan dengan deformasi

kumulatif d90. Dengan demikian waktu konsolidasi t90 sebagai dasar

perhitungan Cv menggunakan rumus Taylor dapat ditentukan, yaitu pangkat

dua dari t90. Letak teoritis derajat konsolidasi U = 100% yang ditunjukkan

dengan deformasi kumulatif d100, dapat dicari dengan cara interpolasi jarak d0

dan d90.

Menghitung koefisien konsolidasi (Cv)

- Cara Casagrande

- Cara Taylor

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

57

dimana:

H = panjang pengaliran (ketebalan benda uji rata-rata untuk peng-aliran

tunggal) pada tahap pembebanan tertentu [mm]

t50 = waktu yang diperlukan untuk derajat konsolidasi 50% [menit]

t90 = waktu yang diperlukan untuk derajat konsolidasi 90% [menit]

Gambarkan kurva hubungan antara perubahan angka pori (e) terhadap

pembebanan/tegangan efektif (P') menggunakan skala semi-log.

Perhitungan tinggi butir tanah awal, 2H0

dimana:

2H0 = tinggi butir tanah awal

Ws = berat tanah kering

Gs = berat jenis tanahA = luas permukaan benda uji

Perhitungan Angka Pori (e)

dimana:

e0 = angka pori

2H = tinggi benda uji awal

2H0 = tinggi butir tanah awal

Gambar 12.3

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Log - Tegangan PcO

A

Pengurangan beban

Penambahan beban

Garis bagi

0.42 e0

Garis konsolidasi lapangan

Garis konsolidasi laboratorium

Jari-jari minimum

e0

P0

e1

58

Perhitungan Indeks Pemampatan tanah C

Gambar 12.4

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

Ang

ka p

ori (

e)

Log - Tegangan (kg/cm2)

Ang

ka p

ori

(e)

P2O

e2

Garis konsolidasi lapangan

P1

e

59

dimana:

Cc adalah Indeks Pemampatan

e1 dan e2 adalah angka pori yang bersesuaian dengan tegangan P1 dan P2

Evaluasi terhadap riwayat pembebanan (sifat konsolidasi)

1. Hitung geostatik efektif (Insitu Effective Stress) P'o,

P'0 = (wet .d) - (w .dw)

dimana:

wet = berat isi tanah basah [gram/cm3]

w = bera isi air [gram/cm3]

d = kedalaman lokasi pengambilan benda uji [cm]

dw = ketinggian muka air [cm]

2. Bandingkan P0 dengan tegangan prakonsolidasi (Precompression pressure)

Pc.

- Jika P0 > Pc : termasuk tanah lempung yang sedang dalam

proses konsolidasi (Under Consolidated Clay).

- Jika P0 = Pc : termasuk tanah lempung berkonsolidasi

normal (Normally Consolidated Clay).

- Jika Po < Pc : termasuk tanah lempung berkonsolidasi

lebih (Over Consolidated Clay).

Hasil Pengujian

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

60

KONSOLIDASI(ASTM D2435-80)

Data Pengujian :

Diameter contoh : 5.065 cm Kadar air (akhir) w : 38.099 % Luas contoh : 20.157 cm² Berat contoh (akhir) Wt : 59.41 gram Brt. Jenis Tanah : 2.65 Tinggi butir tnh (awal) 2 Ho : 8.05 mm

Pemberian Pembacaan Perbedaan Perubahan Tinggi Angka Pori T90 Koefisien

Beban Tegangan Akhir Penurunan tinggi contoh ruang 2H-2H0 Konsolidasi

(p) (p) Pembebanan H (2H) pori 2H0 (Cv)

(kg) (kg/cm²) (mm) (mm) (mm) (mm) detik (mm²/det)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

0.00 0.00 10.000 14.000 5.946 0.738

0.320

0.50 0.25 9.680 13.680 5.626 0.699 1,500 0.026

1.000

1.00 0.50 8.680 12.680 4.626 0.574 1,815 0.019

0.385

2.00 1.00 8.295 12.295 4.241 0.527 1,815 0.018

0.355

4.00 2.00 7.940 11.940 3.886 0.483 2,160 0.014

0.390

8.00 4.00 7.550 11.550 3.496 0.434 1,500 0.019

0.500

16.00 8.00 7.050 11.050 2.996 0.372 1,500 0.017

(0.040)

8.00 4.00 7.090 11.090 3.036 0.377

(0.120)

2.00 1.00 7.210 11.210 3.156 0.392

(0.190)

0.00 0.00 7.400 11.400 3.346 0.415

Catatan:

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH POLITEKNIK NEGERI MALANG

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

61

TEG PORI

0.00 0.738

0.10 0.722

0.25 0.699

0.50 0.574

1.00 0.527 0.60206

2.00 0.483 0.90309

4.00 0.434

8.00 0.372

4.00 0.377

1.00 0.392

0.00 0.415

e0 0.738 gt 1.960

0.42*e0 0.310 h 1.400

e1 0.320 Po 0.274

e2 0.485 Log Po -0.562

p1 2.000

p2 20.000

Cc 0.165

Teg Cv t90^0.5 2H

(kg/cm2) (mm2/s) menit (mm)

0.25 0.026 5.00 13.680

0.50 0.019 5.50 12.680

1.00 0.018 5.50 12.295

2.00 0.014 6.00 11.940

4.00 0.019 5.00 11.550

8.00 0.017 5.00 11.050

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH POLITEKNIK NEGERI MALANG

GRAFIK ATAS

GRAFIK BAWAH DATA GRAFIK

PERHIT. PoPERHITUNGAN Cc

KONSOLIDASI

(ASTM D2435-80)

0.013

0.018

0.023

0.028

0.10 1.00 10.00 100.00

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.10 1.00 10.00 100.00

e0=0.738Cc= 0.165

Tegangan (kg/cm²)

Koef

. Kon

solo

dasi

Cv(m

m²/

dtk)

Angk

aPor

i (e)

Tegangan (Kg/cm²)

Laboraturium Uji Tanah Politeknik Negeri Malang

62

6.6 Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang kami lakukan dapat diperoleh nilai e0 = 0,738

dan nilai Cc = 0.165.

6.7 Referensi

1. ASTM D 2435-80

2. AASHTO T216-81

3. Bowles, J. E.,"Engineering Properties of Soils and their Measurement"

4. Experiment No.13

5. British Standart BS Test 17

6. Head, K. H.,"Manual of Soil Laboratory Testing", Vol.2 - Chapter 14

7. Manual Pemeriksaan Bahan Jalan No.01/MN/BM/1976, PB - 0115 - 76

Laboraturium Mekanika Tanah Politeknik Negeri Malang

63

BAB VIIPENUTUP

7.1 Kesimpulan

1. Jadi dalam Praktik pengujian tanah meliputi beberapa macam pengujian

diantaranya :

f.) Pengambilan contoh tanah ( soil sampling )

g.)Penentuan geser langsung ( direct shear )

h.)Penentuan kuat tekan bebas ( unconfined compressive strength )

i.) Penentuan triaksial ( triaxial )

j.) Konsolidasi ( consolidation )

2. Berdasarkan data pengujian, dapat disimpulkan bahwa nilai sudut geser

dalam sebesar 58,21˚dan nilai kohesi sebesar 0,186 kg/cm².

3. Dari hasil pengujian diperoleh tanah di daerah buring mempunyai nilai

unite strain sebesar 10,569 % dan nilai tegangan deviator sebesar 0,647

kg/cm2.

4. Dari pengujian triaksial diperoleh nilai sudut geser dalam () dan nilai

kohesinya. Berdasarkan data pengujian, dapat disimpulkan bahwa nilai

sudut geser dalam sebesar 7,98˚dan nilai kohesi sebesar 0,18 kg/cm2.

Selain itu, diperoleh juga modulus elastisitas pada masing-masing benda

uji. Benda uji pertama sebesar 0,130 kg/cm2 dan benda uji kedua sebesar

0,078 kg/cm2.

5. Dari hasil percobaan yang kami lakukan dapat diperoleh nilai e0 = 0,738

dan nilai Cc = 0.165.

7.2 Saran

Dalam praktik uji tanah ini terdiri dari penentuan geser langsung, penentuan

kuat tekan bebas, penentuan triaksial . Dalam penelitian pun prosedur kerjanya

sudah cukup jelas. Mungkin yang perlu diperhatikan adalah ketelitian dalam

proses pengujian terutama dalam pengukuran atau penimbangan berat benda uji.

Teliti dalam melakukan penimbangan. Usahakan agar hasil yang diperoleh betul-

Laboraturium Mekanika Tanah Politeknik Negeri Malang

64

betul akurat. keaktifan dari para mahasiswa untuk bertanya dan asisten secara

berkala setelah pengujian selesai.

Dalam penggunaan Alat praktik harus hati-hati, karena walaupun praktik

banyak di dalam Laboratium tetap harus diperhatikan Kesehatan dan Keselamatan

Kerja (K3)

Laboraturium Mekanika Tanah Politeknik Negeri Malang