Direct Shear - Kel 3 [PDF]

Citation preview

PEMERIKSAAN KEKUATAN GESER LANGSUNG ( DIRECT SHEAR TEST ) Maksud dan Tujuan Direct shear test dimaksudkan untuk menentukan harga kohesi (c) dan sudut geser dalam ( φ ) dari tanah. Peralatan yang Digunakan a. Sebuah cincin Direct Shear dengan perlengkapannya. b. Cincin pemeriksaan 2 bagian dan 2 buah batu pori. c. Stop Watch. d. Sebuah extruder dan pisau pemotong tanah. e. Cincin cetak benda uji, grease ( gemuk ), dll. f. Suatu benda yang digunakan sebagai beban. Teori Dasar Keruntuhan geser ( Shear Failure ) pada suatu lapisan tanah terjadi akibat gerak relatif antara butirannya, hal ini bukan karena hancurnya butir tersebut. Jadi kekuatan geser tanah tergantung dari gaya – gaya yang bekerja antara butir – butir tersebut, yaitu : •



Gaya tarik menarik antara benda yang sejenis ( kohesi



antar



butir ). •



Gaya antara butir yang sebanding dengan tegangan effektif



yang



bekerja pada bidang geser.



τ = c + (σ -u) tan φ



Rumus : dimana : τ



= tegangan geser tanah



c = tegangan hambatan effektif kohesi σ



= tegangan normal



u = tegangan air pori φ



= sudut geser dalam effektif



Harga – harga dan dapat diukur secara langsung dari beban yang diberikan dalam kg, yang diberikan dalam tanah.



Untuk mendapatkan harga C dan φ dari rumus di atas, akan diperlukan pengukuran khusus terhadap tegangan air pori, dalam Direct Shear hal ini berpengaruh terhadap



modifikasi peralatan / perlengkapan



pesawat Direct Shear tersebut. Yang akan dibicarakan hal berikut di bawah ini adalah test type



"



Unconsolidated Drained ", dimana tidak dilakukan pengamatan terhadap konsolidasi dan tegangan air pori yang terjadi akibat pembebanan. Pada test type " UD " air pori mengalir bebas keluar masuk specimen, dengan demikian tegangan air pori tidak akan mempengaruhi perhitungan, bila Strain Rate dikontrol sampai pada tahap tertentu sehubungan dengan hal tersebut, maka untuk mendapatkan hasil yang representatif sesuai dengan pengabaian tegangan air pori tersebut. Jadi disini beban geser diberikan untuk menghasilkan Strain Rate yang lambat dan konstan. Dengan menghasilkan tegangan pori maka rumus menjadi sebagai berikut :



τ = c + tan φ Karena



yang dicari adalah parameter kekuatan tahan,



maka



dilakukan " Destructive Test " sampai benda uji diberi gaya normal ( H ) yang konstan dan gaya geser yang terus



menerus meningkat sampai



kedudukan geser tercapai. Harga - harga dan σ pada saat runtuh dipakai untuk menentukan besaran c dan φ . Tegangan normal yang diterima benda uji sbb :



σ =



Pn A



dimana : Pn = Gaya normal yang diberikan A ( kg ) A



= Luas penampang benda uji ( cm3 )



Tegangan geser yang diterima benda uji sbb :



τ



=



Ps A



=



n. N A



dimana : Ps = Gaya geser yang diberikan ( kg ) A = Luas penampang benda uji ( cm3 ) n



= Proving ring dial ( 10-4 cm )



N = Kalibrasi alat ( kg/ 10-4 cm ) Persiapan Percobaan a) Bersihkan shear ring dari direct shear dan periksa apakah lubang drain tidak tersumbat. b) Bersihkan cincin pencetak benda uji dan berikan gemuk ( Greas ) agar tanah yang dicetak tidak melekat. c) Keluarkan tanah dari tabung dengan alat extruder sepanjang + 1 cm, kemudian dipotong sehingga didapat permukaan yang rata. d) Dorong cincin pencetak yang didepan tabung contoh dan keluarkan dari tabung sehingga memasuki cincin



pencetak sampai keujungnya,



kemudian dipotong dengan melewatkannya + 0,5 cm didepan ujung dari cincin pencetakannya. e) Keluarkan benda uji tersebut dari cincin pencetak. Prosedur Percobaan a) Contoh tanah dikeluarkan dari tabung langsung dimasukkan dalam cincin, kemudian permukaan tanah diratakan dengan ring. b) Contoh tanah tersebut, direndam dalam air selama 24 jam. c) Masukkan benda uji kedalam cincin pemeriksaan yang telah terkunci menjadi satu dan pasanglah batu pori pada bagian atas dan bawah benda uji. d) Tuangkan air pada bak contoh benda uji. e) Hidupkan motor penggerak sehingga piston penggerak maju dan menyentuh tangkai shear ring atas, lalu matikan kembali motor. f) Atur proving dial pada skala nol. g) Letakkan beban 2 kg pada lengan beban dan turunkan batang penekan sehingga menyentuh shear ring atas kembali.



h) Hidupkan motor penggerak dan catat pembacaan proving ring dial menurut interval waktu tertentu. i) Percobaan dihentikan jika benda uji telah mengalami keruntuhan geser, yaitu apabila tegangan-tegangan/ atau gaya-gaya geser menurun meskipun deformasi horizontal terus bertambah. j)



Ulangi tahapan-tahapan diatas untuk benda uji kedua dan ketiga,



hanya mengubah beban yang diletakkan pada



lengan beban



( bagian g ) menjadi 4 kg dan 7 kg. Keterangan :



Beban normal total yang diterima benda adalah berat beban pada skala penahan.



Data dan Perhitungan Diameter benda uji



= 63,100 mm



Tinggi benda uji



= 20,000 mm



Luas = A = 1/4 π D2 = 1/4 π (63,10)2 = 3127,149 mm Proving ring no.



= 1155 - 2 - 3043



Kalibrasi( N )



= 0,1610 kg/10-4 cm



•



Benda uji I Beban normal = 3,5 kg 3,5



Tegangan normal (σ 1) = 31 ,27149 = 0,112 kg/cm2 •



Benda uji II Beban normal = 6,5 kg 6,5



Tegangan normal (σ 2) = 31 ,27149 = 0,208 kg/cm2 •



Benda uji III Beban normal = 8 kg 8



Tegangan normal (σ 3) = 31 ,27149 = 0,256 kg/cm2 Dari hasil percobaan diatas, baik untuk benda uji I, II dan III dapat dibaca pada dial, hasil ini dikalikan dengan kalibrasi dan dibagi dengan luas contoh tanah, sehingga didapat tegangan horizontal stress (τ ).



τ



P



Dial . x. Kalibrasi



= A = Luas . contoh .tan ah



Misalnya pada contoh tanah I ( Benda uji I ) Proving ring



= 30.10-4 cm (dial)



Kalibrasi



= 0,1610 kg/10-4 cm



Luas ( A )



= 31,27149 cm²



τ =



14 * 2 x0,1610 31,27149



= 0.144 kg/cm2



Untuk perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel perhitungan terlampir.



SOIL MECHANICS LABORTORY FACULTY of TECHNOLOGY LAMBUNG MANGKURAT UNIVERSITY DIRECT SHEAR TEST Sample Diameter : 63.1 mm Sample Height



time minute



: 20



mm



Project : Location : Boring No. : Depth : Proving Ring No.



:



Calibration Hor Strain Rate



: 0,1610 :



Sample Area ( A ) : 31.1700 Normal Stress Normal Stress Horizon Deformation (mm)



σ 1 = 0,3095 Proving Ring



kg/cm2



τ1



4.558170169



kg/cm



2



σ 2 = 0,6971 Proving Ring



kg/cm2



9.116340338



2



0



0.000



0.0



0.0000000



0.0



1/4



0.158



14.0



0.1441569



21.0



1/2



0.316



22.0



0.2265322



33.0



1



0.361



28.0



0.2883137



36.0



1 1/2



0.947



29.0



0.2986106



53.0



2



1.262



31.0



0.3192045



61.0



2 1/2



1.578



31.0



0.3192045



68.0



3



1.893



31.0



0.3192045



59.0



3 1/2



2.209



63.0



4



2.524



63.0



4 1/2 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15



2.840 3.155 3.786 4.417 5.048 5.679 6.310 6.941 7.572 8.203 8.834 9.465



63.0



τ 2 kg/cm 0.000000 0 0.216235 3 0.339798 3 0.370689 1 0.545736 7 0.628112 0 0.700190 5 0.607518 2 0.648705 9 0.648705 9 0.648705 9



Soil Sample Test No.



: III



Tested by Date



: Group III : 19/6/09



Kg/10-4 cm cm2 Normal Stress σ 3 = 0,9245 Proving Ring



kg/cm2



11.39542542



kg/cm2



0.0



0.0000000



15.0



0.1544538



24.0



0.2471260



29.0



0.2986106



31.0



0.3192045



31.0



0.3192045



29.0



0.2986106



Dari data diatas didapat : σ Normal (kg / cm2 )



0.3095



0.6971



0.9245



τ 3



τ Maksimum



0.3192



0.7001



0.3192



Perhitungan harga c dan φ : Dari grafik hubungan antara σ dan t, didapat harga τ max, τ



3



1



max, τ



2



max, setelah itu diplot grafik hubungan antara τ vs σ , didapatkan



harga c dan φ yang diukur dari grafik tersebut.



Kesimpulan Pada tanah yang ditest, besar Kohesi ( c ) = geser dalam φ =



kg/cm² dan sudut