Modul 3 - Pengujian Geser Langsung [PDF]

Citation preview

2.3. PENGUJIAN GESER LANGSUNG (DIRECT SHEAR TEST) 2.3.1. Pendahuluan Kekuatan geser tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut per satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud. Uji geser langsung merupakan pengujian yang sederhana dan langsung. Pengujian dilakukan dengan menempatkan sampel tanah ke dalam kotak geser. Kotak ini terbelah, dengan setengah bagian yang bawah merupakan bagian yang tetap dan bagian atas mudah bertranslasi. Keruntuhan geser (Shear Failure) tanah terjadi bukan karena hancurnya butirbutir tanah tersebut tetapi karena adanya gerak relatif antara butir-butir tanah tersebut. Pada peristiwa kelongsoran suatu lereng berarti telah terjadi pergeseran dalam butir-butir tanah tersebut. Kekuatan geser yang dimiliki oleh suatu tanah disebabkan oleh tanah berbutir halus (kohesif), tanah berbutir kasar (non kohesif), dan tanah campuran antara tanah halus dan tanah kasar. Perhitungan Luas Permukaan Sampel (A) D2 Keterangan : A



= Luas Permukaan Sampel (cm2)



D



= Diameter Dalam Ring (cm)



Perhitungan Tegangan Normal (σ)



Keterangan : σ = Tegangan Normal (kg/cm2) P



= Beban Normal (kg)



A



= Luas Permukaan Sampel (cm2)



Perhitungan Tegangan Geser (τ)



Keterangan: τ = Tegangan Geser (kg/cm2) A



= Luas Permukaan Sampel (cm2)



Perhitungan Regangan Horizontal (εh)



ε= Keterangan: ε = Regangan Aksial (%) = Perubahan Panjang Benda Uji (mm) = Panjang Benda Uji Semula (cm) Perhitungan Kuat Geser Tanah ( ‘)



Keterangan : c = Kohesi (kg/cm2) σ’



= Tegangan Normal Efektif (kg/cm2)



ϕ



= Sudut Geser Dalam (ᵒ)



2.3.2. Tujuan Untuk menentukan parameter kuat geser tanah, koefisien kohesi (c) dan sudut geser dalam (ɸ).



2.3.3. Alat dan Bahan a.



Alat penggeser lengkap dengan cicncin penguji (proving ring) dan 2 buah LVDT



Gambar 45. Alat Penggeser b.



Cincin benda uji



Gambar 46. Cincin Benda Uji c.



Beban - beban 500 gram, 1000 gram, dan 1500 gram



Gambar 47. Beban 500 gram



d.



Batu pori



Gambar 48. Batu Pori e.



Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram



Gambar 49. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram f.



Stopwatch



Gambar 50. Stopwatch



g.



Oven



Gambar 51. Oven h.



Penggaris



Gambar 52. Penggaris i.



Sampel Tanah UDS (Undisturbed Sample)



Gambar 53. Sampel Tanah UDS (Undisturbed Sample)



j.



Pisau Pemotong



Gambar 54. Pisau Pemotong k.



Kertas Saring



Gambar 55. Kertas Saring l.



Extruder



Gambar 56. Extruder



m.



Air Suling



Gambar 57. Air Suling 2.3.4. Prosedur Percobaan a.



Menyiapkan sampel UDS (Undisturbed Sample) yang telah diambil dari lapangan, mengeluarkan menggunakan extruder dan cetak menggunakan mold atau cincin cetakan, kemudian potong menggunakan pisau pemotong.



Gambar 58. Mengeluarkan sampel dengan extruder b.



Memasang batu pori dan kertas saring diatas dan dibawah sampel kemudian meletakkannya di dalam alat penggeser.



Gambar 59. Memasang baru pori dan kertas saring



c.



Mengatur stang penekan hingga posisi setimbang dan atur jarum linear variable differential transformator (LVDT) ke posisi nol.



Gambar 60. Mengatur stang penekan ke posisi nol d.



Mengisi shear box dengan air hingga penuh. Kemudian didiamkan beberapa waktu.



Gambar 61. Mengisi shear box dengan air e.



Memberi beban di alat penggantung sebesar 500 gram.



Gambar 62. Memberi beban pada alat penggantung sebesar 500 gram



f.



Melakukan pembebanan geser dengan memberikan beban horizontal dengan kecepatan 0,05 mm/menit.



Gambar 63. Melakukan pembebanan geser g.



Mencatat beban pergeseran, perpindahan horizontal, dan perpindahan vertikal.



Gambar 64. Mencatat beban pergeseran h.



Melakukan hal yang sama pada benda uji kedua sebesar 2 kali beban normal yang pertama dan melakukan hal yang sama juga pada benda uji ketiga dengan beban 3 kali beban normal yang pertama.



Gambar 65. Mencatat beban pergeseran pada sampel selanjutnya



i.



Menimbang sampel tanah yang telah diuji.



Gambar 66. Menimbang sampel j.



Memasukkan sampel tanah yang telah diuji, lalu hitung berat kering.



Gambar 67. Memasukkan sampel tanah ke dalam oven 2.3.5. Data Hasil Percobaan Tabel 2.10. Data Sampel Data Sampel 1 Tinggi (cm) 2 Massa Sampel (gr) 134,24 Diameter (cm) 6.5 Beban (gram) 500 3 Volume (cm )



Sampel 2 2 136,6 6.5 1000 66,3325



Sampel 3 2 135,54 6.5 1500



Sumber: Data Hasil Percobaan



Tabel 2.9. Data Sampel Tanah Untuk Kadar Air Data Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Massa basah (gr) 138 148 141 Massa kering (gr) 104,8 122,89 123,9 Massa Air (gr) 33,2 25,11 17,1 Sumber: Data Hasil Percobaan



Tabel 2.6. Data Hasil Praktikum Direct Shear I Beban 5 kg Sampel 1 TIME (s) DEFORMASI Load Cell % (kg) Menit Detik Vertikal (mm) Horizontal (mm) 0,1 0 7,524 1,94 0,01 0,05 0,2 0 15,048 3,69 0,03 0,1 0,3 0 22,572 5,22 0,04 0,18 0,4 0 30,096 4,24 0,05 0,26 0,5 0 37,62 4,23 0,05 0,3 1 1 30 0,96 0,07 0,79 1,5 1 48 0,25 0,08 0,91 2 2 6 0,15 0,1 1,05 2,5 3 24 1,92 0,21 1,67 3 3 36 1,96 0,23 1,75 5 6 42 -1,8 0,68 3,32 7 8 48 -2,92 1,02 4,32 9 11 54 -6,04 1,47 5,87 11 13 54 -7,24 1,72 6,83 13 16 0 -6,92 1,93 7,88 15 18 6 -7,09 2,19 8,91 Sumber: Data Hasil Percobaan



Tabel 2.7. Data Hasil Praktikum Direct Shear 2 Beban 10 kg Sampel 2 TIME (s) DEFORMASI Load Cell % (kg) Menit Detik Vertikal (mm) Horizontal (mm) 0,1 0 7,524 4,32 0,02 0,5 0,2 0 15,048 7,28 0,02 0,1 0,3 0 22,572 8,44 0,02 0,14 0,4 0 30,096 10,07 0,03 0,21 0,5 0 37,62 11,98 0,03 0,26 1 1 30 23,85 0,08 0,62 1,5 1 48 28,7 0,1 0,74 2 2 6 34,38 0,11 0,87 2,5 3 24 33,14 0,14 1,54 3 3 36 30,34 0,14 1,64 5 6 42 28,33 0,42 3,16 7 8 48 25,26 0,64 4,21 9 11 54 24,26 0,96 5,71 11 13 54 23,35 1,17 6,72 13 16 0 23,37 1,35 7,72 15 18 6 19,56 1,47 8,79 Sumber: Data Hasil Percobaan



Tabel 2.8. Data Hasil Praktikum Direct Shear 3 Beban 15 kg Sampel 3 TIME (s) DEFORMASI Load Cell % (kg) Menit Detik Vertikal (mm) Horizontal (mm) 0,1 0 7,524 1,03 0,02 0,02 0,2 0 15,048 4,29 0,07 0,08 0,3 0 22,572 6,92 0,14 0,15 0,4 0 30,096 9,31 0,14 0,24 0,5 0 37,62 12,73 0,15 0,28 1 1 30 35,23 0,2 0,63 1,5 1 48 42,87 0,21 0,76 2 2 6 49,85 0,22 0,88 2,5 3 24 65,65 0,23 1,47 3 3 36 65,69 0,23 1,57 5 6 42 47,41 0,25 3,15 7 8 48 50,03 0,47 4,16 9 11 54 49,82 0,66 5,71 11 13 54 28,07 0,94 6,73 13 16 0 23,72 0,98 7,76 15 18 6 22,9 0,97 8,82 Sumber: Data Hasil Percobaan



2.3.6. Perhitungan 1. Kadar Air W =



w1



=



= 31, 67%



w2



=



= 20,43%



w3



=



= 13,80%



2. Dimensi Sampel A



V1



=



= V2 = V3 = A  2 = 66, 3325 cm3



π D2



3.



Tegangan Normal (σ)



Diketahui : P1 = 5 kg, P2 = 10 kg, P3 = 15 kg



4. Tegangan Geser (τ)



a.



Sampel 1 ( P = 5kg) τ1 =



=



= 0,058 kg/cm2



τ2 =



=



= 0,111 kg/cm2



τ3 =



=



= 0,157 kg/cm2



b.



Sampel 2 (P = 10 kg) τ1 =



=



= 0,130 kg/cm2



τ2 =



=



= 0,219 kg/cm2



τ3 =



=



= 0,254 kg/cm2



c.



Sampel 3 ( P = 15 kg) τ1 =



=



= 0,031 kg/cm2



τ2 =



=



= 0,129 kg/cm2



τ3 =



=



= 0,208 kg/cm2



5. Regangan Aksial Horizontal



ε= a.



Sampel 1 ( P = 5kg)



=



= 0,00077%



=



= 0.00154%



=



= 0,00277%



b.



Sampel 2 ( P = 10kg)



=



= 0.0005%



=



= 0.0015%







= 0,002%



c.



Sampel 3 ( P = 15kg)







= 0.00031%







= 0.00123%







= 0,00231%



6. Regangan Aksial Vertikal



ε= a. Sampel 1 ( P = 5kg)



 =



= 0,0005%



 =



= 0.0015%



 =



= 0,002%



b. Sampel 2 ( P = 10kg)



 =



= 0.001%



=



= 0.001%



=



= 0,001%



c. Sampel 3 ( P = 15kg)



 =



= 0.001%



 =



= 0.0035%



 =



= 0,007%



Tabel 2.11. Data Hasil Pehitungan Tegangan Geser (τ) τ (kg/cm²) %



0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1 1,5 2



Time (s) Menit 0 0 0 0 0 1 1 2



Detik 7,52 15,04 22,57 30,09 37,62 30 48 6



Sampel 1 Beban 5 kg



Sampel 2 Beban 10 kg



Sampel 3 Beban 15 kg



0,0585 0,1113 0,1574 0,1278 0,1275 0,0289 0,0075 0,0045



0,1303 0,2195 0,2545 0,3036 0,3612 0,7191 0,8653 1,0366



0.0311 0.1293 0.2086 0.2807 0.3838 1.0622 1.2926 1.5030



2,5 3 5 7 9 11 13 15



3 3 6 8 11 13 16 18 τ maksimum



24 36 42 48 54 54 0 6



0,0579 0,0591 0,0543 0,0880 0,1821 0,2183 0,2086 0,2138 0,2183



0,9992 0,9148 0,8542 0,7616 0,7315 0,7040 0,7046 0,5898 1,0366



1.9794 1.9806 1.4295 1.5085 1.5021 0.8463 0.7152 0.6905 1.9806



Sumber: Data Hasil Perhitungan



Tabel 2.12. Data Hasil Pehitungan Regangan Aksial Horizontal dan Vertikal (ε) ε (%) Time (s) % Sampel 1 Beban 5 Sampel 2 Beban Sampel 3 Beban 15 kg 10 kg kg Menit Detik H V H V H V 0,1 0 7,52 0,00077 0,0005 5,3E-05 0,001 0,00031 0,001 0,2 0 15,04 0,00154 0,0015 0,00154 0,001 0,00123 0,0035 0,3 0 22,57 0,00277 0,002 0,00215 0,001 0,00231 0,007 0,4 0 30,09 0,004 0,0025 0,00323 0,0015 0,00369 0,007 0,5 0 37,62 0,00462 0,0025 0,004 0,0015 0,00431 0,0075 1 1 30 0,01215 0,0035 0,00954 0,004 0,00969 0,01 1,5 1 48 0,014 0,004 0,01138 0,005 0,01169 0,0105 2 2 6 0,01615 0,005 0,01338 0,0055 0,01354 0,011 2,5 3 24 0,02569 0,0105 0,02369 0,007 0,02262 0,0115 3 3 36 0,02692 0,0115 0,02523 0,007 0,02415 0,0115 5 6 42 0,05108 0,034 0,04862 0,021 0,04846 0,0125 7 8 48 0,06646 0,051 0,06477 0,032 0,064 0,0235 9 11 54 0,09031 0,0735 0,08785 0,048 0,08785 0,033 11 13 54 0,10508 0,086 0,10338 0,0585 0,10354 0,047 13 16 0 0,12123 0,0965 0,11877 0,0675 0,11938 0,049 15 18 6 0,13708 0,1095 0,13523 0,0735 0,13569 0,0485 Sumber : Data Hasil Praktikum



Tabel 2.13. Perhitungan τ dan Kadar Air Sampel 1 Tekanan normal (σ) Tegangan maksimum (τ max) 0.2183 kadar air (Ww) 31.679



2 0,30 1.0366



3 0,45 1.9806



20,432



13,801



Satuan Kg/cm2 Kg/cm2 %



Sumber : Data Hasil Praktikum



6.3.1. Analisis



Grafik 2.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan Geser dan Regangan Pada grafik hubungan τ dan σ, maka didapatkan persamaan y = mx - b (m = 5,8744 dan b = 0.6838). Maka dari nilai tersebut dapat dicari nilai c dan ϕ nya yaitu sebagai berikut: Tabel 2.14. Tabel Perhitungan Kuat Geser Tanah Normal Total Berat h U (kg/cm2) (kg/cm2) Sampel Volume γ (cm) (h.0,001) (kg/cm3) (γ.h) 1,2,3 0,0020 2 0,002 0,0040 Sumber : Data Hasil Perhitungan



c



= b = 0,6838 kg/cm2



ϕ



= arc tan 5,8744



normal ef (kg/cm2) (Total - U) 0,002



= 89,271º Keterangan: c



= kohesi (kg/cm2)



ϕ



= sudut geser dalam (°)



Jadi, dari perhitungan untuk mencari nilai c dan ϕ maka dapat menghitung τ dengan rumus sebagai berikut: τ = c + σ’ tan ϕ Maka, τ = 0,6838 + (0,002 x tan (89,271°)) = 0,6955488 kg/cm2 Dari pengujian kuat geser tanah di laboratorium ini juga menunjukan deformasi vertikal (∆V) dan deformasi horizontal (∆H) pada masing-masing sampel. Dapat dilihat dari grafik dibawah ini yang menunjukkan perbandingan besaran nilai dari deformasi yang terjadi pada tiap masing-masing sampel.



Grafik 2.2. Perbandingan τ dan Deformasi Horizontal



Grafik 2.3. Perbandingan τ dan Deformasi Vertikal Dari pengujian ini juga diperoleh nilai kohesi ( c ) sebesar 0,6838 kg/cm2, sudut geser dalam ( ϕ ) yang didapat pada grafik hubungan antara τ dan σ sebesar 89,271º. Dari hasil kohesi dan sudut dalam dapat dikatakan bahwa jenis tanah yang diuji merupakan tanah berbutir kasar (non kohesif ) karena memiliki sudut geser dalam yang lebih besar daripada nilai kohesinya. 2.3.8. Kesimpulan dan Saran 2.3.8.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut. 1.



Dari pengujian kuat geser tanah ini diperoleh tegangan geser pada beban 5 kg sebesar 0,2183 kg/cm2, beban 1 kg sebesar 1,0366kg/cm2, dan beban 15 kg sebesar 1,9806kg/cm2.



2.



Dari pengujian ini juga diperoleh nilai kohesi ( c ) sebesar 0,6838 kg/cm2



3.



Sudut geser dalam ( ϕ ) yang didapat pada grafik hubungan antara τ dan σ sebesar 89,271º.



4.



Jenis tanah yang diuji merupakan tanah berbutir kasar ( non kohesif ).



4.3.8.2. Saran



1.



Listrik di laboratorium seharusnya menyala 24 jam agar tidak mengganggu proses pengujian yang sedang dilakukan.



2.



Praktikan diharapkan bertanya pada asisten praktikum atau koordinator asisten jika ada hal-hal yang tidak dimengerti.



3.



Jadwal praktikum dengan pengeluaran sampel dari tabung sebaiknya tidak terlalu jauh agar sampel tidak banyak terkontaminasi factor luar dan tetap undisturbed.



4.



Praktikan diharapkan lebh tepat waktu saat akan praktikum.