KUAT GESER TANAH, oleh Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A. Hak Cipta © 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283 Telp: 0274-889398; Fax: 0274-889057; E-mail:
[email protected] Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. ISBN: 978-602-262-304-5 Cetakan ke I, tahun 2014
KATA PENGANTAR
Didalam ilmu Teknik Sipil, mempelajari Tanah termasuk di dalamnya Mata kuliah Mekanika Tanah dan Pelajaran tersebut dibagi dalam dua tahapan dimana secara keseluruhannya mempelajari sifat fisik dan mekanik tanah. Kegunaan mempelajari Mekanika Tanah agar mahasiswa dapat mengerti dan memahami pentingnya struktur tanah untuk mendukung bangunan diatasnya. Kemudian mahasiswa dapat menghitung sifat fisik tanah seperti kadar air, berat jenis, analisa saringan dan kuat geser tanah. Mata kuliah Mekanika Tanah (soil Mechanic) ini karena sudah dikenal sejak lama dan sampai sekarang mata kuliah Mekanika Tanah terus berkembang dan menjadi mata kuliah wajib bagi Jurusan Teknik Sipil. Pada awalnya, Penulis membuat diktat perkuliahan untuk Mekanika Tanah I - II dan akhirnya ditingkatnya menjadi Buku Ajar dengan spesialis pembahasannnya tentang Kuat Geser Tanah. Buku ini dipersiapkan sebagai pegangan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Lampung dan jurusan Teknik Sipil lainnya serta para praktisi. Dalam penulisannya banyak menggunakan literatur dari berbagai sumber dan hasil penelitian terdahulu, sehingga mata kuliah Mekanika Tanah dapat lebih baik dan lebih berkembang sesuai dengan kemajuan Teknologi. Pembaca tentunya sudah membaca buku dari berbagai pengarang, tetapi buku ini dipersiapkan bentuk lain yang lebih spesifik. Perbedaan buku ajar ini dengan buku ajar atau buku pegangan lainnya adalah buku ajar ini berisi khusus melihat perilaku batuan atau tanah jika ditinjau dari kekuatan gesernya, sehingga pembaca lebih memahami dari tata cara melalukan penelitian kuat geser tanah. Buku ini berisi tentang informasi penting tentang asal usul batuan dan bentuk batuannya kemudian dilanjutkan Bab tentang kuat geser dan triaxial. Penulis mengucapkan banyak terimakasih,
vi
Kuat Geser Tanah
untuk orang-orang yang membantu dalam penyelesaian Buku Ajar tentang Kuat Geser Tanah. Semoga kedepan penulis dapat menyempurnakan buku ini dan bisa dikembangkan menjadi buku teks.Walaupun isi dari Buku Ajar masih tergolong sederhana dan masih banyak kekurangannya secara materi maupun tulisan, kritik dan saran kami tunggu. Bandar Lampung, Agustus 2014
Lusmeilia Afriani
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB 1 PENGERTIAN, BENTUK, ISTILAH TENTANG TANAH A. Pengertian Tanah B. Bentuk batuan C. Ukuran Butiran Tanah D. Hubungan Antara Ukuran Butiran, KERAPATAN, BERAT VOLUME E. Mineral Penyusun Batuan Pendalaman Materi Acuan BAB 2 TANAH DALAM TEKNIK SIPIL A. Tanah Sebagai Penyokong Beban Struktur Bangunan B. PENERAPAN DIBIDANG TEKNIK SIPIL C. Difinisi Tanah Berbutiran Kasar Acuan BAB 3 KUAT GESER TANAH MELALUI UJI DIRECT SHEAR TEST A. Tegangan Normal dan Tegangan Geser Pada Sebuah Bidang B. Percobaan Uji Geser Langsung Skala Laboratorium C. Percobaan Uji Geser Langsung (SHEAR BOXES TEST) D. Pengaruh jenis tanah terhadap nilai C dan f Acuan
v vii 1 1 4 6 14 18 21 24 27 27 29 33 36 37 38 40 44 52 55
viii
Kuat Geser Tanah
BAB 4 TRIAXIAL
47
A. Gaya Yang Bekerja Pada Suatu Masa Tanah B. C dan j Berkenaan Dengan Tegangan Efektif C. Alat uji triaxial D. Metode pengujian triaxial dan kegunaannya Pendalaman Materi Acuan BAB 5 HUBUNGAN C DAN DEGAN PARAMETER TANAH A. Hubungan Antara Besaran Butiran Dengan Kekuatan Geser Tanah melalui percobaan direct shear test B. Hubungan Antara Besaran Butiran Dengan Kekuatan Geser Tanah melalui percobaan triaxial C. Pengaruh Alat pemadatan terhadap nilaic DAN f D. Variasi Nilai c dan ari Uji Geser Langsung (Direct Shrear Test) dan Uji Triaxial
57 59 64 66 69 73 75 75 80 81 82
DAFTAR PUSTAKA
83
DAFTAR SIMBOL
87
-oo0oo-
Bab 1 PENGERTIAN, BENTUK, ISTILAH TENTANG TANAH
K
ompetensi dari Mata Kuliah Mekanika Tanah, diharapkan mahasiswa dapat dengan mudah mempelajari kegunaan mekanika tanah dalam teknik sipil secara teori dan praktek dengan menerapkan prinsip-prinsip yang telah diberikan pada pelajaran Mekanika Tanah, diharapkan lulusan Teknik Sipil dapat bekerja dibidangnya tanpa mengalami hambatan terutama pada waktu perencanaan/pengawasan/pelaksanan bangunan teknik sipil dan mampu bersaing dengan lulusan secara regional dan nasional Dalam bab pertama akan dibahan tentang difinisi dari tanah yang ditinjau dari berbagai pendapat ahli geologi, sejarah terbentunya tanah dan batuan yang akan membahas secara rinci tentang asal usul tanah, mineral tanah dan bentuk batuan. Setelah mengikuti uraian pada beberapa subbab ini diharapkan pembaca akan dapat mengetahui, mengerti dan memahami bagaimana pentingnya pengetahuan tentang terbentuknya tanah dan batuan, mineral tanah dan mineral batuan serta bentuk dan ukuran dari batuan. Bab ini sangat penting untuk dimengerti karena merupakan dasar dan pengantar mata kuliah Mekanika Tanah.
A. PENGERTIAN TANAH Difinisi tanah menurut ahli geologi adalah suatu benda padat berdimensi tiga terdiri dari panjang lebar dan dalam yang merupakan bagian dari kulit bumi. Kata tanah seperti banyak kata umumnya mempunyai beberapa pengertian. Pengertian tradisonal, tanah adalah medium alami untuk pertumbuhan tanaman dan merupakan daratan.
2
Kuat Geser Tanah
Salah satu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang tanah adalah geoteknik, dimana cabang ilmu ini sangat penting bagi seorang insinyur sipil pada saat diperlukan struktur tanah untuk mendisain suatu bangunan. Ada beberapa cara bagi orang sipil untuk mengetahui karakteristik tanah, baik struktur tanah yang ada dipermukaan bumi maupun di dalam bumi. Yang lebih menariknya lagi ada pengaruh dari air permukaan atau mata air yang mempengaruhi sifat dan karakteristik tanah tersebut. Ahli lain berpendapat bahwa tanah sebagai material agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk, tanah juga berpartikel padat disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang kosong diantara partikel padat tersebut. Pengertian lain, tanah berguna sebagai pendukung pondasi bangunan dan sebagai bahan bangunan itu sendiri, seperti batu bata, paving blok. Dalam pandangan teknik sipil, tanah adalah kumpulan mineral bahan organik dan endapan yang relatif lepas, yang terletak diatas batuan dasar. Proses pelapukan dari batuan dasar atau proses geologi lainnya yang terjadi didekat permukaan bumi akan membentuk tanah. Pembentukan tanah dari bahan induknya dapat berupa proses fisik dan kimia. Proses pembentukan tanah secara fisik yang mengubah batuan menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, terjadi akibat pengaruh erosi, angin, air, es, manusia atau cuaca/suhu Umumnya pelapukan akibat proses kimia dapat terjadi oleh proses oksigen, karbondioksida, air yang mengandung asam dan alkali. Jika proses tersebut terjadi ditempat asalnya maka tanah tersebut disebut tanah residual (residual soil) dan apabila tanah berpindah tempatnya disebut tanah terangkat (transported soil). Dari keterangan diatas maka tanah dapat diklasifikasikan secara luas menjadi tanah organik dan anorganik. Tanah organik adalah campuran yang mengandung bagian-bagian yang cukup berarti berasal dari lapukan dan sisa tanaman dan kadang dari kumpulan kulit kerang dan kerangka organisme kecil lainnya. Tanah anorganik berasal dari pelapukan batuan secara kimia ataupun fisik. Pada umumnya klasifikasi tanah dilakukan terhadap besar butirannya. Berikut pembagian tanah berdasarkan besaran butirannya. 1) Tanah berbutir kasar (pasir, kerikil, tanah liat) 2) Tanah berbutir halus (lempung, lanau) 3) Tanah campuran. Berdasarkan klasifikasi tanah dari USDA, tanah terdapat 12 macam tanah utama, 6 (enam) diantarnya meliputi: tanah Prairie, Forest, Tropical, Organic, Dessert dan Tundra yang masing-masng memiliki tipe bentangan alam dan lingkungan dimana tanah tersebut terbentuk. Berikut klasifikasi tanah secara umum.
