Direct Shear Test

TEST KUAT GESER LANGSUNG( DIRECT SHEAR TEST )

Tegangan geser tanah merupakan salah satu aspek penting dalam problem – problem yang berkaitan dengan pondasi, diantaranya perencanaan daya duung pondasi dangkal dan pondasi tiang, slope stability untuk dam, serta tegangan tanah lateral pada dinding penahan.

Dalam persamaan coulomb, kuat geser tanah dapat dinyatakan sebagai :

τ  =  c + (σ – U) tan ϕ

                                    dimana :

                                                τ  =  s  =  kuat geser tanah

                                                c  =  kohesi

                                                σ  =  tegangan total

                                                U  = tegangan air pori

                                                Φ  =  sudut geser dalam (angel of internal friction)

Pada tanah berbutir kasar harga kohesi (c) sama dengan nol, maka kuat gesernya hanya bergantung pada gesekan antar butir tanah. Tanah – tanah semacam ini disebut sebagai tanah granular atau tanah non kohesif. Sebaliknya tanah yang banyak mengandung butiran halus, seperti lempung, lanau dan koloid disebut sebagai tanah berbutir halus atau tanah kohesif.

a. Tanah Granular

Tanah granular mempunyai tahanan geser yang berupa gesekan. Tahanan gesernya merupakan fungsi dari tegangan normal. Jika tegangan normalnya besar, maka tahanan gesernya juga besar. Karena harga kohesi, c = 0 maka tegangan geser untuk tanah granular dapat dituliskan sebagai : τ = σ tan ϕ

Ditunjukkan bahwa kuat geser tanah granular bertambah secara signifikan dengan kenaikan tegangan normalnya. Tegangan normal (σ) adalah tegangan yang bekerja tegak lurus pada bidang gesernya. Jika tanah granular kering dan tegangan normal sama dengan nol, maka tahanan gesernya juga nol. Apabila tanah basah, kemungkinan tanah ini dapat mempunyai kohesi yang lemah. Namun kohesi tersebut tidak boleh diperhitungkan sebagai bagian dari kuat geser dalam perencanaan pondasi.

b. Tanah Kohesif

       Menentukan parameter kekuatan geser tanah kohesif dapat dilakukan dengan test dilaboratorium, yaitu menggunakan direct shear atau triaxial test.

       Jika pada tanah kohesif jenuh diberikan beban, maka pertama kali beban tersebut akan diterima oleh tekanan air dalam rongga pori tanah. Pada kondisi ini butiran – butiran tanah lempung tidak dapat mendekat satu sama lain untuk mengembangkan tahanan geser selama rongga pori masih terisi jenuh air. Karena rongga pori pada tanah lempung sangat kecil, maka keluar air dari dalam rongga pori akan memerlukan waktu yang cukup lama. Setelah dalam waktu yang lama air didalam rongga pori berkurang, maka butiran – butiran lempung akan mendekat satu sama lain sehingga tahanan gesek tanahnya berkembang.

       Pada tanah kohesif, untuk memperoleh nilai kuat geser sangat penting untuk mengetahui besarnya tekanan air pori dalam tiap tahap pengujian. Pada uji kuat geser menggunakan triaxial, dilakukan pada tekanan kekang (σ₃) yang berbeda dengan tanpa adanya air yang keluar (kondisi undrained), maka pada setiap pengujian untuk contoh tanah yang sama atau identik akan diperoleh tegangan – tegangan utama efektif (σ₁’ dan σ₃’) yang sama. Demikian pula nilai tegangan pada saat runtuh (∆σ_f  = σ₁’ - σ₃’) juga akan sama. (σ₁’ adalah tegangan utama mayor dan σ₃’ adalah tegangan utama minor). Pada kondisi ini hanya akan diperoleh kohesi tak terdrainase (Cu), dengan ϕ = 0.

Apabila jika pada saat pembebanan air pori yang ada didalam rongga diberi kesempatan untuk keluar (kondisi drained), maka butiran – butiran tanah lempung akan mendekat satu sama lain sehingga menyebabkan kuat geser lempung menjadi bertambah. 

1. Tujuan Pengujian :

Pengujian ini mempunyai tujuan untuk memperoleh parameter kekuatan geser tanah terganggu atau tanah tidak terganggu yang terkonsolidasi, dan diuji geser dengan diberi kesempatan berdrainase dan kecepatan gerak tetap.

2. Peralatan dan Bahan Yang digunakan :

a. Tabung contoh tanah

b. Alat pendorong contoh tanah ( extruder )

c. Gergaji kawat ( pisau pemotong )

d. Satu set peralatan direct shear

e. Batu pori

f. Dial holder

g. Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram

h. Stop watch

i. Cawan

j. contoh tanah

k. Air suling atau air bersih

3. Urutan Pelaksanaan Test :

Test direct ini dilakukan sebanyak 3 kali dengan beban yang berbeda, yaitu 10 kg, 20 kg dan 40 kg. Langkah – langkah yang diambil dalam pelaksanaan test adalah :

a. Persiapan benda uji

b. Pemasangan benda uji pada kotak geser

c. Penyetelan rangka pembebanan vertical

d. Penyetelan arloji ukur gerak vertical

e. Penyetelan arloji ukur gerak horizontal

4. Urutan Langkah – Langkah Persiapan Benda Uji :

a.  Ambil contoh tanah dengan menggunakan tabung contoh

b. Letakkan tabung contoh tanah pada alat pendorong (extruder), stel dan kunci alat tersebut hingga tabung contoh tidak bergerak

c.  Putar alat pendorong hingga contoh tanah didalam tabung keluar sedikit, potong dan ratakan dengan gergaji kawat bagian permukaan tanah yang bersih (tidak terdapat batu).

d. Setelah mendapatkan permukaan yang bersih, letakkan ring direct shear (cincin cetak), pada bagian tepi tabung. Selanjutnya dorong terus contoh tanah tersebut hingga masuk kedalam cincin, lalu ratakan permukaan contoh tanah bagian atas dan bawah dengan pisau atau gergaji kawat

5. Urutan Langkah – Langkah Pemasangan Benda Uji Pada Kotak Geser :

a. Sebelum memasukkan contoh tanah kedalam kotak geser, terlebih dahulu periksa dan bersihkan kotak geser, pasang baut pengunci agar kotak geser bagian atas dan bawah menjadi satu rangkaian.

b. Masukkan batu pori bagian bawah kedalam kotak geser, lalu letakkan cincin cetak yang berisi contoh tanah, pada kotak geser dengan posisi bagian runcingnya menghadap keatas

c. Masukkan contoh tanah kedalam kotak geser dengan menggunakan alat pengeluar contoh yang ditekan hingga keseluruhan contoh tanah masuk kedalam alat geser

d. Pasang batu pori bagian atas, dan stel alat pembeban vertikal. Untuk beban pada pengujian pertama ini yang diberikan adalah 10 kg. Selanjutnya pasang arloji ukur gerak vertikal.

e. Stel dan pasang arloji ukur gerak horizontal

f. Jenuhkan contoh tanah dengan cara mengisi bak dengan air hingga contoh tanah dan batu pori terendam seluruhnya

g. Sebelum melakukan pergeseran horizontal terlebih dahulu lakukan pembebanan konsolidasi. Dan tentukan waktu untuk menentukan terjadinya 50% konsolidasi primer (t₅₀)

h. Setelah mendapatkan harga t₅₀ kemudian dilakukan untuk perhitungan untuk melakukan pergeseran horizontal. Pergeseran horizontal ini dilakukan terus sampai tanah tersebut mengalami keruntuha, baru kemudian dihentikan

6. Urutan Penyetelan Rangka Pembeban Vertikal :

a. Angkat ujung lengan pembeban agar rangka pembebanan dapat diatur sedemikian rupa hingga posisinya benar – benar vertikal tegak lurus

b. Luruskan stang pembeban dan letakkan sampai menyentuh kotak geser dan usahakan agar posisinya tidak berubah

c. Pasang beban 10 kg pada gantungan beban hingga lengan pembeban tidak mengambang letaknya

7. Urutan Penyetelan Arloji Ukur Gerak Vertikal :

       a. Pasang arloji ukur pada penopang arloji ukur

       b.Setel lengan penggantung arloji ukur agar batang arloji ukur menyentuh batang penekan bagian atas

       c. Setel arloji ukur sehingga letak jarum berada pada posisi nol

8. Urutan Penyetelan Arloji Ukur Gerak Horizontal :

       a. Pasang arloji ukur pada penopang arloji ukur horizontal

       b. Setel penopang arloji ukur agar batang arloji ukur menyentuh kotak geser yang berisi contah tanah

       c. Setel arloji ukur sehingga letak jarum berada pada posisi nol

9. Urutan Langkah – Langkah Melakukan Pembebanan Konsolidasi

       a. Lepaskan beban 10 kg yang terpasang

       b. Pasang beban pada gantungan beban sehingga contoh tanah mendapat tekanan sesuai dengan tekanan yang akan dialami dilapangan

       c. Buka kunci lengan pembebanan dan baca defleksi pada arloji ukur gerak vertikal untuk waktu t = 0 menit, 0.25 menit, 1 menit, 4 menit, 6.26 menit, 9 menit, 12.25 menit, 16 menit, 20.25 menit, 60 menit, 120 menit, 240 menit, 480 menit, dan 1440 menit.