...

PETUNJUK PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH II

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

PETUNJUK PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH II
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
PETUNJUK PRAKTIKUM
MEKANIKA TANAH II
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
PETUNJUK PRAKTIKUM
MEKANIKA TANAH II
DISUSUN OLEH :
INDAH HANDAYASARI
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
KATA PENGANTAR
Buku Petunjuk Praktikum Mekanika Tanah II ini diterbitkan dengan maksud agar seluruh
mahasiswa Jurusan Teknik Sipil STT-PLN yang melaksanakan Praktikum Mekanika Tanah II
mengetahui mengenai tata tertib laboratorium, peralatan praktikum yang digunakan,
prosedur pelaksanaan pengujian dan penyusunan laporan hasil pengamatan dari percobaan
yang dilakukan.
Setiap peserta praktikum diharapkan dapat memahami buku Petunjuk Praktikum ini dengan
baik agar dapat melaksanakan pengujian dengan benar sehingga bermanfaat bagi dirinya,
keluarga dan masyarakat.
Buku petunjuk ini masih jauh dari memuaskan, oleh karena itu saran dan kritik untuk
perbaikan dari semua pihak sangat diharapkan.
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu menyusun
penyempurnaan Buku Petunjuk Praktikum Mekanika Tanah I ini.
Semoga kita semua selalu mendapat petunjuk dari Tuhan Yang Maha Kuasa.
Jakarta, 12 Januari 2016
Kepala
Laboratorium Mekanika Tanah
Sekolah Tinggi Teknik - PLN
Indah Handayasari, S.T., M.T.
Tata Tertib Praktikum Mekanika Tanah II
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
1. Peserta wajib hadir 15 menit sebelum praktikum dimulai serta menandatangani daftar
hadir. Apabila peserta terlambat hadir kurang dari 15 menit dimulainya praktikum, maka
tetap diperbolehkan mengikuti praktikum namun tidak diperkenankan mengisi daftar
hadir.
2. Praktikum dilaksanakan secara kelompok yang terdiri dari beberapa regu.
3. Setiap peserta wajib mengikuti semua kegiatan praktikum termasuk penjelasan umum
dan tes awal sebelum praktikum dimulai.
4. Selama mengikuti praktikum, peserta wajib memakai pakaian yang rapih, bersih dan
memakai sepatu.
5. Setiap peserta wajib menjaga kebersihan dan ketertiban selama praktikum.
6. Setiap peserta wajib melaksanakan semua modul praktikum serta mematuhi prosedur
kesehatan dan keselamatan kerja.
7. Peserta bertanggung jawab dan wajib mengganti alat yang rusak/hilang selama
praktikum berlangsung.
8. Ketidakhadiran peserta pada waktu yang telah dijadwalkan akan dianggap GUGUR dan
tidak ada praktikum susulan.
9. Setiap peserta wajib mencatat semua hasil pengamatan dari percobaan yang dilakukan
pada formulir/tabel pengamatan.
10. Laporan data hasil pengamatan dari percobaan (Laporan Sementara) dan Laporan Akhir
Praktikum harus dikonsultasikan serta sudah diserahkan kepada asisten sesuai dengan
waktu yang ditetapkan dengan ditulis tangan yang baik menggunakan tinta biru.
11. Peserta yang tidak menyerahkan Laporan Akhir Praktikum sesuai dengan waktu yang
telah ditetapkan, maka tidak akan mendapatkan nilai praktikum.
12. Apabila peserta praktikum melanggar tata tertib yang telah diatur diatas, maka Asisten
dan Instruktur Laboratorium Mekanika Tanah berhak mengeluarkan yang bersangkutan.
Kepala Laboratorium Mekanika Tanah
Indah Handayasari, S.T., M.T.
Susunan Penulisan Laporan Praktikum
a. Format Cover Laporan Sementara dan Laporan Praktikum :
Laporan Sementara/Praktikum
Modul No.
(Judul Modul)
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Nama
NIM
Kelas
Kelompok
Jurusan
Tanggal Praktikum
Asisten
:
:
:
:
:
:
:
Laboratorium Mekanika Tanah
Sekolah Tinggi Teknik - PLN
2016
Catatan :
1. Kertas HVS Ukuran A4 (210 mm x 297 mm) 80gram
2. Logo STT-PLN berwarna
b. Format Penulisan Laporan :
2 cm
Nama :
NIM :
3 cm
1,5 cm
Laboratorium Mekanika Tanah
STT-PLN
Format Isi Laporan :
1. Judul
2. Tujuan
3. Alat dan Perlengkapan
4. Teori
5. Cara Kerja
6. Data Pengamatan
7. Analisa
8. Kesimpulan
2 cm
c. Format Lembar Pengesahan :
2 cm
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH
Disusun Oleh :
Nama :
NIM
:
3 cm
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
Pendidikan Sarjana Strata Satu Teknik Sipil
Jakarta, ..…….. 2016
Mengetahui,
ttd
ttd
( ……………………………… )
( ……………………………… )
Kepala Laboratorium Mekanika Tanah
Instruktur/Ass. Laboratorium
2 cm
1,5 cm
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
MODUL I
PENGUJIAN REMBESAN AIR TANAH
(Permeablity Test)
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
PENGUJIAN REMBESAN AIR TANAH
(Permeability Test)
A. TUJUAN :
Pengujian untuk mengukur besarnya angka / harga k ( Koefisien rembesan air ) dari contoh
tanah asli atau contoh tanah yang sudah dipadatkan.
B. PERALATAN :
1. Mold permeability diameter 10,00 Cm
2. Alat pemadatan tanah 1 (satu) set
3. Facum pump (pompa isap udara)
4. Kertas saring diameter 10 Cm untuk pelapis porus stone diameter 10 Cm
5. Isolasi
6. Tabung pipa tegak lurus diameter 1 Cm (Stand pipe)
7. Alat pengukur waktu (Stopwach)
C. BENDA UJI :
1. Contoh tanah asli dari tabung hasil pengeboran dengan mesin maupun hasil dengan
pengeboran tangan (manual).
2. Contoh tanah yang diambil dari Borropit/Tes pit yang akan dipakai sebagai bahan
bendungan tanah.
D. PELAKSANAAN :
1. Pengujian Tinggi Energi Tetap (Constant Head ):
a. Contoh tanah dalam tabung hasil pengeboran dikeluarkan dipindahkan kedalam ring
pengujian (Konsolidometer), kemudian dicari /dihitung  t dan  d -nya.
b. Porus stone dilapis kertas filter agar porus stone tidak kontak langsung dengan contoh
tanah sehingga porus stone lancar serta berfungsi dengan baik dan tidak mampet.
c. Konsolidometer disambung dengan stand pipe dan krannya dibuka, sehingga air
merembes ke contoh tanah. Bila contoh sudah dialiri semua (jenuh), dimulai
pengukuran/pengujian.
d. Muka air diatas contoh tanah dipertahankan elevasinya (tidak boleh turun), sedang air
yang keluar ditampung (air rembesannya) dengan gelas ukur dalam satuan Cc. Waktu
yang diperlukan juga diukur dalam satuan detik (cm3 / detik). Suhu air diukur dengan
thermometer.
Pengujian Tinggi Energi Tetap (Constant Head )
2. Pengujian Tinggi Energi Turun/Jatuh (Falling Head ):
a. Contoh tanah dipadatkan sesuai perencanaan, kemudian dicari/dihitung  t dan  d
nya.
b. Porus stone dilapisi kertas filter agar porus stone tidak kontak langsung dengan contoh
tanah dalam mold agar porus stone berfungsi dengan baik dan tidak mampet.
c. Agar hasil pengujian tidak terganggu adanya udara dalam contoh tanah, maka udara
dalam contoh tanah divacumkan terlebih dahulu dengan cara dihisap dengan pompa
pengisap udara melalui kran pada tabung/mold permeability yang berisi contoh tanah
didalamnya, sehingga air yang merembes/meresap ke dalam contoh tanah yang diuji
tidak menganggu pengujian/tidak menganggu hasil atau nilai rembesan tanah (k)
d. Setelah disambung, semua kran pada mold dibuka, pompa isap dinyalakan sampai air
diatas contoh tanah mengalir kedalam contoh tanah, mendorong udara dalam contoh
tanah keluar. Kemudian semua kran ditutup, pompa isap dimatikan dan dilepas dari
kran.
e. Sambung mold permeability yang berisi contoh tanah vacuum udara dengan stand
pipe, dan kran yang menuju contoh tanah dibuka sampai air yang merembes keluar
dari mold.
f.
Permukan air awal diukur sampai permukaan air yang keluar diri contoh tanah sebagai
h1 dan waktu awal dimulai dicatat dengan kode t1 .
g. Pengukuran berikutnya h2 , t 2 , demikian seterusnya sampai tiga kali atau empat kali
pengukuran.
h. Setiap pengukuran, suhu air juga diukur dengan thermometer.
Pengujian Tinggi Energi Turun/Jatuh (Falling Head )
E. PEMBAHASAN (Perhitungan) :
Banyaknya air yang merembes (Q) =
kecepatan air merembes x luas penampang yang dirembesi x i (Gradien hidrolic).
Darcy Low :
Dimana :
q = k x i x A
q = banyaknya air yang merembes (cm 3/detik )
k = kecepatan merembes (cm /detik)
i = gradient hidrolic
A = luas penampang yang dirembesi ( cm 2 )
Karena kecepatan sangat identik dengan waktu, maka banyaknya air yang merembes (Q)
juga terkait dengan waktu.
q
h
= k x
x A
t
L
q
= kx i xA
t
k =
q
L
x
A h
t
q
L
x
t2  t1   A h
k =
Jadi Rumus untuk pengujian rembesan dengan metoda Constant Head (Permukaan air
tetap) yang dibuat perhitungan dalam form uji tabelaris :
k=
Dimana :
q
L
x
t2  t1   A h
k = Koefisien rembesan (cm /detik)
q = Debit air rembesan yang ditampung (cm3detik)
t1 dan t 2 = Waktu perembesan (detik)
A = Luas penampang tanah (cm2)
L = Tinggi contoh tanah (cm)
h = Beda permukaan air (cm)
Selanjutnya untuk Rumus pengujian rembesan metoda Falling Head (Perubahan muka air) :
q
h
= k x
x A
t
L
dq = k x
q = kx
h
x Ax t
L
h
x Ax dt
L
Banyaknya air yang mengalir dalam pipa (stand pipe) yang merembes pada contoh tanah =
luas penampang pipa x tinggi jatuhnya.
q = a x h
Dimana : a = Luas penampang pipa (cm2)
h = Tinggi jatuh permukaan air (cm)
dq = a x dh
a  dh  k 
e
k =
h
 A  dt
L
log h  k 
a
A
 t2  t1 
aL
aL
h
x 2,3  log 1
A  t2  t1 
h2
k =
dh
A
 k
 dt
h
a L
dh
A
 k   dt
h
L
k
A
 t2  t1  e log 1010 log h
aL
k = 2,3
aL
h
x log 1
A  t2  t1 
h2
aL
2,3
h

x log 1
t2  t1 
A
h2
Rumus pengujian rembesan metoda falling head tersebut diatas dipakai perhitungan pada
form uji dalam bentuk tabelaris.
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
MODUL II
PENGUJIAN PEMAMPATAN TANAH
(Consolidation Test)
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
PENGUJIAN PEMAMPATAN TANAH
(Consolidation Test)
A. TUJUAN :
Pengujian dilakukan untuk mengetahui besarnya penurunan tanah setelah diberi beban
diatasnya ( H ) dalam Cm serta untuk mengetahui jumlah waktu penurunan tanah sampai
dengan 90 % selesai dalam detik (Primary consolidation).
B. PERALATAN :
a. Meja konsolidasi untuk tiga seri
b. Konsolidometer lengkap dengan batu pori
c. Dial gauge (alat pengukur penurunan tinggi contoh)
d. Beban konsol ( 0,05 ; 0,1 ;0,2 ; 0,4 ; 0,8 ; 1,6 ; 3,2 ; 6,4 ) dalam kg/cm 2 masing-masing
3 set
e. Stop wacth ( alat pengukur waktu )
f.
Kertas saring  6,0 cm
g. Tabung untuk pengambilan contoh tanah dengan bor mesin atau bor tangan (thin
wall sampler )
h. Sample extruder horisontal maupun vertikal
i.
Wire saw (alat pemotong contoh tanah dari tabung)
j.
Ring konsolidasi untuk memcetak contoh tanah
k. Knife alat perata permukaan contoh tanah )
l.
Alat pemadatan ( Compaction test )
m. Peralatan kadar air
C. BENDA UJI :

Contoh tanah tidak terganggu ( Undisturbed Sample )
Contoh tanah tidak terganggu yang diambil dengan mesin bor atau manual didalam
Sumur uji (Test Pit) dilapangan, dikeluarkan ditekan masuk kedalam ring konsolidasi,
dipotong, diratakan, ditimbang dan diambil kadar airnya. Kemudian dimasukkan
kedalam konsolidometer.

Contoh tanah terganggu ( Disturbed Sample )
Contoh tanah yang dibuat sesuai perencanaan, misalnya pada perencanaan
bendungan tanah, Contoh tanah ini diambil dari Borrow Pit (tempat bahan matrial
bendungan). Kemudian dikeluarkan dari mold, ditekan masuk kedalam ring
konsolidasi, diratakan, ditimbang dan diambil kadar airnya. Selanjutnya dimasukkan
kedalam konsolidometer.
D. PELAKSANAAN :
Persiapan pengujian :
Contoh tanah yang dimasukkan kedalam konsolidometer dilapisi kertas saring diatasnya
maupun dibawahnya agar tidak kontak langsung dengan batu pori. Konsolidometer yang
sudak terisi tanah disambung dengan stand pipe yang berisi air untuk menjenuhkan
contoh tanah kurang lebih 24 jam.
Pengujian :
a. Contoh tanah jenuh air (kelihatan airnya keluar) diberi pembebanan pertama
sebesar 0,05 kg/Cm2 atau 0,1 kg/Cm2 tergantung kondisi contoh tanah.
b. Apabila beban diletakkan, stopwacth dinyalakan (pengukuran waktu dimulai).
c. Stopwacth menunjukkan 4 “ (empat detik ), dilakukan pembacaan penurunan pada
dial gauge kemudian penurunan dicatat.
d. Adapun jadwal pembacaan 4” ; 8”; 15”; 30”; 1’; 2’; 4’; 8’ ; 15‘;30’; 1 jam; 2 jam; 4
jam; 8 jam; 1 hari; 2 hari; 3 hari.
e. Untuk metoda
t pembacaan cukup sampai dengan 1 jam dan kemudian keesokan
harinya (24 jam) sedangkan untuk metoda log t waktu pembacaan (Langkah d)
dibaca semuanya.
f.
Setelah selesai pembebanan pertama dilanjutkan pembebanan kedua sebesar 0,1
kg/cm2 atau 0,2 kg/cm2, yang merupakan kelipatan dari pembebanan pertama.
g. Pembacaan dan pencatatan selalu dilakukan sesuai metoda yang dipakai.
h. Setelah beban terakhir 6,4 kg/ cm2 (berarti pembebanan total 12,8 kg/cm2) selesai,
dilakukan pengurangan beban (Un loading) sekurang- kurangnya tiga kali.
i.
Yang pertama, dikurangi sampai tinggal beban sebesar 0,8 kg/cm2 , yang kedua 0,4
kg/cm2 dan yang terakhir sebesar beban pertama.
j.
Setiap pengurangan beban (Un loading) hanya dibaca sekali pada keesokan harinya
(24 Jam).
k. Selesai pengujian, contoh tanah dikeluarkan dari ring konsolidasi ditampung dalam
cawan, lalu ditimbang dalam keadaan basah, kemudian diopen selama 24 jam.
(contoh tanah menjadi kering).
l.
Contoh yang sudah ditimbang dalam cawan, dalam keadaan basah maupun kering,
dicatat dalam form uji, setelalah dilakukan penyesuaian tempat (Container/cawan).
Jadi yang dicatat adalah berat tanah kering dan berat tanah basah + berat ring (WR).
Container/cawan diganti dengan berat ring (WR).
E. PEMBAHASAN (Perhitungan):
Proses Konsolidasi :
P
t1
t=∞
t3
t0
t2
Tegangan air pori (U)
Mula-mula tanah dalam kondisi normal (pada t0), penurunan yang terjadi secara alami
karena berat sendiri. Dikarenakan mendapat beban P diatasnya, tekanan air pori tanah
meningkat sebesar P pula pada t1. Kemudian berangsur-angsur turun pada t2, t3 karena
air pori merembes keluar, bahkan normal kembali t~ (waktu tak terhingga). Walaupun
air pori merembes keluar, namun luas contoh tanah tidak berubah, sehingga
mengecilnya volume tanah dikarenakan tingginya berkurang (ada penurunan sebesar
h ).
Derjat konsolidasi (Degree of Consolidation) :
Derajat konsolidasi =
S
U  1  100%
St
Penurunanawal
 100%
Penurunanselesai
Dimana : U = derajat konsolidasi (% )
S1 = penurunan awal (settlement)
St = penurunan akhir (final settlement)
Derjat konsolidasi (Degree of Consolidation) menurut Terzaghi :
U2 
bila TV
4  TV
TV 

U  1
Untuk U  50%
CV  t
H2
C t
4
V
U2 =   H 2
Untuk U  50%
8
2
e
=
 U 2
4
 2 TV
4
TV  0,9332  log 1  U   0,0851

 100  U  
   0,0851
 100  
Atau TV  0,9332   log 

TV  0,9332  log 100  U   log 100  0,0851
TV  0,9332  log 100  U   2  0,0851
TV  0,9332  log 100  U   1,8664  0,0851
TV  1,7813  0,9332  log 100  U 
Tabel harga TV ( Time vaktor ) berdasarkan U (derajat konsolidasi ).
U
5
10
15
20
25
30
35
40
Tv
0,002
0,008
0,018
0,031
0,049
0,071
0,096
0,126
U
55
60
65
70
75
80
85
90
Tv
0,238
0,287
0,342
0,403
0,477
0,567
0,684
0,848
45
50
0,159 0,197
95
99,9
1,129 2,714
Gambar grafik antara derajat konsolidasi U  sebagai ordinat dengan akar waktu
T
V
sebagai absis, menunjukkan satu garis lurus dari 0% sampai dengan 80% (Primary
settlement), selanjutnya membentuk garis lengkung (Secondary settlement). Primary
Settlement adalah penurunan pertama yang berjalan akibat mengalirnya air pori dari
tanah karena beban baru diatasnya. Secondary Settlement adalah penurunan kedua
yang masih berjalan sangat lambat dan kecil setelah primary settlement mendekati
selesai yaitu setelah tegangan air pori mendekati normal kembali (tegangan efektif
normal/konstan).
Bila dibandingkan hasil grafik percobaan laboratorium (penurunan h sebagai ordinat
dengan akar waktu
 t
sebagai absis) dengan Garis Teoritis, pada umumnya garis
grafik laboratorium tidak menyimpang, mengikuti garis teoritis sampai pada derajat
konsolidasi 90%. Jadi untuk mendapatkan t90 pada pengujian di laboratorium ialah
dengan mengalikan angka 1,15 terhadap garis laboratorium yang membentuk garis
lurus. Perpotongan antara garis grafik dengan garis yang baru dibuat menunjukan t90
pada absis, sedangkan penurunannya d90 dapat dibaca pada ordinat.
Perhitungan :
Hitung sifat-sifat properties dari contoh tanah sebelum pengujian dengan rumus-rumus
berikut :
w0 
S RO 
WW  DW   100%
DW  TW 
w0  Gs
%
e0
Dimana : w0 = kadar air dalam %
e0 
W0 
 w  Gs  A  h0  100  w0 
W1  WR


100
100  W1  WR 
gr.
100  w0
A = luas contoh tanah (cm2)
WW = berat basah (gr)
h0 = tinggi contoh tanah (cm)
DW = berat kering (gr)
W1 = contoh tanah konsolidasi (gr)
TW = berat tempat (gr) WR = berat ring konsolidasi (gr)
Gs = Specific grafity
e0 = angka pori
W0 = berat kering contoh tanah (gr)
SRo = derajat kejenuhan (%)
 1

Hitung sifat-sifat properties dari contoh tanah setelah selesai pengujian dengan rumusrumus berikut :
wf 
W2  W3   100%
W3  WR 
S Rf 
ef 
w f  Gs
ef
 w  Gs  A  h f
W3  WR
1
%
Dimana :
wf = kadar air dalam (%)
A = luas contoh tanah (cm2 )
WW = berat basah (gr)
Hf = tinggi contoh tanah (cm)
DW = berat kering (gr)
W3 = contoh tanah kering (gr)
TW = berat tempat (gr)
WR = berat ring konsolidasi (gr)
SRf = derajat kejenuhan (%)
W0 = berat kering contoh tanah (gr)
Gs = Specific grafity
ef = angka pori
Hitung tinggi rata-rata dari contoh tanah yang sudah mngalami penurunan dan setengah
tinggi rata-rata pangkat dua :
hn  h0   Si
ni 1

hn 
1
 hn 1  hn 
2
 h 
Setengah tinggi rata-rata pangkat dua  n 
 2 
Dimana :
2
hn tinggi contoh pada n penurunan (cm)
Hitung angka pori pada setiap penurunan en dengan rumus :
   Gs  A

en   w
 hn   1
 W3  WR

Dimana : en adalah air pori pada watu n.
 w adalah berat volume air ( gr / cm3 ).
Hitung besarnya r ( Pimary compression ratio ), CV ( Coefisien of Consolidation ) dengan
rumus-rumus berikut :
Untuk metoda
t :
Metoda log t :
  hn 

0,848  
2


CV 
60  t90
 10

  d 90  d 0  

r  9
S n






r
d100  d 0 
S n
 h 
0,197   n 
 2 
CV 
60  t50
2
Dimana : r = kompresi rasio pada setiap pembebanan
d0 = posisi awal sebelum pembebanan pada saat t0
d90 = penurunan 90 % pada saat t90
d100 = penurunan pada saat t100
S n = total penurunan pada setiap pembebanan.
CV = koefisen konsolidasi ( Cm2 / det. )

hn = rata-rata tinggi contoh tanah saat pembebanan
t50 adalah waktu derajat konsolidasi 50 %.
t90 adalah waktu derajat konsolidasi 90 %.
Hitung besarnya aV (Coefisien of compressibility ), mV (Coefisien of volume
compressibility) dan k (Coefisien of permealibity) dengan rumus-rumus berikut :
aV  
en
 10  3
Pn
mV 
aV
1  en 1
k
 w  CV  aV
1  en 1
Dimana : aV = koefisen kompresi (cm2/g.
en = selisih air pori saat pada n-1 dengan air pori pada saat n
Pn = selisih tegangan pada saat n-1 dengan tegangan pada saat n
mV = koefisen dari volume kompresi (cm2/g )
k
= koefisen kecepatan perembesan tanah (cm/det)
2
Penggambaran grafik hasil pengujian :
Semua pengujian dihitung dalam form uji dan dibuatkan grafik antara :
1.
h penurunan atau e void ratio sebagai ordinat dan P beban/tegangan
sebagai absis untuk mencari (Cc) garis konsolidasi/Compression index, P0
tegangan awal (Pre consolidation load) dan untuk menghitung besarnya total
penurunan.
2.
h penurunan
sebagai ordinat dan
 t  waktu sebagai absis untuk mencari
t90, d0 , d90 atau seperti pada form uji No.IV.
3.
h penurunan
sebagai ordinat dengan (log t) waktu sebagai absis, untuk
mencari t50 ; t 100 dan d0 , d100, seperti pada form uji No. V
4.
r 
primary compression ratio sebagai ordinat dan P beban dalam kg/cm2
sebagai absis, pada kertas grafik skala semi log.
5.
CV  coefisien of consolidation
sebagai ordinat dan (P) beban dalam kg/cm2
sebagai absis, pada kertas grafik skala log.
6.
aV 
coefisien of compressibility sebagai ordinat dan (P) beban dalam kg/cm2
sebagai absis pada kertas grafik skala log.
7.
mV 
coefisien of v. volume compressibility sebagai ordinat dan (P) beban
dalam kg/cm2 sebagai absis, pada kertas grafik skala log.
8.
k 
coefisien of permeability sebagai ordinat dan (P) beban dalam kg/cm2
sebagai absis pada kertas grafik skala log.
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
MODUL II
PENGUJIAN KUAT GESER LANGSUNG
(Direct Shear Test)
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
PENGUJIAN KUAT GESER LANGSUNG
(Direct Shear Test)
A. TUJUAN :
Pengujian kuat geser langsung ialah pengujian terhadap contoh tanah untuk mendapatkan
parameter tanah berupa kohesi (C) dan sudut geser dalam tanah
  untuk perencanaan
pondasi. Dengan memberi beban normal (vertical load) kemudian digeser sehingga butirbutir tanah memberikan perlawanan maksimum sebelum terjadi keruntuhan dan ini yang
disebut kekuatan geser
  dalam satuan kg/cm2.
B. PERALATAN :
1. Kotak geser (shear box) dengan diameter contoh 6 cm, sedang ketebalannya atau tinggi
contoh tidak dapat diatur (non adjust able) seperi alat lama jadi hanya 20 mm. saja.
2.
Beban geser (shear load) dengan secara manual didorong memakai engkol pemutar
kecepatan strain dapat diusahakan (25/100) mm/15 detik atau 1 mm/menit, tidak
seperti alat yang lama.
3.
Beban vertikal (vertical load) ada tiga buah beban manual, terdiri dari 2 buah dengan
berat masing-masing sekitar 3,00 kg dan satu buah lagi seberar sekitar 6,00 kg.
4.
Beban
Vertikal
Terdiri dari
(kg)
Tekanan vertikal
(kg/cm2)
Tekanan vertikal
( Kn/m2)
Keterangan
I
3,165
0,11194
10,9745
Bebn ke 1 = 3,165 kg
II
6,755
0,23891
23,4225
Bebn ke 2 = 3,205 kg
III
9,920
0,35085
34,3971
Bebn ke 3 = 6,755 kg
IV
13,125
0,46202
45,2961
Pengukur kekuatan geser/horisontal adalah dengan Proving ring No. 708544 yang
berkoefisien 0,422288 kg/cm2/0,01 mm, untuk contoh tanah diameter 6,0 cm maka
koefisiennya adalah 0,014935/kg/cm 2 / 0,01 mm.
C. BANDA UJI :
1. Contoh tanah tidak terganggu (undisturbed sample) dalam tabung contoh (thin wall sample)
yang diambil dengan bor tangan atau bor mesin di lapangan pada kedalaman yang
diinginkan.
2. Contoh tanah yang diambil dari cadangan material dengan metoda sumur uji dan lain-lain
umumnya yang dipakai untuk perencanaan bendungan.
D. PELAKSANAAN :
Persiapan Pengujian :
1. Untuk mengukur Strain dengan kecepatan 1 mm/menit, perlu disiapkan alat pengukur
waktu (stop watch).
2.
Untuk contoh tanah dari tabung contoh (thin wall) dikeluarkan dengan horizontal
sample extruder ditekan masuk kedalam ring direct shear sebanyak 3 buah sampai 4
buah dan diambil kadar airnya, untuk setiap ring sebanyak 2 cawan, ring ditarakan
sesuai bibir ring dan semunya ditimbang untuk dihitung kadar airnya w , berat volume
basah t  , berat volume kering
d  nya.
3. Untuk contoh tanah dari borrow pit / sumur uji, terlebih dahulu dipadatkan dalam mold
sesuai pemadatan perencanaan, kemudian dikeluarkan seperti tersebut diatas dengan
vertical sample extruder sebanyak 3 buah sampai 4 buah ring direct dan dipersiapkan
satu persatu.
Pelaksanaan Pengujian :
1. Contoh tanah dalam ring sebanyak 3 buah sampai 4 buah dan sudah ditimbang, satu
persatu digeser dengan alat geser langsung, setelah diberikan beban normal yang
berjenjang, dan merupkan kelipatan dari beban yang pertama.
2. Kotak geser diberi plat dasar beralur/bergerigi dan pen dipasang agar lubang contoh
tanah lurus, sehingga mempermudah masuknya contoh tanah.
3. Contoh tanah dalam ring yang pertama diletakkan diatas bibir kotak geser yang sudah
diberi pen dan plat dasar, kemudian ditekan masuk kebawah, ditutup atasnya dengan
plat penutup bergerigi pula.
4. Setelah semua siap, kotak geser yang berisi tanah disetel hingga jarum dial gauge
menunjuk 0.05 mm (bergerak sedikit).
5. Beban vertikal diberikan pada contoh tanah yang pertama sebesar 0.5 kg/cm2 atau 1,0
kg/cm2 tergantung kondisi tanah.
6. Setelah contoh tanah diberi beban vertikal, semua jarum dial gauge disetel 0,00 mm
dan segera digeser dengan memutar engkol sedang tangan satunya memegang stop
wath, memutaran engkol sedemikian rupa sehingga jarum pada dial gauge menunjuk
0,25 mm bersamaan jarum pengukur waku menunjuk 15 detik, dan begitu seterusnya
mengikuti petunjuk dibawah.
7. Dibaca dan ditulis hasil pembacaan dial gauge di proving ring apabila dial gauge strain
menunjukkan 0,25 mm, 0,50 mm, 0,75 mm, 1,00 mm, 1,25 mm, 1,50 mm, 1,75 mm,
2,00 mm, 2,50 mm dan seterusnya interval 0,50 mm, sampai terjadi penurunan
pembacaan dial gauge di proving ring 2 kali (berarti penurunan kekuatan geser) atau
contoh tanah terjadi putus / patah, pemutaran engkol dihentikan. (dicatat diform uji
direct shear II).
8. Setelah selesai, beban vertikal dilepas demikian pula beban gesernya, contoh tanah
dikeluarkan dan kotak geser dibersihkan, untuk pengujian berikutnya, dengan beban
kelipatannya, 1,0 kg/cm2 atau 2,0 kg/cm2 begitu seterusnya ( penambahan beban
merupakan kelipatan beban pertama ). Pekerjaan selanjutnya untuk ring No. 2, dan
seterusnya dikerjakan seperti urutan pekerjaan tersebut diatas, sehingga mendapatkan
3 atau 4 besaran kekuatan geser maksimum dan tekanan verticalnya ( Beban normal ).
9. Ketiga atau keempat besaran kuat geser digambarkan berupa titik-titik pada blangko
pengujian direct shear I, kuat geser sebagai ordinat dalam kg/cm2 sedangkan beban
normal sebagai absis dalam kg/cm2, pada skala yang sama besar.
E. PEMBAHASAN (PERHITUNGAN) :
Pada form/blangko pengujian Direct Shear Test I, harus ditulis data masing-masing
contoh/ring pada Specimen No, luas nya, tingginya, volumenya, beratnya dan kadar airnya,
sehingga dapat dihitung
t dan d nya dengan rumus :
W
t  gr / cm3
V
d 
100  t
gr. / cm 3
100  w
Dimana :
t = Berat per satuan volume basah (gr/cm3)
d = Berat persatuan volume kering {gr/cm3)
W = Berat tanah basah (gr )
V = Volume tanah basah (cm3)
w = Kadar air ( %)
Untuk perhitungan kadar air menggunakan blangko kadar air sedangkan Gs sendiri adalah
berat jenis butiran tanah yang sedang diuji.
Selanjutnya dihitung void ratio dan degree of saturation nya dengan rumus :
e
Gs  w
1
d
Sr 
w  Gs
%
e
Dimana :
e = viod ratio
Gs = BD butiran tanah
Sr = Derjat kejenuhan (%)
Pada blangko pengujian Direct Shear II , dituliskan hasil pembacaan kekuatan geser dengan
satuan 0,01 mm pada setiap tahapan (horizontal displancement) dari 0,25 mm sampai terjadi
2 (dua) kali penurunan pada pembacaan dial gauge di P. ring reading atau sampai terjadi
keruntuhan (patah). Di kolom Shear stress ditulis hasil perhitungan dari perkalian P. ring
reading dikalikan koefisien Proving ring No.708544 sebesar 0,014935 kg/ cm2/ 0.01 mm..
  0,02899  P.ring
 kg

2
 cm 
  0,014935  P.ring
 kg

2
 cm 
Dimana :
 = Kekuatan geser tanah setiap pembacaan (kg/cm2)
P. ring reading = Pembacaan dial gauge pada proving ring (0,01 mm)
Yang paling besar atau maksimum shear stress diberi tanda bintang dan dipindahkan
penulisannya di blangko uji No. I paling bawah). Untuk contoh ke 2 , ke 3 dan seterusnya
dicatat di kolom sampingnya. Kemudian digambar grafiknya antara kekuatan geser (kg/cm2)
dan strain (0,01 mm) nya. Dari ketiga atau kelima besaran kekuatan geser dan beban
normalnya dapat digambarkan garis kekuatan geser yang rumus persamaanya oleh Coulom
adalah :
Dimana :
  C    tg.
 = Kekuatan geser tanah dalam ( kg/cm2)
 kg

2
 cm 
C = Kohesi tanah (kg/cm2)
 =Tegangan vertikal ( kg/cm2)
 = Sudut geser dalam
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
MODUL II
PENGUJIAN TRIAXIAL
(Triaxial Test)
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
PENGUJIAN TRIAXIAL
(Triaxial Test)
A. TUJUAN :
Pengujian triaxial bertujuan untuk mencari paramater kuat geser tanah C (Kohesi) dalam
satuan kg/cm2 dan besarnya sudut geser dalam

0
  dalam satuan derajat, menit dan detik

' " .
B. PERALATAN :
1. Triaxial Compression Machine
Dioperasikan dengan tenaga motor listrik, kecepatannya dapat diatur antara 0,0 mm
sampai dengan 3,0 mm per menit, mengunakan listrk 220 vA / 200 watt.
2. Proving ring
a. Alat yang Lama
Pengukur beban maksimum kapasitas 300 kgf dengan ketelitian Koefisien proving
ring No. 300.05.06 sebesar 1,3264 kg/ 0,01 mm
b. Alat yang Baru
Pengukur beban maksimum kapasitas 300 kgf dengan ketelitian Koefisien proving
ring No. 665.967 sebesar kg/ 0,01 mm
3. Dial Gauge
Pengukur pergerakan panjang 30 mm x 0,01 mm (dalam satuan 0,01 mm)
4. Panel Control

Pengukur water pressure maksimum 10 kg/cm2 dengan sistim digital.

Untuk mengukur Cell Pressure maksimum 10 kg/cm2 dengan manometer.

Untuk mengukur Back Pressure maksimum 10 kg/cm2 dengan manometer.

Burette untuk mengukur perubahan volume (cm3).

Top Water tank kapasitas 3 liter untuk mengisi burret.

Bottom Water tank kapasitas 5 liter untuk mengisi Triaxial Cell.

Vacuum tank .
5. Chamber Triaxial

Tabung plastic tebal, tembus pandang dan dengan perlengkapannya.

Landasan tempat contoh tanah  35 mm.

Landasan tempat contoh tanah  50 mm.
6. Pengatur tekanan

Cell pressure.

Back pressure.
7. Compressor unit

Kompresor kapasital 10 kg/cm2 dengan tenaga listrik 220 vA / watt
8. Vacuum pump unit

Pompa vakum kapasitas 76 cmHg.
9. Membran device

2 set lengkap dengan pengikatnya
10. Tabung contoh
11. Alat untuk benda uji :

Untuk tanah asli (Undisturbe sample)
1. Tabung contoh diameter 7 cm panjang 45 cm untuk pengambilan dengan bor
tangan. Tabung contoh diameter 7 cm panjang 70 cm untuk pengambilan
dengan mesin bor.
2. Pengeluar contoh tanah (Horizontal sample extruder)
3. Ring / Tabung triaxial test diameter 3,5 cm tinggi 7,0 cm atau diameter 5,0 cm
tinggi 10,0 cm sebanyak minimum 3 buah.

Untuk tanah dari cadangan matrial (Borrowpit), Sumur uji dan sebagainya.
1. Satu set alat pemadatan tanah dengan mold diameter 10 cm.
2. Vertical sample extruder untuk mold diameter 10 cm.
3. Ring/Tabung triaxial test diameter 3,5 cm tinggi 7,0 cm atau diameter 5,0 cm
tinggi 10,0 cm sebanyak minimum 3 buah.

Alat-alat Pendukung :
1. Timbangan elektrik kapasitas 200 gr. ketelitian 0,001 gr.
2. Cawan kadar air cap. 25 cc sebanyak 10 bh..
3. Open listrik kecil.
C. BENDA UJI :
1. Contoh tanah tidak terganggu (undisturbed sample) langsung diambil dengan tabung
contoh (thin wall sample) menggunakan bor mesin atau bor tangan di lapangan.
2. Contoh tanah yang diambil dari cadangan material (Borrow pit) dengan metoda sumur uji
dan lain-lain yang dipakai untuk perencanaan bendungan atau pekerjaan yang lainnya.
D. PELAKSANAAN :
Persiapan pengujian :
Contoh tanah tidak terganggu (Undisturbed sample) dalam tabung dikeluarkan, ditekan
masuk kedalam ring triaxial satu per satu sehingga mendapatkan minimal 3 (tiga) buah
contoh.
1. Selanjutnya dari ring triaxial, contoh tanah ini dikeluarkan kemudian diukur tingginya dan
ditimbang.
2. Setiap contoh tanah diambil kadar air nya 2 cawan.
3. Satupersatu contoh tanah ini dibungkus denganmimbran jaket dengan bantuan alat,
sedangkan yang lain yang menunggu gilirannya disimpan di disikator (contoh tanah siap
untuk diuji).
4. Untuk contoh tanah yang dibuat dengan pemadatan standar dalam mold pemadatan,
dikeluarkan dari mold, ditekan masuk kedalam ring triaxial seperti tersebut diatas.
5. Selanjutnya pekerjaan No.2 sampai dengan No.4 dilakukan sampai contoh tanah siap
untuk diuji.
6. Kompresor dinyalakan/diisi sampai manometernya menunjuk 8,0 kg/cm2, Tank
Compressor di Panel Triaxial test diisi agar siap mensuplai tekanan.
7. Strain/pergerakan regangan diatur/distel dengan kecepatan 1 mm/menit.
Pelaksanaan pengujian :
UU (Unconsolidate Undrain) :
Selama pengujian atau selama contoh tanah diberi tegangan normal dan tegangan geser, air
dalam contoh tanah tidak diperbolehkan keluar (semua kran ditutup), tegangan air pori tidak
diukur.
1. Alirkan air dari water tank hingga keluar di plat dasar dengan membuka kran CP
(Chamber pressure) di panel maupun di chamber cell dan kemudian tutup kembali
yang di panel.
2. Contoh tanah yang sudah dikeluarkan dari ring triaxial, ditimbang, diukur tinggi dan
diameternya serta diukur kadar airnya, dilindungi/dimasukkan dalam mimbran jaket
dengan bantuan tabung perenggang mimbran.
3. Kemudian pasang mimbran jaket pada ujung tabung perenggan mimbran dan diikat
dengan gelang karet (circle seal), masukkan ujung yang lain sampai keluar tabung
kemudian dilipat keluar tabung dan diikat juga dengan gelang karet (circle seal).
4. Isap pipa kecil tabung perenggang agar mimbran jaket nempel kedinding tabung
perenggang sehingga memudahkan contoh tanah untuk dimasukkan kedalam
mimbran jaket.
5. Batu pori (Porus stone) dipasang diatas dan dibawah contoh tanah setelah dilapisi
kertas saring agar contoh tanah tidak kontak langsung dengan batu pori.
6. Isapan pada tangkai pipa tabung perenggang dilepaskan setelah contoh tanah
diletakkan ditengan-tengan plat dasar (Base centre cell) kemudian ikatan gelang karet
dilepaskan pelan-pelan, hati-hati dan dipindahkan untuk mengikat alat triaxial bagian
bawah, sedang yang bagian atas mengikat tutup contoh tanah (tempat plunyer).
7. Plunyer/piston diatur diletakkan di bagian atas, tepat ditengah-tengah contoh.
8. Chamber/cell triaxial harus ditutup rapat-rapat.
9. Buka kran CP yang di panel, agar air dalam tangki utama mengalir memenuhi
chamber/cell, kran bagian atasnya dibuka supaya udaranya keluar dan kemudian
tutup kembali.
10. Posisi jarum pada jam pengukur (dial gauge) strain maupun tekanan diatur pada
kedudukan 0,00 mm (satu divisi pergerakan panjang = 0,01 mm ).
11. Buka kembali kran
CP di panel sampai tekanan lateral
 3 
yang
diinginkan/dikehendaki, dimulai dari 0,5 kg/cm2 atau 1,0 kg/cm2 untuk contoh yang
pertama, tergantung pada contoh tanahnya, kemudian ditutup kembali (posisi jarum
bergerak sedikit).
12. Setelah tekanan cell diberikan sesuai dengan yang direncanakan, jam pengukur diatur
kembali secepatnya pada posisi 0,00 mm dan segera diberikan tekanan vertikal
dengan elektrik motor yang sudah diatur kecepatannya.
13. Pembacaan dan pencatatan sesuai dengan jadwal dalam form pengujian sampai
terjadi keruntuhan (failure state) atau terjadi pembacan maksimum karena sudah
terjadi penurunan dua kali atau sudah terjadi pemendekan contoh sampai 20 %.
14. Setelah selesai pengujian, tekanan vertikal dihentikan, air dalam cell dikembalikan
masuk kedalam tangki utama dengan membuka kran Drain di panel sampai dalam
cell kelihatan kering kemuain tutup kembali.
15. Bila dalam chamber/cell sudah tidak ada tekanan, lalu dibuka/dibongkar, gambar
bidang keruntuhan tanah. Pengujian contoh pertama dengan tekanan lateral  3 
yang pertama selesai.
16. Lanjutkan pengujian contoh berikutnya, yang ke 2, ke 3 dan seterusnya dengan
tekanan lateral yang berbeda-beda pula (sebaiknya merupakan kelipatan dari yang
pertama).
CU (Consolidate Undrain) :
Sebelum diberikan tegangan geser, contoh tanah diberikan tegangan lateral  3  dan air
dalam contoh diperbolehkan keluar sampai contoh tanah dinyatakan consolided kurang lebih
24 jam atau sampai volume contoh sudah tidak ada perubahan lagi. Kemudian kran ditutup
(air tidak boleh keluar lagi) dan diberikan tegangan geser, tegangan air pori dan perubahan
volume selama penggeseran diukur.
1. Urutan pekerjaan pengujian mulai dari No. 1 sampai dengan No. 9 sama dengan
tersebut diatas (sama dengan pengujian UU).
2. Contoh tanah diberi tekanan cell
 3 
yang direncanakan dan air dalam contoh
dibiarkan keluar sampai contoh tanah menjadi ( consolidate ) mampat atau setelah
perubahan volume tidak terjadi lagi selama kurang lebih 24 jam.
3. Setelah contoh tanah consolidate, air dalam contoh tidak boleh keluar lagi, hasilnya
dicatat, jam pengukur diatur kembali secepatnya pada posisi 0,0 dan segera diberikan
tekanan vertikal dengan tenaga elektrik motor yang sudah teratur kecepatannya.
4. Pembacaan dan pencatatan jam pengukur, tekanan air pori dan burret dilakukan
sesuai jadwal dalam form pengujian, sampai terjadi keruntuhan seperti tersebut
diatas. Selanjutnya urutan pekerjaan sama dengan No. 13 sampai No. 15 pada
pengujian metoda UU.
5. Untuk setiap contoh berikutnya, harus diberikan tegangan cell
 3  selama 24 jam
juga, agar contoh tanah konsolidasi dan dikerjakan pekerjaan seperti tersebut
diatas.
6. Perhitungan berdasarkan tegangan efektif adalah  1'
1   
dan  3'  3   
CD (Consolidate Drain) :
Contoh tanah diberikan tegangan lateral sampai consolidasi selesai kemudian diberikan
tegangan geser dengan air dalam contoh tanah dibiarkan mengalir (kran dalam keadaan
terbuka). Tegangan air pori diusahakan tetap pada kondisi 0,0 kg/cm2 dengan jalan
pemberian tegangan geser secara perlahan-lahan. Hasil akhir pengujian ini berupa parameter
tanah C (Kohesi) dan
 
(Sudut geser dalam), yang lebih teliti dari hasil pengujian geser
langsung. Dalam pengujian triaxial, beban normalnya (Priciple stress) diberikan pada tiga
demensi, tiga sumbu atau segala arah  n (Normal stress),  X atau  1 dan
 Y atau  3
(Principle stress).
1. Pekerjaan pengujian dari No. 1 sampai dengan No. 7 hampir sama dengan pengujian CU
seperti tersebut diatas, jadi bedanya, selama pengujian air pori dibiarkab keluar , jadi
pembacaan air pori tidak dilakukan, strain (kecepatan pengujian) selambat mungkin,
sehingga tekanan air pori selalu di posisi 0,0 kg/cm2, seperti telah diuraikan tersebut
diatas.
2. Pelaksanaan pengujian metoda CD kurang disukai/tidak umum dibandingkan UU dan CU
karena memerlukan waktu yang cukup lama dan berhari-hari karena kecepatan
penambahan regangan (Strain) dibuat sangan lambat.
3. Karena tegangan air pori selama pengujian dapat sepenuhnya ter dispiasi, maka hasil
pengujian berupa tegangan aksial total  1   1' demikian pula  3   3'
 1'   3' 
P
A
 1' 
P.ering  k
P.ring  k
  3' sama dengan  1 
3
A
A
E. PEMBAHASAN (PERHITUNGAN) :
UU (Unconsolidate Undrain) :
a. Data-data masing-masing contoh tanah dihitung dan ditulis pada form uji Triaxial I sesuai
dengan rumus-rumus yang dipakai.
b. Perhitungan/penjabaran sehingga menghasilkan rumus-rumus dalam form uji triaxial ini,
sebagaian sudah diterangkan didepan maka berikut sebagai kelanjutan perhitungan dari
hasil uji hingga mendapatkan parameter C (kohesi) dan  (Sudut geser dalam) dari
grafik.
c. Vo = Lo x Ao
Vo = ( Lo -  L ) x A
Luas Ao berubah menjadi A akibat axial pressure yang
mengakibatkan keruntuhan (failure)
A
Vo
Lo  L

A
Lo  Ao
Lo  L
A
Ao
L
1
Lo
A
Ao
1 
L
 100%
Lo
Dimana :
 
A = Luas contoh tanah setelah terjadi keruntuhan cm 2
 
Tinggi contoh tanah awal cm 
Ao = Luas contoh tanah awal cm
Lo =
2
2
 L = Perubahan tinggi contoh tanah cm
 
Vo = Volume contoh tanah awal cm3

= Regangan (compressive strain) %
Tegangan total vertikal yang bekerja pada contoh tanah sebesar  1 
P
  3 terjadi
A
 
saat keruntuhan (failure) pada contoh tanah seluas A. cm 2 .
P  P.ring  k
1   3 
1 
P.ring  k
 3
A
P.ring  k
 1   
Ao
1   3 
P.ring  k
Ao
1 
Rumus ini yang dipakai dalam tabelaris
(form uji UU)
1   3 adalah tegangan diviator
Dari ketiga contoh tanah yang diberi tegangan cell  3  yang berbeda-beda akan
menghasilkan tegangan diviator yang berbeda pula sehingga mendapatkan tiga buah
lingkaran Mohr.
Penggambaran Lingkaran Mohr :
1. Gambar ketiga lingkaran Mohr pada salib sumbu, dengan tegangan geser sebagai
ordinat, dan tegangan normal sebagai absis.
2. Masing-masing titik pusat lingkaran Mohr adalah sejarak
0,0 pada absis.
1   3
2
dari titik sumbu
3. Masing-masing jari-jari lingkaran Mohr sebesar
1   3
2
dilukis setengah lingkaran di
titik pusatt masing-masing pada absis.
4. Tarik garis singgung persekutuan dari ketiga lingkaran Mohr tersebut diatas, sehingga
memotong sumbu tegangan geser sejarak C ( Kohesi ) dari titik sumbu 0,0 pada ordinat


 
dalam satuan kg / cm2 , dan membentuk sudut geser dalam

dengan sumbu

tegangan normal dalam satuanderajat, menit dan detik 0 ' " .
5. Bila parameter C (Kohesi ) = 0,0 kg/cm2 ,  1dan 3 diketahui, harga  (Sudut geser
dalam) dapat dihitung dengan rumus berikut :
6. Para meter perbandingan antara tegangan utama mayor dan minor butir-butir tanah
dikurangi dan ditambah 1 sebagai besaran rumusnya :
1   3
Sni 
BD
OB
Sin 
2
1   3
Sin 
1   3
1   3
2
1   3
3
Sin 
1   3
3
1
1
3
Sin  
1
1
3
1
1
1  3
  Sin
1
1
3
7. Sudut retak keruntuhan tanah ialah sudut antara bidang keruntuhan AD (plane failure)
dengan tegangan utama OC
DAB 
DBC
2
2  180  ABD
2  180  

90  
2
  450 

180  
2
  90 

2

2
  180  2
CU (Consolidate Undrain) :
Seperti pada pengujian UU, namun dengan adanya pemberian tegangan  3 selama 24 jam,
ada perubahan luas awal (Ao) menjadi luas setelah consolidasi (Ac) tinggi awal (Lo) menjadi
(Lc) dan volume awal (Vo) menjadi (Vc).
Lc  Lo  Lc
 Lc 
Lc  1 
  Lo
Lo 

Vc  Vo  Vc
Ac 
Vo  Vc
Lo  Lc
Ac 
Vc
Lc
Luas A terjadi setelah contoh tanah mengalami keruntuhan ( failure ).
A
Vc
Lc  L
 Vc 
Ao  Lo  1 

Vo 

A
 Lc  L 
Lo  1 

Lo 

A
Vo  Vc
Lo  Lc   L
Vc
)
Vo
A
Lo  Lc  L 
Vo  (1 
 Vc 
Ao  1 

Vo 

A
 Lc  L 
1 

Lo


Maka rumus berikut akan menjadi :
 1' 
P.ring  k
  3'
A
 1'   3' 
 Lc  L 
k  P.ring  1 

Lo 

'
'
1  3 
 Vc 
Ao  1 

Vo 

P.ring  k
 Vc 
Ao  1 

Vo 

 Lc  L 
1 

Lo 

 Lc  L 
1 

k  P.ring 
Lo 
'
'
1  3 

Ao
 V 
1 

 Vo 
Penggambaran Lingkaran Mohr :
1. Gambar ketiga lingkaran Mohr pada salib sumbu, dengan tegangan geser sebagai
ordinat, dan tegangan normal sebagai absis.
2. Masing-masing titik pusat lingkaran Mohr adalah sejarak
 1'   3'
2
dari titik sumbu 0,0
pada absis.
3. Masing-masing jari-jari lingkaran Mohr sebesar
 1'   3'
2
dilukis setengah lingkaran di
titik pusat masing-masing pada absis.
4. Tarik garis singgung persekutuan dari ketiga lingkaran Mohr tersebut diatas sehingga
memotong sumbu tegangan geser sejarak C ( Kohesi ) dari titik sumbu 0,0 pada ordinat,
dan membentuk sudut geser dalam
  dengan sumbu tegangan normal.
5. Bila parameter C (Kohesi ) = 0,0 kg/cm2 ,  1dan 3 diketahui, harga
 (Sudut geser
dalam) dapat dihitung dengan rumus berikut :
Lihat gambar diatas :
6. Sudut retak keruntuhan tanah
1
1

  Sin 1 3
1
1
3
  450 

2
CD (Consolidate Drain) :
Seperti pada pengujian CU, karena adanya pemberian tegangan  3 selama 24 jam, ada
perubahan luas awal (Ao) menjadi luas setelah consolidasi (Ac); tinggi awal (Lo) menjadi (Lc)
dan volume awal (Vo) menjadi (Vc).
Lc  Lo  Lc
Vc  Vo  Vc
 Lc 
Lc  1 
  Lo
Lo 

Vo  Vc
Lo  Lc
Ac 
Ac 
Vc
Lc
Luas A terjadi setelah contoh tanah mengalami keruntuhan (failure).
A
Vc
Lc  L
A
Vc
)
Vo
A
Lo  Lc  L 
Vo(1 
Vo  Vc
Lo  Lc   L
 Vc 
Ao  Lo  1 

Vo 

A
 Lc  L 
Lo  1 

Lo 

 Vc 
Ao1 

Vo 

A
 Lc  L 
1 

Lo


Jadi rumus berikut menjadi :
1 
1   3 
P.ring  k
3
A
 Lc  L 
k  P.ring  1 

Lo 

1   3 
 Vc 
Ao  1 

Vo 

P.ring  k
 Vc 
Ao1 

Vo 

 Lc  L 
1 

Lo


 Lc  L 
1 

k  P.ring 
Lo

1   3 


V
Ao


1 

Vo 

Penggambaran Lingkaran Mohr :
1. Gambar ketiga lingkaran Mohr pada salib sumbu, dengan tegangan geser sebagai ordinat,
dan tegangan normal sebagai absis.
2. Masing-masing titik pusat lingkaran Mohr adalah sejarak
 1'   3'
2
dari titik sumbu 0,0 pada
absis.
3. Masing-masing jari-jari lingkaran Mohr sebesar
pusat masing-masing pada absis.
 1'   3'
2
dilukis setengah lingkaran di titik
4. Tarik garis singgung persekutuan dari ketiga lingkaran Mohr tersebut diatas, sehingga
memotong sumbu tegangan geser sejarak C (Kohesi) dari titik sumbu 0,0 pada ordinat, dan
membentuk sudut geser dalam
  dengan sumbu tegangan normal.
5. Bila parameter C (Kohesi ) = 0,0 kg/cm2 ,  1dan 3 diketahui, harga  (Sudut geser dalam)
dapat dihitung dengan rumus berikut :
Lihat gambar diatas :
 1'
1
'
1  3
  Sin
 1'
1
 3'
6. Sudut retak keruntuhan tanah
1
1
1  3
  Sin
1
1
3
sama dengan
  450 

2
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
MODUL II
PENGUJIAN TEKAN BEBAS
(Unconfined Compression Test)
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
PENGUJIAN TEKAN BEBAS
(Unconfined Compression Test)
A. TUJUAN :
Untuk Menentukan harga Cu (Kohesi kuat tekan bebas) dalam kg/cm2 dan sensitivitas dari
suatu contoh tanah dalam persen (%) antara kuat tekan bebas contoh remolded (contoh yang
dibuat) dengan contoh aslinya.
B. PERALATAN :
1. Alat tekan bebas lengkap dengan pengukur regangan dan pengukur kekuatan tekan.
Untuk pengujian tekan bebas dapat juga menggunakan alat uji Triaxial, tetapi tidak
menggunakan tegangan sel atau tegangan sel sama dengan nol
2. Koefisien Proving ring yang dipakai juga sama, untuk contoh diameter 3,5 cm, koef.
3. K = 0,13781 kg/cm 2 /0,01 mm ; untuk contoh diameter 5,0 cm, koef. K = 0,06755
4. kg/ cm 2 /0,001 mm )
5. Alat uji kadar air lengkap dengan timbangannya
6. Alat pendorong/mengluarkan contoh tanah yang vertikal maupun yang horisontal
7. Pisau perata
8. Open listrik
C. BENDA UJI :
1. Contoh tanah tidak terganggu (undisturbed sample) langsung diambil dengan tabung
contoh (thin wall sample) menggunakan bor mesin atau bor tangan di lapangan.
2. Contoh tanah yang diambil dari cadangan material (Borrow pit) dengan metoda sumur uji
dan lain-lain yang dipakai untuk perencanaan bendungan atau pekerjaan yang lain.
D. PELAKSANAAN :
Persiapan pengujian :
1. Contoh tanah tidak terganggu
(Undisturbed sample) dalam tabung dikeluarkan,
ditekanmasuk kedalam ring triaxial .
2. Selanjutnya dari ring triaxial, contoh tanah ini dikeluarkan kemudian diukur tingginya
dan ditimbang.
3. Setiap contoh tanah diambil kadar air nya sebanyak 2 cawan.
4. Kemudian persiapan contoh tanah (remolde ) yang dibuat dari contah tanah yang sudah
diuji, tanah sudah patah (failure) akibat pengujian awal, dan contoh yang dibuat sedapat
mungkin tidak mengurangi / menambah berat isi  t  atau beratnya.
Pelaksanaan pengujian :
1. Contoh tanah diletakkan diatas tumpuan dasar berdiri tegak lurus sentris, diatur
menyentuh batang proving ring,
2. Jarum jam pembacaan (dial gauge) diatur pada posisi nol.
3. Jadwal pembacaan sesuai dengan strain seperti tertera pada form uji dan semua hasil
pengujian dicatat dalam form uji,
4. Kemudian diberi tekanan vertical dengan tenaga listrik atau manual sampai terjadi patah
atau setelah terjadi dua kali penurunan pembacaan.
5. Bila contoh tanah tidak mengalami patah atau tidak mengalami dua kali penurunan
pembacaan, petapi sudah mengalami pemendekan sampai dengan 20 % dari tinggi
semula, sudah dianggap cukup, pengujian dihentikan/selesai.
6.
Gambar/ sket hasil keruntuhannya.
7. Kemudian dilakukan pengujian yang kedua dari contoh tanah yang sudah patah ini
setelah dibentuk kembali.
E. PEMBAHASAN (PERHITUNGAN) :
1. Data-data masing-masing contoh tanah dihitung dan ditulis pada form uji Unconfine I
sesuai dengan rumus-rumus yang dipakai.
2. Perhitungan/pengertian sehingga menghasilkan rumus-rumus dalam form uji Unconfine
ini, sebagaian sudah diterangkan didepan, maka berikut sebagai kelanjutan perhitungan
dari hasil uji, hingga mendapatkan parameter Cu (kohesi tekan bebas) dan sensivitas
tanah St (% ).
3.
Vo = Lo x Ao
Vo = (Lo -  L) x A
A
Vo
Lo  L
A
Ao
1 
Luas Ao berubah menjadi A akibat axial pressure.
A
Lo  Ao
Lo  L
A

Ao
L
1
Lo
L
 100%
Lo
Dimana :
A = Luas contoh tanah setelah terjadi keruntuhan .
Ao = Luas contoh tanah awal
Lo = Tinggi contoh tanah awal.
 L = Perubahan tinggi contoh tanah.
Vo = Volume contoh tanah awal.

= Regangan ( compressive strain )
Lihat pada gambar berikut :
Rumus-rumus :
Cu 
qu
 tg
2
  450 
…................ persamaan 1
u
u  0
2
  450


 1  2  Cu  tg 450 
u 

2
……….. persamaan 2
1  2  Cu  tg 450
1  2  Cu
………… persamaan 3
OC garis bidang keruntuhan ( failure state )
 n  OC adalah tegangan normal dalam kg/cm2
Su 
1
2

qu
 Cu
2
………….. persamaan 4
Dimana :
qu = kekuatan tekan bebas saat keruntuhan pada luas penampang contoh A (cm2)
Su = kekuatan geser bebas (kg/cm2)
Cu = kohesi pada kuat tekan bebas (kg/cm2)
Tegangan total vertikal yang bekerja pada contoh tanah sebesar qu =
P
terjadi saat keruntuhan
A
(failure) pada contoh tanah seluas A( cm2) .
qu 
P  Pr ing  k
qu 
Cu 
P.ring  k
A
P.ring  k
 1   
Ao
qu 
P.ring  k
Ao
1 
Rumus ini yang dipakai dalam tabelaris (form uji )
qu
2
Sensitivity (St) =
Dimana :
qu
qu '
………………………………………….. persamaan 5
qu  asli
qu '  remolded
Sensitivitas pada tanah lempung (cohesife soil /clay )
Sensitivity St
Klasivikasi
2 sampai dengan 4
3 sampai dengan 8
8 sampai dengan 16
lebih besar dari 16
Noemal
Sensitive
Extra sensitive
Quick
Konsistensi tergantung kepada harga kuat tekan bebas qu ( kg/cm2) sebagai acuan
 

qu  2  C  tg   450  u 
2

dan C  Cu
kg / cm 
2
Rumus sudut retak :
  450 
qu
u
( kg/cm2)
< 0,25
  450 
2
Konsistensi
u
 u  2    450 
2
qu ( kg/cm2)
Konsistensi
Very soft
1,00 - 2,00
Stiff
0,25 - 0,50
Soft
2,00 - 4,00
Very stiff
0,50 - 1,00
Medium stiff
> 4,00
Hard
Sekolah Tinggi Teknik – PLN
Jakarta
MODUL II
PENGUJIAN SONDIR
(Sondir Test)
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
2016
PENGUJIAN SONDIR
(Sondir Test)
A. TUJUAN :
Untuk mengetahui tahanan konus (end bearing) dan hambatan lekat tanah pada kedalaman
tertentu (interval 20 cm kedalaman) sehingga dapat dihitung daya dukung tanahnya.
Hambatan lekat tanah merupakan kekuatan/kemampuan tanah mengikat atau melekat
akibat adanya gaya yang akan menggesre pondasi.
B. PERALATAN :
1. Alat Sondir (Hydraulic Dutch Penetrometer)
2. Manometer 2 buah, berkapasitas 0 – 60 kg/cm2 dan 0 – 250 kg/cm2
3. Pipa sondir lengkap dengan pipa dalamnya
4. Biconus standar dengan luas konus 10 cm2 dan luas mantel 150 cm 2
5. Angkur 2 buah lengkap dengan penguncinya
6. Besi kanal 4 buah
7. Kunci Inggris
8. Oli, Bahan bakar premium, Stempert/Parselin, Seal type dan Sikat baja
C. BENDA UJI :
Lapisan tanah dilapanan, ditempat rencana berdirinya bangunan atau lokasi akan
didirikannya pondasi bangunan.
D. PELAKSANAAN :
Persiapan pengujian :
1. Dibuat lubang bujur sangkar dengan ukuran 30 cm sisinya dengan kedalaman 20 cm atau
sampai kedalaman dimana tidak dijumpai lagi lapisan yang mengandung akar tanaman.
2. Angkur dipasang pada dua sisi dimana alat sondir akan ditempatkan.
3. Mesin sondir diletakkan lalu dipasang baja kanal sebagai penahan agar alat tidak
terangkat atau goyang.
4. Kedua manometer diset nol.
5. Konus diperiksa, pipa sondir dan pipa dalamnya diberi oli agar lancar.
Pelaksanaan pengujian :
1. Konus dihubungkan dengan rangkaian pipa dan pipa dalamnya lalu dipasang pada alat
sondir.
2. Alat sondir diputar secara manual sehingga menekan rangkaian konus dan pipa
menembus tanah sampai kedalaman 20 cm.
3. Alat dikunci dan dilakukan pembacaan pada manometer.
4. Bila pembacaan sudah mencapai nilai yang lebih besar dari 50 kg/cm2, pembacaan
dilakukan pada manometer besar dengan cara mengunci manometer kecil dan membuka
manometer besar, kemudian dilakukan pembacaan kembali.
5. Pembacaan dihentikan bila nilai qc telah mencapai harga 250 kg/cm2.
1
2
3
Proses Kerja Bikonus Pada Alat Sondir
E. PEMBAHASAN (PERHITUNGAN) :
Prinsip dasar dari uji penetrasi statik di lapangan adalah dengan anggapan berlaku hokum
aksi-reaksi seperti yang digunakan untuk perhitungan nilai perlawanan konus dan nilai
perlawanan geser di bawah ini.
Perlawanan konus (qc)
Nilai perlawanan konus (qc) dengan ujung konus saja yang terdorong, dihitung dengan
menggunakan persamaan :
Pkonus = Pm + n x BT
Pkonus = qc x Ac
qc = Pm + n x BT
Ac
............................................................................. (1)
= Pm + n x BT
Ac
Ac
qc = pembacaan manometer awal/pertama + 0,15n
......................... (2)
Perlawanan geser (Lfs)
Nilai perlawanan geser lokal diperoleh bila ujung konus dan bidang geser terdorong
bersamaan, dan dihitung dengan menggunakan persamaan :
PTR = Pkonus + Ps
Ps = Lfs x As
PTR = (qc x Ac) + (Lfs x As)
Pem2 =
PTR = qc + (Lfs x As)
Ac
Ac
Pembacaan manometer kedua.......... (3)
Lfs = (Pem2 – qc) x 0,065445
………………………………………………………………….. (4)
Perbandingan antara kekuatan hambatan local dengan kekuatan ujung konus setiap
kedalaman adalah :
Friction Ratio = (Lfs/qc) x 100% ……………………………………………………. (5)
Dimana :
Pkonus : Beban total pada ujung konus (kg/cm2)
qc : Perlawanan/tahanan konus (kg/cm2)
Pm : Beban/tenaga pendorong yang diterima ujung konus (kg)
BT : Berat batang (1,5kg/batang)
n : Banyaknya batang
Lfs : perlawanan pelekat lokal (kg/cm2)
Ps : Beban yang menggesek turun mantel konus (kg)
Ac : luas penampang konus (cm2)
As : luas selimut geser (cm2)
Fly UP