Laporan Praktikum Mekanika Tanah 2 - Direct Shear Test

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH 2

DIRECT SHEAR TEST

KELOMPOK 2

1. Ahmad Ryan 2. Kresna W.M Putra

0706266342

3. Ma’ruffi Kurnia

0706266424

4. M.Syarief S

0706167102

5. Ryan Ariefasa

0706266651

6. Sri Puji L

0706163501

Tanggal Praktikum

: 3 Oktober 2009

Asisten Praktikum

: Adi TW

Tanggal Disetujui

:

Nilai

:

Paraf Asisten

:

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2009

I.

Tujuan 

Mengetahui nilai kohesi (c) dan sudut geser (ф) pada suatu tanah.



Mencari nilai kadar air dari sampel yang digunakan.

II.

Alat-alat dan Bahan

o

Alat Direct Shear Test dan Shear Box

o

Beban dengan berat 5 – 30 kg

o

2 Dial gauge untuk vertical dan horizontal displacement

o

Specimen cutter untuk memotong sampel tanah kohesif

o

Tamper untuk memadatkan tanah yang cohesionless

o

Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr

o

Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm

o

Stopwatch

o

Can

o

Oven

III.

Dasar Teori

Kekuatan geser dapat diukur langsung dengan pemberian beban konstan vertikal (normal) pada sampel dan pemberian gaya geser tertentu dengan kecepatan konstan dan perlahan-lahan untuk menjaga tegangan air pori tetap nol hingga tercapai kekuatan geser maksimum. Sampel yang digunakan adalah pasir yang diperoleh dari sieve analysis dengan menggunakan saringan no. 10. Tanah terdiri atas tiga unsur yaitu butiran, air, dan udara. Sifatsifat suatu tanah tertentu banyak tergantung pada usuran butirannya. Ukuran butiran menentukan klasifikasi macam tanah tersebut. Untuk butiran yang kasar dipakai metode sieving analysis dalam penentuan distribusi ukurannya, tanah dikeringkan dan disaring pada serangkaian saringan dengan ukuran diameter kisi saringan tertentu mulai dari yang kasar hingga yang halus. Dengan demikian butiran tanah terpisah menjadi beberapa bagian dengan batas ukuran yang diketahui.

Sampel yang telah diperoleh melalui metode sieving analysis tersebut diberi air yang kemudian juga ditentukan kadar airnya. Kadar air pasir adalah perbandingan antara berat air yang dikandung pasir dengan berat pasir dalam keadaan kering. Penentuan ini digunakan untuk menyesuaikan kondisi pasir ketika dilakukan percobaan setidaknya menyerupai kondisi pasir yang ada di lapangan Tegangan normal didapat dengan pembagian besarnya gaya normal dengan luas permukaan bidang geser atau S = P/A. Tegangan geser didapat dengan menghitung gaya geser (G) yang didapat dari pembacaan maksimum load ring dial setelah dikalikan dengan nilai kalibrasi proving ring (LRC). T=G/A G = M x LRC

(11.1)

LRC = 0,15 kg/div

Dari beberapa buku referensi menyatakan harga kohesi pasir (c) = 0, dan harga sudut geser pasir (ф) berkisar : 28o – 48o.

Tabel 11.1. Tabel harga kohesi untuk beberapa jenis pasir Soil (sand)

Type of Test UU

CD

Loose Dry

28 – 34

-

Loose Saturated

28 – 34

-

Dense Dry

35 – 46

43 – 50

Dense Saturated

1–2

43 – 50

IV.

Prosedur Praktikum

a.

Persiapan Praktikum 1.

Ukur diameter lingkar dalam Shear Box.

Gambar 1. Shear Box

2.

Seimbangkan sistem counterweight sehingga mampu memberikan gaya normal terhadap shear box.

Gambar 2. Alat Direct Shear Test

3.

Timbang penutup Shear Box + bola + can.

Gambar 3. Penutup Shear Box + bola

4.

Sediakan pasir secukupnya dan dibersihkan dari kotoran maupun kerikil menggunakan saringan no.10.

5.

Ambil sedikit pasir, timbang, dan masukkan oven untuk mencari kadar air pasir.

b.

Jalannya Praktikum 1.

Pasir dimasukkan ke dalam Shear Box kira-kira ¾ bagian dengan mengunci Shear Box terlebih dahulu agar tidak dapat bergerak.

Gambar 4. Pasir yang Dimasukkan ke dalam Shear Box

2.

Permukaan pasir diratakan dengan spatula lalu ditutup dengan penutup shear box dan bola.

3.

Diberikan beban sebesar 5 kg, lalu kunci shear box dibuka.

4.

Set horizontal dial dan load ring dial menjadi nol.

5.

Shear box diberikan gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit.

6.

Pembacaan horizontal dial dicatat setiap 15 detik hingga dial berhenti dan berbalik arah.

7.

Mengulang percobaan a – f untuk beban 10, 15, 20, 25, dan 30 kg.

Gambar 5. Pembacaan Horizontal Dial saat Shear Box Diberikan Gaya Geser

V.

Data Pengamatan 

Data Hasil Praktikum (terlampir)



Loading Rate



Data Shear Box

= 1 mm/menit

Diameter dalam

= 6,345 cm

Tinggi

= 2,88 cm

Berat penutup + bola = 844 gr



Data Uji Kadar Air Berat Can

= 20.86 gram

Berat Can + Tanah (wet soil)

= 265,41 gram

Berat Can + Tanah (oven dry)

= 233,18 gram

Tabel 1. Data Percobaan Direct Shear dengan Variasi Beban yang Berbeda Vertical Load (kg)

Time (detik)

5

10

15

20

25

30

15

30

71

77

108

101

95

30

45

86

106

118

123

123

45

53

101

114

120

139

142

60

54

111

119

130

151

157

75

55

116

120

133

160

167

90

51

117

119

139

163

170

105

50

116

117.5

142

167

170

120

49

113

144

167

170

135

142

169

166

150

148

169

165

165

146

169

164

180

148

195

148

210

147

225

149

240

147

255

151

270

154

285

153

300

152

VI.

Pengolahan Data

Dari data diketahui: 1. Berat penutup shear box + bola = 844 gr 2. Diameter dalam shear box (d) = 6,33 cm 3. Tinggi

= 2,88 cm

4. Luas penampang pasir (A)

=

5. LRC

= 0,15 kg/div

π

=31,47 cm2

Tabel 2. Pengolahan Data 0.844

0.844

0.844

0.844

0.844

0.844

5.844

10.844

15.844

20.844

25.844

30.844

31.6

31.6

31.6

31.6

31.6

31.6

0.18494

0.34316

0.50139

0.65962

0.81785

0.97608

55

117

120

154

169

170

8.25

17.55

18

23.1

25.35

25.5

0.26108

0.55538

0.56962

0.73101

0.80222

0.80696

0.844

0.844

0.844

0.844

0.844

0.844

Vertical Load (kg) Cap & Ball Load (kg) Total Load (kg) (P) Sample Area (cm2) Normal Stress, σ (kg/cm2) Maximum Horizontal Dial Reading Horizontal Shear Force (kg) * LRC (M) Horizontal Shear Stress, τ (kg/cm2) 

Kadar Air setelah Percobaan (

) (

Water content = 15.18 %

(

) )

Dapat diperoleh grafik untuk menentukan harga c dan ф dengan menggunakan regresi linear: Y = (a) X + b

(1)

X = S = P/A

(2)

Y = T = G/A

(3)

Di mana:

Tabel 3. Tabel untuk Pembuatan Grafik Direct Shear

5

Y=σ X=τ 0.184937 0.261076

10

0.343165

0.55538

15

0.501392

0.56962

20

0.65962

0.731013

25

0.817848 0.802215

30

0.976076 0.806962

Beban (kg)

Grafik 1. Grafik Perbandingan Normal Stress dengan Shear Stress

Normal Stress (kg/cm2)

Grafik Perbandingan Normal Stress dengan Shear Stress 1.2 1 y = 1.3299x - 0.2455

0.8 0.6

Series1

0.4

Linear (Series1)

0.2 0 0

0.2

0.4 Shear Stress

0.6

0.8

1

(kg/cm2)

Dari grafik, diperoleh persamaan regresi linearnya: y = 1.329x + 0,245 di mana: 

harga kohesi pasir (c) = b = 0,245 kg/cm2



besarnya sudut geser tanah (ф) = tan-1 (y/x) di mana: X = X2 – X1 = 0,802215 – 0,166139 Y = Y2 – Y1 = 0,976005 – 0,184866

= 1,45 α = 55,4o

VII.

Analisis

7.1

Analisis Praktikum

Praktikum Direct Shear Test ini dilakukan pada tanggal 10 Oktober 2008. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan sudut geser (ф) pada sampel tanah yang digunakan, yaitu pasir, serta untuk mengetahui kadar air dari pasir. Kedua koefisien ini nantinya akan bermanfaat untuk menentukan jenis pasir dan melakukan perhitungan daya dukung pasir. Pertama, siapkan alat dan bahan. Kemudian dimensi shear box (diameter lingkar dalam dan ketebalan) diukur. Lalu berat penutup dan bola shear box juga ditimbang. Sistem counterweight diseimbangkan sehingga mampu memberikan gaya normal terhadap shear box. Shear box dikunci agar tidak bergerak. Sampel pasir yang telah lolos saringan no. 10 diberi sedikit air terlebih dahulu. Hal ini dilakukan agar kondisi pasir saat praktikum setidaknya menyerupai kondisi pasir yang ada di lapangan. Kemudian pasir tersebut diaduk hingga kadar air pasir merata. Lalu sampel pasir tersebut dimasukkan sebanyak tiga lapis ke dalam shear box hingga ¾ bagiannya di mana di permukaan setiap lapisan diratakan dengan menggunakan tamper yang diputar perlahan-lahan di atas setiap lapisan dan kemudian setiap lapisan tersebut dipadatkan dengan menjatuhkan tamper sebanyak 15 kali ke permukaan lapisan tersebut. Kemudian, shear box ditutup dengan cap dengan memperhatikan bahwa dasar cap dan permukaan sampel harus sejajar agar arah gaya geser yang diberikan bekerja dengan sempurna, baru kemudian bola diletakkan di atas cap yang berfungsi sebagai beban terpusat bagi cap dan menjadikan cap sebagai beban terbagi merata terhadap pasir di dalam shear box. Kemudian shear box diletakkan pada alat direct shear test. Beban pertama sebesar 5 kg diletakkan pada alat direct shear test tersebut. Kunci shear box dibuka agar shear box dapat menerima gaya geser yang diberikan dengan sempurna. Lalu, horizontal dial dan load ring dial diset menjadi nol. Shear box diberikan gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit. Pembacaan horizontal dial dicatat setiap 15 detik hingga dial berhenti dan berbalik arah.

Langkah-langkah di atas diulangi untuk pembebanan yang berbeda, yaitu 10 kg, 15 kg, 20 kg, 25 kg, dan 30 kg. Lalu, sampel tersebut diambil secukupnya, ditimbang, dan dimasukkan ke oven untuk dicari kadar airnya.

7.2

Analisis Data

Berikut ini adalah table pembacaam maximum horizontal dial untuk berbagai pembebanan: Tabel 4. Pembacaan Maksimum Horizontal Dial untuk Berbagai Pembebanan Beban

Maximum Horizontal Dial

(kg)

Reading

5

55

10

117

15

120

20

151

25

169

30

171

Kemudian untuk mendapatkan horizontal shear force, masing-masing maximum horizontal dial reading dikalikan dengan nilai kalibrasi dari dial gauge (LRC), yang bernilai 0,15 kg/div. Berikut ini adalah table horizontal shear force untuk berbagai pembebanan:

Tabel 5. Nilai Horizontal Shear Force untuk Berbagai Pembebanan Beban

Horizontal Shear Force (kg)

(kg) 5

8.25

10

17.55

15

18

20

23.1

25

25.35

30

25.5

Selanjutnya dilakukan pengolahan data dengan mengonversikan data-data yang diperoleh ke dalam persamaan regresi linear, y = ax + b, untuk mendapatkan nilai kohesi pasir (c) dan sudut geser pasir (θ). Tegangan geser (τ) dimisalkan sebagai x sedangkan tegangan normal (σ) dimisalkan sebagai y. Maka diperoleh persamaan regresi linear yaitu y = 1.329x + 0,245, dimana nilai b adalah harga kohesi pasir, yaitu c = 0,245 dan arc tan a adalah sudut geser pasir, yaitu θ = 55,4°. Sedangkan untuk kadar air dari pasir didapat kadar air yaitu sebesar 15,18%.

7.4

Analisis Kesalahan

Berdasarkan grafik yang diperoleh dari pengolahan data, dapat dilihat bahwa data tersebut tidak terlalu jauh dari regresinya. Walaupun begitu, kurva perbandingan normal stress dengan shear stress tersebut tidak tepat berhimpit dengan garis regresi linearnya, melainkan memiliki jarak dengan garis regresi linear tersebut. Hal ini menunjukkan ketidakakuratan praktikum yang telah dilakukan. Semakin jauh jarak antara kurva tersebut dengan garis linearnya maka semakin tidak akurat praktikum yang telah dilakukan. Kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi selama melakukan percobaan direct shear test ini, antara lain kurang tepatnya dan kurang konstannya kecepatan gaya geser yang diberikan, yang seharusnya 1mm/menit. Selain itu, kurang meratanya permukaan sampel pasir di dalam shear box juga ikut mempengaruhi terjadinya kesalahan. Begitu

juga dengan ketidakcermatan dalam pembacaan dial, pengukuran dimensi, dan penimbangan juga ikut berpengaruh dalam menentukan besarnya kesalahan yang terjadi.

VIII. Kesimpulan 

Harga kohesi dan sudut geser tanah merupakan paramer yang sangat penting dalam perhitungan daya dukung tanah, perancanaan dinding penahan tanah, dan sebagainya.



Kadar air pasir yang digunakan pada percobaan yaitu sebesar 15,18%.



Didapatkan harga kohesi pasir (c), yaitu sebesar 0,245.



Didapatkan sudut geser pasir (θ), yaitu sebesar 55,4°. Melihat besarnya sudut geser pasir yang sebesar 55,4° maka dapat disimpulkan bahwa jenis pasir yang digunakan pada percobaan ini termasuk pasir jenis silty sand.

REFERENSI

Bardet, Jean-Pierre.1997. Experimental Soil Mechanics. New Jersey : Prentice Hall,Inc Lambe T.W. “Soil Testing For Engineers”. John Willey and Sons. New York. 1951. Punmia, B.C. “Soil Mechanic and Foundation”. Standard Book House. Delhie. 1981. Wesley, LD. “Mekanika Tanah”. Badan Penerbit Pekerjaan Umum. 1977.