Pengujian terhadap keadaan asli yang lebih kompleks membutuhkan penyesuaian ter­ hadap peralatan triaksial. Pengujian tersebut telah dirancang untuk mensimulasikan keada

Pengujian-pengujian Khusus

Di dalam praktek, terdapat sedikit persoalan di mana timbul sejumlah tegangan simetri

aksial seperti pada uji triaksial. Selain itu tegangan utama menengah tidak selalu sama

dengan tegangan utama kecil dan arah tegangan utama tersebut dapat mengalami rotasi

pada saat dicapai keadaan keruntuhan . Keadaan yang biasa teijadi adalah akibat regangan

bidang (plane strain) yang memiliki nilai nql dalam arah yang sama dengan arah tegangan

utama menengah, sebagai akibat adanya hambatan. yang timbul berdasarkan panjang

st.ruktur yang diselidiki. Pada uji triaksil,konsolidasi teijadi di bawah tekanan sel yang

sama (yaitu konsolidasi isotropik), sedangkan d alam keadaan sesungguhnya di lapangan,

konsolidasi teijadi di bawah kondisi tegangan anisotropik.

Pengujian terhadap keadaan asli yang lebih kompleks membutuhkan penyesuaian ter­

hadap peralatan triaksial. Pengujian tersebut telah dirancang untuk mensimulasikan keada­

an tegangan yang lebih kompleks yang terdapat dalam praktek, tetapi hal ini hanya diguna­

kan untuk penyelidikan. Pengujian regangan bidang menggunakan sebuah contoh tanah

prismatik di mana regangan satu arahnya (akibat tegangan utama menengah) dibuat tetap

nol selama pengujian berlangsung, dengan menggunakan dua buah piringan yang disatukan.

Tekanan sel merupakan tegangan utama kecil, dan jumlah tegangan aksial yang digunakan

dengan tekanan sel merupakan tegangan utama besar. Sebuah pengujian yang lebih canggih,

yang juga menggunakan contoh tanah yang prismatik, memungkinkan pengontrolan ketiga

tegangan utama yang bersangkutan secara terpisah, di mana digunakan dua buah tekanan

dongkrak untuk menghasilkan tegangan utama men!)rtgah. Pengontrolan terpisah dari ketiga

tegangan utama tersebut dapat juga dicapai dengan menggunakan tegangan tambahan

berupa tekanan cairan eksternal dan internal yang berbeda. Torsi yang digunakan pada silinder-silinder berlubang tersebut mengakibatkan arah tegangan utama berotasi.

Dilihat dari segi kesederhanaannya, uji triaksial merupakan pengujian yang relatif sederhana, sehingga masih terns digunakan sebagai pengujian pokok untuk menentukan karakteristik kekuatan geser. Bila diperlukan, dilakukan beberapa koreksi atas hasil­ hasil uji triaksial untuk mendapatkan karakteristik-karakteristik di bawah keadaan tegangan yang lebih kompleks.

4. 3. Kekuatan Geser Pasir

Karakteristik kekuatan geser pasir dapat ditentukan dari hasil-hasil uji triaksial dalam kondisi terdrainasi maupun hasil-hasil pengujian geser langsung. Karakteristik pasir kering dan pasir jenuh adalah sama seperti yang dihasilkan oleh pasir jenuh dengan kelebihan tekanan air pori nol. Kurva-kurva yang menyatakan hubungan selisih tegangan utama dan regangan aksial (yaitu regangan utama besar) untuk contoh-contoh pasir rapat dan contoh pasir lepas pada uji tekanan triaksial terdrainasi diperlihatkan pada Gambar 4.9a. Kurva­ kurva yang sarna juga dihasilkan untuk menghubungkan tegangan geser dengan perpindahan geser pada uji geser langsung.

Pada pasir rapat terdapat keterikatan (interlocking) an tar partikel-partikel, dan sebelum terjadi keruntuhan geser, keterikatan ini hams diatasi untuk menambah friksi pada titik-. titik sentuh partikel-partikel tersebuttitik-. Tingkat keterikatan tersebut paling besar pada pasir

sangat rapat bergradasi baik yang mengandung partikel-partikel persegi. Karakteristik kurva tegangan-regangan untuk pasir rapat memperlihatkan sebuah tegangan puncak pada regang­ an yang relatih rendah, sehingga pada saat keterikatannya makin lama makin dapat diatasi, diperlukan tegangan untuk menyebabkan bertambahnya volume contoh tanah selama me­ ngalami geser,• seperti yang diperlihatkan oleh hubungan antara regangan volume dan re­ gangan aksial pada Gambar ·4.9c (regangan tekan diambil sebagai positif). Pada uj i geser langsung dihasilkan hubungan yang sarna antara perubahan tebal contoh tanah dengan per­ pindahan geser. Selain itu diperlihatkan juga perubahan volume sehubungan dengan angka pori

(e)

pada Gambar 4.9d. Akhirnya contoh tanah akan menjadi cukup lepas untuk mem­ biarkan partikel-partikel tanah bergerak bebas tanpa adanya perubahan volume dan per­ bedaan tegangan utama akan mencapai nilai ultirnit.

Istilah

dilantasi

dipakai untuk menjelaskan kenaikan volume pada pasir rapat selama mengalami geser dan kecepatan dilasinya dapat ditunjukkaii oleh gradien dE,/dE0• Konsep di!atansi ini menjadi lebih jelas dalam konteks uji geser langsung. Selama proses geser pada pasir rapat terjadi bidang geser makroskopik secara horisontal, tetapi gelinciran (sliding) di antara partikel-partikel terjadi pada banyak bidang mikroskopik dengan membentuk sudut yang bermacam-macam terhadap garis horisontal selama partikel-partikel tersebut bergerak bebas. Kemudian pelat pembeban (loading plate) pada alat uji bergerak ke atas dan dengan demikian dihasilkan kerja melawan tegangan normal.

Untuk pasir rapat, sudut tahanan geser maksirnum (rf>'maks) yang ditentukan dari te­ gangan puncak (Gambar 4.9b) jauh lebih besar dari sudut friksi sesungguhnya (rf>u) antara permukaan-permukaan masing-masing partikel di mana perbedaan tersebut menunjukkan energi yang dibutuhkan untuk mengatasi keterikatan dan menyusun kembali partikel­ partikel tersebut. Di dalam praktek pada umumnya, di mana dipakai faktor keamanan untuk kekua tan geser dan regangan yang relatif rendah, digunakan tegangan puncak untuk menentukan keruntuhan.

Untuk pasir lepas, tidak ada ketentuan antar partikel yang berarti untuk diatasi, dan selisih tegangan utama makin lama makin besar sampai mencapai nilai ultirnit tanpa

sebe-104

- (<j>'., •• )

Sama dengan o'3 •

• (a) Kenaikan volume - ­ ... ... Penurunan volume {c) Ea {b) e , -(d) Gambar 4.9. Hasil-hasil uji triaksial terdrainasi untuk pasir.

Mekanika Tanah

o'

Ea

lumnya teJjadi tegangan puncak. Kenaikan tegangan teJjadi bersamaan dengan penurunan volume. Nilai ultimit dari selisih tegangan utama pada dasarnya sama dengan besarnya angka pori untuk contoh-contoh tanah padat dan lepas yang mengalami tekanan sel (me­ nyeluruh) pada uji triaksial, atau yang mengalami tegangan normal yang sama pada uji geser langsung, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.9a dan 4.9d. Jadi pada keadaan ultimit (atau kritis), teJjadi geser pada volume konstan di mana sudut tahanan geser yang berse­ suaian dinotasikan sebagai 1>'cv , dan merupakan parameter yang relevan dalam praktek untuk pasir lepas. Perbedaan antara 1>cv dan 1>u menunjukkan besarnya energi untuk me­ nyusun kembali partikel. Untuk itu dapat dimengerti bahwa angka pori pada keadaan ul­ tirnit atau kritis adalah fungsi dari tekanan menyeluruh efektif a tau tegangan normal.

• Di dalam praktek, hanya kekuatan pada keadaan terdrainasi untuk pasir saja yang relevan dan nilai parameter kekuatan geser

1>' (c'

no!) diberikan pada Tabel 4. 1 . Untuk pasir rapat, pada tabel tersebut diperlihatkan bahwa harga puncak

1>'

pada regangan bidang dapat mencapai 4° atau 5° lebih tinggi dari nilai yang sama yang dihasilkan oleh uji tri­ aksial yang konvensional, sedangkan untuk pasir lepas, kenaikan tersebut diabaikan.

Pada uji triaksial pada tekanan menyeluruh yang sangat tinggi dengan kelebihan

5 00 kN/m2 , teJjadi beberapa retakan atau tumbukan partikel-partikel yang menghasil­ kan selubung keruntuhan yang berbentuk kurva ( dan reduksi pada nilai 1>'). Tetapi dalam prakteknya, pada umumnya tegangan-tegangan tersebut tidak begitu tinggi untuk me­ nyebabkan efek ini.

Teori Tegangan Dilatansi

Rowe (4. 1 2] mengembangkan sebuah teori tegangan-dilatansi yang berhubungan dengan perbandingan tegangan-tegangan utama, susunan geometri partikel ideal, dan kecepatan

TABEL 4. 1 . Rentang nilai cp ' untuk pasir

Pasir bergradasi baik,

27°

33°

35°

(27°-.,

-35°

-45°

-50°

-(30°-relatif dari perubahan volume dan regangan utama besar. Hal tersebut diperlihatkan sebagai berikut:

:l = {

tan2

(

45° +

�) }(1-:::)

(4. 1 5 )

di mana dEv dan dE1 berturut-turut adalah perubahan kecil dalam regangan volumetrik dan regangan utama besar (regangan tekan diambil positif) dan

cPt

adalah besarnya sudut tahanan geser antara batas-batas {111 dan

cf>'.:v,

tergantung pada kondisi regangan yang· di­ hasilkan oleh pengujian. Nilai

cf>j

merupakan fungsi dari arah gelinciran lokal antarpartikel

· sewaktu teijadi penyusunan kembali, di m ana arah yang dipilili oleh gelinciran lokal ter­ sebut adalah pada ( 45° + 1 ifJj2) terhadap bidang utama besar. Arah sesungguhnya ter­ gantung pada tingkat kebebasan penyusunan kembali partikel-partikel di dalam peralatan uji. Di bawah kondisi simetri aksial, seperti pada uji triaksil, terdapat kebebasan untuk ter­ jadinya gelinciran lokal pada sudut yang mendekati sudut yang dipilili dan, dalam hal pasir

rapat sampai perbandingan tegangan tertinggi,

cf>j

mencapai batas rendah iflw Tetapi di bawah kondisi regangan bidang, peralatan uji menghasilkan hambatan-hambatan. terhadap teijadinya gelinciran lokal pada arah yang dipilili terse but dan

cf>j

niencapai batas tertinggi

cf>�v·

Dalam keadaan ultimit atau kritis, nilai

cf>j

pasti sama dengan

cf>�.

Untuk pasir rapat, kekuatan tertinggi biasanya sesuai dengan kecepatan dilasi maksimum, yaitu nilai d<,./d< 1 maksimum.

Sebuah parameter yang disebut sudut dilasi ( l/1) didefinisikan sebagai kenaikan re­ gang an utama maksimum dan minimum dE1 dan dE3 atau kenaikan regangan volumetrik (dEv) dan regangan geser maksimum (dy), sebagai berikut:

(4. 1 6) Parameter tersebut menunjukkan besarnya kenaikan regangan relatif.

4.4. Kekuatan Geser Lempung Jenuh