LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH
BAB XI
DIRECT SHEAR TEST
KELOMPOK 4
Harya Candrasa Koostanto (0906630286) Hendriawan Kurniadi (0906630292) Ismail Suni (0906630310) Juanda Guardy Arief (0906630323) Murni Gusti Dayanti (0906630424)
Tanggal praktikum : 9 Oktober 2011 Asisten praktikum : Vita Ariesta Tanggal disetujui :
Nilai :
Paraf asisten :
LABORATORIUM MEKANIKA TANAH DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DIRECT SHEAR TEST
A. Tujuan Percobaan
Untuk mengetahui nilai kohesi (c), sudut geser (), dan kadar air pada suatu tanah. B. Peralatan Percobaan
Alat Direct Shear Test dan Shear Box
Beban dengan berat 5 – 25 kg
2 Dial gauge untuk vertical dan horizontal displacement
Specimen cutter untuk memotong sampel tanah kohesif
Tamper untuk memadatkan tanah yang cohesionless
Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr
Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm
Stopwatch
Can
Oven
C. 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.
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 prooving ring (LRC).
Dari beberapa buku referensi menyatakan harga kohesi pasir (c) = 0, dan harga sudut geser pasir () berkisar : 280 – 480.
Tabel harga kohesi untuk beberapa jenis pasir
UU CD Loose Dry 28 - 34 -Loose Saturated 28 - 34 -Dense Dry 35 - 46 43 - 50 Dense Saturated 1 - 2 43 - 50 Type of Test Soil (sand) D. Prosedur Percobaan
1. Ukur diameter lingkar dalam Shear Box.
Diameter lingkar dalam shear box yang harus diukur T = G / A
G = M x LRC LRC = 0,15 kg/div
2. Seimbangkan sistem counterweight sehingga mampu memberikan gaya normal terhadap shear box.
Alat Direct Shear yang sistem counterweight-nya telah seimbang
3. Timbang penutup Shear Box + bola + can.
Penimbangan shear box + bola + can
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. 6. Pasir dimasukkan ke dalam Shear Box kira-kira 3/4 bagian dengan mengunci
Shear Box terlebih dahulu agar tidak dapat bergerak.
7. Permukaan pasir diratakan dengan tamper lalu ditutup dengan penutup shear box dan bola.
8. Diberikan beban sebesar 5 kg, lalu kunci shear box dibuka. 9. Set horizontal dial dan load ring dial menjadi nol.
10. Shear box diberikan gaya geser dengan kecepatan 1 mm/menit.
Proses pemberian gaya geser pada shear box
11. Pembacaan horizontal dial dicatat setiap 15 detik hingga dial berhenti dan berbalik arah.
12. Mengulang percobaan a – f untuk beban 10, 15, 20, dan 25 kg.
E. Pengolahan data percobaan Cap & ball load : 0,84228 kg Diameter shear box : 6,28 cm Sample area : 30,96 cm2
LRC : 0,15 kg/div
Loading rate : 1 mm/min
Wt. of wet soil + can : 25,25 g Wt. of dry soil + can : 23,2 g Wt. of can : 8,1 g Wt. of water : 2,05 g Wt. of dry soil : 15,1 g water content : 13,57 %
Time (s) Vertical load (kg) 5 10 15 20 25 15 47 78 23 100 166 30 41 74 23 115 154 45 39 71 18,5 120 148 60 38,5 71 15 116 146 75 39,5 71 116 144 90 38 113 105 36 111 120 38 114 135 39 150 38 165 39 180 38 195 38 210 38
Data untuk yang 15 kg dan 25 kg tidak ikut diolah, karena data tersebut tidak valid, ada kesalahan praktikum yang akan dibahas pada analisa kesalahan.
Vertical Load (kg) 5 10 20
Cap & Ball Load (kg) 0,84228 0,84228 0,84228
Total Load (kg) 5,84228 10,84228 20,84228
Sample Area (cm2) 30,96 30,96 30,96
Normal Stress (kg/cm2) 0,188704 0,350203 0,6732
Max Horizontal Dial Reading 47 78 120
Horizontal Shear Force (kg) 7,05 11,7 18
Regresi linier, dengan sumbu x normal stress, dan sumbu y horizontal shear stress X Y X2 Y2 XY 0,188704 0,227713 0,035609 0,051853 0,04297 0,350203 0,377907 0,122642 0,142814 0,132344 0,6732 0,581395 0,453199 0,338021 0,391395 1,212107 1,187016 0,61145 0,532688 0,56671
Persamaan grafik adalah y=mx+b, dengan: ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
Dari situ dapat dicari nilai c dan φ, sebagai berikut: c = b = 0,106498 kg/cm2 φ= tan-1 (m) = tan-1 (0,715714) = 35,6° y = 0.7157x + 0.1065 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 τ (kg /c m 2) σ (kg/cm2)
Grafik τ vs σ
F. Analisis
Analisa Praktikum
Praktikum Direct Shear Test ini bertujuan untuk mengetahui nilai kohesi (c) dan sudut geser () pada suatu tanah. Kohesi (c) dan sudut geser () ini adalah dua faktor yang mempengaruhi kuat geser tanah (τ). Hal tersebut dapat terlihat pada persamaan berikut:
τ φ
Dari persamaan di atas dapat terlihat bahwa semakin besar c maupun , maka kuat geser tanah juga akan semakin besar.
Percobaan ini dimulai dengan mengukur diameter dalam dari shear box, hal ini dilakukan agar luas penampang dari pasir dapat dihitung. Menimbang ball & cap, karena ball & cap juga menyumbangkan gaya normal tambahan. Berat can yang merupakan wadah sample pasir, berat pasir basah + can, dan berat pasir kering + can juga ditimbang untuk mencari kadar air.
Mengunci shear box dan memasukkan pasir yang akan dicari nilai kohesi dan sudut gesernya ke dalam shear box sampai kira-kira 3/4 bagiannya, lalu meratakan pasir dengan spatula dan menutup shear box dengan penutup dan bola. Shear box yang telah berisi pasir tersebut dipasang pada alat direct shear test, dan menset dial ke nol. Memberikan beban lima kg, dan membuka kunci shear box agar shear box dapat bergerak ke samping. Memberika gaya geser dengan kecepatan 1mm/menit, digunakan kecepatan rendah dan konstan untuk menjaga agar tegangan air pori tetap nol. Membaca dan mencatat pembacaan dial tiap lima belas detik. Percobaan juga dilakukan dengan beban sepuluh, lima belas, dua puluh, dua puluh lima, dan tiga puluh kg.
Analisa Hasil
Pada saat praktikum berat can, berat can + tanah basah, dan keesokan harinya ditimbang berat can + tanah kering yang telah dioven seharian. Dari ketiga data tersebut didapatkan berat air, dengan cara mengurangkan berat tanah kering + can dari berat tanah basah + can, sedangkan berat tanah keringnya didapatkan dengan mengurangkan berat can dari berat tanah kering + can. Setelah mendapatkan berat air dan berat tanah kering, didapatkan water content dengan membagi berat air dengan berat tanah kering dan mengkalikannya denga 100%. Didapatkan water content sebesar 13,57 %, hal ini dirasa wajar dengan memperhatikan kondisi tanah yang memang agak lembab sewaktu praktikum dilakukan.
Dari horizontal dial reading, dapat terlihat bahwa semakin lama, horizontal dial readingnya semakin kecil untuk beban normal 10 kg, kecuali untuk tiga data terakhir datar, untuk beban 5 kg horizontal dial reading naik-turun tanpa ada pola yang jelas, kecuali tiga data terakhir datar, sedangkan untuk yang beban 20 kg juga naik-turun. Untuk horizontal dial reading 10 kg cenderung lebih besar dari horizontal dial reading 5 kg, begitu juga horizontal dial reading 20 kg, juga cenderung lebih besar dari horizontal dial reading 10 kg. Dari hal tersebut dapat disimpulkan bahwa horizontal dial reading berbanding lurus dengan vertical loading, dengan kata lain semakin tinggi vertical loading, maka semakin tinggi juga horizontal dial reading, begitu juga sebaliknya semakin rendah vertical loading, maka semakin rendah juga horizontal dial reading.
Horizontal dial reading yang diolah hanyalah horizontal dial reading maksimal untuk tiap-tiap beban normal. Beban normal yang diolah hanyalah beban normal 5 kg, 10 kg, dan 20 kg, sedangkan beban normal 15 kg dan 25 kg tidak diolah karena data horizontal dial readingnya tidak valid yang disebabkan oleh kesalahan praktikum yang akan dijelaskan di analisa kesalahan.
Dilakukan regresi linear dengan sumbu x adalah normal stress, dan sumbu y adalah horizontal shear stress. Persebaran data terlihat cenderung linear, kenaikan normal stress juga mengakibatkan kenaikan horizontal shear stress, hal ini sangat masuk akal, dengan naiknya normal stress, maka tanah akan semakin padat sehingga tegangan gesernya pun bertambah.
Hasil yang didapat adalah c = 0,106498 kg/cm2, dan φ = 35,6°, hasil ini wajar, c kecil karena pasir tidak benar-benar kering, tetapi agak lembab, sedangkan nilai φ juga sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa harga sudut geser pasir berkisar antara 280 sampai 480.
Analisa Kesalahan
Beberapa faktor yang menyebabkan deviasi pada hasil praktikum adalah: 1. Pembacaan dial horizontal yang kurang akurat.
2. Timing pembacaan dial horizontal yang kurang pas. 3. Kecepatan gaya geser yang tidak konstan.
G. Kesimpulan
Kohesi tanah yang digunakan pada percobaan ini adalah 0,106498 kg/cm2.
Sudut geser tanah yang digunakan pada percobaan ini adalah 35,6°.
Water content tanah yang digunakan pada percobaan ini adalah 13,57 % H. Referensi
Modul praktikum mekanika tanah.
