MEKTAN sil 211

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
IPB
DESKRIPSI
y Mempelajaritentang tanah sebagai bahan padat
(asal tanah
tanah, fase tanah,
tanah konsistensi tanah,
tanah
struktur, klasifikasi tanah, elastisitas); hidrolika
tanah; Sifat
Sifat-sifat
sifat mekanik tanah (distribusi
tegangan, kekuatan tanah, konsolidasi tanah dan
tekanan
n n lateral
r tanah);
n ); D
Dinding
n ng p
penahan;
n
n; Pondasi
n
dan Stabilitas tanah.
TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM
y Mahasiswa dapat menjelaskan tentang sifat dan
perilaku tanah, baik tanah sebagai bahan penahan
pondasi maupun tanah sebagai bahan material
dalam penerapannya untuk rancangan pondasi dan
k i
kaitannya
d
dengan stabilitas
bili
tanah
h
KULIAH
Pengajar: Dr.
Dr Ir
Ir. Erizal RB
RB, M.Agr.
M Agr (ERZ) dan Prof.
Prof Dr.
Dr Ir
Ir. Asep Sapei,
Sapei MS.
MS (ASP)
No.
1.
2.
3.
4.
Pokok
Bahasan
Sub Pokok Bahasan
1. Pendahuluan
Sifat-sifat
elemen tanah 2. Sejarah Perkembangan Mekanika Tanah
3. Ruang Lingkup Mekanika Tanah (pemecahan masalah : perencanaan &
pelaksanaan
l k
pondasi,
d i perencanaan perkerasan,
k
bbangunan di bbawahh tanah
t h&
dinding penahan, perencanaan galian & timbunan, perencanaan bendungan
tanah)
1. Definisi teknis dari tanah dan Istilah yang digunakan
Sifat-sifat
umum tanah
t h 2.
2 Hubungan
H b
antara
t butir
b ti tanah,
t h airi dan
d udara
d dalam
d l masa tanah
t h (tanah
(t h 3 phase)
h )
3. Hubungan fungsiaonal elemen tanah
4. Batas-batas kekentalan/konsistensi tanah dan percobaan nya (batas cair, batas
plastis, batas susut, batas lekat)
5 T
5.
Tegangan netral
t l ddan ttegangan efektif
f ktif ttanahh
1. Pendahuluan
Klasifikasi
tanah
2. System klasifikasi tanah (texstural classification system, unified soil
classification system, AASHTO system)
3 K
3.
Karakteristik
kt i tik ddasar ttanahh ((analisis
li i pembagian
b i bbutir,
ti analisis
li i hhydrometer)
d
t )
Stabilitas dan 1. Pendahuluan
2. Stabilitas tanah (mekanis dan kimiawi)
Pemadatan
tanah
3. Macam-macam stabilitas lapisan tanah dasar
4. Pemadatan tanah (tujuan, teori pemadatan, percobaan pemadatan di
laboratorium (standard proctor, modified proctor dll) dan di lapangan (sanc cone
test dll)
Estimasi
Waktu
(menit)
(
it)
2 x 50
2 x 50
2 x 50
2 x 50
No.
Pokok
Bahasan
Sub Pokok Bahasan
Pendahuluan
Definisi CBR
Percobaan CBR
Jenis-jenis CBR (lapangan
(lapangan, lapangan rendaman,
rendaman dan laboratorium)
Cara penaksiran dan penentuan nilai CBR
Estimasi
Waktu
(menit)
2 x 50
5.
Metoda Rasio
Daya Dukung
(CBR
method)
1.
2.
3.
4
4.
5.
6.
Hidrolika
tanah
1. Air tanah
2. Air kapiler
3. Permeabilitas dan rembesan ( pendahuluan, hokum darcy, kecepatan debit dan
kecepatan rembesan, penentuan koefisien permeabilitas constant head dan falling
head permeability test)
4. Rembesan melalui beberapa lapisan endapan tanah
6 P
6.
Pengaruhh gaya rembesan
b
terhadap
h d stabilitas
bili tanahh
2 x 50
7.
Hidrolika
tanah
1. Faktor keamanan terhadap bahaya pengapungan (up lift)
2. Piping dalam tanah karena aliran sekitar turap
3. Teori rangkak
g
((creep)
p) untuk rembesan di bawah bendungg
4. Perencanaan konstruksi berdasarkan teori Bligh
5. Rumus-rumus dasar penngaliran tanah
6. Jaring-jaring aliran (Flow Nets)
2 x 50
8
8.
Konsolidasi
tanah
11. Penurunan tanah
2. Teori konsolidasi
3. Test laborotorium konsolidasi 1 Dimensi
4. Tanah terkonsolidasi normal (normally consolodated), terkonsolidasi berlebih
(over consolidated)
consolidated), dan rasio konsolidasi berlebih (over consolidated rasio)
5. Penentuan parameter konsolidasi tanah: compression index, srinkage inidex,
dan coefisien consolidated
6. Besar dan waktu penurunan (settlement) konsolidasi
2 x 50
No.
Pokok
Bahasan
9.
Kekuatan
Geser Tanah
kohesi (c)
dan sudut
geser dalam
tanah (Ø)
10.
Distribusi
tekanan
vertikal
11.
Daya dukung
Pondasi
Dalam
Sub Pokok Bahasan
1. Kriteria keruntuhan Mohr – Coulumb (kemiringan bidang keruntuhan akibat
geser, hokum keruntuhan geser pada tanah jenuh air)
2. Penentuan parameter kekuatan geser tanah di laboratorium (uji geser
langsung,
g g, ujij ggeser langsung
g g kondisi air teralirkan ppada ppasir & lempung
p g jjenuh
air)
3. Uji Geser Triaxial (macam test: consolidated- drained test, consolidatedundrained, unconsolidated-undrained)
4. Sensitifitas dan Thixotropy
py dari tanah lempung
p g
5. Uji geser Vane di lapangan
1. Pendahuluan
2. Beban terpusat dan Beban merata
3. Metoda Fadum
4. Diagram Newmark
5. Hubungan tegangan vertical tanah dengan penurunan tanah akibat konsolidasi
1. Definisi dan jenis-jenis pondasi dalam (tiang pancang dan tiang bor)
2. Daya
y dukungg axial tiangg tunggal
gg berdasarkan rumus statis (p
(parameter tanah
hasil percobaan di laboratorium dan percobaan di lapangan)
3. Daya dukung axial tiang kelompok dan efisiensi kelompok
4. Penurunan tanah di bawah pondasi dalam
5. Daya
y dukungg lateral ppondasi dalam
6. Daya dukung dinamis pondasi dalam
Estimasi
Waktu
(
(menit)
)
2 x 50
2 x 50
2 x 50
No.
Pokok
Bahasan
12. Tegangan
tanah lateral
Sub Pokok Bahasan
1. Tegangan tanah lateral aktip dan pasip menurut teori Rankine dan
teori Coulomb
2. Tegangan
g g tanah lateral aktipp dan ppasipp akibat beban luar
3. Pengaruh air tanah pada tegangan tanah lateral
13. Konstruksi
1. Maksud dan tujuan penggunaan
Dinding
2. Jenis-jenis Dinding Penahan Tanah (gravity wall, cantilever wall, dan
t f t wall)
ll)
counterfort
P h
Penahan
Tanah
3. Gaya-gaya yang bekerja pada Dinding Penahan Tanah
4. Tekanan tanah aktip dan pasip
5. Kestabilan dindingg ppenahan tanah: Keamanaan gguling,
g, keamanan
geser, keamanan daya dukung, keamanan terhadap kelongsoran, dan
keamanan bahan konstruksi
14. Kemantapan 1. Macam-macam kelongsoran tanah
lereng
2 K
2.
Kestabilan
t bil llereng menurutt cara: sliding
lidi wedge
d method
th d ddan ffriction
i ti
circle method (Fellenius method dan simplified Bishop method)
Estimasi
Waktu
(menit)
(
it)
2 x 50
2 x 50
2 x 50
PRAKTIKUM
No.
1.
2
2.
3.
4.
5.
6.
7
7.
8.
9
9.
10.
11.
12.
Praktikum:
Indeks Properties
Atterberg Limits
Analisis Butiran (analisis saringan dan hidrometer)
Test kerucut pasir
p
Permeabilitas tanah
Test Kompaksi
T t CBR
Test
Test Geser Langsung
Test Uniaxial
Test Triaxial
Pengukuran
g
Kekuatan Tanah di lapang
p g
Test Konsolidasi
PENILAIAN
y UTS
y Praktikum/Tugas
y Ujian Akhir
: 30 %
: 30 %
: 40 %
PUSTAKA
y Bowles,
B l
J
J.E.,
E 1986,
1986 Engineering
E i
i Properties
P
ti of
f Soils
S il and
d Their
Th i
Measurements, McGraw Hill International Editions, New York
y Braja M.Das, Principles of Foundation Engineering, Wadsworth,
Inc., 1984
y Braja M.Das, Principles of Geotechnical Engineering, PWS-Kents
P blishin Co.,
Publishing
C 1985
y Craig, R.F., 1992, Soil Mechanics, Chapmann & Hall, London
y McKyes,
McKyes E.,
E 1989,
1989 Agricultural Engineering Soil Mechanics,
Mechanics
Elsevier, Amsterdam
y Rosenak, S., 1963, Soil Mechanics, B.T. Batsford LTD, London
y Ortigao, JAR., and Sayao, ASEJ., 2004, Handbook of Slope
Stabilisation, Springer.
DEFENISI (Wikipedia)
(
p
)
y Soil mechanics is a discipline that applies principles of engineering
mechanics, ee.g.
mechanics
g kinematics
kinematics, dynamics
dynamics, fluid mechanics
mechanics, and
mechanics of material, to predict the mechanical behavior of soils.
Together
g
with rock mechanics, it is the basis for solvingg manyy
engineering problems in civil engineering (geotechnical engineering),
geophysical engineering and engineering geology. Some of the basic
th i off soilil mechanics
theories
h i are th
the bbasic
i ddescription
i ti andd classification
l ifi ti
of soil, effective stress, shear strength, consolidation, lateral earth
pressure bearing capacity,
pressure,
capacity slope stability
stability, and permeability
permeability.
Foundations, embankments, retaining walls, earthworks and
underground openings are all designed in part with theories from soil
mechanics.
TANAH:
y Tanah adalah bagian kerak bumi yang tersusun dari mineral dan bahan organik.
y Lapisan tanah yang subur
y Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah
mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus
sebagai
b i penopang akar.
k St
Struktur
kt ttanahh yang bberongga-rongga juga
j
menjadi
j di tempat
t
t
yang baik bagi akar untuk bernafas dan tumbuh. Tanah juga menjadi habitat hidup
berbagai mikroorganisme. Bagi sebagian besar hewan darat, tanah menjadi lahan
untuk hidup dan bergerak.
y Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan
menekan erosi, meskipun tanah sendiri juga dapat tererosi.
y Komposisi tanah berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lain. Air dan
udara merupakan bagian dari tanah.
GEOTECHNICAL ENGINEERING
THE LEANING TOWER OF PISA
Why Geotechnical Engineering?
“Virtually
Virtually every structure is supported by soil or rock
rock.
Those that aren’t - either fly, float, or fall over.”
-Richard
Richard Handy
Handy, 1995
Case Study I: Building Foundation
Weight of building (DL + LL) =
37,000 tons
Weight of excavated
soil = 29,000 tons
15-ft soft fill and organic silt
20 ft of sand and gravel
75 ft
Soft Clay Soil
Firm Soil or Bedrock
Initial estimated settlement = 1 ft
Estimated settlement due to the net load of
clay (37,000 – 29,000 = 8,000 tons) = 2-3 in.
Source: Lambe & Whitman, 1969
Building 10 on M.I.T.’s Campus – Photo by Professor Zoghi, Sept. 1984
Design and Construction Issues
•How deep?
•Size of the footing (mat foundation)?
•Groundwater table?
•Dewatering?
•Braced
B
d excavation?
ti ?
•Damage to adjacent buildings?
•Quantity and rate of the estimated settlement?
•Stress distribution?
•Design bearing capacity?
Alternative Foundations
•Pile
e type
type?
•How deep?
•Spacing?
•Maximum allowable load?
•Pile efficiency?
•Driving/drilling?
D i i /d illi ?
•Optimum sequence of driving piles?
•How much variation from vertical?
•Adjacent buildings?
C
Case
St
Study
d II
II: Earth
E th Dam
D
Zoned Earth Dam
Source: Lambe & Whitman, 1969
Design and Construction Issues
9
Dimensions? (Most economical design)
9
Thickness of the rock facing and gravel to keep swelling of clay
core to a tolerable amount?
9
The moisture content and compaction technique (lifts, equipment,
etc) to place gravel and clay?
9
Permeability and seepage characteristics of the dam?
9
Consolidation and settlement characteristics of underlying soil?
9
Shearing
g strength
g p
parameters?
9
Potential leakage under and through the dam?
9
Factor of safety of upstream and downstream slopes?
9
Rapid draw down effect?
9
Seismic activity?
The Teton Dam, 44 miles northeast of Idaho Falls in southeastern Idaho, failed abruptly on June 5, 1976. It released nearly 300,000 acre feet of water, then l
d
l
f
f
h
flooded farmland and towns downstream with the eventual loss of 14 lives directly or indirectly and eventual loss of 14 lives, directly or indirectly, and with a cost estimated to be nearly $1 billion. http://www.geol.ucsb.edu/~arthur/Teton%20Dam/welcome_dam.html
Teton Dam Failure - Flood waters advancing through Rexburg, Idaho.
Landslides
In excess of $1 billion in damages and 25 to 50 deaths each year in U.S.
Loss of Support⇒Bridge
pp
g Collapse
p – Kobe EQ
Q
Annual Damage in the U.S.
Geo-Environmental
y Municipal Solid Waste
¾ Approx.
Approx 3.6
3 6 lbs trash per
person per day
¾ Total trash = 216 million
tons
¾ Make up:
40% Cardboard
18% yard waste
9%
% metals
8% plastic
others
Landfills
How to Prepare?
Source: Coduto, 1999
Geotechnical Hall of Fame:
G
t h i l H ll f F
http://www.ejge.com/People/HallFame.htm
Charles Augustin de Coulomb y Grandfather of the Soil y
y
y
y
Mechanics
1736‐1806 (France)
Friction and cohesion concepts
Lateral earth pressures on retaining walls
Structures, Hydraulics, Mathematics, Electricity, etc.
William John Maquorn Rankine
y 1820‐1872 (Scotland)
y Thermodynamics and soil mechanics
y Lateral earth pressure theoryy
y Pioneering role as an engineering educator
Karl von Terzaghi
y The Father of Soil Mechanics
y 1883 (Prague) – 1963 (Massachusetts)
y Coined the phrase…
y First publication in Fi bli i i 1925
y Great many G t contributions
Arthur Casagrande y 1902 – 1981
y Worked closely with Terzaghi
y Started soil mechanics at Harvard
y Received numerous awards y Fundamental soil mechanics h i problems…
Ralph Brazelton Peck
y 1912 – Winnipeg, Canada
y Co‐authored a textbook C
h d b k with Terzaghi
y Initially a bridge designer…
y Several decades as a pioneering foundation g
engineer and educator
y Numerous awards
Alec Westley Skempton
y 1914‐2001 (UK)
y Established soil mechanics at Imperial College
y Soil mechanics problems, rock mechanics, geology, ,g
gy,
and history of civil engineering
g
g
Nilmar Janbu
y 1920 ‐
y NTNU –
NTNU Norway
y Ph.D. student of Casagrande at Harvard
y Slope stability p
y
problems – Janbu Method
y Landslides in quick‐
L d lid i i k
clay Laurits Bjerrum
y 1918‐1973
y The First Director of NGI (1951‐1973)
y Quick clay
y Progressive failure of slopes
y A A “Giant”
Giant
Harry Bolten Seed
y 1922 – 1989
y Father of Geotechnical Earthquake Engineering
y UC Berkley y Pioneering work in Geohazards