Dalam bidang geoteknik, sifat tanah sangat memengaruhi keamanan dan kekuatan suatu bangunan. Tanah berfungsi sebagai penopang utama yang menahan beban bangunan, baik beban dari atas maupun gaya yang bekerja dari samping. Salah satu sifat tanah yang paling penting untuk diketahui adalah kemampuan tanah dalam menahan gaya geser, karena sifat ini berhubungan langsung dengan resiko pergeseran atau keruntuhan tanah, terutama pada pondasi dan lereng. Metode pengujian laboratorium yang umum digunakan untuk mengetahui sifat ini adalah direct shear test.
Pada artikel kali ini, kita akan membahas secara lengkap mengenai apa itu direct shear test, tujuan dan kegunaannya, cara kerja pengujian, parameter yang dihasilkan, serta penerapannya dalam perencanaan pekerjaan geoteknik.
Apa Itu Direct Shear Test?
Direct shear test adalah metode pengujian laboratorium yang digunakan untuk menentukan parameter kuat geser tanah dengan cara memberikan gaya geser langsung pada bidang geser tertentu dalam sampel tanah. Pengujian ini dilakukan menggunakan alat yang disebut direct shear apparatus, di mana sampel tanah ditempatkan di dalam kotak geser yang terbagi menjadi dua bagian.
Selama pengujian berlangsung, beban normal diberikan secara konstan pada sampel, kemudian gaya geser dilakukan secara bertahap hingga terjadi kegagalan (failure). Dari hasil pengujian ini, diperoleh hubungan antara tegangan geser dan tegangan normal yang menjadi dasar dalam menentukan parameter kuat geser tanah.
Tujuan dan Fungsi Direct Shear Test
Pengujian direct shear test memiliki beberapa tujuan utama yang sangat penting dalam pekerjaan teknik sipil dan geoteknik, diantaranya adalah:
1. Menentukan Kuat Geser Tanah
Tujuan utama dari pengujian ini adalah memperoleh nilai kuat geser tanah, yang merupakan kemampuan tanah untuk menahan gaya geser sebelum mengalami keruntuhan. Nilai ini sangat penting dalam mengevaluasi stabilitas tanah terhadap beban yang bekerja.
2. Mengetahui Parameter Kohesi dan Sudut Geser Dalam
Dari hasil pengujian, diperoleh dua parameter utama kuat geser tanah, yaitu kohesi (c) (daya lekat antar partikel tanah) dan sudut geser dalam (φ) (tingkat gesekan antar butiran tanah).
3. Mendukung Analisis Stabilitas
Data hasil pengujian digunakan dalam analisis stabilitas lereng, dinding penahan tanah, timbunan, serta perencanaan pondasi dangkal. Tanpa data kuat geser yang akurat, risiko kegagalan struktur akan meningkat.
4. Evaluasi Perilaku Tanah terhadap Beban
Pengujian ini juga berfungsi untuk memahami perilaku tanah ketika menerima kombinasi beban normal dan geser, sehingga insinyur dapat memprediksi respon tanah di lapangan secara lebih realistis.
Prinsip Kerja Direct Shear Test
Prinsip kerja direct shear test cukup sederhana, yaitu dengan memberikan tekanan dari atas dan gaya geser dari samping pada sampel tanah hingga tanah tidak mampu lagi menahan beban.
Berikut adalah tahapan umum cara kerja direct shear test:
- Persiapan Sampel Tanah
Sampel tanah dapat berupa tanah terganggu (remolded) atau tidak terganggu (undisturbed), tergantung pada tujuan pengujian. Sampel kemudian dipasang di dalam kotak geser dengan dimensi standar. - Pemberian Beban Normal
Beban vertikal diberikan pada sampel untuk mensimulasikan tekanan tanah di lapangan. Beban ini dijaga konstan selama proses penggeseran. - Aplikasi Gaya Geser
Bagian bawah kotak geser digerakkan secara horizontal dengan kecepatan tetap, sementara bagian atas tetap diam. Gerakan ini menghasilkan tegangan geser pada bidang kontak di antara dua bagian kotak. - Pengamatan Kegagalan
Gaya geser terus ditingkatkan hingga tanah mengalami kegagalan, yang ditandai dengan penurunan atau stagnasi gaya geser meskipun pergeseran bertambah. - Pengulangan dengan Beban Normal Berbeda
Pengujian dilakukan beberapa kali dengan variasi beban normal untuk mendapatkan hubungan tegangan normal dan tegangan geser yang akurat.
Hasil pengujian kemudian diplot dalam grafik tegangan geser versus tegangan normal untuk menentukan garis kuat geser tanah.
Parameter yang Dihasilkan dari Pengujian
Direct shear test menghasilkan beberapa parameter penting yang sangat berpengaruh dalam analisis dan desain geoteknik, antara lain:
- Kohesi (c)
Kohesi adalah komponen kuat geser tanah yang tidak bergantung pada tegangan normal. Nilai ini umumnya dominan pada tanah kohesif seperti lempung. Kohesi mencerminkan gaya tarik-menarik antar partikel tanah. - Sudut Geser Dalam (φ)
Sudut geser dalam menunjukkan tingkat gesekan antar butir tanah ketika menerima gaya geser. Parameter ini sangat berpengaruh pada tanah granular seperti pasir dan kerikil, di mana mekanisme gesekan lebih dominan dibanding kohesi. - Tegangan Geser Maksimum
Nilai tegangan geser maksimum diperoleh saat tanah mencapai kondisi runtuh. Data ini digunakan untuk menentukan kapasitas tanah dalam menahan gaya geser. - Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser
Dari beberapa kali pengujian dengan beban normal berbeda, diperoleh hubungan linier antara tegangan normal dan tegangan geser yang mengikuti kriteria kegagalan Mohr-Coulomb.
Aplikasi Direct Shear Test dalam Perencanaan Geoteknik
Direct shear test memiliki peran penting dalam berbagai aspek perencanaan dan analisis geoteknik. Beberapa aplikasi utamanya adalah:
a. Perencanaan Pondasi Dangkal
Dalam desain pondasi dangkal, parameter kuat geser tanah digunakan untuk menghitung daya dukung maksimum dan menentukan dimensi pondasi yang aman.
b. Analisis Stabilitas Lereng
Nilai kohesi dan sudut geser dalam dari hasil pengujian digunakan dalam analisis kestabilan lereng alami maupun buatan, seperti timbunan jalan dan tanggul.
c. Desain Dinding Penahan Tanah
Pengujian ini membantu menentukan tekanan tanah aktif dan pasif yang bekerja pada dinding penahan tanah, sehingga struktur dapat dirancang dengan faktor keamanan yang memadai.
d. Evaluasi Tanah Timbunan
Untuk proyek reklamasi atau pekerjaan timbunan, metode ini digunakan untuk menilai kualitas dan kinerja material timbunan sebelum diaplikasikan di lapangan.
e. Studi Interaksi Tanah dan Struktur
Data kuat geser dari pengujian ini juga digunakan dalam analisis interaksi tanah–struktur, terutama pada proyek dengan beban lateral yang signifikan.
Kesimpulan
Direct shear test merupakan salah satu pengujian laboratorium yang penting untuk mengetahui kemampuan tanah dalam menahan gaya geser. Dengan metode pengujian yang sederhana dan hasil yang mudah dipahami, direct shear test banyak digunakan dalam berbagai proyek geoteknik. Parameter yang dihasilkan dari pengujian ini menjadi dasar dalam perencanaan pondasi, analisis lereng, dan desain struktur penahan tanah.
Hubungi kami sekarang untuk mendapatkan penawaran harga alat & jasa Direct Shear Test terbaik dan berkualitas tinggi.
