UNIT12 ( PERUBAHAN TEGASAN JUMLAH )

KONSEP TEGASAN BERKESAN

C3008/12/1

````

Di akhir pembelajaran, pelajar dapat mengetahui kesan tegasan berkesan terhadap perubahan tegasan jumlah dengan lebih jelas.

Di akhir unit ini, pelajar akan dapat :

1. menerangkan kesan kenaikan air rerambut kepada tegasan tanah dengan jelas. 2. mengira nilai tegasan normal dan tegasan berkesan apabila berlaku kenaikan air rerambut dengan tepat. 3. mengira nilai tegasan normal dan tegasan berkesan apabila berlaku perubahan aras air bumi dengan tepat. 4. mengira nilai tegasan normal dan tegasan berkesan apabila berlaku penambakan tanah dengan tepat.


C3008/12/2

12.0

Pengenalan

Pelajaran sebelum ini telah membincangkan mengenai jenis-jenis tegasan dan hubung kait antara tegasan-tegasan tersebut serta dapat melukiskan taburan tegasan. Tegasan tanah sebenarnya dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kandungan air dalam tanah, jenis tanah dan aktiviti manusia dalam perindustrian pembinaan. Dalam unit ini kita akan membincangkan kesan tegasan normal dan tegasan berkesan terhadap perubahan aras air bumi, kenaikan air rerambut dan kerja penambakan tanah.

12.1

Kenaikan Air Rerambut

Aras air bumi merupakan aras di mana tekanan air liang adalah atmosfera (iaitu nilai u = 0). Di atas aras air bumi, air mengalami tekanan negatif dan walaupun tanah berkeadaan tepu di atas aras tanah air bumi, ini tidak mempengaruhi tekanan hidrostatik di bawahnya. Kenaikan air rerambut akan memberi kesan kepada tegasan normal dan tegasan berkesan. Kesannya adalah berkadaran dengan ketinggian kenaikan air rerambut kerana lapisan tanah ini dianggap tepu dengan air. Perubahan tegasan normal dan tegasan berkesan disebabkan oleh kenaikan air rerambut adalah sama. Ia boleh dikira dengan menggunakan persamaan berikut :

= ( tepu

ker ing

)(h)

di mana h adalah ketinggian kenaikan air rerambut.


C3008/12/3

Contoh 12.1 Satu lapisan tanah liat tepu setebal 4 m terletak di bawah lapisan pasir setebal 5m, manakala aras air bumi ialah 3 m di bawah aras permukaan tanah. Berat unit tepu tanah liat dan pasir masing-masing ialah 19 kN/m3 dan 20 kN/m3. Berat unit pasir di atas aras air bumi ialah 17 kN/m3. (a) (b) Plotkan tegasan normal dan tegasan berkesan melawan kedalaman. Sekiranya setinggi 1m dari aras air bumi tertepu oleh air rerambut, tentukan perubahan tegasan normal dan tegasan berkesan. Penyelesaian (a) =17 kN / m 3

3m3

Pasir

G.W.L

=18 .4kN / m

tepu = 20 kN / m 3 = 19 kN / m 3

2m

Tanah Liat

4m

Kedalaman (m) 0 3 5 9

(kN/m2)0 17 x 3 = 51 51 + (20 x 2) = 91 91 + (19 x 4 ) = 167

u (kN/m2) 0 0 9.81 x 2 = 19.62 9.81 x 6 = 58.86

= -u(kN/m2) 0 51 71.38 108.14


C3008/12/4

G.W.L

(c)

Perubahan tegasan normal dan tegasan berkesan apabila pasir di atas aras air bumi tertepu dengan kenaikan air rerambut.

=17 kN / m 3

3m3

Pasir

G.W.L

=18 .4kN / m

tepu = 20 kN / m 3 = 19 kN / m 3

1m

2m

Tanah Liat

4m

= ( tepu = =

ker ing

)(h)

(20 17 )(1) 3 kN/m2


C3008/12/5

12.2

Perubahan Aras Air Bumi

Perubahan aras air bumi dalam tanah adalah bergantung kepada keadaan cuaca sesuatu tempat. Pada musim hujan aras air bumi akan meningkat dan sebaliknya pada musim kemarau aras air bumi akan susut. Perubahan aras air bumi akan memberi kesan kepada tegasan tanah. Untuk melihat kesan tegasan terhadap perubahan aras air bumi, mari kita lihat contoh analisis berikut.

Contoh 12.2 Satu lapisan pasir 5 m tebal ditindih atas lapisan tanah liat yang tebalnya 4 m. Lukiskan taburan tegasan normal dan tegasan berkesan melawan kedalaman untuk kes berikut : (a) (b) Pada aras air bumi 2 m di bawah permukaan. Sekiranya paras air bumi berada di permukaan tanah liat dan pasir di atasnya adalah kering. Diberi : Berat unit tepu untuk pasir Berat unit tanah liat = = 20.9 kN/m3 17.4 kN/m3 17.8 kN/m3

Berat unit kering untuk pasir =


C3008/12/6

Penyelesaian (a) PasirG.W.L

=17 .4kN / m 3 =18 .4kN / m 3

2m 3m

tepu = 20 .9 kN / m 3 = 17 .8 kN / m 3

Tanah Liat

4m

Kedalaman (m) 0 2 5 9

(kN/m2)0 17.4 x 2 = 34.8 34.8 + (20.9 x 3) = 97.5 97.5 + (17.8 x 4 ) = 168.7

u (kN/m2) 0 0 9.81 x 3 = 29.43 9.81 x 7 = 68.67

= -u(kN/m2) 0 34.8 68.07 100.03

Kedalaman 0 2m

5m'

/ '

9m 34.8 68.07

97.5 100.3

168.7


C3008/12/7

(b)

PasirG.W.L

=17 .4kN / m 3 =18 .4kN / m 3

5m

= 17 .8 kN / m 3

Tanah Liat

4m

Kedalaman (m) 0 5 9

(kN/m2)0 17.4 x 5 = 87 87 + (17.8 x 4 ) = 158.2

u (kN/m2) 0 0 9.81 x 4 = 39.24

= -u(kN/m2) 0 87 118.96

Kedalaman 0

5m'

/ '

9m 87

118.96

158

12.3

Penambakan Tanah


C3008/12/8

Adalah menjadi kebiasaan apabila ada penambahan beban ke atas tanah maka tanah tersebut akan mengalami tekanan yang lebih besar lagi. Oleh itu, apabila ada penambakan tanah dilakukan maka ia akan mempengaruhi tegasan dalam tanah, tegasan normal dan tegasan berkesan akan meningkat. Pengiraan tegasan normal dan tegasan berkesan boleh dibuat untuk melihat kesan kepada tegasan apabila terdapat penambakan tanah dilakukan. Mari kita lihat contoh berikut bagaimana kesan kepada tegasan tanah apabila ada penambakan tanah. Contoh 12.3 Satu lapisan setebal 5 m terletak di atas lapisan tanah tanah liat setebal 6 m dan aras air bumi ialah di permukaan; kebolehtelapan tanah liat adalah sangat rendah. Berat unit tepu bagi pasir dan tanah liat masing-masing ialah 19 kN/m3 dan 20 kN/m3. Tanah tambak setinggi 4m yang mempunyai berat unit 20 kN/m3 diletakan di atas kawasan permukaan tanah yang luas. Tentukan tegasan berkesan pada titik tengah lapisan tanah liat. : (a) (b) sebaik sahaja tanah tambak diletakkan, anggap ia berlaku dengan pantas. Beberapa tahun selepas tanah tambak diletakkan.

Penyelesaian Tambakan Tanah0 = 20 kN / m 3

G.W.L =19 kN / m 3

5

8 11

= 20 kN / m 3


C3008/12/9

Profil tanah yang ditunjukkan di atas, keadaan terikan ufuk sifar boleh digunakan kerana tanah tambak meliputi kawasan yang luas. Pelesapan tekanan air liang lebihan adalah sangat perlahan kerana kebolehtelapan tanah liat adalah sangat rendah; sebaik sahaja tanah tambak diletakkan, pelesapan tidak akan berlaku. (a) Tegasan normal pada titik tengah tanah liat sebaik sahaja tambakan dilakukan tidak akan berubah daripada keadaan tegasan asal.v u '

= = =

(19)(5) + (20)(3) = 155 kN/m2 (9.81)(8) = 78.48 kN/m2 155 - 78.48 = 76.52 kN/m2

(b)

Beberapa tahun selepas tanah tambak diletakkan, pelesapan tekanan air liang lebihan menjadi sempurna dan tegasan berkesan pada titik tengah lapisan tanah liat ialah :v u '

= = =

(20)(4) + (19)(5) + (20)(3) = 235 kN/m2 (9.81)(8) = 78.48 kN/m2 235 - 78.48 = 156.52 kN/m2


C3008/12/10

Soalan 1 Aras air bumi di dalam enapan pasir halus ialah 3.5m di bawah aras bumi tetapi pasir setinggi 1.0 m daripada aras air bumi ditepukan oleh air rerambut : di atas titik ini, pasir boleh dianggap kering. Berat unit tepu dan berat unit kering masing-masing adalah 20 kN/m3 dan 16kN/m3. Kira tegasan berkesan untuk kedalaman 8 m.

Soalan 2 Satu lapisan pasir setebal 9m dari aras bumi terletak di atas lapisan tanah liat dengan kebolehtelapan yang sangat rendah dan ketebalannya ialah 6m. Aras air bumi ialah ialah 6 m di bawah permukaan pasir. Berat unit tepu pasir ialah 19 kN/m3 dan berat unit tepu tanah liat ialah 20 kN/m 3 : berat unit pasir di atas aras air bumi ialah 16 kN/m3. Di dalam tempoh yang singkat, aras air bumi naik 3 m dan dijangka kekal pada aras baru ini. Tentukan tegasan berkesan pada kedalaman 8 m dan 12 m dari aras bumi : (a) (b) Sebaik sahaja aras air bumi naik Beberap tahun selepas aras air bumi naik.


C3008/12/11

Soalan 3 Satu lapisan pasir setebal 4 m terletak di atas lapisan tanah tanah liat setebal 8 m dan aras air bumi ialah di permukaan, kebolehtelapan tanah liat adalah sangat rendah. Berat unit tepu bagi pasir dan tanah liat masing-masing ialah 19 kN/m3 dan 20 kN/m3. Tanah tambak setinggi 4 m yang mempunyai berat unit 20 kN/m3 diletakan di atas kawasan permukaan tanah yang luas. Tentukan tegasan berkesan pada kedalaman 12 m di bawah permukaan bumi asal : (a) sebaik sahaja tanah tambak diletakkan, anggap ia berlaku dengan pantas. (b) Beberapa tahun selepas tanah tambak diletakkan.


C3008/12/12

Jawapan 1v u

'

= = =

(16)(2.5) + (20)(5.5) = 150 kN/m2 (9.81)(4.5) = 44.15 kN/m2 150 - 44.15 = 105.85 kN/m2

Jawapan 2(a)

v u

'

= = = = = =

(16)(6) + (19)(3) + (20)(6) = 273 kN/m2 (9.81)(9) = 88.29 kN/m2 273 - 88.29 = 184.71 kN/m2 (16)(3) + (19)(6) + (20)(6) = 282 kN/m2 (9.81)(12) = 117.72 kN/m2 282 - 177.72 = 164.28 kN/m2

(b)

v u

'

Jawapan 3 (a)v u

'

= = =

(19)(4) + (20)(8) = 236 kN/m2 (9.81)(12) = 117.72 kN/m2 236 - 117.72 = 118.28 kN/m2

(b)

v u

= = =

(20)(4) + (19)(4) + (20)(8) = 316 kN/m2 (9.81)(12) = 117.72 kN/m2 316 - 117.72 = 198.28 kN/m2

'


C3008/12/13

Ujikan kefahaman anda berkenaan pelajaran dalam unit ini dengan menjawab soalan-soalan berikut. Soalan 1 Terangkan bagaimana kesan kepada tekanan air apabila berlaku kenaikan air rerambut. Soalan 2 Terangkan bagaimana kesan kepada tegasan normal, tekanan air liang dan tegasan berkesan apabila berlakunya perubahan aras air bumi. Soalan 3 Terangkan bagaimana kesan kepada tegasan normal, tekanan air liang dan tegasan berkesan apabila berlakunya penambakan tanah untuk selepas penambakan dan selepas beberapa tahun . Soalan 4 Aras air bumi di dalam enapan pasir halus ialah 3 m di bawah aras bumi tetapi pasir setinggi 1.5m daripada aras air bumi ditepukan oleh air rerambut : di atas titik ini, pasir boleh dianggap kering. Berat unit tepu dan berat unit kering masing-masing adalah 20 kN/m3 dan 17kN/m3. Kira tegasan berkesan untuk kedalaman 8 m.

Soalan 5


C3008/12/14

Satu lapisan pasir setebal 6m dari aras bumi terletak di atas lapisan tanah liat dengan kebolehtelapan yang sangat rendah dan ketebalannya ialah 4m. Aras air bumi ialah ialah 2 m di bawah permukaan pasir. Berat unit tepu pasir ialah 19 kN/m3 dan berat unit tepu tanah liat ialah 20 kN/m3 , berat unit pasir di atas aras air bumi ialah 17 kN/m3. Di dalam tempoh yang singkat, aras air bumi naik 2 m dan dijangka kekal pada aras baru ini. Tentukan perubahan tegasan berkesan pada kedalaman 10 m dari aras bumi .

Soalan 6 Satu lapisan pasir setebal 6 m terletak di atas lapisan tanah tanah liat setebal 6 m dan aras air bumi ialah di permukaan, kebolehtelapan tanah liat adalah sangat rendah. Berat unit tepu bagi pasir dan tanah liat masing-masing ialah 19 kN/m3 dan 20 kN/m3. Tanah tambak setinggi 5m yang mempunyai berat unit 20kN/m3 diletakan di atas kawasan permukaan tanah yang luas. Tentukan tegasan berkesan pada kedalaman 14 m di bawah permukaan bumi asal : (a) (b) sebaik sahaja tanah tambak diletakkan, anggap ia berlaku dengan pantas. Beberapa tahun selepas tanah tambak diletakkan.

Bandingkan jawapan anda dengan pensyarah anda. Jika sama, anda boleh meneruskan unit berikutnya. Selamat Maju Jaya.!!


C3008/12/15

Jawapan 1 Kenaikan air rerambut akan memberi kesan kepada tegasan normal dan tegasan berkesan. Kesannya adalah berkadaran dengan ketinggian kenaikan air rerambut kerana lapisan tanah ini dianggap tepu dengan Jawapan 2 Apabila berlakunya perubahan air bumi, tegasan normal dan tegasan berkesan akan meningkat sebanyak tekanan air liang pada ketinggian kenaikan air bumi. Jawapan 3 Tegasan normal dan tegasan brkesan akan bertambah tetapi tidak memberi kesan kepada tekanan air liang ( tiada perubahan pada tekanan air liang) Jawapan 4 Jawapan 5 Jawapan 6 a. b. = = 85.71 kN/m2 185.71 kN/m2 = 19.62 kN/ m2 = 106.45 kN/ m2

UNIT12 ( PERUBAHAN TEGASAN JUMLAH )

Documents

Transcript of UNIT12 ( PERUBAHAN TEGASAN JUMLAH )