Internal Friction / Sudut Geser pada Tanah

Internal friction pada tanah adalah kemampuan tanah untuk menghambat gerakan antar partikel tanah yang saling bersentuhan. Ini dapat menyebabkan tanah memiliki kestabilan yang lebih tinggi dan mampu menahan beban yang lebih besar. Internal friction pada tanah dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti tekstur tanah, kelembaban, dan komposisi mineral.

Salah satu parameter penting yang dianggap sebagai sifat khas tanah granular adalah sudut gesekan internal, ϕ. Kemampuan suatu batuan atau massa tanah untuk menahan tegangan geser dapat diukur dengan sudut gesekan internal. Ketika keruntuhan terjadi sebagai respons terhadap tegangan geser (τ), sudut (ϕ), yang diukur antara gaya normal (σ) dan gaya resultan (R), disebut sudut gesekan dalam.

Koefisien gesekan luncur adalah garis singgungnya (τ/σ). Sudut gesekan internal tanah apa pun dapat dilihat secara visual pada plot lingkaran Mohr setelah uji kekuatan geser.

Analisis eksperimental seperti uji triaksial digunakan untuk menentukan nilai sudut gesekan internal. Resistansi internal yang dapat diberikan oleh massa tanah per satuan luas untuk menahan keruntuhan sepanjang bidang internal dikenal sebagai kekuatan geser. Kegagalan terjadi ketika resistensi ini terlampaui. Nilai tegangan geser maksimum atau batas yang dibuat dalam matriks tanah sebelum luluh disebut sebagai kekuatan geser tanah. Gaya kohesif dan gesekan antara partikel yang berdekatan dalam matriks tanah adalah yang memberikan struktur kekuatan gesernya. Akibatnya, ada beberapa ketergantungan permukaan pada kekuatan geser tanah. Setiap tindakan yang mencegah atau mendorong penyatuan atau pengelasan partikel tanah pasti akan mempengaruhi kekuatan geser tanah.

Kekuatan geser terdiri dari:

• Gesekan internal atau resistansi karena saling mengunci partikel, dinyatakan dengan sudut, ϕ
• Kohesi atau hambatan karena gaya yang cenderung menahan partikel-partikel dalam massa padat. Kohesi tanah umumnya dilambangkan dengan huruf 'c'.

Rumus Coulomb yang berlaku untuk persamaan ini adalah:

τ = c + σtanϕ

di mana:

σ = gaya normal 

τ = kekuatan geser

Massa butiran yang secara kimiawi dan mekanis berbeda satu sama lain. Material yang dibuang dapat ditumpuk dalam bentuk kerucut dengan lereng yang dikenal sebagai sudut statis. Sudut istirahat adalah penggambaran sudut gesekan internal, tetapi biasanya dikontrol oleh bentuk butiran, menghasilkan kemiringan yang biasanya antara 28° dan 34° untuk tumpukan butiran lepas dan kering di tanah alami.

Ada dua jenis sudut geser tanah, yaitu sudut geser tanah statis dan sudut geser tanah dinamis. Sudut geser tanah statis adalah sudut geser tanah yang diukur saat tanah sedang tidak digunakan atau tidak ada gaya yang bekerja pada tanah. Sudut geser tanah dinamis adalah sudut geser tanah yang diukur saat tanah sedang digunakan atau ada gaya yang bekerja pada tanah. Perbedaan antara kedua jenis sudut geser tanah ini adalah pada saat pengukurannya. Sudut geser tanah statis diukur pada saat tanah tidak digunakan, sedangkan sudut geser tanah dinamis diukur pada saat tanah digunakan.

φ = 45° Tanah granular. φ tanah bahkan mungkin lebih besar jika tanahnya dipadatkan dengan baik.

φ = 30° Tanah yang baik. Tanah mungkin tidak padat, atau mungkin lembab.

φ = 15° Tanah yang buruk. Tanah yang mengandung persentase halus yang tinggi dan mungkin basah.

φ = 0° Lumpur. Tanah cair, dan tidak memiliki sudut kemiringan, φ

Perbedaan Jenis Tanah menurut Sudut Geser

Berdasarkan nilai SPTnya, tanah dapat dibagi seperti berikut:

Deskripsi	Relative Density	SPT – N (blows/300 mm)	Sudut Geser Tanah
Very loose	< 15%	N ≤ 4	φ < 28°
Loose	15–35%	N = 4 – 10	φ = 28 – 30°
Medium dense	35–65%	N = 10 – 30	φ = 30 – 40°
Dense	65–85%	N = 30 -50	φ =40 – 45°
Very dense	> 85%	N > 50	φ = 45 – 50°

Berdasarkan klasifikasinya, tanah dapat dibagi sebagai berikut:

Soil Group Symbol	Cohesion     (saturated) kPa	The angle of     internal friction (φ)
GW	0	> 38°
GP	0	> 37°
GM	–	> 34°
GC	–	> 31°
SW	0	38°
SP	0	37°
SM	20	34°
SM-SC	14	33°
SC	11	31°
ML	9	32°
ML-CL	22	32°
CL	13	28°
OL	–	–
MH	20	25°
CH	11	19°
OH	–	–

catatan: