Ketika sebuah bangunan dibangun, beratnya ditransmisikan ke tanah melalui pondasinya, sehingga menimbulkan tekanan pada strata di bawahnya. Tegangan yang diinduksi ini dapat menyebabkan masalah seperti penurunan yang berlebihan atau kegagalan geser dan karenanya penting bagi insinyur geoteknik.
Menekankan di Sub-Tanah:
Tegangan pada sub-tanah disebabkan oleh:
(i) Berat sendiri tanah
(ii) Beban struktural pada tanah
Tegangan yang terjadi pada tanah jenuh adalah:
(i) Tegangan efektif
(ii) Tegangan netral
(iii) Tegangan total.
Stres Efektif:
Karl Terzaghi adalah orang pertama yang menyadari pentingnya stres yang efektif. Ini adalah tegangan yang ditransmisikan melalui butir ke butir pada titik kontak melalui massa tanah. Ini juga dikenal sebagai tegangan antar butiran. Itu dilambangkan dengan σ ‘. Ketika massa tanah dimuat. Beban ditransfer ke keuntungan tanah melalui titik kontak mereka. Jika pada titik kontak, beban yang diberikan lebih besar dari tahanan butir, maka akan terjadi kompresi pada massa tanah.
Kompresi ini sebagian disebabkan oleh kompresi elastis butir pada titik-titik kontak dan sebagian karena pergeseran relatif antar partikel. Beban per satuan luas massa tanah yang menyebabkan deformasi massa tanah ini disebut sebagai tegangan efektif.
Netral:
Ini adalah stres atau tekanan yang ditransmisikan melalui cairan pori. Ini juga disebut sebagai tekanan pori dan dilambangkan dengan u. Pada tanah jenuh, pori-pori massa tanah terisi air. Ketika massa tanah jenuh dibebani, beban tidak disalurkan melalui butir. Beban dipindahkan ke air pori. Karena air tidak dapat dimampatkan, tekanan dikembangkan di dalam air pori.
Tekanan ini disebut tekanan pori atau tekanan air pori. Tekanan pori tidak memiliki pengaruh terukur pada sifat mekanik tanah seperti rasio pori, kekuatan geser, dll. Tekanan atau tegangan ini disebut tegangan netral.
Stres Total:
Tegangan total sama dengan jumlah tegangan efektif dan tegangan netral. Itu dilambangkan dengan σ.
σ = σ + u
Stres efektif tidak dapat diukur di lapangan dengan instrumen apa pun. Itu hanya dapat dihitung setelah mengukur tegangan total dan tekanan pori. Jadi tegangan efektif bukanlah parameter fisik, tetapi hanya konsep matematika yang sangat berguna untuk penentuan perilaku teknik tanah.
Pentingnya Stres Efektif dalam Masalah Teknik:
Stres efektif memainkan peran penting dalam:
(i) Pemukiman tanah
(ii) Kekuatan geser tanah
Pemukiman Tanah:
Fenomena pengurangan volume tanah secara bertahap karena pengeluaran air dari pori-pori tanah disebut konsolidasi atau kompresi atau penurunan tanah. Gambar 5.3 menunjukkan kurva kompresi tanah liat. Ini adalah kurva antara tegangan efektif σ dan rasio pori e. Jelas dari grafik bahwa ketika σ meningkat e berkurang yaitu, karena peningkatan tegangan efektif kompresi tanah akan meningkat.
Penyelesaian konsolidasi akhir dapat dihitung dengan menggunakan rumus
S 
= mVH
di mana m V adalah koefisien kompresibilitas volume
H adalah ketebalan lapisan kompresibel
∆σ adalah peningkatan rata-rata tekanan efektif.
Dari persamaan di atas jelas bahwa penurunan tanah berbanding lurus dengan tekanan efektif. Jadi penurunan tanah tergantung pada tegangan efektif atau tekanan efektif. Dengan meningkatnya tegangan efektif, penurunan tanah juga meningkat.
Kekuatan Geser Tanah:
Banyak masalah rekayasa geoteknik memerlukan penilaian kekuatan geser termasuk:
(a) Fondasi struktural:
Beban dari struktur dipindahkan ke tanah melalui pondasi. Ini menghasilkan tegangan geser dan tegangan tekan. Jika tegangan geser yang dihasilkan lebih besar dari kekuatan geser tanah, maka terjadi keruntuhan geser yang menyebabkan struktur runtuh.
(b) lereng bumi:
Di tanah miring, gravitasi menghasilkan tegangan geser di dalam tanah. Jika tegangan-tegangan ini melebihi kekuatan geser, terjadilah sisi tanah.
(c) Perkerasan jalan raya:
Beban roda, dari kendaraan dipindahkan melalui trotoar ke tanah. Beban ini menghasilkan tegangan geser yang menyebabkan keruntuhan geser.
Tahukah Anda?
Nilai K pada arah x sama dengan nilai K pada arah y untuk permukaan tanah yang datar.
Kekuatan geser tanah dihitung dengan menggunakan rumus
S = σ tan ɸ
Dimana σ = Stres efektif
ɸ= Sudut gesekan efektif
Untuk tanah tertentu, f adalah konstan. Kekuatan geser kemudian berbanding lurus dengan tegangan efektif. Jadi dengan peningkatan tegangan efektif kekuatan meningkat. Jika kekuatan geser tanah lebih besar, keruntuhan geser akan lebih kecil.
Prinsip Stres Efektif:
Jika massa tanah jenuh dibebani, beban dipindahkan ke air pori. Setelah pengusiran air pori itu dipindahkan ke butiran tanah. Biarkan YY menjadi bidang bergelombang yang melewati titik kontak butiran tanah. Misalkan A adalah luas bidang bergelombang YY. Luas A ini adalah jumlah luas kontak butir (A g ) dan luas pori air (A w ) seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.5. Terlihat dari gambar 5.6 bahwa luas kontak butir (A g ) jauh lebih kecil daripada luas pori air (A w ) yaitu A w = A.
Biarkan F menjadi beban total pada area A.
Prinsip tegangan efektif dalam bentuknya yang paling sederhana dapat dinyatakan sebagai
(i) Tegangan efektif sama dengan tegangan total dikurangi tekanan air pori untuk tanah jenuh
σ = σ – u
(ii) Tegangan efektif mengendalikan aspek-aspek tertentu dari perilaku tanah seperti kekuatan, deformasi, dll.
