Pengujian triaxial UU

Kali ini saya ingin membagikan cara pengujian triaxial UU

 

1.    RUANG LINGKUP

Standar ini menetapkan cara uji triaksial untuk tanah kohesif dalam keadaan tidakterkonsolidasi dan tidak terdrainase (UU) dengan diberi tekanan cairan ke semua arah didalam sel triaksial, yang selama pengujian, air tidak diperbolehkan mengalir ke atau daricontoh uji. Standar ini menguraikan prinsip contoh uji yang menggunakan sel triaksial sebagai berikut :

a) Pengukuran tegangan

tegangan total yang merujuk penjumlahan tegangan efektif dantekanan air pori (dengan kecepatan regangan rendah).

b) Penentuan kuat geser serta hubungan antara tegangan dan regangan.Standar ini tidak untuk penggunaan tekanan balik untuk penjenuhan

2.    REFERENSI

SNI 03-2815-1992

3.    PERALATAN  DAN BAHAN

3.1  Peralatan pembeban aksial terdiri atas :

 a) Peralatan pembeban aksial (mesin pembeban) berupa dongkrak sekrup yang       digerakkan oleh:

      1) Elektromotor dengan sistem roda gigi.

      2) Pembebanan hidraulik atau pneumatik.

      3) Alat pembeban lain dengan syarat:

           (a) Mempunyai kemampuan yang memadai dan dapat mengontrol kecepatan       regangan yang disyaratkan.

           (b) Kecepatan gerak vertikal mempunyai ketelitian ±1,0% dari kecepatan regangan yang telah ditentukan.

           (c) Getaran mesin pada waktu pengujian harus cukup kecil untuk mencegah terjadinya perubahan dimensi contoh tanah, atau peningkatan tekanan pori bila katup drainase ditutup.

               d) Alat ukur aksial dapat berupa proving ring , sel beban elektronik, sel beban   hidraulik atau alat ukur beban lain yang mempunyai kemampuan dan ketelitian yang cukup; dan dapat mengukur beban aksial dengan ketelitian ±1% hingga contoh tanah runtuh.

 b) Piston harus dijaga tetap sentris terhadap contoh dengan penyimpangan tidak lebih dari 1,3mm Piston pembeban aksial :

a)  piston dibuat menembus landasan bagian atas sel triaxial;

b)  dilengkapi cincin karet agar gesekan yang terjadi sekecil mungkin atau tidak melampaui 0,1 % beban aksial pada saat contoh mengalami keruntuhan;

c)  piston harus dijaga tetap sentris terhadap contoh dengan penyimpangan tidak lebih dari 1,3 mm.

4.1.2 Peralatan pengontrol tekanan

Peralatan pengontrol tekanan sel berupa:

a)    sistem pot merkuri atau;

b)    sistem regulator pneumatik atau;

c)    sistem kombinasi regulator tekanan pneumatik dan vakum atau;

d)   sistem pengontrol lain; dengan syarat mempunyai ketelitian ± 1% dari tekanan yang diberikan.

4.1.3 Peralatan ukur

Peralatan meliputi alat-alat ukur berikut.

 a) Alat ukur tekanan sel:

1) harus mempunyai ketelitian ukur yang cukup seperti yang disyaratkan;

2) berupa pipa U, manometer, transduser listrik atau alat ukur tekan lain;

3) apabila digunakan 2 macam alat ukur tekanan, maka kalibrasinya harus dilakukan bersamaan

b) Alat ukur deformasi:

 1) arloji ukur atau alat ukur elektronik (LVDT); atau alat ukur lain;

 2) ketelitian alat ukur ± 0,3% dari tinggi contoh tanah semula;

 3) mempunyai jarak ukur minimal 20% dari tinggi contoh tanah semula;

c) Alat ukur panjang dan diameter contoh dengan ketelitian ± 0,1 % dari panjang yang diukur dan tanpa mengganggu contoh. d) Alat pencatat waktu dan timbangan:

1) untuk pencatatan data pembacaan digunakan arloji ukur waktu dengan ketelitian sampai detik;

2) timbangan dengan ketelitian ± 0,05% dari massa contoh yang ditimbang

4.1.4 Sel triaksial dan perlengkapannya

Sel triaksial dan perlengkapannya (lihat Gambar C.1) meliputi :

         a) Sel triaksial dengan ketentuan:

               1)   Sel dapat menahan tekanan sel maksimum yang diberikan.

               2)  Sel terdiri atas selinder, penutup bagian atas, dan landasan bagian bawah.

3) Silinder dianjurkan terbuat dari bahan tembus pandang, atau dilengkapi lubang   pengamat yang tembus pandang agar perilaku contoh uji dapat diamati.

4) Penutup bagian atas dilengkapi dengan katup pengeluaran udara dan katup pengisi oli.

5) Landasan bagian bawah dilengkapi dengan masing-masing 1 katup pengatur tekanan air sel konstan, pengatur tekanan balik untuk penjenuhan, pengatur untuk mengukur tekanan air pori, dan pengatur untuk menghisap udara yang terperangkap dalam contoh

b) Tutup dan alas contoh tanah dengan ketentuan:

1) Harus didesain agar sistem pada kedua ujung contoh berjalan dengan baik dan lancar.

 2) Terbuat dari bahan yang baku, tidak berkarat, kedap air, berbentuk bulat.

 3) Berat tutup bagian atas harus kurang dari 0,5% dari beban aksial yang meruntuhkan contoh atau tidak boleh lebih dari 1 kN/m2.

4) Diameter tutup dan alas harus sama dengan diameter contoh yang diuji.

5) Alas contoh tanah melekat langsung pada landasan bagian bawah untuk mencegah pergerakan horisontal.

c) Membran karet pembungkus benda uji :

1) harus kedap air dan elastis;

2) berdiameter 90% - 95% dari diameter contoh;

3) mempunyai ketebalan ±

a)    untuk pencatatan data pembacaan digunakan arloji ukur waktu dengan ketelitian sampai detik;

b)    timbangan dengan ketelitian ± 0,05 % dari massa contoh yang ditimbang;

4.1.5 Peralatan lain

Peralatan lain yang harus disiapkan agar contoh tanah dapat dicetak dan dipasang dengan baik adalah:

a) Alat pembentuk contoh yang dilengkapi dengan gergaji kawat dan pisau pemotong atau tabung pencetak contoh.

b) Alat pemadat contoh tanah yang dilengkapi dengan tabung belah dan penumbuk untuk contoh tanah terganggu.

c) Tabung pengembang membran karet.

d) Ekstruder untuk mengeluarkan contoh tanah dari tabung.

e) Kaleng contoh untuk uji kadar air.

4.2 Kalibrasi

Semua alat ukur harus dikalibrasi minimal 3 tahun sekali dan pada saat diperlukan.

a)    harus didesain agar sistem pada kedua ujung contoh berjalan dengan baik dan lancar;

b)    terbuat dari bahan yang baku, tidak berkarat, kedap air, berbentuk bulat;

c)    berat tutup bagian atas harus kurang dari 0,5 % dari beban aksial yang meruntuhkan contoh atau tidak boleh lebih dari 1 kN/m2;

d)    diameter tutup dan alas harus sama dengan diameter contoh yang diuji;

e)    alas contoh tanah melekat langsung pada landasan bagian bawah untuk mencegah pergerakan horisontal;

(2)  membran karet pembungkus benda uji :

a)    harus kedap air dan elastis;

b)    berdiameter 90 % - 95 % dari diameter contoh;

c)    mempunyai ketebalan ± 1 % dari diameter contoh;

4.1.5 Peralatan lain

Peralatan lain yang harus disiapkan agar contoh tanah dapat dicetak dan dipasang dengan baik adalah:

a) Alat pembentuk contoh yang dilengkapi dengan gergaji kawat dan pisau pemotong atau tabung pencetak contoh.

b) Alat pemadat contoh tanah yang dilengkapi dengan tabung belah dan penumbuk untuk contoh tanah terganggu.

c) Tabung pengembang membran karet.

d) Ekstruder untuk mengeluarkan contoh tanah dari tabung.

e) Kaleng contoh untuk uji kadar air

4.2 Kalibrasi

Semua alat ukur harus dikalibrasi minimal 3 tahun sekali dan pada saat diperlukan.

4.3 Air

 Air digunakan dalam sistem pengujian triaksial harus bersih, bebas dari kotoran dan suspensi lumpur (disarankan untuk menggunakan air suling yang bebas udara)

4.4 Petugas

Petugas dalam pengujian ini adalah laboran atau teknisi yang berpengalaman dalam pengujian triaksial, dan diawasi oleh ahli geoteknik.

   5.1 Persiapan sebelum pengujian

         5.1.1 Ukuran contoh

a) Ukuran contoh uji minimal mempunyai diameter 35,8 mm, tinggi antara 2 sampai 2,5 kali diameter contoh, partikel terbesar yang terdapat di dalam contoh uji tidak boleh melebihi 1/6 diameter contoh, apabila setelah pengujian ditemui partikel yan g melebihi, catat dan tulis di dalam laporan hasil.                                                                                     

b) Contoh uji disiapkan minimal sebanyak 3 buah

contoh dikeluarkan dari tabung belah, lalu dipotong sesuai tinggi yang dibutuhkan 

contoh tersisa di uji kadar air dan berat volume butirnya, lalu berat isinya dihitung.

5 Pengujian 5.1 Persiapan sebelum pengujian 5.1.1 Ukuran contoh

a) Ukuran contoh uji minimal mempunyai diameter 35,8 mm, tinggi antara 2 sampai 2,5 kali diameter contoh, partikel terbesar yang terdapat di dalam contoh uji tidak boleh melebihi

1/6 diameter contoh, apabila setelah pengujian ditemui partikel yang melebihi, catat dan tulis di dalam laporan hasil.

b) Contoh uji disiapkan minimal sebanyak 3 buah

5.1.2 Contoh tak terganggu

a) Keluarkan contoh tanah dari tabungnya dengan menggunakan alat pengeluar contoh tanah, dan bagi menjadi 3 bagian yang sama; tinggi contoh harus lebih sedikit dari tabung pencetak.

CATATAN : apabila dijumpai partikel tanah > 1/6 diameter benda uji, lakukan pengujian analisis pembagian butiran untuk konfirmasi hasil pengujian.

b) Ukur tinggi dan diameter dalam dari tabung pencetak masing-masing pada 3 tempat yang berbeda dan rata-ratakan hasilnya guna menentukan volume.

c) Olesi bagian dalam tabung pencetak contoh uji dengan minyak oli.

d) Cetak contoh uji dengan menggunakan tabung pencetak yang ditusukkan pada contoh tanah yang telah dikeluarkan pada butir 1); pembuatan contoh uji dapat juga dilakukan dengan menggunakan trimming apparatus, sebagai berikut.

1) Letakkan contoh tanah pada trimming apparatus sedemikian rupa, sehingga contoh tanah terpegang dengan kuat.

2) Sayat dan ratakan bagian samping contoh sedikit demi sedikit menggunakan kawat dengan cara memutar-mutar contoh sedemikian rupa sehingga diameter contoh mencapai diameter yang diinginkan atau sama dengan diameter plat pemegangnya.

3) Keluarkan contoh dari

trimming apparatus dan letakkan pada suatu tempat khusus untuk membuat supaya tinggi contoh dipotong sesuai dengan ukuran yang diinginkan.

 e) Ratakan kedua ujung tabung pencetak dan keluarkan contoh uji dari dalam tabung.

 f) Timbang dan catat berat isi dari masing-masing contoh uji guna penentuan berat isi.

 g) Ambil sisa contoh tanah guna penentuan kadar air asli

5.1.3 Contoh tanah terganggu yang dipadatkan

a) Sediakan bahan contoh sesuai dengan kadar air dan berat isi yang diisyaratkan dan campur dengan air agar tercapai kadar air sesuai dengan spesifikasi, kemudian disimpan dalam kaleng tertutup atau plastik dan diamkan selama

±16 jam.

 b) Padatkan bahan contoh dalam tabung belah dengan ketentuan:

1) Bahan contoh yang akan dipadatkan dibagi minimal 6 lapisan dengan berat dan volume tertentu untuk setiap lapis.

2) Contoh dipadatkan lapis demi lapis sehingga mencapai kepadatan yang diinginkan dengan menggunakan alat penumbuk (besi atau kayu);

3) Bagian atas dari setiap lapis contoh harus diiris-iris sebelum dilanjutkan dengan lapis berikutnya.

 4) Alat penumbuk yang digunakan harus mempunyai luas ≤ ½ luas tabung yang digunakan.

5) Contoh dikeluarkan dari tabung belah, lalu dipotong sesuai tinggi yang dibutuhkan.

6) Contoh tersisa diuji kadar air dan berat volume butirnya lalu berat volumenya dihitung.

5.1.4 Contoh tanah yang dicetak

a) Bentuk kembali contoh uji yang telah diuji dan masih berada di dalam karet dengan menggunakan tangan, sehingga kembali ke bentuk semula.

 b) Keluarkan udara yang terperangkap diantara contoh uji dan dinding karet dengan cara mengurut-ngurut karet.

5.2 Prosedur pengujian

a) Periksa semua slang dan pipa yang menghubungkan bejana utama yang berisi air, pemberi tekanan sel, alat ukur tekanan dan ke atas triaksial terisi dengan air yang bebas udara.

b) Periksa dan siapkan sistem pemberi tekanan sel.

c) Periksa karet-karet pembungkus terhadap kemungkinan terjadinya kebocoran.

d) Letakkan contoh uji pada alas tempat kedudukan contoh uji di dalam sel triaksial.

e) Ambil karet pembungkus dan masukan ke dalam tabung pengembang serta ikatkan kedua ujungnya pada tabung pengembang sehingga saat tabung dihisap, karet pembungkus melekat pada dinding dalam tabung.

f) Dalam keadaan demikian, masukkan tabung pengembang tersebut ke dalam benda uji dengan hati-hati; masukkan penutup atas ke dalam karet, sehingga penutup duduk di atas contoh uji; lepaskan hisapan pada tabung pengembang.

g) Lepaskan bagian atas karet dari tabung pengembang dan keluarkan tabung pengembang dari benda uji.

h) Ikat bagian-bagian alas tempat kedudukan contoh dan karet serta bagian atas plat penutup dan karet dengan menggunakan karet pengikat berbentuk huruf 0; oleskan tipis-tipis dengan grease bagian vertikal dari alas dan tutup benda uji untuk memudahkan masuknya karet pembungkus

i) Letakkan sumbu piston dari sel triaksial tepat di tengah-tengah penutup atas contoh uji pada tempat kedudukan yang telah disediakan; tekanan yang terjadi pada permukaan benda uji akibat berat piston tidak boleh melebihi 0,5 % dari perkiraan kuat tekan maksimum benda uji; kencangkan mur atau baut pengikat, sehingga sel triaksial terikat kuat dan rapat pada bagian bawah. 

j) Letakkan sel triaksial pada tempat yang telah disediakan pada mesin kompresi; naikkan sel triaksial dengan memutar mesin dengan tangan sampai ujung atas piston duduk tepat pada tempat kedudukannya pada cincin pengukur beban (proving ring ) dengan hati-hati. k) Isi sel triaksial dengan cairan dari bejana utama, pada saat sel hampir terisi penuh, miringkan posisi sel berlawanan arah dengan posisi lubang pengeluar udara

(I) yang terdapat pada bagian tepi alas sel, setelah udara keluar seluruhnya, tutup lubang udara tersebut secepatnya.

l) Beri tekanan semua arah dalam sel (σ3) pada tekanan yang diinginkan dengan membuka kran E dan J, tunggu selama 10 menit untuk memberikan penyesuaian benda uji pada tekanan sel yang diberikan.  Apabila alat pengukur beban berada di luar sel triaksial, tekanan sel akan menimbulkan reaksi pada alat ukur beban, pada kondisi ini lakukan pengujian dimana piston masih sedikit berada di atas penutup benda uji hal sebagai berikut. 1) Ukur gesekan dan gaya ke atas piston yang akan dikoreksikan pada beban aksial nanti.

2) Atur alat pengukur beban sedemikian rupa sehingga dapat mengkompensasikan gesekan gaya ke atas piston. Untuk alat pengukur beban yang berada di dalam sel, tidak usah dilakukan koreksi.

m) Atur posisi arloji pengukur cincin pembeban dan deformasi aksial serta catat pembacaan awal.

n) Pilih pengatur kecepatan mesin kompresi sesuai dengan kecepatan deformasi yang dikehendaki.

o) Berikan pembebanan aksial pada kecepatan deformasi mendekati 1% per menit untuk tanah plastis dan 0,3% per menit untuk tanah yang mudah remuk (brittle) dimana tegangan deviator mencapai regangan antara 3% s.d. 6% pada waktu 15 menit s.d. 20 menit, teruskan pembebanan sampai mencapai regangan 15 % atau pada 5 % regangan setelah tegangan deviator maksimum tercapai.

p) Catat pembacaan arloji cincin pembeban dan deformasi aksial pada regangan 0,1%; 0,3%; 0,4% dan 0,5 %, kemudian penambahan pada setiap 0,5% sampai pada regangan 3% dan diteruskan pada setiap penambahan 1%; untuk memperoleh grafik hubungan tegangan deviator - regangan yang baik, interval pembacaan yang lebih kerap dapat dilakukan.

q) Setelah pengujian selesai, ambil contoh uji, sket pola kelongsoran yang terjadi dan tentukan kadar air.

4.5.    6 Pencatatan data

Data yang perlu dicatat pada formulir laporan hasil uji geser triaksial tanpa konsolidasi dan tanpa drainase (UU) terdiri atas:

a) nama proyek, lokasi, tanggal dan waktu pengujian;

b) nomor lubang bor/sumur uji, kedalaman, elevasi, jenis contoh (tidak terganggu, terganggu);

c) parameter contoh sebelum pengujian seperti berat volume, kadar air, derajat kejenuhan, tinggi, diameter, luas dan volume contoh;

d) diameter, tinggi, luas, volume, berat volume dan kadar air contoh setelah konsolidasi;

e) tegangan deviator, tegangan utama maksimum dan minimum, regangan aksial saat terjadi keruntuhan dan kecepatan gerak vertikal (cm/menit);

f) diagram hubungan antara waktu dan perubahan volume, diagram hubungan antara regangan dan tegangan deviator;

g) diagram p – q hasil pengujian;

h) lingkaran Mohr , sudut geser dan kohesi pada tegangan total dan tegangan total;

i) sketsa atau foto contoh yang mengalami penggeseran.

6.    7 Perhitungan

Rumus-rumus perhitungan yang digunakan dalam pengujian ini adalah sebagai berikut : 

 1) Perhitungan berat isi tanah basah 

 

Modulus perpanjangan (Em) ditentukan dengan cara menggantung karet selebar 10,0 mm pada suatu batang tipis; pasang batang yang lain pada bagian bawah karet yang tergantung tersebut; ukur dan catat gaya per satuan regangan yang diperoleh akibat meregangnya karet; Modulus perpanjangan diperoleh dari persamaan di bawah dengan menganggap bahwa satuan yang digunakan adalah konsisten.

F adalah gaya untuk mengembangkan karet, (N/mm)

Am adalah dua kali tebal karet awal dikalikan dengan lebar karet strip, (mm)

L adalah panjang karet sebelum mengembang, (mm)

∆L adalah perubahan panjang karet akibat gaya F, (mm)

Harga tipikal Em karet lateks adalah 1400 kN/m2

Gambar lingkaran Mohr dari ketiga contoh uji dan tentukan nilai kuat geser undrained

dimana tegangan geser sebagai sumbu Y dan tegangan normal sebagai sumbu X; alternatif lain untuk menentukan kuat geser tersebut adalah dengan cara diagram p-q, yaitu dengan mengambil :

sebagai sumbu Y, sudut geser dalam).sin(tan.arc α=φ dan kohesi c = a/cosφ,

 dimana a adalah jarak dari titik 0 ke awal garis lurus yang ditarik melalui ketiga titik hasil uji dan a adalah sudut kemiringan garis tersebut terhadap horizontal;

8 Laporan hasil uji

Hasil uji dilaporkan dalam bentuk formulir seperti contoh pada Lampiran B, dan mencantumkan hal-hal sebagai berikut :

a) nama proyek;

b) lokasi;

c) nomor bor;

d) kedalaman;

e) jenis tanah;

f) keadaan contoh uji : tak terganggu, buatan atau dipadatkan;

g) ukuran contoh uji : tinggi, diameter, luas dan volume;

h) kadar air, berat isi sebelum dan sesudah pengujian;

i) jenis cincin pembeban dan faktor kalibrasinya; 

j) kecepatan deformasi yang digunakan;

k) kuat geser ”undrained ” dari lingkaran Mohr atau diagram p-q

l) grafik hubungan tegangan deviator dengan regangan;

m) nama dan tanda tangan penguji, pemeriksa dan penanggung jawab pengujian.