TUGAS KLIPING MEKANIKA BATUAN

TUGAS KLIPING MEKANIKA BATUAN Dosen Pembimbing : JOKO APRIANTO, ST. Disusun Oleh : RISKY RAHMAN PURBA DBD 113 086 UNIVERSITAS PALANGKARAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN T.A 2015 Penekanan uniaksial terhadap contoh batuan selinder merupakan uji sifat mekanik yang paling umum digunakan. Uji kuat tekan uniaksial dilakukan untuk menentukan kuat tekan batuan (σt ), Modulus Young (E), Nisbah Poisson (v) , dan kurva tegangan-regangan. Contoh batuan berbentuk silinder ditekan atau dibebani sampai runtuh. Perbandingan antara tinggi dan diameter contoh silinder yang umum digunakan adalah 2 sampai 2,5 dengan luas permukaan pembebanan yang datar, halus dan paralel tegak lurus terhadap sumbu aksis contoh batuan.Top of FormBottom of FormTop of Form A. Kuat Tekan Batuan (σc) Tujuan utama uji kuat tekan uniaksial adalah untuk mendapatkan nilai kuat tekan dari contoh batuan. B. Modulus Young ( E ) Modulus Young atau modulus elastisitas merupakan faktor penting dalam mengevaluasi deformasi batuan pada kondisi pembebanan yang bervariasi. Nilai modulus elastisitas batuan bervariasi dari satu contoh batuan dari satu daerah geologi ke daerah geologi lainnya karena adanya perbedaan dalam hal formasi batuan dan genesa atau mineral pembentuknya. Modulus elastisitas dipengaruhi oleh tipe batuan, porositas, ukuran partikel, dan kandungan air. Modulus elastisitas akan lebih besar nilainya apabila diukur tegak lurus perlapisan daripada diukur sejajar arah perlapisan (Jumikis, 1979). Modulus elastisitas dihitung dari perbandingan antara tegangan aksial dengan regangan aksial. C. Nisbah Poisson ( Poisson Ratio ) Nisbah Poisson didefinisikan sebagai perbandingan negatif antara regangan lateral dan regangan aksial. Nisbah Poisson menunjukkan adanya pemanjangan ke arah lateral (lateral expansion) akibat adanya tegangan dalam arah aksial. Pada uji kuat tekan uniaksial terdapat tipe pecah suatu contoh batuan pada saat runtuh. Tipe pecah contoh batuan bergantung pada tingkat ketahanan contoh batuan dan kualitas permukaan contoh batuan yang bersentuhan langsung dengan permukaan alat penekan saat pembebanan. Nilai UCS merupakan besar tekanan yang harus diberikan sehingga membuat batuan pecah. Sedangkan point load index merupakan kekuatan batuan batuan lainnya yang didapatkan dari uji point load. Jika UCS memberikan tekanan pada permukaan sampel, pada uji point load, sampel ditekan pada satu titik. Untuk sampel dengan ukuran 50 mm, Bieniawski mengusulkan hubungan antara nilai point load strength index (Is) dengan UCS adalah UCS = 23 Is. Pada umumnya satuan yang dipakai unt uk UCS dan Is adalah MPa. Pada pengujian triaksial, contoh batuan dimasukkan kedalam sel triaksial, diberi tekanan pemampatan (σ3), dan dibebani secara aksial (σ1), sampai runtuh.  Pada uji ini, tegangan menengah dianggap sama dengan tekanan pemampatan (σ3= σ1). Alat uji triaksial yang digunakan merupakan merujuk pada alat triaksial yang dikembangkan oleh Von Karman pada tahun 1911 (Gambar 2.4). Di dalam apparatus ini, tekanan fluida berfungsi sebagai tekanan pemampatan (σ3 ) yang diberikan kepada contoh batuan. Fluida dialirkan dengan menggunakan pompa hidraulik dan dijaga agar selalu konstan. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Uji Triaksial a. Tekanan pemampatan Tekanan pemampatan merupakan faktor yang sangat mempengaruhi dalam uji triaksial. Besarnya tegangan aksial pada saat contoh batuan runtuh saat pengujian triaksial selalu lebih besar daripada tegangan aksial saat contoh batuan runtuh pada pengujian kuat tekan uniaksial. Hal ini disebabkan karena adanya penekanan (pemampatan) dari arah lateral dari sekeliling contoh batuan pada uji triaksial. Berbeda pada pengujian kuat tekan uniaksial, tekanan pemampatannya adalah nol (zero confining pressure), sehingga tegangan aksial batuan lebih kecil. Berdasarkan penelitian Von Karman (1911) pada batuan marbel Carrara dapat dilihat dengan adanya tekanan pemampatan pada contoh batuan mengakibatkan kenaikan tekanan aksial dan bersifat lebih ductile. Semakin tingginya tegangan puncak (peak) jika tekanan pemampatannya semakin besar. b. Tekanan pori Dari penelitian Schwartz pada tahun 1964 yang mempelajari tentang tekanan pori pada uji triaksial terhadap batuan sandstone (lihat Gambar 2.6). Dapat disimpulkan bahwa naiknya tekanan pori akan menurunkan kekuatan batuan. c. Temperatur Secara umum, kenaikan temperatur menghasilkan penurunan kuat tekan batuan dan membuat batuan semakin ductile. Gambar 2.7 menunjukkan kurva tegangan diferensial (deviatoric stress, σ3-σ1) – regangan aksial untuk batuan granit pada tekanan pemampatan 500 MPa dan pada temperatur yang berbeda-beda. Pada temperatur kamar, sifat batuan adalah brittle, tetapi pada temperatur 800 0C batuan hampir seluruhnya ductile. Efek temperatur terhadap tegangan diferensial saat runtuh untuk setiap tipe batuan adalah berbeda. Pada penelitian ini, pengaruh temperature diabaikan. d. Laju deformasi Kenaikan laju deformasi secara umum akan menaikkan kuat tekan batuan. Hal ini terbukti dari penelitian-peneliatian terdahulu. Pada tahun 1961, Serdengecti dan Boozer melakukan penelitian tentang pengaruh kenaikan laju deformasi pada uji triaksial. Dari penelitian mereka pada batuan limestone dan gabbro solenhofen. Untuk menginterpretasi hasil yang didapat dari uji triaksial, pada umumnya digunakan model elastik Mohr-Coulomb. Padahal diluar sana ada puluhan (bahkan ratusan) model tanah yang bisa digunakan. Model elastik Mohr-Coulomb digunakan karena simplisitasnya, dimana pada model ini: Tanah diasumsikan sebagai material elastik Setelah tanah mencapai tegangan lelehnya, tanah tidak memiliki plastic flow (artinya tidak ada hardening/softening) alias perfectly plastic Characteristic state (titik perubahan dari kondisi kompresi ke dilasi) terjadi bersamaan dengan yield dari tanah. Batas plastis dari kriteria Mohr-Coulomb dengan persamaan berikut Uji  geser triaksial adalah uji yang paling dapat diandalkan untuk menentukan parameter  tegangan geser. Uji ini telah digunakan sacara luas untuk keperluan pengujian biasa ataupun keperluan riset. Pada uji ini umumnya digunakan sebuah sample tanah kira-kira berdiameter 1,5 inc  (38,1 mm) dan panjang 3 inc (76,2 mm). Uji triaksial merupakan salah satu uji lab yang paling umum digunakan untuk mengetahui properti tanah. Uji ini merupakan salah satu uji tanah yang paling sering digunakan, oleh karena itu civilengineer wajib memahaminya dengan baik. .Bottom of Form . Hubungan antara index franklin (Is) dengan kuat tekan (σt) menurut Bieniawski sebagai berikut: σc = 18 – 23 Is untuk diameter percontoh = 50 mm. Jika Is = 1 MPa maka index tersebut tidak lagi mempunyai arti sehingga disarankan untuk menggunakan pengujian lain dalam penentuan kekuatan ( strength ) batuan. Pemeriksaan ini adalah untuk menentukan kuat geser tanah setelah mengalami konsolidasi akibat suatu beban dengan drainase 2 arah. Pemeriksaan dapat dilakukan dengan single shear atau double shear. Pemeriksaan dapat dibuat pada semua jenis tanah dan pada contoh tanah asli (undistrub) atau contoh tanah tidak asli (disturb). Dalam perhitungan mekanika tanah, kuat geser ini biasa dinyatakan dengan kohesi (C) dan sudut gesek dalam (φ). Kalibrasi : Pasang alat geser langsung tunggal dengan sebuah piringan kalibrasi (calibration disk) dengan tebal sama dengan tebal benda uji yang diinginkan dan diameternya kira-kira lebih kecil 5 mm. Kerjakan beban normal sesuai dengan beban yang akan dikerjakan untuk benda uji dan atur posisi displacement indicator sehingga dapat digunakan untuk mengukur konsolidasi atau pengembangan piringan kalibrasi. Catat pembacaan displacement indicator yang besok akan digunakan dalam penentuan tebal benda uji dan tekanan dalam peralatan itu sendiri. Pindahkan piringan kalibrasi. Penyiapan benda uji : Jika digunakan contoh tanah asli (undisturbed), contoh harus cukup banyak sehingga cukup untuk membuat 3 buah benda uji. Siapkan benda uji sehingga kadar airnya tidak hilang. Potong alat benda uji sehingga diameternya sesuai dengan diameter alat yang akan digunakan dan tebalnya sama dengan panjang dari alat potong (trimmer). Dalam penyiapan benda uji untuk contoh tanah asli yang sensitif harus lebih hati-hati agar tidak merusak struktur aslinya. Timbang berat benda uji mula-mula untuk mendapatkan kadar air mula-mula. Jika digunakan benda uji dari tanah remolded, padatkan tanah dengan air sesuai dengan kondisi lapangan. Contoh tanah dapat langsung atau dipadatkan di cetakan yang diameternya sama dengan diameter alat geser langsung atau di cetakan yang lebih besar kemudian dipotong. Diameter minimum benda uji jika berbentuk silinder atau lebar minimum jika berbentuk empat persegi panjang adalah 50 mm. Perbandingan diameter/lebar benda uji terhadap tebal minimum adalah 2 : 1. Prosedur Pemeriksaan : Siapkan sampel benda uji yang sudah dibuat sebanyak 3 sampel. Masukkan sampel ke dalam Shear Device dengan susunan landasan > batu pori > sampel tanah > batu pori > penutup. Masukkan air ke dalam Shear Device sampai sampel tanah terendam atau sampai batas penutup alat, kemudian setting proving ring dial indicator dalam keadaan nol set (0). Pastikan sampel tidak bergeser pasa saat pemasukan ke dalam Shear Device. Siapkan Stopwatch, putar engkol pada alat Diret Shear Test bersamaan dengan pemberian beban yang pertama dengan tenaga yang kontinyu atau sama rata disetiap bacaannya. Amati hasil pembacaan dial indicator setiap interval waktu 5 menit, lakukan pengujian sampai hasil pembacaan dari dial indicator sudah mengalami penurunan (2 x penurunan hasil bacaan). Ulangi percobaan (1-5) diatas dengan beban berikutnya sebanyak 3x percobaan Slake durability adalah simulasi pelapukan untuk menentukan ketahanan abrasi selama pembasahan dan pengeringan siklus serpih dan batuan lunak, sama seperti yang digunakan dalam tanggul dan aplikasi yang terkait dengan konstruksi lainnya. Sampel bergantian jatuh dalam drum jala melalui media air dan dikeringkan dengan oven selama dua siklus. Hilangnya persen dari massa disebut sebagai indeks daya tahan memuaskan. SA-80 aparat terdiri dari unit motor penggerak ganda berakhir basis-mount yang berputar dua 140mm dia. x 100mm (5.5x3.9in) drum kawat kokoh di dua puluh putaran per menit dalam tangki air. Tangki air telah built-in, unit cepat-release drive. Drum tahan korosi dibangun mesh pembukaan 2mm dengan ujung piring yang solid. Unit ini mampu mengubah empat drum secara bersamaan pada rpm tertentu, dan dipasang pada 4 kaki (1,219mm) basis panjang cocok untuk penambahan drum ditambahkan dalam seri dengan dua yang pertama. Paket tambahan dua drum mesh dan dua tangki air yang tersedia sebagai SAA-30. Untuk memfasilitasi persiapan sampel, memesan drum jala tambahan sebagai SAA-31.