I. TUJUAN
Tujuan dari percobaan kuat tekan bebas antara lain: 1. Menentukan kuat tekan bebas suatu contoh tanah 2. Menentukan sensitifitas tanah
II. DASAR TEORI
Uji kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan cara yang dilakukan di laboratorium untuk menghitung kekuatan geser tanah. Uji kuat ini mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah tersebut terpisah dari butiran-butirannya juga mengukur regangan tanah akibat tekanan tersebut.
Uji tekan bebas ini dilakukan pada contoh tanah asli dan contoh tanah tidak asli lalu diukur kemampuannya masing-masing contoh terhadap kuat tekan bebas. Dari nilai kuat tekan maksimum yang dapat diterima pada masing-masing contoh akan didapat sensitivitas tanah. Nilai sensitivitas ini mengukur bagaimana perilaku tanah jika terjadi gangguan yang diberikan dari luar.
qu (asli) qu Kondisi tanah asli St =
qu (tidak asli)
qu Kondisi tanah tidak asli
Tabel Konsistensi ( kg/cm2) Konsistensi < 0,24 Very Soft 0,24 – 0,48 Soft 0,48 – 0,96 Medium Soft 0,96 – 1,92 Stiff 1,92 – 3,83 Very Stiff > 3,83 Hard Tabel Sensitifitas
Dalam pengujian kuat tekan babas ada beberapa syarat yang harus diperhatikan.
1. Penekanan
Sr = Kecepatan regangan berkisar antara 0,5 – 2 % permenit 2. Kriteria keruntuhan suatu tanah :
- Bacaan proving ring turun.
- Bacaan proving ring tiga kali berturut-turut hasilnya sama.
- Ambil pada = 15 % dari contoh tanah, Sr = 1 % permenit, berarti waktu maksimum runtuh = 15 menit.
Percobaan kuat tekan bebas dimaksudkan terutama untuk tanah lempung atau lanau. Bila lempung itu mempunyai derajat kejenuhan 100 % maka kekuatan geser dapat ditentukan dari nilai kekuatan unconfined.
St Kelas
<4 Rendah
2 – 4 Normal
4 – 8 Sensitive
Pada sekitar tahun 1776 Coulomb memperkenalkan hubungan linear yang terjadi antara tegangan normal dan tegangan geser.
f
c
tan
dimana : c = kohesi = sudut geser internal
Secara teoritis, untuk tanah lempung jenuh air yang sama uji tekanan tak bersekap mampu dalam kondisi air termampatkan - tak terkendali (Unconsolidated-Undrained) akan menghasilkan suatu harga Cu yang sama. Tetapi pada kenyataannya pengujian unconfined compression pada tanah lempung jenuh - air biasanya menghasilkan harga Cu yang lebih kecil dari harga yag diperoleh dari pengujian Unconsolidated - Undrained.
Fakta ini dapat diperoleh dari tabel berikut ini : Konsistensi Cu(ton/ft2) KN/m2 Sangat lunak 0 − 0,25 0 – 23,94 Lunak 0,25 – 0,5 24 – 48 Menengah 0,5 – 1,48 48 – 96 Kaku 1 − 2,96 96 – 192 Sangat kaku 2 – 4,192 192 – 383 Keras > 4 > 383
Garis keruntuhan Mohr-Coulomb
TeganganNormal
* Faktor konversi : 1 lb/ft2 = 47,88 kN/m2
Pada tanah-tanah lempung yang terdeposisi (terendapkan) secara alamiah dapat diamati bahwa kekuatan tekan tanah tak bersekap berkurang banyak, bila tanah itu diuji ulang lagi setelah tanah itu menderita kerusakan struktural (remolded) tanpa adanya perubahan dari kadar air, seperti ditunjukkan pada gambar berikut/
s ) (kerusakan u (asli) u q q St dimana, St = kesensitifanSifat berkurangnya kekurangan tanah akibat adanya kerusakan struktural tanah tersebut disebut kesensitifan (sensitivity). Tingkat kesensitifan dapat ditentukan sebagai ratio antara kekuatan tanah yang masih asli dengan kekuatan tanah yang sama setelah terkena kerusakan (remolded), bila tanah tersebut diuji dengan cara tekanan tak tersekap.
Ratio kesensitifan sebagian besar tanah lempung berkisar antara 1 sampai 8, biarpun pada tanah-tanah lempung maritim yang mempunyai tingkat flokulasi yang sangat tinggi didapat juga harga ratio kesensitifan yang dapat berkisar antara 10 sampai 80. Ada beberapa jenis tanah lempung yang akibat kerusakan tersebut dapat tiba - tiba berubah menjadi cair.
qu
Rusak (remolded)
Asli (undisturbed)
Tegangan Axial
Tanah-tanah seperti ini biasanya terdapat di Amerika Utara dan daerah Semenanjung Scandinavia yang dulunya tertutup es.
Terlalu Quick 32 Sangat Quick
16 Quick Tingkat Menenga 8 Agak Quick
4 Sangat Sensitif
2 Sensitif tingkat menengah 1 Agak sensitif Tidak sensitif
Kadar air dapat juga disebut Water Content di definisikan sebagai perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah.
Berat volume dapat dinyatakan dalam berat butiran padat, kadar air, dan volume total.
Untuk menghitung regangan axial dihitung dengan rumus :
Dimana :
= Regangan axial (%)
L = Perubahan panjang (cm) Lo = Panjang mula-mula (cm)
Besarnya luas penampang rata-rata pada setiap saat :
Dimana :
A = Luas rata-rata pada setiap saat (cm2) Ao = Luas mula-mula (cm2)
Besarnya tegangan normal :
Dimana :
= Tegangan (kg/cm2) P = Beban (kg)
k = Faktor kalibrasi proving ring N = Pembacaan proving ring (div)
Sensitifitas tanah dihitung dengan rumus :
Dimana :
St = Nilai sensitivitas tanah
𝜎 = Kuat tekan maks. tanah asli (kg/cm2)
‘ = Kuat tekan maks. tanah tidak asli (kg/cm2)
III. PERALATAN DAN BAHAN
1. Peralatan
NO NAMA PERALATAN GAMBAR
1 Satu set mesin kuat tekan bebas
2 Ring pencetak benda uji
4 Pisau dan spatula
5 Timbangan
6 Jangka Sorong
2. Bahan
NO NAMA BAHAN GAMBAR
1 Sampel Tanah
IV. LANGKAH KERJA
A. Persiapan contoh tanah
Contoh tanah terdiri dari dua macam, yaitu contoh tanah asli dan contoh tanah tidak asli (remoulded). Contoh asli adalah contoh yang langsung dicetak dari tabung sampel, sedangkan contoh tidak asli adalah contoh yang dicetak kembali dari contoh yang sudah ditekan
a. Contoh tanah asli
1. Contoh tanah dalam tabung dikeluarkan dengan extruder sepanjang 1-2 cm, kemudian dipotong/diratakan.
2. Pasang ring pracetak didepan tabung contoh, kemudian contoh tanah ditekan kedalam ring sampai penuh dan dilebihi ± 1 cm.
3. Contoh tanah yang dipotong kedua ujungnya diratakan, kemudian dikeluarkan dari ring dan ditimbang
b. Contoh tanah tidak asli
1. Contoh tanah yang sudah ditekan dimasukkan kedalam kantong plastik dan dihancurkan/ diremas sambil dijaga jangan sampai kadar airnya berubah dan terbuang
2. Contoh tanah tersebut dibagi menjadi beberapa bagian yang sama sesuai dengan tingginya. Misalnya untuk tinggi 10 cm, menjadi 10 bagian
3. Masing-masing bagian dipadatkan didalam ring pencetak, sesuai dengan pembagian diatas (masing-masing bagian untuk tinggi 1 cm), hingga diperoleh kepadatan yang merata dengan volume dan ukuran yang sama dengan contoh asli sebelum ditekan.
4. Contoh tanah dikeluarkan dan ditimbang
B. Pengujian
1. Contoh tanah dipasang pada rangka beban dan diatur hingga sentris terhadap dongkraknya.
2. Pasang proving ring dan dial pengukur regangan dan distel pada nol stand. Tentukan kecepatan regangan.
3. Biasanya kecepatan regangan diambil 0,5%-2% permenit
4. Mulai diadakan penekanan hingga terjadi keruntuhan sambil dikontrol/ dicatat pembebanannya pada setiap interval regangan tertentu.
5. Setelah runtuh contoh tanah dikeluarkan dan digambar bentuk keruntuhannya.
V. DATA DAN PERHITUNGAN
Pe mboran No./Ke dal aman
Ri ng P (kg) σ (kg/cm2) Ri ng P (kg) σ (kg/cm2) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,50 11,40 2,50 0,35 0,03 5,00 0,97 0,08 1,00 1,00 11,45 5,00 0,70 0,06 9,00 1,25 0,11 1,50 1,50 11,51 6,50 0,90 0,08 11,00 1,53 0,13 2,00 2,00 11,57 9,00 1,25 0,11 14,00 1,95 0,17 2,50 2,50 11,63 12,00 1,67 0,14 16,00 2,22 0,19 3,00 3,00 11,69 15,00 2,09 0,18 18,00 2,50 0,21 4,00 4,00 11,81 23,00 3,20 0,27 22,00 3,06 0,26 5,00 5,00 11,94 32,00 4,45 0,37 26,00 3,61 0,30 6,00 6,00 12,06 40,00 5,56 0,46 29,00 4,03 0,33 7,00 7,00 12,19 46,00 6,39 0,52 31,00 4,31 0,35 8,00 8,00 12,33 50,00 6,95 0,56 34,00 4,73 0,38 9,00 9,00 12,46 50,00 6,95 0,56 36,00 5,00 0,40 10,00 10,00 12,60 49,00 6,81 0,54 38,00 5,28 0,42 11,00 11,00 12,74 39,00 5,42 0,43 12,00 12,00 12,89 41,00 5,70 0,44 13,00 13,00 13,03 43,00 5,98 0,46 14,00 14,00 13,19 43,00 5,98 0,45 15,00 15,00 13,34 43,00 5,98 0,45 0,56 0,46 (kg/cm2) qu = σ = 0,56 (kg/cm2) C u = 0,28 (kg/cm2) S = σ/σ' = 1,23 Asli T idak Asli Bent uk Kerunt uhan : W aktu t (mnt) Re gan gan ɛ (%) Luas A1 (cm2)
Asl i Ti dak Asl i
qumak=σmak = q'umak=σ'mak= (kg/cm2) 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Te ga ng an, σ (k g/ cm 2) Regangan, ɛ (%)
Grafik Tegangan (σ) - Regangan (ɛ)
Tanah Asli
Tanah Tidak Asli
Contoh Perhitungan : 1. Tanah Asli a. Bacaan Ring : 2,5 b. Kalibrasi : 0,139 kg/div c. Regangan (𝜀) : 0,5 % = 0,005 d. D (diameter) : 3,8 cm e. H (Tinggi) : 7,6 cm f. A0 : 11,34 cm2 𝐴 = 𝐴0 1 − 𝜀= 11,34 1 − 0,005= 11,40 𝑐𝑚2 𝑃 = 𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑥 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑎𝑠𝑖 = 2,5 𝑥 0,139 = 0,35 𝑘𝑔 𝜎 = 𝑃 𝐴= 0,35 11,40= 0,03 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Didapat qu maks = σmaks = 0,56 𝑐𝑢1 =
1
2𝑥𝑞𝑢𝑚𝑎𝑘𝑠 = 1
2𝑥0,56 = 0,28 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 2. Tanah Tidak Asli
a. Bacaan Ring : 5 b. Kalibrasi : 0,139 kg/div c. Regangan (𝜀) : 0,5 % = 0,005 d. D (diameter) : 3,8 cm e. H (Tinggi) : 7,6 cm f. A0 : 11,34 cm2 𝐴 = 𝐴0 1 − 𝜀= 11,34 1 − 0,005= 11,40 𝑐𝑚2 𝑃 = 𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑥 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑎𝑠𝑖 = 5 𝑥 0,139 = 0,97 𝑘𝑔 𝜎 = 𝑃 𝐴= 0,97 11,40= 0,08 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Didapat q’u maks = σ’maks = 0,46 𝑐𝑢2 =1
2𝑥𝑞𝑢𝑚𝑎𝑘𝑠 = 1
Nilai sensitifitas 𝑆𝑡 = 𝜎
𝜎′= 0,56
0,46= 1,23 < 4
Contoh tanah mempunyai Sensitifitas rendah.
VI. KESIMPULAN
1. Dari data kuat tekan tanah dan sensitifitas, dapat disimpulkan a. Nilai kuat tekan tanah asli (σ) = 0,56 kg/cm2 b. Nilai kuat tekan tanah tidak asli (σ’) = 0,46 kg/cm2 c. Nilai sensitifitas (St) = 1,23
2. Berdasarkan sensitifitas tanah, contoh tanah memiliki sensitifitas yang rendah
3. Berdasarkan kuat tekan
a. Contoh tanah asli memiliki konsistensi Medium Soft b. Contoh tanah tidak asli memiliki konsistensi Soft
