bab xi

Laporan Praktikum SI-2221 Mekanika Tanah 2014

BAB XI

UJI TEKAN TRIAXIAL UU

11.1. Tujuan Percobaan

Menentukan properties kuat geser tanah kohesif,undisturbed atau remolded, dengan

keadaan tidak terdrainase (undrained strength properties) dengan spesimen berbentuk silinder

yang dikenakan confining fluid pressure di dalam triaxial chamber.

11.2. Dasar Teori

Kekuatan geser suatu tanah dapat didefinisikan sebagai tahanan maksimum dari tanah

terhadap tegangan geser di bawah sua tu kondisi yang diberikan. Kondisi-kondisi yang ditekankan

di atas terutama bersangkutan dengan sifat- sifat drainasi tanah. Untuk sua tu tanah berbutir

kasar, drainasi pada umumnya baik dan terjadi seperti yang dihasilkan dalam percobaan. Akan

tetapi, suatu tanah berbutir halus, akan mengering dengan sangat lambat dan karenanya

kecepatan percobaan merupakan suatu faktor yang penting. Ada beberapa percobaan geser

dasar yang dapat dilakukan terhadap suatu tanah, yang mana, apabila dilakukan dengan kondisi

drainasi yang sama, harus memberikan hasil-hasil yang se banding.

Triaksial merupakan suatu specimen yang ditekan oleh suatu tekanan isotropik ditambah

dengan beban compressive. Scope dimaksudkan untuk mengukur Unconsolidated Undrained

Strength terhadap specimen yang berbentuk silinder dari tanah-tanah kohesif baik dalam keadaan

undisturbed maupun remolded, dengan menggunakan salah satu cara strain controlled atau stress

controlled pada alat axial compression test load, di mana specimen dalam keadaan menerima

tekanan di sekelilingnya di dalam triaxial chamber (cel triaxial). Dalam metoda ini dilakukan

pengukuran tegangan total yang bekerja pada speciment, dan selanjutnya dapat dikoreksi

terhadap tegangan air pori.

unit axial load= axial loadluas penampang speciment

mayor principal stress pada specimen = unit axial load+chamber pressure

minor principal stress pada specimen = chamber pressureKelompok 14 11-


principal stress difference = mayor principal stress-minor principal stress

= unit axial load

Tegangan pada saat failure (runtuh) diambil dari tegangan-tegangan pada specimen pada

saat unit axial load maximum atau principal stress difference pada 20 % axial strain.

Unconsolidated Undrained Strength adalah keadaan tegangan pada saat failure dari silinder

specimen tanah di mana drainage dari air pori baik ke dalam/luar specimen tidak boleh terjadi

selama triaxial compression. Keadaan tegang dinyatakan dalam mohr circle dari mayor dan minor

principal stress pada specimen.

11.3. Alat dan Bahan

a. Axial Loading Device

Alat triaxial compression yang berupa dongkrak yang digerakkan oleh motor electronic

melalui gigi transmisi, pengatur beban hidrolik ataupun alat kompresi lainya yang memiliki

kapasitas dan kontrol yang cukup untuk memberikan pembebanan. Deviasi dari pembebanan

tidak boleh melebihi ± 5 %.Getaran akibat alat harus cukup kecil sehingga dimensi spesimen

tidak berpengaruh.dilengkapi dengan compressor untuk memberikan tegangan hydrolic ke

dalam chamber triaxial

b. Axial Load Measuring Device

Berupa proving ring, strain gage, hydraulic load cell atau berbagai alat ukur lainnya yang

mampu mengukur axial load dengan keakuratan 1% dari axial load failure yang terjadi.

c. Pressure Control Device

Alat pengatur chamber pressure harus dapat mengontrol sampai ketelitian 2 kpa (0.25

psi) untuk tekanan kurang dari 200 kpa (28 psi) dan sampai dengan ketelitian ± 1,00% untuk

tekanan lebih dari 200 kpa. Alat ini terdiri dari reservoir yang disambungkan pada triaxial

Kelompok 14 11-


chamber yang terisi sebagian dengan cairan (biasanya air), bagian atas reservoir dihubungkan

dengan tekanan udara (gas supply).

Tekanan udara dikontrol dengan pressure regulator dan diukur dengan pressure gage.

Tetapi alat lain yang berupa hydraulic system yang ditekan dengan piston dapat pula

digunakan untuk mengontrol tekanan chamber.

d. Triaxial Compression Chamber

Suatu alat terdiri dari pelat atas, dan pelat dasar (baseplate) yang dipisahkan oleh

silinder.Silinder bisa terbuat dari material apapun yang dapat menahan tekanan yang bekerja,

namun lebih disarankan menggunakan material yang transparan agar spesimen dapat

diamati.Pelat atas harus mempunyai sedikit ventilasi sehingga udara dapat keluar ketika

chamber diisi.Pelat dasar harus memiliki inlet supaya cairan bertekanan bisa masuk.

e. Axial Load Piston

Piston dipasang di atas untuk meneruskan beban axial, yang mengakibatkan specimen

tertekan pada arah axial diantara cap dan base. Piston harus dibuat sedemikian rupa sehingga

gesekannya sangat kecil (tidak melebihi 0.1 % ) beban aksial pada saat failure

f. Speciment Cap dan Speciment Base

Cap yang impermeable dan kaku dapat digunakan untuk mencegah drainase. Dibuat dari

bahan tahan karat, berpenampang bulat. Berat cap harus kurang dari 1kN/m2. Diameter

speciment cap dan base harus sama dengan diameter inisial spesimen. Speciment base

dihubungkan dengan triaxial chamber sedemikian rupa sehingga tidak dapat bergeser pada

arah horizontal (tetap sentris) dan eksentrisitas dari piston ke cap tidak boleh melebihi 1.3

mm (0.05 in). Speciment cap dibuat sedemikian rupa agar dapat memegang piston tetap

sentries. Permukaan silinder dari speciment base dan cap yang berhubungan dengan

Kelompok 14 11-


membrane (karet pembungkus tanah) harus rata dan bebas dari geseran-geseran agar tidak

terjadi kebocoran-kebocoran

g. Deformation Indicator

Deformasi vertikal spesimen diukur dengan akurasi setidaknya 0.03 % dari tinggi

spesimen. Rentang dari indikator deformasi setidaknya 20% dari tinggi specimen

h. Rubber Membranes

Digunakan untuk membungkus speciment dan menjaga kebocoran, tebal total membrane

tidak boleh melebihi 1% dari diameter speciment. Untuk memberikan tahanan yang minimal

pada spesimen, diameter membran sebelum ditarik harus berkisar antara 90-95% diameter

spesimen. Membrane diikat pada speciment base dan cap dengan ring karet yang memiliki

ukuran diameter dalam sebelum ditarik 75-85% dari diameter base dan cap. Membrane

harus diperiksa terlebih dahulu sebelum dipakai, jika ada kebocoran harus diganti.

i. Sample Extruder

Harus dapat mengeluarkan inti tanah dari tabung sample pada arah yang sama seperti

waktu sample tersebut dimasukkan ke dalam tabung, dan tidak merusak sample.Jika sampel

tidak dikeluarkan secara vertikal hati-hati terhadapa bending stresses yang terjadi yang

diakibatkan gravitasi.keadaan sampel pada saat dikeluarkan sangat bergantug terhadap arah

pengelauran sampel. Hal yang pelu diperhatikan adalah menjaga agar diturbansi yang terjadi

sangat kecil.

j. Speciment size measuring device

Harus cocok untuk menetapkan ukuran speciment sampai ketelitian 0,1 % dari panjang

aktual dan alat yang digunakan dipastikan tidak membuat sample menjadi terganggu.

Kelompok 14 11-


k. Timer

Alat pengukur kelangsungan waktu sampai ketelitian 1 second digunakan untuk

menetapkan strain seperti yang diuraikan pada prosedur

l. Perlengkapan / alat-alat lainnya

o Speciment trimming

o Membrane expander

o Remolding apparatus

o Moisture content containers

o Data sheets yang diperlukan

Gambar 11.1 Alat Triaxial Compression Test

Keterangan Gambar :

1. Mur tiangKelompok 14 11-


2. Proving ring

3. Dial beban

4. Plat penekan atas

5. Plat penekan bawah

11.4. Prosedur Percobaan

Gambar 11.2 Flowchart Prosedur Percobaan Triaksial

Kelompok 14 11-

Siapkan sampel tanah (undisturbed)

Timbang sampel tanah

Tutup dengan rubber membrane, ikat pada specimen cap dan base

Pasang triaxial chamber pada posisi axial loading device

Hubungkan dengan alat pengatur tegangan

Isi chamber dengan cairan

Sesuaikan alat pengukur tegangan

Catat gesekan piston dan pembacaan pada defomation indikator

Catat beban dan perubahan strain


Gambar 11.3 Alat uji Triaxial

Gambar 11.4 Sampel uji sudah di pasang di alat uji Triaxial

Kelompok 14 11-


Gambar 11.5 Sampel uji setelah di uji di dalam alat triaxial

Gambar 11.6 Sampel uji setelah dikeluarkan dari alat uji triaxial

Kelompok 14 11-


11.5. Data Pengamatan dan Perhitungan

Kondisi Sampel Tanah : Undisturbed

Tinggi Sampel : 7,62 cm

Diameter Sampel : 3,81 cm

Volume Sampel : 86,875 cm3

Kalibrasi : 0,184

Kelompok 14 11-


Tabel 11.1 Data Percobaan I : Beban 0,5 kg/cm2

Tabel 11.2 Data Percobaan II : Beban 1 kg/cm2

Kelompok 14 11-10

Time (minute)Deformation

Dial (cm)Strain Rate

(%) ԐCorrected Area (cm2)

Dial ReadingAxial Load (Kg)

Pσ1

(kg/cm2)σ1-σ3

(kg/cm2)σ3

(kg/cm2)0.00 0.00 0.00 11.40 0 0.00 0.50 0.00 0.500.50 0.08 0.01 11.51 9.5 1.75 0.65 0.15 0.501.00 0.15 0.02 11.63 62 11.41 1.48 0.98 0.501.50 0.23 0.03 11.75 114.5 21.07 2.29 1.79 0.502.00 0.30 0.04 11.87 162 29.81 3.01 2.51 0.502.50 0.38 0.05 11.99 203 37.35 3.61 3.11 0.503.00 0.45 0.06 12.12 241 44.34 4.16 3.66 0.503.50 0.53 0.07 12.24 271.5 49.96 4.58 4.08 0.504.00 0.60 0.08 12.38 283.50 52.16 4.72 4.22 0.504.50 0.68 0.09 12.51 288.00 52.99 4.74 4.24 0.505.00 0.75 0.10 12.65 299.00 55.02 4.85 4.35 0.505.50 0.83 0.11 12.79 301.00 55.38 4.83 4.33 0.506.00





Pσ1

(kg/cm2)σ1-σ3

(kg/cm2)σ3

(kg/cm2)0.00 0.00 0.00 11.40 0.00 0.00 1.00 0.00 1.000.50 0.08 0.01 11.51 5.00 0.92 1.08 0.08 1.001.00 0.15 0.02 11.63 52.00 9.57 1.82 0.82 1.001.50 0.23 0.03 11.75 90.80 16.71 2.42 1.42 1.00

2.00 0.30 0.04 11.87 136.00 25.02 3.11 2.11 1.00

2.50 0.38 0.05 11.99 151.00 27.78 3.32 2.32 1.003.00 0.45 0.06 12.12 155.90 28.69 3.37 2.37 1.003.50 0.53 0.07 12.24 150.00 27.60 3.25 2.25 1.004.004.505.005.506.00


Tabel 11.3 Data Percobaan III : Beban 1,5 kg/cm2

Tabel 11.4 Data Hasil Perhitungan

Kelompok 14 11-11





Pσ1

(kg/cm2)σ1-σ3

(kg/cm2)σ3

(kg/cm2)0.00 0.00 0.00 11.40 0.00 0.00 1.50 0.00 1.500.50 0.08 0.01 11.51 13.00 2.39 1.71 0.21 1.501.00 0.15 0.02 11.63 71.00 13.06 2.62 1.12 1.501.50 0.23 0.03 11.75 127.00 23.37 3.49 1.99 1.502.00 0.30 0.04 11.87 182.00 33.49 4.32 2.82 1.502.50 0.38 0.05 11.99 236.00 43.42 5.12 3.62 1.503.00 0.45 0.06 12.12 288.00 52.99 5.87 4.37 1.503.50 0.53 0.07 12.24 339.00 62.38 6.59 5.09 1.504.004.505.005.506.00

Dial Reading Load (kg) σ1 - σ3 (kg/cm2) Dial Reading Load (kg) σ1 - σ3 (kg/cm2) Dial Reading Load (kg) σ1 - σ3 (kg/cm2)

0 0,000 0 11,401 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.5 1,524 2 11,634 9.50 1.75 0.15 5.00 0.92 0.08 13.00 2.39 0.211 3,048 4 11,876 62.00 11.41 0.98 52.00 9.57 0.82 71.00 13.06 1.12

1.5 4,572 6 12,129 114.50 21.07 1.79 90.80 16.71 1.42 127.00 23.37 1.992 6,096 8 12,392 162.00 29.81 2.51 136.00 25.02 2.11 182.00 33.49 2.82

2.5 7,620 10 12,668 203.00 37.35 3.11 151.00 27.78 2.32 236.00 43.42 3.623 9,144 12 12,956 241.00 44.34 3.66 155.90 28.69 2.37 288.00 52.99 4.37

3.5 10,668 14 13,257 271.50 49.96 4.08 150.00 27.60 2.25 339.00 62.38 5.094 12,192 16 13,549 283.50 52.16 0.00 0.00

4.5 13,716 18 13,844 288.00 52.99 0.00 0.005 15,240 20 14,138 299.00 55.02 0.00 0.00

5.56

Spec 2 Spec 3Time (Min )

Deformation (Dial )

Strain Rate (%)

Corrected

Area (cm2)

Spec 1


11.6. Grafik dan Analisis

Gambar 11.7 Grafik Deviator Stress Vs Strain

Dari Gambar 11.3 dapat kita lihat bahwa, terjadi pertambahan regangan seiring

meningkatnya tegangan deviator. Grafik tertinggi, yaitu grafik hasil percobaan yang

menggunakan sampel 3 dengan σ3 = 1,5 kg/cm2 . Pada grafik sampel uji kedua terdapat dua

titik belok. Hal ini dapat terjadi karena sampel kedua sudah mengalami keretakan sebagian

sebelum dilakukan pengujian.

Contoh perhitungan

Kalibrasi = 0,184

σ3 = 0,5 kg/cm2

Strain Rate (ε) = 1 %

Corrected Area=11,4009

1−1

100

= 11.51 cm2

Dial Reading = 14,5

Load = dial reading x kalibrasi

= 9,5 x 0,184Kelompok 14 11-12


= 1,75 kg

σ 1−σ3=load

corrected area

¿ 1,7511,51

kg /cm2

= 0,15 kg/cm2

σ 3=0.5

σ 1=¿¿

σ 1=0,15+0,5

σ 1=0,65

Gambar 11.8 Grafik lingkaran Mohr yang menggambarkan tegangan total (dalam kg/cm2) dari sampel 1 dan

sampel 3

Kelompok 14 11-13



sampel 2


sampel 3

Kelompok 14 11-14


Berdasarkan diagram mohr, kita dapatkan nilai kohesi tanah (c) dan sudut geser dalam

tanah (φ). Nilai c didapatkan dengan cara membuat garis singgung antara dua puncak

lingkaran yang terbentuk dari nilai σ 3 dan σ 1 pada sample satu, sample dua dan sample tiga.

Selanjutnya, garis singgung tersebut diperpanjang hingga berpotongan dengan sumbu y. Nilai

c merupakan jarak antara titik (0,0) dan sumbu y yang berpotongan dengan garis singgung

puncak lingkaran. Nilai φ didapatkan dari mencari sudut yang terbentuk dari garis singgung

puncak lingkaran.

Pada percobaan triaxial UU, kita membuat kombinasi lingkaran-lingkaran mohr dari tiga

sample uji sehingga kita mendapatkan tiga nilai c dan φ. Berdasarkan teori dimana kondisi

ideal, sudut geser dalam pada kondisi UU seharusnya 0o. dari percobaan didapat, nilai yang

mendekati kondisi ideal adalah nilai c dan φ yang menggunakan sampel uji 1 dan 2, dimana

nilai c = 1.5091 kg/cm2 dan nilai φ = 16o. Pada pengujian sampel uji ke 2, jari-jari pada diagram

lingkaran Mohr jauh lebih kecil dari pada sampel uji pertama dan ketiga. Hal ini terjadi karena

sampel uji ke 2 sudah mengalami keretakan sebelum dilakukan pengujian triaxial.

Ketidaksesuaian antara percobaan dan teori disebabkan oleh keadaan pada percobaan

tidak ideal, seperti tingkat kejenuhan ketiga sample uji berbeda-beda atau tanah yang diuji

tidak sepenuhnya dalam kondisi undisturbed. Ketidakidealan kondisi lapangan juga

berpengaruh pada diameter diagram mohr. Ketiga diameter pada diagram mohr seharusnya

sama karena pada uji triaxial kondisi UU, tanah yang diuji tidak terkonsolidasi dan tidak ada

perubahan tekanan air pori yang menyebabkan kekuatan geser tanah untuk setiap σ 3 tetap

atau tidak terjadi perubahan

11.7. Simpulan

Dari hasil percobaan, didapat bahwa nilai c = 1.5091 kg/cm2 dan nilai φ = 16o .

11.8. Referensi

Das, Braja M., (2002). “Principles of Geotechnical Engineering, 5nd edition”. Shear Strength of

Soil. USA: PWS-KENT Publishing Company. Hal 323-337

Kelompok 14 11-15


American Society for Testing and Materials (1991). Annual Book of ASTM Standards, Vol.

04.08. D 2850 Unconsolidated-Undrained Triaxial Compression Test on Cohesive

Soil. Philadelphia. Pa.

Kelompok 14 11-16

bab xi

Documents