Metode penentuan karakteristik gesek (indeks) geosintetik dengan uji geser langsung

Transkripsi

1 Badan Standardisasi Nasional Badan Standardisasi Nasional SNI ISO :2012 Metode penentuan karakteristik gesek (indeks) geosintetik dengan uji geser langsung ICS Geosynthetics Determination of friction characteristics Part 1 : Direct shear test (ISO ;2005 (E), IDT)

2 ISO 2005 All rights reserved BSN 2012 untuk kepentingan adopsi standar ISO menjadi SNI Semua hak dilindungi Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh isi dokumen ini dengan cara dan dalam bentuk apapun serta dilarang mendistribusikan dokumen ini baik secara elektronik maupun tercetak tanpa izin tertulis BSN BSN Gd. Manggala Wanabakti Blok IV, Lt. 3,4,7,10. Telp Fax Diterbitkan di Jakarta

3 Daftar isi Daftar isi... i Prakata... ii Pendahuluan... iii 1 Ruang lingkup Acuan normatif Istilah dan definisi Prinsip Benda uji Pengambilan contoh Jumlah dan ukuran benda uji Pengondisian Peralatan Peralatan geser Penyangga benda uji Kotak kaku beroda (rigid carriage) Alat pembebanan Penerapan gaya normal Pengukuran gaya geser dan perpindahan Prosedur Perhitungan Laporan pengujian... 6 Gambar 1 - Pengujian geser langsung dengan area konstan (tipikal layout)... 8 Gambar 2 - Pengujian geser langsung dengan pengurangan area (reducing area) (tipikal layout)... 9 Tabel 1 Gradasi pasir standar... 5 BSN 2012 i

4 Prakata Standar Nasional Indonesia tentang Metode penentuan karakteristik gesek (indeks) geosintetik dengan uji geser langsung adalah adopsi dari ISO ;2005(E), Geosynthetics Determination of friction characteristics Part 1: Direct shear test. SNI ini dipersiapkan oleh Panitia Teknis No Bahan Konstruksi Bangunan dan Rekayasa Sipil pada Sub panitia Teknis Rekayasa Jalan dan Jembatan 91-01/S2 melalui Gugus Kerja Geoteknik Jalan. Tata cara penulisan disusun mengikuti Pedoman Standardisasi Nasional (PSN) 03.1:2007 dan dibahas dalam rapat konsensus yang diselenggarakan pada tanggal 20 September 2011 di Bandung oleh Subpanitia Teknis, yang melibatkan para narasumber, pakar dan lembaga terkait. BSN 2012 ii

5 Pendahuluan Standar ini menjelaskan cara uji penentuan karakteristik gesek (indeks) geosintetik terhadap pasir standar, yaitu dengan kepadatan dan kadar air tertentu, pada tegangan normal dan kecepatan perpindahan konstan, menggunakan peralatan uji geser langsung. Pada prinsipnya pengujian ini dilakukan dengan cara menempatkan geosintetik pada alat uji geser langsung pada bidang kontaknya dengan pasir standar yang ditempatkan dalam kotak geser atau alat yang sama. Kemudian sudut geser antarmuka pasir dan geosintetik ditentukan. Prosedur ini juga dapat digunakan untuk menguji geosintetik penghalang (geosynthetics barriers). Standar ini tidak mencantumkan semua yang berkaitan dengan keselamatan kerja, bila ada menjadi tanggung jawab pengguna standar ini untuk menentukan keselamatan dan kesehatan serta menentukan aplikasi batasan-batasan regulasi/ketentuan sebelum digunakan. BSN 2012 iii

6 Metode penentuan karakteristik gesek (indeks) geosintetik dengan uji geser langsung 1 Ruang lingkup Standar ini menjelaskan cara uji penentuan karakteristik gesek (indeks) geosintetik terhadap pasir standar, yaitu dengan kepadatan dan kadar air tertentu, pada tegangan normal dan kecepatan perpindahan konstan, menggunakan peralatan uji geser langsung. Prosedur uji ini dapat juga digunakan untuk pengujian geosintetik penghalang (geosynthetics barriers). Jika geogrid diuji menggunakan penopang kaku (rigid support), hasil pengujian bergantung pada gesekan dengan penopang kaku tersebut dan hasil pengujian tersebut tidak selalu menggambarkan kondisi sebenarnya. Ketelitian pengujian harus diverifikasi dengan pengujian kalibrasi. 2 Acuan normatif Dokumen acuan berikut diperlukan untuk penggunaan metode uji ini. ISO 554, Standard atmospheres for conditioning and/or testing Specification. ISO , Coated abrasives Grain size analysis Part 2: Determination of grain size distribution of macrogrits P 12 to P 220. EN ISO 9862;2005, Geotextiles - Sampling and preparation of test specimens. 3 Istilah dan definisi Istilah dan definisi yang digunakan dalam standar ini adalah sebagai berikut: 3.1 perpindahan relatif (s) perpindahan relatif pasir terhadap benda uji selama proses penggeseran (mm). 3.2 gaya normal (N) gaya vertikal konstan yang diberikan pada benda uji (kn). 3.3 gaya geser (S) gaya horisontal, diukur selama penggeseran dengan kecepatan perpindahan konstan (kn). 3.4 tegangan normal ( ) gaya normal dibagi luas bidang kontak benda uji (kpa). BSN dari 13

7 3.5 tegangan geser ( ) gaya geser yang bekerja sepanjang antarmuka pasir/geotekstil, dibagi dengan luas bidang kontak benda uji (kpa). 3.6 tegangan geser maksimum ( max ) nilai tegangan geser terbesar yang terjadi saat uji geser (kpa). 3.7 sudut geser ( sg - antara geosintetik dan pasir) sudut kemiringan garis lurus yang paling sesuai berdasarkan gambarkan dari nilai tegangan geser terbesar ( o ). 3.8 kohesi nyata (c sg - antara geosintetik dan pasir) nilai yang diperoleh berdasarkan perhitungan tegangan geser pada garis lurus yang paling sesuai yang berhubungan dengan tegangan normal nol (kpa). 3.9 tegangan geser maksimum pada pasir ( s max ) nilai tegangan geser terbesar yang terjadi selama uji geser pada pasir saja (kpa) tegangan geser maksimum pasir/penopang ( ) nilai tegangan geser terbesar yang terjadi selama penggeseran sepanjang antarmuka pasir/penopang (tanpa geosintetik) (kpa) rasio geser (f g )) perbandingan antara tegangan geser terbesar, max (uji geser pasir/geosintetik), terhadap tegangan geser terbesar, max s (uji geser hanya pada pasir saja), pada tegangan normal,, yang sama geosintetik penghalang (geosynthetics barriers) bahan geosintetik yang digunakan untuk mencegah perpindahan zat cair atau gas. 4 Prinsip Geosintetik dipasang pada alat uji geser langsung pada bidang kontaknya dengan pasir standar yang ditempatkan dalam kotak geser atau alat yang sama. Kemudian sudut geser antarmuka pasir dan geosintetik ditentukan. 5 Benda uji 5.1 Pengambilan contoh Pengambilan benda uji mengacu pada EN ISO 9862 (lampirkan). max sup BSN dari 13

8 5.2 Jumlah dan ukuran benda uji Potong empat benda uji dari contoh untuk arah mesin atau arah melintang mesin yang akan diuji. Ukuran benda uji yang dibuat harus sesuai dengan ukuran kotak geser. Jika kedua bidang permukaan benda uji berbeda maka kedua bidang permukaan tersebut harus diuji; masing-masing bidang harus diuji menggunakan empat benda uji. 6 Pengondisian Benda uji harus dikondisikan dan diuji pada kondisi atmosfir untuk pengujian geosintetik seperti ditentukan pada ISO 554. Benda uji harus dikondisikan pada temperatur 20 o C ± 2 o C dan kelembapan relatif 65% ± 2%, hingga perubahan massa di antara pembacaan berturutturut pada selang waktu tidak kurang dari 2 jam tidak melebihi 0,25% dari massa benda uji. CATATAN 1 - Pengondisian dan/atau pengujian pada kondisi kelembapan relatif yang ditentukan dapat tidak dilakukan apabila dapat ditunjukkan bahwa hal tersebut tidak mempengaruhi hasil pengujian. 7 Peralatan 7.1 Peralatan geser Kotak geser dengan luas bidang kontak yang konstan (skema dapat dilihat pada Gambar 1) Kotak geser harus terdiri dari dua bagian yaitu bagian atas dan bagian bawah. Alat ini harus cukup kaku untuk mencegah distorsi ketika beban diterapkan. Kotak geser bagian atas harus dapat dilepas dari bagian bawahnya. Bagian atas kotak geser harus memiliki ukuran bagian dalam tidak kurang dari 300 mm x 300 mm dan lebar kedua kotaknya tidak kurang dari 50% ukuran panjangnya. Kotak tersebut harus memiliki ketinggian yang cukup agar dapat menampung lapisan pasir dan sistem pembebanan. Untuk pengujian geogrid, ukuran minimal kotak geser adalah sedikitnya dua rusuk memanjang (longitudinal ribs) dan tiga rusuk melintang (transverse bars) dapat masuk dalam kotak bagian atas dan kotak bagian bawah dalam arah panjang. Bagian bawah kotak geser harus memiliki penyangga benda uji dan sistem penjepit untuk mencegah benda uji selip pada saat pengujian. Bagian bawah kotak geser harus cukup panjang untuk mempertahankan kontak penuh antarmuka benda uji dan pasir selama proses perpindahan geser relatif sebesar minimal 16,5% panjang dalam kotak bagian atas Kotak geser dengan luas bidang kontak yang berkurang (secara skematik ditampilkan pada Gambar 2) Alternatif lain adalah menggunakan kotak geser standar dengan ukuran yang sama untuk bagian atas dan bawah yaitu minimal berukuran 300 mm x 300 mm. BSN dari 13

9 7.2 Penyangga benda uji Benda uji harus diletakkan pada penyangga kaku dan horisontal di bagian bawah kotak geser. Benda uji tersebut harus terpasang kuat untuk mencegah terjadinya perpindahan relatif antara benda uji dan penyangga. Geosintetik harus dijepit pada bagian depan di luar daerah penggeseran. Di dalam daerah penggeseran, geosintetik harus terpasang kuat dengan cara direkatkan menggunakan lem atau dengan dijepit pada penyangga geser standar, sebagai contoh sebuah lembaran aluminium oksida abrasif/amplas. Jika mengggunakan pelat kaku sebagai penyangga untuk geogrid (atau geotekstil) yang memiliki persentase bukaan tinggi, uji geser antara pasir dan penyangga harus dilakukan dan tegangan geser maksimum ( sup max ) yang berhubungan dengan setiap tegangan normal harus dievaluasi. CATATAN 2 - Untuk geogrid dengan bukaan besar (> 15 mm) dan persentase bukaan besar (> 50 % dari keseluruhan permukaan benda uji), penyangga pasir dapat digunakan. Hal ini dilakukan dengan cara mengisi kotak bagian bawah dengan pasir standar dengan kepadatan tertentu. 7.3 Kotak kaku beroda (rigid carriage) Kotak geser harus ditopang oleh kotak kaku beroda yang dapat bergerak dalam arah longitudinal. 7.4 Alat pembebanan Alat pembebanan harus dapat memberikan gaya geser horisontal pada kotak geser dengan kecepatan geser konstan sebesar 1 mm/menit ± 0,2 mm/menit. 7.5 Penerapan gaya normal Gaya normal dapat diberikan dengan menggunakan semua jenis fluida yang mengisi membran untuk memastikan bahwa gaya normal terdistribusi merata pada seluruh bagian benda uji. Gaya normal harus diukur hingga ketelitian ± 2%. 7.6 Pengukuran gaya geser dan perpindahan Gaya geser harus diukur hingga ketelitian ± 2 %. Perpindahan relatif harus diukur hingga ketelitian ± 0,02 mm. CATATAN 3 - Bentuk alat uji harus dapat mengakomodasi proses dilatasi pasir, yaitu suatu celah, sama dengan ketebalan benda uji ditambah 0,5 mm, harus tersedia di antara bagian atas dan bawah alat uji. CATATAN 4 - Bagian atas kotak geser harus sesuai dengan sistem kotak kaku (rigid confinement system) untuk mencegah partikel pasir mengisi ruang antara bagian atas kotak geser dan penyangga geotekstil atau geogrid. Pasir yang bersentuhan langsung dengan benda uji harus berupa pasir silika alami, yang mengandung partikel berbentuk bulat dan dengan kandungan silika sekurangnya 98%. Kadar air, ditentukan sebagai berkurangnya massa setelah pengeringan selama 2 jam pada temperatur 105 o C, harus kurang dari 0,2% yang dinyatakan sebagai persentase massa contoh kering. Gradasi pasir standar dapat dilihat pada Tabel 1. BSN dari 13

10 Tabel 1 Gradasi pasir standar Ukuran saringan (mm) Persentase kumulatif tertahan (%) 2,00 0 1,60 7 ± 5 1,00 33 ± 5 0,50 67 ± 5 0,16 87 ± 5 0,08 99 ± 1 Jika terjadi kehilangan partikel halus selama pengujian, maka gradasi pasir harus diperiksa. Jumlah pasir yang tertahan harus ditentukan dengan cara menimbang ulang massa benda uji dan dilaporkan. CATATAN 5 - Pemeriksaan secara visual dapat dilakukan untuk memverifikasi apakah gradasi mengalami perubahan. Air dapat ditambahkan pada pasir untuk mencegah terjadinya segregasi partikel namun kadar air pasir tidak boleh lebih dari 2%. Sudut geser dalam pasir harus diukur menggunakan kotak uji geser langsung yang umum. Alat pengujian yang sama yaitu yang digunakan untuk uji geser yang digunakan pada standar ini dapat juga digunakan jika memenuhi persyaratan sesuai dengan kotak uji geser langsung yang umum. 8 Prosedur a) Benda uji harus rata, bebas dari lipatan dan kerutan. b) Pasang dengan kuat benda uji pada sistem penyangga. Pada alat dengan bidang kontak yang berkurang, bagian atas permukaan benda uji harus sejajar dengan bagian bawah dari kotak geser. c) Rangkai bagian atas kotak geser. d) Isi bagian atas kotak geser dengan pasir standar dengan ketebalan padat 50 mm. Pasir harus dipadatkan hingga mencapai kepadatan kering sebesar kg/m 3. e) Rangkai alat pembebanan dan alat pengukur perpindahan. Berikan gaya normal hingga mencapai tegangan normal berikut: 50 kpa, 100 kpa atau 150 kpa. f) Pengukuran gaya geser harus dilakukan secara kontinyu atau pada selang yang berhubungan dengan perpindahan sebesar 0,2 mm atau setiap selang waktu 12 detik. Perpindahan relatif aktual harus dicatat pada waktu yang sama, dan pengangkatan serta rotasi pelat (yang digunakan untuk pembebanan vertikal) harus diukur pada akhir pengujian. g) Pengujian dihentikan jika perpindahan relatif mencapai 50 mm untuk panjang permukaan geser sebesar 300 mm (atau 16,5% dari panjang permukaan geser pada kasus lainnya). h) Lepaskan rangkaian peralatan, secara hati-hati pindahkan pasir. Kemudian periksa benda uji dan catat adanya regangan, kerutan atau kerusakan lainnya yang mungkin terjadi. i) Lakukan pengujian sebanyak dua kali untuk tegangan normal sebesar 100 kpa dan ulangi, jika diperlukan, untuk sisi atau arah yang berbeda dari benda uji. Selalu gunakan benda uji baru untuk setiap pengujian. BSN dari 13

11 9 Perhitungan a) Hitung tegangan normal ( ) untuk setiap pengukuran sebagai berikut: N (1) A Keterangan: adalah tegangan normal, kpa. N adalah gaya normal, kn. A adalah luas bidang kontak, m 2, lakukan koreksi untuk setiap perhitungan jika menggunakan alat dengan luas bidang kontak yang berkurang. b) Hitung tegangan geser ( ) untuk setiap pengukuran sebagai berikut : S (2) A Keterangan: adalah tegangan geser, kpa. S adalah gaya geser yang terukur, kn. A adalah luas bidang kontak, m 2, lakukan koreksi untuk setiap perhitungan jika menggunakan alat untuk mengurangi daerah kontak. Gambarkan hasil perhitungan dalam grafik sebagai hubungan antara tegangan geser terhadap perpindahan relatif. Tentukan tegangan geser maksimum berdasarkan definisi pada 3.6. Gambarkan tegangan geser maksimum, pada sumbu y, dan tegangan normal, sumbu x, untuk keempat benda uji. Tarik garis lurus yang paling sesuai melalui seluruh titik data. Sudut antara garis lurus tersebut dan sumbu x adalah sg, yaitu sudut geser antara geosintetik dan pasir dan c sg (apparent cohesion) adalah nilai yang didapat dari perpotongan garis lurus tersebut dengan sumbu y. c) Hitung rasio geser (f g ) untuk rentang perpindahan 0% sampai 10% dari panjang permukaan geser untuk keempat benda uji sebagai berikut: max( ) f g ( ) (3) max( ) s Keterangan: max ( ) adalah tegangan geser maksimum akibat tegangan normal, pada pengujian geser langsung pasir/geosintetik, seperti dijelaskan pada 3.6. max ( ) s adalah tegangan geser maksimum akibat tegangan normal, pada pengujian geser langsung hanya pada pasir saja, seperti dijelaskan pada Laporan pengujian Laporan pengujian harus mencakup informasi-informasi berikut: a) Nomor dan tanggal dokumen; b) Identifikasi contoh laboratorium, tanggal penerimaan dan tanggal pengujian; c) Kondisi atmosfir untuk pengujian geosintetik; BSN dari 13

12 d) Temperatur pada saat pangujian berlangsung; e) Orientasi bidang datar benda uji (sejajar atau tegak lurus mesin pembuat geosintetik, atas atau bawah); f) Grafik hubungan tegangan geser terhadap perpindahan, yang menunjukkan nilai tegangan geser maksimum yang digunakan dalam perhitungan; g) Grafik hubungan tegangan geser maksimum terhadap tegangan normal; h) Grafik hubungan tegangan geser terhadap perpindahan untuk pengujian geser langsung pasir; i) Grafik hubungan tegangan geser maksimum terhadap tegangan normal untuk pengujian geser langsung pasir dengan kondisi yang sama (kepadatan, kadar air, tegangan normal); j) Grafik hubungan rasio geser terhadap tegangan normal; k) Sudut geser dan kohesi nyata antarmuka pasir-geosintetik; l) Sudut geser dalam pasir; m) Jika diperlukan (lihat 7.2), grafik hubungan tegangan geser maksimum terhadap tegangan normal untuk pasir dan gesekan penyangga; n) Hasil pengamatan terhadap segala bentuk kerusakan benda uji atau terjadinya perilaku yang tidak biasa selama pengujian berlangsung; o) Deskripsi perilaku pasca puncak yang teramati pada setiap pengujian; p) Semua penyimpangan dari prosedur ini; CATATAN 6 - Grafik f), g), j), k) harus dibuat untuk setiap permukaan benda uji dan arah bidang datar geosintetik yang diuji, yaitu maksimal 4 set grafik. CATATAN 7 - Untuk perbandingan hasil pengujan indeks, semua grafik dan data pada laporan pengujian harus diserahkan untuk dilakukan penilaian oleh tenaga ahli. BSN dari 13

13 mm TAMPAK SAMPING 305 mm 405 mm TAMPAK ATAS Keterangan: 1 Kotak bagian atas (305 mm x 305 mm x 102 mm) 2 Kotak bagian bawah (305 mm x 405 mm x 102 mm) 3 Benda uji geosintetik 4 Beban normal 5 Pasir standar 6 Penyangga kaku 7 Roda 8 Gaya horizontal mm Gambar 1 - Pengujian geser langsung dengan luas bidang kontak yang konstan (tipikal tata letak) 2 BSN dari 13

14 mm 3 8 TAMPAK SAMPING Keterangan: 1 Kotak geser standar ( 300 mm x 300 mm) 2 Gaya horizontal 3 Benda uji berupa geotekstil 4 Beban normal 5 Pasir standar 6 Reaksi horizontal 7 Penyangga kaku untuk benda uji 8 Roda mm TAMPAK ATAS Gambar 2 - Pengujian geser langsung dengan luas bidang kontak yang berkurang (tipikal tata letak) BSN dari 13

15 FORM 1 Pelanggan : No Pekerjaan : Tanggal Penerimaan : Jenis Contoh Uji : Kode Contoh Uji : Catatan : 1. Catat kondisi ruang pengujian Temperatur ( o C) Kelembapan (%) Lampiran A (normatif) Contoh formulir pengujian Catatan 1: temperatur ruangan harus 20oC + 2 o C dan kelembapan 65% + 2 % 2. Timbang benda uji Catatan 2: benda uji siap digunakan jika perbedaan massa tidak lebih dari 0.25% yang ditimbang tiap 2 jam No Benda Uji Geosintetik Berat pada t=0 (gram) KOP INSTANSI PENENTUAN KARAKTERISTIK GESER DENGAN UJI GESER LANGSUNG SNI XXXX Berat pada t=2 jam (gram) Perbedaan Berat (%) BSN dari 13

16 FORM 2 1. Kotak Geser Jenis Kotak Geser: Tinggi dalam kotak geser Lebar dalam kotak geser Panjang dalam kotak geser h (cm) W (cm) L (cm) Luas dalam kotak geser A (m 2 ) Volume kotak geser 2. Pasir Standar Berat pasir V (m³) m (kg) Kadar air pasir w (%) Berat isi pasir (kg/m³) = m/v Berat isi kering pasir d (kg/m³) = /(1+w) Catatan : kadar air pasir maksimum 0.2% dan berat isi kering pasir minimum 1750 kg/m3 C. Hasil Uji Geser Langsung dari Pasir Standar Tanggal pengujian sebelumnya Pelaksana Penyelia Standar pengujian Tegangan Normal,, (kpa) Tegangan geser maksimum, s max (kpa) Sudut geser dalam pasir ( o ) Catatan: lampirkan kurva tegangan geser-tegangan normal dan kurva tegangan geser-perpindahan dari hasil uji geser langsung pasir standar. KOP INSTANSI PENENTUAN KARAKTERISTIK GESER DENGAN UJI GESER LANGSUNG SNI XXXX BSN dari 13

17 FORM 3 No Pekerjaan No Benda Uji Orientasi Geosintetik (coret salah satu) PENGGESERAN KOP INSTANSI PENENTUAN KARAKTERISTIK GESER DENGAN UJI GESER LANGSUNG SNI XXXX Tanggal Pengujian Tegangan Normal, (kpa) Arah mesin / arah Kecepatan penggeseran (mm/menit) melintang mesin Sisi atas / sisi bawah Luas boks dalam, A (m 2 ) Waktu Perpindahan Gaya Geser Luas Terkoreksi Tegangan Geser, (detik) (mm) (kn) (m2) (kpa) (1) (2) (3) (4) = A - (2) x W (5) = (3) / (4) BSN dari 13

18 FORM 4 1. Kohesi dan Sudut Geser antara Geosintetik dan Pasir Tegangan Geser (kpa) Benda Uji No 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 2. Rasio Geser Tegangan Normal, (kpa) Tegangan Normal, (kpa) Tegangan geser maksimum pasir, s max (kpa) Tegangan geser maksimum pasir/geosintetik, max (kpa) Rasio Geser, f g ( ) (1) (2) (3) (4) = (3) / (2) Keterangan: Kolom (2): max s adalah tegangan geser maksimum dari uji kuat geser langsung pasir standar (lihat Form 2) Kolom (3): Keterangan: g max adalah tegangan geser maksimum dari uji kuat geser langsung pasir dan geosintetik KOP INSTANSI PENENTUAN KARAKTERISTIK GESER DENGAN UJI GESER LANGSUNG SNI XXXX Perpindahan dan Tegangan Geser Tegangan geser maksimum pasir/geosintetik, max (kpa) 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Perpindahan (mm) 150 sg = c sg = Tegangan Geser Maksimum (kpa) Rasio Geser Derajat kpa Tegangan Normal dan Tegangan Geser ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Tegangan Normal (kpa) Rasio Geser Tegangan Normal (kpa), Penyelia Pelaksana BSN dari 13