BAB X UJI KUAT TEKAN BEBAS A. TUJUAN Tujuan perobaan ini adalah untuk menentukan kuat tekan tanah pada arah aksial dan karakteristik tegangan regangan. B. ALAT DAN BAHAN Alat utama yang digunakan pada perobaan meliputi : 1. Mesin penekan aksial yang dilengkapi dengan proving ring beban dan pengukur regangan (dial gauge). Tabung etak berbentuk silinder dengan ukuran 50 mm x 0 mm. 3. Oven, dengan suhu yang dapat diatur tetap pada suhu 5 o C 1 o C, 4. Timbangan, dengan ketelitian 0,01 g, 5. Cawan 6. Stop wath. Bahan yang digunakan adalah tanah kohesif dalam kondisi tak terusik. Benda uji berbentuk silinder dengan ukuran diameter dan tinggi adalah 50 mm dan 0 mm. C. HASIL PERCOBAAN DAN HITUNGAN Hasil perobaan terhadap ontoh tanah disajikan sebagai berikut : 1. Data kadar air benda uji Uraian Simbol No. Cawan (1) () Berat awan kosong W 1 (g) 16,6 17,15 Berat awan + tanah basah W (g) 67,76 55,91 Berat awan + tanah kering W 3 (g) 51,16 43 1
. Data benda uji tekan bebas Diameter benda uji = 50 mm = 0,05 m Tinggi benda uji, L o = 0 mm = 0,1 m Luas penampang mula-mula, A o = 0,00196 m Volume benda uji, V o = 0,000196 m 3 Berat benda uji, W o = 365 g = 0,365 kg Berat volume, γ = 18,3 kn/m 3 3. Data pembebanan Pembaaan Arloji Perubahan Tinggi Regangan (%) Pembaaan Arloji Penurunan (a) L = a x - (mm) ε = L/L o Beban (X) 0 0 0 0 0 1 1 00 16 300 3 3 0,8 400 4 4 3, 500 5 5 5,1 600 6 6 6,5 700 7 7 7,8 800 8 8 8,5 900 9 9 9 00 30 10 11 11 30,5 0 1 1 31 1300 13 13 31,5 1400 14 14 3 1500 15 15 3,5 1600 16 16 3,6 1700 17 17 3,8 1800 18 18 33 1900 19 19 33 0000 0 0 33 Catatan: Kalibrasi pembaaan arloji beban, P = 0,5053 X 0,9867 (kg)
Untuk memperoleh nilai kuat tekan maksimum dilakukan beberapa tahapan penghitungan dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut : 1. Regangan aksial (ε) L ε = 0% L o dengan, L = perubahan panjang benda uji (m), dan L o = panjang atau tinggi benda uji mula-mula (m).. Luas penampang benda uji selama pembebanan (A ) A Ao = 1 ε dengan, A o = luas penampang benda uji mula-mula (m ), dan ε = regangan aksial. 3. Tegangan aksial (σ) P σ = A dengan, A = luas penampang terkoreksi (m ), dan P = beban aksial = 0,5053 X 0,9867 (kg), dimana X = pembaaan arloji beban. 4. Kurva tegangan regangan, dibuat dengan dengan menghubungkan data regangan aksial (ε) pada sumbu absis dan tegangan aksial (σ) pada sumbu ordinat. Kuat tekan aksial ditentukan berdasarkan nilai tegangan aksial maksimum, q u = σ max. Regangan yang diapai pada saat q u adalah regangan runtuh (ε f ). 5. Modulus elastisitas awal (E s ) Modulus elastisitas awal (initial modulus of elastiity) adalah kemiringan bagian kurva teganan regangan yang lurus mulai dari awal kurva (titik O). Modulus elastisitas dihitung : E s σ = ε dengan, σ = beda tegangan aksial di antara dua titik pada garis lurus kurva awal, dan ε = beda regangan aksial di antara dua titik pada garis lurus kurva. 3
Contoh hitungan: Untuk pembaaan arloji a = 0; L = 0 x -3 mm = 0,1x -3 m L 1 1. Regangan aksial : ε = 0% = 0% = 1% L 0,1. Luas penampang terkoreksi, 3. Beban, P ( X) ( ) o A 3 Ao 0,00196 = = = 0,001983 m 1 ε 1 1 0,9867 0,9867 = 0,5053 = 0,5053 = 4,9 kg P 4,9 9,81 4. Tegangan aksial, σ = = = 4,4 kn m A 0, 001983 Hasil penghitungan selengkapnya dan kurva hubungan tegangan - regangan disajikan pada Lampiran. Kuat tekan bebas atau tegangan aksial maksimum, q u = 66,59 kn/m dan regangan ε f = 15%. 5. Modulus elastisitas, diambil dua titik pada bagian yang lurus kurva tegangan regangan yaitu titik 1 dan : Titik 1 : σ 1 = 30 kn/m ; ε 1 = 0,014 Titik : σ = kn/m ; ε 1 = 0,004 3 E s σ σ σ 30 ε ε ε 0, 014 0, 004 1 = = = = 1 44 kn/m D. PEMBAHASAN Pada uji kuat tekan bebas, benda uji tidak dikekang dalam arti tegangan keliling (σ 3 ) sama dengan nol. Sehingga gaya yang diterapkan selama proses pembebanan merupakan gaya aksial (σ 1 ) yang bekerja pada benda uji. Kuat tekan bebas diperoleh dari tegangan aksial maksimum. Pada perobaan ini diperoleh nilai tegangan aksial maksimum adalah 66,59 kn/m dan regangan ε f = 15%. Nilainilai tersebut memberikan arti bahwa beban aksial yang dapat diterima oleh tanah untuk setiap luasan 1 m adalah sebesar 66,59 kn dengan penurunan sebesar 0,15 m untuk tanah setebal 1 m. Nilai kuat tekan bebas atau kuat geser dalam kondisi tak terdrainase dapat digunakan untuk memperkirakan derajat kekakuan tanah. Craig (004) menyajikan suatu riteria seperi disajikan pada Tabel.1. 4
Tabel.1 Klasifikasi kekuatan tanah (Craig, 004) Kuat tekan, q u (kn/m ) Kondisi Kekakuan > 300 Keras (hard) 150 300 Sangat kaku (very stiff) 75 150 Kaku (stiff) 40 75 Agak kaku (firm) 0 40 Lunak (soft) < 0 Sangat lunak (very soft) Berdasarkan klasifikasi yang diberikan pada Tabel.1 dan hasil perobaan, maka tanah yang diuji dapat diklasifikasikan sebagai tanah yang agak kaku (firm). Regangan maksimum yang dialami benda uji adalah 0%. Tegangan aksial pada regangan maksimum ini menapai 63,6% yaitu 96% dari tegangan aksial maksimumnya. Selisih antara tegangan aksial maksimum dan tegangan aksial saat runtuh adalah 4%. Hasil ini menunjukkan bahwa tidak terjadi penurunan yang berarti pada saat tanah mengalamai keruntuhan. Kondisi ini mengindikasikan bahwa tanah bersifat liat (dutile). Derajat daktilitas tanah dapat dinyatakan dengan modulus elastisitas (Craig, 004) yang didefiniskan sebagai nilai banding antara tegangan dan regangan. Pada perobaan ini nilai modulus elastisitas awal Es = 44 kn/m. Pada prinsipnya, semakin besar nilai modulus elastisitasnya maka perilaku tanah lebih elastis. E. LAMPIRAN Tabel.1 Hasil penghitungan tegangan regangan aksial Pembaaan Arloji L ε X P A σ Penurunan (a) (mm) (%) (kg) (mm ) (kn/m ) 0 0 0 0 0 0,00196 0 0 1 1 4,90 0,00198 4,4 00 16 7,79 0,0000 38,15 300 3 3 0,8,09 0,000 48,9 400 4 4 3, 11,4 0,0005 53,9 500 5 5 5,1 1,15 0,0007 57,67 600 6 6 6,5 1,8 0,0009 60,1 5
Pembaaan Arloji L ε X P A σ Penurunan (a) (mm) (%) (kg) (mm ) (kn/m ) 700 7 7 7,8 13,44 0,0011 6,45 800 8 8 8,5 13,77 0,0013 63,31 900 9 9 9 14,01 0,0016 63,71 00 30 14,49 0,0018 65,15 10 11 11 30,5 14,73 0,001 65,48 0 1 1 31 14,96 0,003 65,80 1300 13 13 31,5 15,0 0,006 66,08 1400 14 14 3 15,44 0,008 66,35 1500 15 15 3,5 15,68 0,0031 66,59 1600 16 16 3,6 15,73 0,0034 66,00 1700 17 17 3,8 15,8 0,0037 65,61 1800 18 18 33 15,9 0,0039 65,1 1900 19 19 33 15,9 0,004 64,4 0000 0 0 33 15,9 0,0045 63,6 6
70 60 50 Tegangan aksial, σ (kpa) 40 30 1 0 σ ε 0 0 5 15 0 5 Regangan aksial, ε (%) Gambar.1 Kurva tegangan regangan aksial 7