Saat ini, Savo Kusić fokus pada jendela kayu, jendela kayu-aluminium, jendela khusus, pintu dan permintaan penawaran. Teks ini tetap sebagai arsip geoteknik dan bukan merupakan tawaran untuk pengujian laboratorium, desain geoteknik, atau pekerjaan tanah.
Ada beberapa cara untuk menentukan unsur-unsur tahanan dalam tanah, kohesi dan sudut gesek dalam dengan menggunakan percobaan laboratorium, diantaranya yang paling terkenal adalah uji geser langsung dan tekanan triaksial.
Pengalaman geser langsung
Pengujian dilakukan pada peralatan dengan penampang persegi panjang tipe A. Casagrandea atau pada peralatan melingkar tipe Hvorsleva. Kami akan menjelaskan percobaan dengan perangkat berpenampang persegi panjang, yang paling banyak digunakan. Dalam kedua kasus tersebut, pengujian dilakukan dengan sampel yang tidak terganggu, atau dengan sampel yang terganggu pada titik luluh, dalam hal ini pengujian tersebut mempunyai nilai komparatif.
Peralatan untuk memotong langsung bagian persegi panjang (gbr. 1)
Gbr. 1_Penampang peralatan geser langsung Casagrande_
Perangkat ini terdiri dari dua bagian, rangka atas dan bawah, dimana rangka bawah bersifat statis, sedangkan rangka atas dapat digerakkan dan dapat digerakkan pada rangka bawah karena pengaruh gaya horizontal Z yang bekerja pada bidang kontak rangka atas dan bawah.
Contoh tanah ditempatkan dalam cincin baja persegi panjang, biasanya berukuran 100 × 100 × 30 mm, atau dimensi tersebut bila dikikis secara akurat. Batu penyaring ditempatkan di bagian atas dan bawah sampel, kemudian semuanya ditempatkan di dalam cincin peralatan, yang kemudian diisi dengan air. Perangkat untuk pemuatan vertikal ditempatkan pada sampel. Batu penyaring atas dihubungkan ke sistem pembebanan vertikal sampel, sedangkan batu penyaring bawah dihubungkan ke saluran air, sehingga sampel dapat dijaga dalam keadaan jenuh selama pengujian, untuk mengecualikan kohesi yang tampak.
Untuk mencegah gesekan pada permukaan kontak antara rangka atas dan bawah, terdapat perangkat dengan rangka atas yang dipelintir, yang dengannya rangka atas bergerak di bawah pengaruh gaya geser horizontal. Selain itu, permukaan kontak rangka atas dan bawah dilapisi dengan petroleum jelly. Komparator 2 lainnya untuk mencatat deformasi vertikal dan horizontal disertakan dalam perangkat.
Uji geser langsung
Uji geser langsung terutama ada 2: uji cepat dan lambat. Tes Cepat terdiri dari memuat sampel dengan tekanan vertikal tertentu, yang biasanya berjumlah 0,50, setelah dimasukkan ke dalam peralatan; 1,0; 2,0; 3,0 dan 4,0 kp/cm2, tunggu konsolidasi, yang diasumsikan tercapai jika penyelesaian selama 24 jam Δh ≤ 0,02 mm, lalu terapkan gaya geser horizontal Z, ukuran 1/20 atau 1/40 bagian dari gaya vertikal P, yang meningkat setiap menit dengan nilai yang sama hingga tanah pecah. Selama penerapan gaya geser horizontal, pergerakan rangka atas terus dipantau dengan membaca pada komparator dan deformasi horizontal dicatat dalam log segera sebelum setiap beban baru. Momen dimana komparator menunjukkan pergerakan yang tiba-tiba diadopsi sebagai groundbreaking.
Uji cepat diterapkan pada tanah liat, yang konsolidasi alaminya di bawah beban baru berlangsung lambat dan sesuai dengan metode pelaksanaan pengujian ini.
Lambat dilakukan dengan cara yang sama seperti sebelumnya dengan satu-satunya perbedaan adalah bahwa gaya geser horizontal meningkat dalam interval waktu yang lebih lama, yang dapat berupa 2, 5 dan 15 mmenit atau hingga konsolidasi, yaitu hingga deformasi horizontal menjadi tidak signifikan sama sekali. Jalannya konsolidasi akibat pengaruh gaya horizontal dipantau pada pembanding 9 (gbr. 1).
Pengujian lambat diterapkan pada tanah berpasir atau berdebu, dimana jika terjadi peningkatan gaya geser horizontal dalam selang waktu yang singkat, maka geseran sampel pada peralatan akan semakin cepat akibat pengaruh tekanan air pada pori-pori, yang tidak sesuai dengan proses alami. Oleh karena itu, selang waktu bertambah seiring dengan semakin halusnya partikel tanah yang tidak terikat, sehingga memungkinkan terjadinya pemerataan tekanan air dalam pori-pori tanah dengan tekanan air luar. Penyetaraan ini dicapai dengan memberikan waktu yang cukup di bawah pengaruh setiap tingkat beban horizontal, sehingga kelebihan air di pori-pori diperas melalui batu penyaring.
Selain pengujian yang disebutkan di atas, dalam kasus tertentu dilakukan pengujian cepat tanpa konsolidasi di bawah beban vertikal, yaitu gaya geser horizontal diterapkan segera setelah sampel dimasukkan ke dalam peralatan dan dibebani dengan beban vertikal. Namun, metode pelaksanaan ini diterapkan pada kondisi khusus, misalnya pada kasus tanggul yang baru dipasang yang terbuat dari tanah liat, yang dibebani segera setelah tanggul tanpa pemadatan terlebih dahulu.
Penentuan sudut gesekan dan kohesi internal
Berdasarkan hasil pengujian, tegangan geser
τ=Z/A dalam kp/cm²,
yang diperoleh dari gaya geser Z dalam kp pada saat keruntuhan dan luas penampang sampel A dalam cm². Pengujian dilakukan dengan peralatan 3 hingga 4 yang dibebani dengan tekanan normal berbeda σ=P/A dalam kp/cm² dengan P adalah beban vertikal sampel dalam kp. Nilai tekanan normal berikut biasanya diambil: 1,0; 2,0; 3,0 dan 4,0 kp/cm².
Gbr. 2. Diagram deformasi horizontal
Berdasarkan diagram elemen gesekan internal, diperoleh dua jenis diagram 1 dan diagram deformasi horizontal (gbr. 2).
Diagram deformasi horizontal diperoleh dengan menerapkan perpindahan horizontal ΔL dalam mm dari rangka atas perangkat ke rangka bawah pada sumbu absis, yang diperoleh dengan membaca pembanding 9, dan pada sumbu ordinat tegangan geser yang sesuai τ dalam kp/cm² (gbr. 2).
Bergantung pada pemadatan tanah, diperoleh diagram 1 untuk material yang dipadatkan dan diagram 2 untuk material lepas.
Untuk material yang dipadatkan, tegangan geser τ awalnya meningkat cukup tajam terhadap perpindahan horizontal ΔL hingga batas proporsionalitas P, kemudian lebih lambat, sehingga kurva diagram 1 bertambah dan mencapai ketinggian maksimum B, setelah itu diagram mengecil hingga panjang tertentu, hingga akhirnya mencapai aliran horizontal. Zona pendakian garis lurus pada diagram deformasi horizontal, dimana peningkatan tegangan geser sebanding dengan peningkatan deformasi, diasumsikan sebagai area deformasi elastis. Di luar batas P, kenaikan tegangan geser menurun sesuai dengan kenaikan deformasi ΔL hingga titik tertinggi B pada diagram. Di zona ini, material mulai “mengalir” dan diadopsi sebagai area deformasi plastis. Titik tertinggi B pada diagram 1 mewakili tegangan geser maksimum maks τ, dan diasumsikan bahwa patahan tanah terjadi pada titik ini, yaitu titik B adalah titik putusnya. Di luar titik B, material berada dalam keadaan cair, kuat gesernya berkurang, dan diasumsikan bahwa pada zona ini, dimana ikatan antar partikel terputus, hanya terdapat hambatan geser yang melawan gaya geser horizontal. Titik G dimana diagram 1 membelok ke arah horizontal diadopsi sebagai batas geser.
Tegangan geser pada batas keruntuhan B disebut kuat geser atau kuat geser murni τf, sedangkan tegangan geser pada batas leleh G disebut kuat geser τg.
Untuk material lepas, diagram perpindahan horizontal juga mempunyai daerah elastis dengan batas proporsionalitas P, namun bagian hilir merupakan daerah plastis sampai batas slip G, yaitu tegangan geser maksimum sama dengan batas kuat geser (τ=τg), di luar itu keadaan cair bahan tersebut.
Gbr. 3. Diagram geser, a) untuk tanah koheren, b) untuk tanah inkoheren
Diagram geser diperoleh ketika tekanan normal σ dalam kp/cm2 diterapkan pada sumbu absis, dan kuat geser yang sesuai τf dalam kp/cm2 diterapkan pada sumbu ordinat, sehingga kedua nilai ini diterapkan dalam skala yang sama (gbr. 3). Karena kekuatan geser τf tanah meningkat dengan tekanan normal σ, untuk tekanan yang berbeda σ1 akan diperoleh titik A, B, C, dan D, yang mewakili kekuatan geser yang sesuai.
Untuk memperoleh titik-titik tertentu A, B, C dan D pada diagram 3 untuk tanah koheren (gbr. 3a), digunakan kekuatan geser _τ_g. Akan tetapi, dalam kasus tanah liat, material mulai mengalir jauh sebelum batas slip G tercapai, dan ada kecenderungan untuk mengadopsi kuat geser pada batas proporsionalitas P untuk menentukan kohesi c dan sudut gesek internal tanah, namun karena relatif kecil, kuat geser sering digunakan dimana deformasi ΔL pada diagram 2 adalah dua kali deformasi pada tingkat pembebanan sebelumnya pada peralatan. Kekuatan ini berada di antara batas P dan B, yaitu G (gbr. 2).
Menghubungkan titik A, B, C dan D pada diagram 76a memberikan diagram geser, yang merupakan garis lurus pada pengujian yang berhasil. Dengan memanjangkan diagram hingga perpotongan dengan sumbu ordinat, untuk σ = 0 diperoleh berdasarkan pola Coulomb τf = c+σ tgϕ bahwa τf = c = kohesi tanah, sedangkan kemiringan diagram ke arah mendatar memberikan sudut gesek dalam. Dengan memanjangkan diagram geser pada sisi lain sumbu ordinat, diperoleh tegangan akibat kohesi pk pada sumbu absis, bila besar kohesi c dinyatakan sebagai ekuivalen tahanan gesek:
c = pk tgϕ, maka pk = c/tgϕ
Untuk tanah inkoheren, seperti pasir, diagram pada gambar. 3b yang melalui titik asal koordinat, karena untuk σ = 0 kita peroleh τ = 0. Namun, jika pasirnya berbutir halus dan basah, diagramnya mirip dengan gambar. 3a, dengan kohesi yang lebih kecil c, yang mewakili kohesi semu. Dalam hal ini, tegangan pk pada sumbu absis yang diperpanjang di sisi lain titik asal koordinat mewakili tegangan kapiler.
Perlu diperhatikan bahwa penentuan kohesi dan gesekan tanah dengan uji geser langsung mempunyai beberapa kelemahan, yang terpenting adalah keruntuhan tanah terjadi pada permukaan geser yang telah ditentukan dan bukan pada permukaan yang ketahanan gesernya paling kecil, bahwa pada saat sampel digeser dalam peralatan, permukaan geser berkurang karena pergerakan rangka atas ke bawah, kemudian deformasi sampel selama geser hanya dapat dipantau pada jangka pendek, sehingga ketahanan geser yang melampaui batas tidak dapat mengendalikan patahan hingga batas tertentu, terutama pada tanah lunak yang deformasi akibat gesernya besar, dll.
Uji kompresi triaksial
Pengujian dilakukan pada peralatan triaksial yang mempunyai konstruksi berbeda-beda, namun semuanya didasarkan pada prinsip yang sama, yaitu sebagai berikut. Sampel yang tidak terganggu dalam bentuk roller ditempatkan secara vertikal pada dudukannya dan terkena tekanan lateral massa cair dari semua sisi dan kemudian tekanan vertikal, yang secara bertahap meningkat, hingga retakan sampel terjadi pada permukaan. Berdasarkan kuat geser putus, kohesi dan sudut gesek dalam tanah dihitung.
Deskripsi perangkat triaksial
Gbr. 4. Peralatan triaksial
Peralatan triaksial (gbr. 4) terdiri dari bagian bawah pelat dasar ruangan, tempat dudukan sampel diletakkan, dan di bagian atas piston untuk pemuatan vertikal sampel, dan pelat atas yang menutup ruangan. Dimensi sampel yang paling umum adalah diameter ϕ=36 mm, tinggi h=2,2-2,5_ϕ_. Diameter ruangan adalah D=135mm, tinggi H = 180 mm. Tabung sempit K1 untuk mengalirkan sampel dari bawah dimulai dari tengah dudukan sampel, yang menerima air dari sampel melalui pelat berpori dan mengalirkannya ke luar ruangan ke dalam tabung kaca vertikal C1. Jika pengujian dilakukan tanpa menguras sampel, saluran ini berfungsi untuk mengukur tekanan air pada pori-pori. Pada dasar ruang perunggu terdapat saluran K2 untuk suplai massa cair guna mengisi ruang dan mencapai tekanan lateral dalam ruang pada sampel.
Melalui pelat atas ruang terdapat pegangan piston untuk memuat sampel. Sampel di dalam ruangan dikelilingi oleh membran karet, yang kedua ujungnya diperpanjang dan dihubungkan ke piston dan alas melalui cincin karet. Di tengah piston terdapat saluran K3 untuk mengalirkan sampel dari sisi atas.
Sisi ruangan ditutup rapat dengan silinder Plexiglas yang dipasang pada pelat atas dan bawah ruangan melalui cincin karet.
Ruang ditempatkan pada dasar yang kokoh. Pemuatan normal sampel dilakukan melalui tuas dengan pemberat, yang rasionya paling sering adalah 1: 10. Sistem untuk mencapai tekanan lateral pada sampel di dalam ruangan terdiri dari botol bermassa cair B yang dimasukkan ke dalam ruangan melalui tabung, manometer untuk mengukur tekanan udara dan botol berisi udara bertekanan. Komparator ditempatkan di atas piston untuk memuat sampel guna mengukur penurunan sampel di bawah beban.
Tekanan lateral massa cairan di dalam ruangan dapat diatur sesuka hati menggunakan tekanan udara di dalam botol B, melalui katup V1 dan V2. Tekanan ini menimbulkan tegangan horizontal pada sampel σ2 dan σ3 yang akibat penampang lingkaran sampel menjadi seimbang σ2 = σ3.
Massa cair dapat berupa air suling atau minyak, yang lebih disukai untuk penyegelan yang lebih baik, karena air dapat melewati sekrup. Di bawah pengaruh tekanan udara di botol B, massa cairan mengisi ruangan hingga katup V6, yang kemudian menutup. Beban vertikal sampel P, yang ditransfer hampir tanpa gesekan ke sampel melalui pegangan piston, dibagi dengan luas penampang sampel A menghasilkan tegangan vertikal σ1 = P/A
Melakukan uji kompresi triaksial
Untuk benda uji diproses pada alat tersendiri sehingga diperoleh roller dengan diameter 36 mm, tinggi 78 mm atau 90 mm yang di atasnya diletakkan batu penyaring dari atas dan bawah serta dipasang membran karet. Kemudian sampel, bersama dengan batu penyaring, ditempatkan pada dudukan di dalam bilik, ujung-ujungnya, membran karet ditarik ke atas dudukan dan piston pemuatan dan diamankan dengan cincin karet. Menurut praktik laboratorium tertentu, seperti Prof. Skempton di London, pengurasan sampel di dalam bilik selama pengujian dipercepat dengan melapisi sisi sampel dengan kertas saring, yang dipasang sebelum membran karet ditarik. Ketika sampel dimasukkan ke dalam peralatan dan silinder Plexiglas dipasang di pelat atas dan bawah, pengujian dapat dilakukan, yang dapat dilakukan dengan beberapa cara, seperti berikut:
-
Uji tak terdrainasi. Pada pengujian ini, pengurasan sampel tidak diperbolehkan selama penerapan uji lateral dan vertikal, sedangkan katup V4 dan V5 dalam keadaan tertutup.
-
Uji tak terdrainasi dengan konsolidasi. Selama penerapan tekanan lateral, sampel dikeringkan (katup V4 dan V5 terbuka), sedangkan selama penerapan tekanan vertikal, drainase tidak diperbolehkan (V4 dan V5 tertutup).
3_) Sampel yang dikeringkan_. Sampel dikeringkan selama durasi pengujian (katup V4 dan V5 terbuka), sehingga terjadi konsolidasi sempurna dan tidak ada tekanan air yang tercipta di pori-pori selama penerapan tekanan vertikal σ1. Pengujian ini memerlukan waktu yang lama terutama pada tanah yang permeabilitasnya buruk, karena pembebanan vertikal σ1 harus dilakukan dalam beberapa tahapan kecil dan harus menunggu konsolidasi pada setiap tahapan. Selain itu, pengujian yang disebutkan dapat dilakukan dengan sampel jenuh dan jenuh sebagian._
Mengingat kemungkinan-kemungkinan yang disebutkan di atas, uji tekan triaksial dapat dilakukan dalam berbagai varian dan disesuaikan dengan jenis tanah pada kondisi beban.
Perangkat, prosedur, satuan, nilai dan pola yang dijelaskan ditransfer dari sumber sejarah. Teks ini bukan merupakan studi geoteknik, protokol laboratorium, proyek pondasi, bukti stabilitas lereng atau rencana penggalian. Pilihan sampel dan metode pengujian, keadaan drainase dan konsolidasi, air tanah, rezim beban, pengaruh seismik dan keselamatan penggalian harus ditentukan untuk tanah dan bangunan tertentu, sesuai dengan peraturan yang berlaku, dengan laboratorium yang sesuai dan ahli geoteknik yang berwenang.