LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAHMODUL UNCONFINED COMPRESSION TEST

KELOMPOK P1 (Shift 7)

Alfisahr Ferdian 1206262992Tiffany 1206222736Baiti Rahma Maudina1206262986Johanes William Chandra1206262922

Tanggal Praktikum: 25 Oktober 2014Tanggal Disetujui: November 2014Asisten Praktikum: Maulfi AlfansuriNilai:Paraf:

LABORATORIUM MEKANIKA TANAHDEPARTEMEN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIADEPOK201412.1. PENDAHULUAN12.1.1. Maksud dan Tujuan PercobaanUntuk mencari nilai unconfined shear strength dari tanah berbutir halus dengan kondisi undrained, seperti lempung yang tersaturasi dan cemented soils.

12.1.2. Alat dan Bahan : Unit mesin Unconfined Compression Test Sampel tanah undisturbed dari tabung Cetakan silinder contoh tanah uji Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm Oli Extruder mekanis dan manual Gergaji kawat Spatula Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram Can Oven Palu

12.1.3Teori DasarShear Strength atau kuat geser tanah adalah kemampuan tanah melawan tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani. Ada beberapa pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kuat geser tanah, yaitu Unconsolidated Undrained (UU), Consolidated Drained (CD), dan Consolidated Undrained (CU).

a. Unconsolidated Undrained (UU)Tujuan pengujian UU adalah untuk menentukan kuat geser undrained dari tanah jenuh. Pengujian UU terdiri dari pembebanan sampel tanah tanpa drainase air pori diikuti dengan pemberian gaya aksial secara bertahap.

b. Consolidated Drained (CD)Kondisi tanah dalam pengujian CD adalah kondisi dimana tanah terkonsolidasi yaitu setelah air dalam tanah ditekan dalam sel dan sampel tanah dibiarkan terkuras hingga tekanan air pori menghilang. Tidak hanya sampai terkonsolidasi, sampel tanah untuk kondisi CD juga diberi tekanan dalam sel secara konstan dan diberi pembebanan aksial tambahan atau perpindahan, secara perlahan hingga tanah tersebut mengalami keruntuhan.

c. Consolidated Undrained (CU)Kondisi tanah dalam pengujian CU hampir sama dengan CD, namun pada pengujian CU, setelah dilakukan konsolidasi isotropis, sampel tanah juga diberikan pembebanan aksial yang ditingkatkan dan dari proses tersebut tekanan air pori dapat diukur.

Unconfined Compression Test (UCT)

Pengujian uji tekan bebas (Unconfined compression test) ini adalah bentuk khusus dari uji UU yang umum dilakukan terhadap sampel tanah lempung untuk mengetahui sensitifitas tanah. Pada uji ini, tegangan penyekap 3 adalah nol. Tegangan aksial dilakukan terhadap benda uji secara relatif cepat mencapai keruntuhan. Pada titik keruntuhan, harga tegangan total utama kecil (total minor principal stress) adalah nol dan tegangan utama besar adalah 1 seperti terlihat pada Gambar dibawah ini:

Gambar 1. Keruntuhan geser kondisi air termampatkan (Das Braja M, 1988)

Cara menghitung luas contoh tanah dapat dijelaskan sebagai berikut: Isi contoh semula

dimana : = Isi sampel mula-mula (volume) = panjang sampel mula-mula = luas penampang sampel mula-ula

Sesudah beban vertikal diberikan :Panjang menjadi , isi menjadi , dan luas menjadi . Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut: dan ( dan diukur selama percobaan)

Gambar 2. Perubahan yang terjadi pada sampel selama percobaan berlangsung

Dari persamaan diatas didapat:

Percobaan unfined compression test ini dilakukan dalam kondisi undrained, dimana tidak adanya aliran air selama pembebanan sehingga tidak terjadi perubahan volume, sehingga persamaannya menjadi:

dimana: = reganganPada percobaan ini besarnya gaya yang bekerja dapat diketahui yaitu

dimana:= Gaya yang hendak dicari= Pembacaan pada dial = Faktor kalibrasi alat (0,186)Sementara itu, nilai dan dapat dicari dengan persamaan:

dimana:= Unconfined compression strength= Kekuatan geser tanah

Pada percobaan ini dimensi sampel harus memenuhi syarat:

dimana:= Diameter sampel= Tinggi sampel

Teori SensitivitasDari berbagai macam karakteristik tanah, sensitifitas tanah adalah salah satu karakteristik tanah yang sangat berpengaruh dalam perencanaan pondasi. karena dengan memperoleh nilai sensitifitas tanah, kita dapat mengetahui apakah tanah tersebut mempunyai potensi bahaya longsor atau tidak. Semakin besar nilai sensitifitas tanah, maka semakin besar pula potensi bahaya akan longsor. Cara untuk meminimalisir kemungkinan terjadinya bahaya longsor tersebut adalah dengan menyelidiki nilai sensitifitas tanah, yang dapat dihitung dengan percobaan Unconfined Compression Test (UCT). Sensitivitas adalah perbendangin antara kuat tegangan untuk tanah dengan keadaan undisturbed dengan tanah dalam keadaan dinsturbed (remould).

Keterangan: : sensitifitasquu : kuat tekan bebas benda uji tidak tergangguqur : kuat tekan bebas benda uji yang dicetak ulang/remoulded

Sensitifitas merupakan sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan structural tanah tersebut. Tanah jenis lempung memiliki sifat sensitif yang berbeda-beda, yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut:SensitifitasLempung

1Tidak sensitif

1-2Sensitifitas rendah

2-4Sensitifitas sedang

4-8Sensitifitas tinggi

8-16Sensitifitas ekstra

>16Quick

Tabel Sensitifitas Lempung (Peck et al, 1951)

Hilangnya kekuatan tanah dapat disebabkan karena kerusakan struktur asli tanah dan thixotropy. Thixotropy adalah proses yang terjadi dalam waktu yang telah ditentukan pada tanah yang dimana kondisi volume dan komposisinya konstan, namun semakin melembut akibat dari remoulding. Sebuah studi penelitian yang dilakukan oleh Moretto (1948), menghasilkan suatu hubungan antara kekuatan thixotropy tanah lempung Laurentian dengan indeks likuiditas 0.99 (kadar air alami biasanya sama dengan liquid limit).Pada grafik 7.62 di atas, sensitivitas dapat terlihat ketika kuat geser tanah setelah waktu tertentu setelah remoulding. Sensitivitas tanah tersebut menurun seiring dengan liquidity index.

12.2. PROSEDUR PERCOBAAN12.2.1. Persiapan Praktikum :a. Mengeluarkan sampel tanah undisturbed dari tabung dan memasukkannya ke dalam cetakan silinder uji (dengan menggunakan extruder mekanis) dan potong dengan gergaji kawat.b. Meratakan kedua ujung sampel tanah di dalam silinder uji dengan menggunakan spatula. Kemudian mengeluarkan sampel uji dari silinder uji dengan extruder manual.c. Mengukur dimensi sampel tanah (L = 2-3 D)d. Menimbang berat awal sampel tanah tersebut.e. Mengambil sisa tanah hasil pencetakan untuk ditentukan kadar airnya.

12.2.2. Jalannya Praktikum :a. Menempatkan sampel uji pada mesin Unconfined Compression Test sesegera mungkin untuk menghindari hilangnya kadar air pada sampel uji.b. Menaikkan pelat bawah dengan memutar kenop hingga ujung atas sampel uji mengenai pelat atas dan dial gauge untuk pembebanan tersentuh. Kunci kenop tersebut agar mesin Unconfined dapat bekerja.c. Mengeset dial menjadi nol dan mulai jalankan mesin Unconfined.d. Mencatat pembacaan Load Dial setiap penurunan dial bertambah 0.02 inch atau 0.025 mm. Pembacaan dihentikan jika nilai Load Dial mulai bergerak stabil atau turun selama 3 kali pembacaan.e. Melakukan proses remoulded yaitu melebur kembali sampel uji yang telah dicoba dan dipadatkan kembali dengan cara ditumbuk secara konstan langsung pada silinder uji. Berat sampel uji remoulded haruslah sama dengan berat sampel uji undisturbed.f. Mengulangi percobaan b d.

12. PENGOLAHAN DATAData PengukuranWater content data :Wt of soil + cup= 124,77grWt of dry + cup = 99,23grWt of cup= 16,76grWt of water= 25,54grWt of dry soil= 82,47grWater content, %= 30,968%Sample Dimensions :Diameter= 3,506cmHeight (Lo)= 7,119cmArea (Ao)= 9,65414cm 2Volume (Vo)= 68,7278cm3Weight (w1)= 118,52grDeformasiUndisturbed SampleDisturbed Sample

Load DialLoad Dial

252818

507148

7512584

100174120

125205153

150207166

175-167

Density :

a. Hubungan Strain dan Stress pada Undisturbed Sample

Load Dial ReadingSample DeformationStrainArea Correction FactorCorrected AreaLoad on SampleStress

ML=L/L01-A=A0/(1-)P=MxLRC1=P/A

280.0250.0035117290.9964889.6832535.2080.537836

710.050.0070234580.9929779.71749913.2061.358992

1250.0750.0105351880.9894659.75198723.252.384129

1740.10.0140469170.9859539.78672232.3643.30693

2050.1250.0175586460.9824419.82170438.133.882218

2070.150.0210703750.978939.85693838.5023.906081

Load Dial ReadingStrainStress

%kg/cm2

280.3511729180.537835775

710.7023458351.358991691

1251.0535187532.384129444

1741.404691673.306929693

2051.7558645883.882218368

2072.1070375053.906081324

b. Perbandingan Hubungan Strain dan Stress pada Undisturbed dan Disturbed Sample (Remoulded)

Load Dial ReadingSample DeformationStrainArea Correction FactorCorrected AreaLoad on SampleStress

ML=L/L01-A=A0/(1-)P=MxLRC1=P/A

180.0250.0035117290.9964889.6832533.3480.345752

480.050.0070234580.9929779.7174998.9280.918755

840.0750.0105351880.9894659.75198715.6241.602135

1200.10.0140469170.9859539.78672222.322.280641

1530.1250.0175586460.9824419.82170428.4582.897461

1660.150.0210703750.978939.85693830.8763.132413

1670.1750.0245821040.9754189.89242531.0623.139978

Sample DeformationStrainStressStrainStress

L%kg/cm2%kg/cm2

0.0250.3511729180.417860.3511730.345752

0.050.7023458351.03190.7023460.918755

0.0751.0535187532.236881.0535191.602135

0.11.404691673.469211.4046922.280641

0.1251.7558645884.54941.7558652.897461

0.152.1070375055.496822.1070383.132413

2.458213.139978

Kuat tekan bebas (qu) dan kuat geser tanah (c)Untuk sampel undisturbed

Untuk sampel disturbed (remoulded)

Sensitivitas Tanah

Kadar Air

12.4 ANALISA PRAKTIKUM12.4.1 Analisa PercobaanPercobaan Unconfined Compression Test yang dilakukan pada tanggal 25 Oktober 2014, bertujuan untuk mencari nilai unconfined shear strength dari tanah berbutir halus dengan kondisi undrained, seperti lempung yang tersaturasi dan cemented soils. Sebelum memulai percobaan, praktikan menyiapkan alat dan bahan yaitu sampel tanah undisturbed dari tabung, unit mesin Unconfined Compression Test, cetakan silinder contoh tanah uji, extruder, oli, pisau, jangka sorong, palu, plastik, dan lain-lain.Setelah semua peralatan dan bahan sudah siap, praktikan mengawali percobaan dengan mengukur cetakan silinder tanah uji dengan menggunakan jangka sorong. Dimensi yang diukur ialan diameter dalam silinder dan ketinggian silinder. Lalu praktikan mengeluarkan tanah sampel undisturbed dari tabung dengan menggunakan extruder mekanis. Extruder yang digunakan adalah extruder mekanis dimana tanah dari tabung dikeluarkan dengan cara menginjakkan kaki pada pijakan yang tersedia sebanyak berkali-kali hingga tanah tersebut masuk ke dalam silinder yang sudah disiapkan di atas extruder. Posisi silinder tidak boleh miring karena apabila miring tanah tersebut akan menyentuh pinggiran bagian permukaan luar tanah dalam tabung, yang merupakan tanah sudah terganggu (disturbed). Setelah tanah memenuhi silinder tersebut, permukaan cetakan tanah diratakan dengan menggunakan spatula dan pisau hingga benar-benar rata dan mulus tanpa ada lubang sedikitpun. Kemudian tanah di silinder tersebut dikeluarkan dengan menggunakan extruder yang lebih kecil dan segera ditimbang beratnya.Kemudian praktikan menyiapkan alat unit mesin Unconfined Compression Test otomatis. Komponen yang harus diperhatikan ketika menyiapkan alat ini adalah mengkalibrasi kedua dial, yaitu dial displacement dan dial load, dan memastikan kedua dial tersebut terpasang tegak lurus dengan permukaan datar pelat. Langkah selanjutnya ialah menaruh sampel tanah silinder di atas pelat datar alat UCT dan memastikan permukaan atas sampel tanah menyentuh beban. Kemudian pembebanan diberikan secara bertahap dengan menyalakan alat UCT. Kedua dial dibaca dan dicatat. Hal yang dicatat pada proses ini adalah, mencatat pembacaan dial displacement tiap pembacaan dial load kelipatan 25 (x 0.01) mm. Pencatatan dihentikan ketika jarum dial load terhenti atau pembacaan dial menurun. Hal ini disebabkan karena sampel tanah tersebut telah retak atau mengalami failure.Praktikan kemudian mengeluarkan sampel tanah dari mesin UCT dan melakukan remoulding, yaitu penghancuran tanah sampel yang kemudian dipadatkan kembali ke dalam cetakan silinder yang sama. Sampel tanah remoulded tersebut kemudian dikeluarkan juga dengan menggunakan extruder dan segera ditimbang beratnya. Kemudian percobaan di atas diulangi kembali pada sampel yang telah di remoulding.Setelah dilakukan pengetesan dengan mesin UCT untuk kondisi remoulded, sampel tanah tersebut dimasukkan ke dalam oven untuk mendapatkan berat keringnya. Berat kering ini nantinya akan digunakan untuk mengetahui dry density dari tanah sampel.Prosedur yang dilakukan oleh praktikan diatas sedikit berbeda dengan ASTM D-166. Dalam standar ini, sampel tanah yang diambil untuk diameter 30 mm, partikel butiran paling besar yang terkandung dalam benda uji harus lebih kecil dari 1/10 kali diameter benda uji. Namun pada kenyataannya, dalam percobaan yang dilakukan, praktikan tidak mengetahui diameter butiran tanah sampel. Dalam standar ini pula, pengukuran dimensi seharusnya dilakukan sebanyak 3 kali, namun pada kenyataannya, praktikan hanya mengukur dimensi sebanyak 1 kali. Dalam standar ini pula, praktikan seharusnya tidak hanya mengukur dimensi cetakan, tetapi dimensi sampel tanah juga, namun hal tersebut tidak dilakukan oleh praktikan. Dan dalam standar ini, pembebanan harus diset sedemikian rupa sehingga menghasilkan regangan aksial dengan kecepatan 1/2 % s.d 2 % per menit, namun praktikan sendiri tidak mengetahui berapa kecepatan unit mesin UCT tersebut.

12.4.2 Analisa HasilDari pengolahan data yang telah dilakukan oleh praktikan didapatkanlah nilai kuat tekan bebas atau qu, yaitu sebesar 3.988133 kg/cm2 untuk sampel undisturbed, dan sebesar 3.217479 kg/cm2 untuk sampel disturbed. Dari nilai qu tersebut bisa didapatkan pula nilai kohesi tanah lempung, yaitu c, yakni sebesar 1.994066 kg/cm2 untuk undisturbed sample dan sebesar 1.608739kg/cm2 untuk disturbed sample. Sehingga dari hasil perhitungan di atas dapat dipastikan bahwa kuat geser dan nilai kohesi dari sampel undisturbed lebih besar daripada kuat geser dan nilai kohesi dari sampel disturbed.Sensitifitas merupakan sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan structural tanah tersebut. sensitivitas dapat dirumuskan dengan membandingkan kuat tegangan tanah struktur undisturbed dengan struktur tanah disturbed, bila tanah tersebut diuji dengan cara UCT. Tanah jenis lempung memiliki sifat sensitive yang berbeda-beda, yaitu sebagaimana tertera pada tabel berikut:SensitifitasLempung

1Tidak senditif

1-2Sensitifitas rendah

2-4Sensitifitas sedang

4-8Sensitifitas tinggi

8-16Sensitifitas ekstra

>16Quick

Sampel tanah yang digunakan dalam praktikum ini, memiliki rasio sensitifitas sebesar; 1.239 dimana tergolong ke dalam tanah sensitifitas rendah. Artinya, kerusakan structural yang dialami tanah tidak berpengaruh besar terhadap perubahan kuat tekan maupun kuat geser tanah.Dari praktikum ini, praktikan juga memperoleh grafik hubungan regangan dan tegangan antara sampel undisturbed dan disturbed, seperti yang tertera di bawah ini:

Pada grafik di atas dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan nilai tegangan antara sampel tanah undisturbed dan sampel tanah disturbed dimana nilai tegangan pada sampel tanah undisturbed lebih besar dibandingkan nilai tegangan pada sampel tanah disturbed. Hal yang ditunjukkan pada grafik tersebut sesuai dengan teori bahwa sampel tanah disturbed akan memiliki nilai tegangan yang lebih tinggi akibat struktur asli pada sampel tanah sesuai dengan struktur aslinya baik dari kadar air, komposisi, dan kerapatannya. Pada grafik juga menunjukkan nilai tegangan maksimum yang dapat dicapai oleh masing-masing sampel sejalan dengan deformasi yang terjadi pada sampel.Dalam praktikum ini, didapatkan pula nilai kadar air yaitu sebesar 30.969 %. Hal ini menunjukkan bahwa sampel tanah yang dipakai dalam percobaan ini kurang baik karena kadar airnya cukup kecil sehingga mempengaruhi property pada tanah yaitu nilai kohesi tanah yang kecil.4.3 Analisa KesalahanAda beberapa kesalahan yang mungkin terjadi dalam praktikum UCT ini, di antaranya :1. Kesalahan paralaks atau pembacaan pada saat mengukur dimensi mould dan pembacaan dial pada mesin UCT2. Permukaan sampel dalam mould yang kurang rata dan mulus, yaitu masih ada beberapa bagian yang menonjol dan miring, sehingga mempengaruhi nilai tegangan yang diberikan mesin UCT.3. Pemadatan kembali (remoulding) yang tidak optimal karena ada beberapa sisa bagian tanah yang tidak seluruhnya masuk ke dalam mould ketika dipadatkan kembali.4. Peletakan sampel uji yang tidak tepat berada di tengah-tengah pembebanan. Akibatnya, distribusi tegangan yang diberikan tidak akan merata karena pada bagian atas silinder sampel, seluruh permukaannya harus mengenai pelat bagian atas.

12.5 KESIMPULANDari percobaan Unconfined Compression Test ini dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :1. Nilai kuat tekan bebas atau qu sampel undisturbed adalah sebesar 3.988133 kg/cm2, dan untuk sampel disturbed adalah sebesar 3.217479 kg/cm2. Nilai kohesi tanah lempung, yaitu c, adalah sebesar 1.994066 kg/cm2 untuk undisturbed sample dan sebesar 1.608739kg/cm2 untuk disturbed sample. Sehingga dari hasil perhitungan di atas dapat dipastikan bahwa kuat geser dan nilai kohesi dari sampel undisturbed lebih besar daripada kuat geser dan nilai kohesi dari sampel disturbed.2. Tanah yang digunakan dalam praktikum tergolong dalam tanah jenis lempung dengan kesensitifan rendah, dimana nilai sensitivitasnya sebesar 1.239.3. Dalam percobaan ini berlaku hukum Poisson Ratio, dimana tanah mengalami regangan pada arah lateral (pertambahan luas) dan regangan pada arah aksial (penyusutan tinggi).12.6 APLIKASIDari percobaan UCT ini, praktikan mendapatkan nilai qu sebesar 3.988133 kg/cm2 dan wet sebesar 17.244 KN/m2. dari data yang didapatkan kita dapat melakukan perencanaan pondasi dangkal. Salah satu metode yang dapat digunakan adalah metode TSA (total stress analysis) dengan rumus sebagai berikut:qult = 5.14 SuSc

qult = 5.14 (3.988133)(1.2) = 24.59879 KN/m2 ; wet = 17.244 KN/m2

dengan faktor keamanan sebesar 2 dan luas pondasi tapak 1.5x1.5 m, maka nilai qa dan Qa adalahqa = qu / SF = 24.59879 KN/m2 / 2 = 12.2994 KN/m2Qa = qa x A = 12.2994 x 2.25 = 27.67365 KN,Qa merupakan nilai beban yang diizinkan untuk pondasi tapak, yang pada kasus kali ini pondasi tapak terletak tepat di permukaan tanah.

12.7 REFERENSIBardet, Jean-Pierre. 1997. Experimental Soil Mechanics. New Jersey: Prentice-Hall, Inc.Bowles, Joseph E. 1989. Sifat-Sifat Fisis Dan Geoteknis Tanah. Edisi Kedua. trans. Johan K. Hainim. Jakarta: Erlangga.Budhu, Muni. 2011. Soil Mechanics and Foundations, 3rd Edition. New Jersey: John Wiley and Sons, Inc.Craig, R.F. 1994. Mekanika Tanah. Edisi Keempat. trans. Budi Susilo S. Jakarta: Erlangga.M. Das, Braja. 2008. Advanced Soil Mechanics. 3rd Edition. New Jersey: Taylor and Francis, Inc.Muntohar, Agus Setyo. 2012. Kuat Geser Tanah (pdf). Yogyakarta : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.Subpanitia Teknis, Gugus Kerja Geoteknik Jalan. 2010. ASTM D-2166 Metode Uji Kuat Tekan-Bebas Tanah Kohesif. Bandung: Badan Standardisasi Nasional.

12.8 LAMPIRAN

Mesin Unconfined Compression TestMengaluarkan sampel tanah dari mouldPola Keretakan Sampel Tanah UndisturbedExtruderExtruder