BAB I TUJUAN PRAKTIKUM
Untuk menentukan Unconfined Compressive Strength (UCS) , , Young's Young's Modulus, Modulus, dan Poisson dan Poisson Ratio pada Ratio pada sampel batuan.
BAB II TEORI DASAR
Mekanika batuan adalah salah cabang disiplin ilmu geomekanika. Mekanika batuan merupakan ilmu yang mempelajari sifat-sifat mekanik batuan dan massa batuan. al ini menyebabkan mekanika batuan memiliki peran yang dominan dalam
operasi penambangan, seperti
pekerjaan
penero!ongan,
pemboran, penggalian, peledakan dan pekerjaan lainnya. "enekanan uniaksial terhadap contoh batuan selinder merupakan uji sifat mekanik yang paling umum digunakan. Uji kuat tekan uniaksial dilakukan untuk menentukan kuat tekan batuan (#t ), Modulus $oung (%), &isbah "oisson '"oisson atio () , dan kura tegangan-regangan. Sampel batuan berbentuk silinder ditekan atau dibebani sampai terjadi failure. "erbandingan antara tinggi dan diameter contoh silinder yang umum digunakan adalah * sampai *,+ dengan luas permukaan pembebanan yang datar, halus dan paralel tegak lurus terhadap sumbu aksis sampel batuan. ari hasil pengujian akan didapat beberapa data seperti
2.1 Kuat Tekan Batuan (σ c)
ujuan utama uji kuat tekan uniaksial adalah untuk mendapatkan nilai kuat tekan dari sampel batuan. arga tegangan pada saat contoh batuan hancur didefinisikan sebagai kuat tekan uniaksial batuan dan diberikan oleh hubungan σ c=
F A
/eterangan #c 0 /uat tekan uniaksial batuan (M"a) 1 0 2aya yang bekerja pada saat contoh batuan hancur (k&) 3 0 4uas penampang a!al contoh batuan yang tegak lurus arah gaya (mm)
2.2 Moduu! "oun# ( E )
Modulus $oung atau modulus elastisitas merupakan faktor penting dalam mengealuasi deformasi batuan pada kondisi pembebanan yang berariasi. &ilai modulus elastisitas batuan berariasi dari satu sampel batuan satu daerah geologi ke daerah geologi lainnya karena adanya perbedaan dalam hal formasi batuan dan genesa atau mineral pembentuknya. Modulus elastisitas dipengaruhi oleh tipe batuan, porositas, ukuran partikel, dan kandungan air. Modulus elastisitas akan lebih besar nilainya apabila diukur tegak lurus perlapisan daripada diukur sejajar arah perlapisan (5umikis, 6787). Modulus elastisitas dihitung dari perbandingan antara tegangan aksial dengan regangan aksial. Modul elastisitas dapat ditentukan berdasarkan persamaan
E
=
∆ σ ∆εa
/eterangan %
0 Modulus elastisitas (M"a)
9#
0 "erubahan tegangan (M"a)
9:a
0 "erubahan regangan aksial (;) erdapat tiga cara yang dapat digunakan untuk menentukan nilai modulus
elastisitas yaitu 6. Tangent Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial dengan regangan aksial yang dihitung pada persentase tetap dari nilai kuat tekan. Umumnya diambil +<; dari nilai kuat tekan uniaksial. *. Average Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial dengan regangan aksial yang dihitung pada bagian linier dari kura tegangan- tegangan. =. Secant Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial dengan regangan aksial yang dihitung dengan membuat garis lurus dari
tegangan nol ke suatu titik pada kura regangan-tegangan pada persentase yang tetap dari nilai kuat tekan. Umumnya diambil +<; dari nilai kuat tekan uniaksial.
2.$ N%!&a' Po%!!on ( Po%!!on Rat%o )
&isbah "oisson didefinisikan sebagai perbandingan negatif antara regangan lateral dan regangan aksial. &isbah "oisson menunjukkan adanya pemanjangan ke arah lateral (lateral e>pansion) akibat adanya tegangan dalam arah aksial. Sifat mekanik ini dapat ditentukan dengan persamaan
Ѵ =
Ԑ lateral Ԑ aksial
/eterangan Ѵ
0 &isbah "oisson
: l 0 regangan lateral (;) :a 0 regangan aksial (;) "ada uji kuat tekan uniaksial terdapat tipe pecah suatu contoh batuan pada saat runtuh. ipe pecah contoh batuan bergantung pada tingkat ketahanan contoh batuan dan kualitas permukaan contoh batuan yang bersentuhan langsung dengan permukaan alat penekan saat pembebanan.
BAB III AAT DAN BAAN
$.1 Aat Ta&e $.1 Aat*aat
&
&3M3 343
? 6
Mesin tekan AcontrolA
*
ial 2auge
=
5angka Sorong
B
Stop!atch
23M@3
$.2 Ba'an 6. Sampel @atuan
BAB I+ ,ARA KERJA
6. Menggunakan safety glasses dan safety shoes. *. Menyiapkan formulir data. =. "engukuran sampel, sampel harus memenuhi syarat 4' 0 *. B. Mempersiapkan alat mesin tekan, letakkan sampel batuan dipusat antara plat atas dan plat ba!ah mesin tekan. Sampel batuan diletakkan dengan permukaan ba!ah sampel menempel pada plat ba!ah. +. "ada mesin tekan dipasang tiga buah dial gauge untuk mengukur deformasi a>ial, lateral 6, dan lateral *. . Menghidupkan pompa, sehingga oli yang bertekanan tinggi akan masuk kedalam silinder. "iston dalam silinder bergerak keba!ah sampai permukaan sampel batuan menyentuh plat tekan bagian atas. /arena kedua permukaan contoh batuan telah menyentuh plat tekan menyebabkan kenaikan piston terhambat sehingga gaya didalam sampel batuan meningkat. @esarnya gaya yang ada dalam sampel batuan ini ditransmisikan ke sistem alat pengukur gaya. 4alu matikan pompa. 8. Mengatur jarum penunjuk pada ketiga dial gauge pada posisi AnolA. D. Menghidupkan kembali pompa dan mulai lakukan pembacaan gaya setiap interal * /& hingga terjadi failure dan dicatat proses pembebanan deformasi a>ial dan lateralnya. 7. Mematikan motor dan mencatat lamanya !aktu percobaan. 6<. "ercobaan dilakukan sebanyak * kali, karena terdapat dua sampel, yaitu sampel 3 dan @.
BAB + ASI PEN-AMATAN
@erikut adalah hasil pengamatan yang didapatkan oleh praktikan Ta&e .1 a!% Pen#a/atan Sa/0e U,S*A1
iameter Sampel (mm) ++.6 mm +B.*+ mm +B.= mm Rata*ata 3. //
"anjang Sampel (mm) 6**.+ mm 6*B.= mm 6*8.+ mm Rata*ata 124.767 //
BAB +I PERITUN-AN
A. Sa/0e U,S*B1
6. eformasi a>ial, lateral dan olumetric
abel .6 eformasi pada sampel UCS-@6
30.000 25.000
σ'
20.000
racture initiatio
15.000 10.000 5.000
σc
0.000 -0.150 -0.100 -0.050 0.000
0.050
0.100
Regangan Axial
0.150
Regangan Lateral
Regangan Volumetrik
Gambar 6.1 Kurva Regangan-Tegangan sampel UCS-B1
2. Kuat Tekan (σc)
σc
=
F failure A 60 kN
0
1 4
x 3.14 x 0.54583 m
2
0 *++B.=D6 k&'m *
0 *++B.=D6 k"a > 6< -= 0 *+.+B M"a
3. i!"a# $oi!!on ($oi!!on Ratio) %i#itung &ari gari! fracture initiation Ѵ =
Ԑ lateral Ԑ aksial
0.200
0.250
0.300
−
*
0.084
* -2
0.042
+. ,o&ulu! oung () ,eto&e A/erage
E
=
∆ σ ∆εa
20 MPa −7 MPa
0
0.065
−
0.03
13
0
0.035
0 =.86B
B. Sa/0e U,S*A1
6. eformasi a>ial, lateral, dan olumetric. abel .* eformasi pada sampel UCS-36
+0.000 35.000 30.000 25.000 Regangan Axial
20.000
Regangan Lateral
15.000
Regangan Volumetrik
10.000 5.000 0.000 -5.000 0.000 5.000 10.00015.000 20.00025.000 Gambar 6.2 Kurva Tegangan-Regangan sampel UCS-A1
2. Kuat Tekan (σc)
σc
=
F failure A 82 kN
0
1 4
x 3.14 x 0.54550 m
2
0 =+6<=.DB+ k&'m *
0 =+6<=.DB+ k"a > 6< -= 0 =+.6
+0.000 35.000
racture initiatio
σ'
30.000 25.000
Regangan Axial
20.000
Regangan Lateral
15.000 10.000 5.000 0.000 -0.150 -0.100 -0.050 0.000
0.050
0.100
Gambar 6.2 regangan axial-laeral
3. i!"a# $oi!!on ($oi!!on Ratio) %i#itung &ari gari! fracture initiation Ԑ lateral
Ѵ =
Ԑ aksial
*
−0.007 0.044
* -0.15 * -0.1
+. ,o&ulu! oung () ,eto&e A/erage
E
=
∆ σ ∆εa
14 MPa
30 MPa −18 MPa
0
0.065 −0.038
0
0.038
0 =.DB
BAB +II PEMBAASAN
"ercobaan yang dilakukan oleh praktikkan kali ini adalah melakukan uji kuat tekan uniaksial atau yang biasa disebut sebagai Unconfined Compressive Strength UCS!" Uji kuat tekan ini merupakan salah satu dari serangkaian percobaan yang dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sifat mekanik sebuah batuan. "ercobaan ini mempelajari apa yang akan terjadi pada batuan sebagai dampak dari diberikannya gaya atau tegangan yang secara konstan terus ditambah sampai pada akhirnya batuan tidak dapat agi menahan tegangan yang diberikan, yang kemudian berdampak terjadinya failure pada batuan. "ada percobaan ini, praktikkan menggunakan dua macam sampel. $aitu sampel dengan kode UCS-36 dan UCS-@6. "ada dasar nya, yang membedakan sampel ini satu sama lain adalah lama dibuatnya sampel tersebut. Sampel dengan kode 3 dibuat selama *D hari, sedangkan sampel dengan kode @ dibuat dalam jangka !aktu yang lebih singkat, yaitu 6B hari. /eduanya diberikan komposisi yang sama antara campuran semen dan pasir dengan perbandingan 66. "ada umumnya, sampel yang dibuat dengan jangka !aktu yang lebih lama cenderung untuk memiliki sifat lebih kompak daripada sampel yang dibuat dengan !aktu yang lebih singkat. Uji kuat tekan uniaksial akan memberikan gambaran antara hubungan tegangan dengan regangan dalam sebuah kura yang disebut dengan kura tegangan-regangan. /ura ini didapatkan dari menggambarkan = deformasi yang diukur saat pengujian berlangsung, yaitu deformasi aksial, lateral, dan olumetric. Selain itu, dari percobaan tersebut, kita dapat mengetahui nilai kuat tekan (#c), modulus$oung (%), dan nisbah poisson ("oisson ratio).
ari hasil percobaan yang kami dapatkan, sampel 3 mempunyai nilai kuat tekan (#c) sebesar *+,+B M"a. Sedangkan sampel @ mempunyai kuat tekan (#c) sebesar =+,6
