Sampel biasanya akan dijenuhkan, kemudian dikonsolidasikan dan akhirnya dicukur, paling sering hanya dalam kompresi – namun uji ekstensi dapat dilakukan dengan peralatan yang benar.
Selama pengujian, sampel dikenai kondisi tegangan yang berupaya mensimulasikan tegangan di tempat. Gambar 1 menunjukkan kondisi tegangan yang diterapkan pada sampel selama pengujian tipikal; Gambar 2 menunjukkan prinsip dasar tegangan efektif.
σ 1 – Tegangan Vertikal (aksial) (anggap ini sebagai beban vertikal yang diterapkan pada sampel)
σ 1 – σ 3 – Tegangan Deviator (tegangan akibat beban aksial yang diberikan pada benda uji melebihi tekanan pengekang.
σ 1 ' – Tegangan Vertikal (aksial) Efektif
σ 3 ' – Tekanan Pembatas yang Efektif
U – Tekanan Pori
Mengapa Kami Menggunakan Pengujian Triaksial
Uji triaksial merupakan salah satu pengujian yang paling banyak dilakukan di laboratorium geoteknik. Keuntungan pengujian ini dibandingkan metode pengujian lain yang digunakan di laboratorium geoteknik yang digunakan untuk menentukan kuat geser (seperti geser langsung) adalah drainase spesimen dapat dikontrol dan tekanan pori dapat diukur. Uji triaksial memungkinkan parameter seperti kohesi ( c' ), sudut gesekan internal ( φ ' ) dan kekuatan geser dapat ditentukan.
Uji triaksial juga dapat digunakan untuk menentukan variabel lain seperti kekakuan dan permeabilitas dengan peralatan yang benar.
Daftar beberapa masalah teknik umum yang dapat digunakan untuk uji triaksial dapat dilihat pada tabel 1, dengan jenis pengujian yang dijelaskan pada bagian berikutnya.
|
Masalah Lapangan
|
Jenis Analisis
|
Jenis Tes
|
|
Kegagalan Lereng Pertama Kali
|
Stres yang Efektif
|
Triaksial CU atau CD
|
|
Kegagalan Memotong Lereng
|
Stres yang Efektif
|
Triaksial CU
|
|
Bendungan Bumi
|
Stres Total
Stres Efektif
|
UU Triaksial
CU
Permeabilitas Triaksial Triaksial
|
|
Lapisan Terowongan
|
Stres Total
Stres Efektif
|
UU Triaksial
CU Triaksial
|
Tabel 1 – Uji Triaksial yang digunakan dalam Masalah Teknik umum
Uji triaksial UU biasanya digunakan untuk masalah teknik jangka pendek dan triaksial CU dan CD untuk melihat masalah teknik jangka panjang.
Berbagai Jenis Pengujian Triaksial
Ada 3 jenis tes triaksial yang umum:
UU Triaksial – Unconsolidated Undrained (bisa juga disebut QU untuk Quick Udrained)
Triaksial CU – Triaksial Tak Terdrainasi Terkonsolidasi
CD Triaksial – Triaksial Drainase Terkonsolidasi
Uji triaksial UU disebut uji tegangan total dan uji triaksial CU/CD disebut uji tegangan efektif. Gambar 1 menunjukkan tegangan yang terlibat dalam uji tegangan total dan Gambar 2 merangkum tegangan dalam uji tegangan efektif.
Tes Triaksial CU dan CD biasanya dimulai dengan tahap saturasi, yang kemudian mengarah ke tahap konsolidasi. Tahap konsolidasi dapat berupa;
a) isotropik; tegangan yang mengelilingi sampel adalah sama ke segala arah atau
b) anisotropik; tegangan di sekitar sampel tidak sama ke segala arah.
Pengujian tersebut biasa disingkat CIU (Consolidated Isotropic Udrained) atau CAU (Consolidated Anisotropic Udrained). Pada tahap terakhir sampel dicukur hingga gagal.
Uji triaksial UU umumnya tidak melakukan tahap saturasi atau konsolidasi; pengujian biasanya hanya terdiri dari tahap geser. Tes triaksial UU adalah tes cepat, yang membutuhkan waktu kurang dari 30 menit untuk dilakukan. Tes triaksial CU dan CD membutuhkan waktu yang jauh lebih lama untuk dilakukan dan dapat memerlukan waktu berminggu-minggu atau bahkan berbulan-bulan untuk menyelesaikannya. CD Triaksial biasanya memiliki durasi pengujian yang paling lama, karena selama tahap pengujian geser, tekanan air pori tidak boleh menumpuk, sehingga menghasilkan laju regangan yang sangat rendah. Triaixal CU lebih cepat dilakukan karena PWP dibiarkan meningkat dan kelebihan PWP diukur sepanjang tahap geser.
Uji tambahan yang disebut kuat tekan tak terbatas (UCS) juga dapat dilakukan dengan sistem triaksial. Ini memotong spesimen di bawah beban aksial tanpa tekanan pembatas.
Sistem dan Sel Triaksial yang Khas
Sel triaksial tipikal ditunjukkan pada Gambar 3 dokumen ini yang menunjukkan pengaturan sampel untuk pengujian. Pengaturan yang ditampilkan digunakan untuk tes triaksial CU dan CD. Uji triaksial UU juga dapat dilakukan dengan sistem ini atau sistem yang lebih sederhana dan lebih murah dapat dibeli jika hanya uji triaksial UU yang diperlukan.
Sampel disegel di dalam membran karet dan kemudian dikelilingi dengan air (tekanan sel). Tekanan sel kemudian digunakan untuk memberikan tekanan pada sampel (σ 3 ) Tekanan balik dapat ditambahkan untuk menjenuhkan sampel jika diperlukan. Sampel dibebani secara aksial selama geser dengan gaya yang diukur dengan sel beban, deformasi diukur dengan transduser perpindahan dan jika diperlukan tekanan pori dalam sampel dapat diukur. Perubahan volume sampel diukur dari garis tekanan balik menggunakan unit perubahan volume atau pengontrol tekanan otomatis.
Udara Terkompresi
Tipikal sistem triaksial untuk triaksial yang menggunakan udara bertekanan dapat dilihat pada gambar 4. Sistem ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang digunakan untuk hal-hal sebagai berikut:
Panel Tekanan – Hal ini memungkinkan air dan udara bertekanan didistribusikan dengan benar ke peralatan yang tepat untuk melakukan uji triaksial. Tekanan Sel (σ 3 – Tekanan Pembatas) dan Tekanan Balik dikontrol dari sini. Pengukur tekanan disertakan sehingga tekanan yang diketahui dapat diterapkan pada benda uji menggunakan pengatur tekanan yang dipasang pada panel.
Rangka Beban – Rangka beban digunakan untuk menerapkan deformasi pada spesimen triaksial. Rangka beban dapat dikontrol hingga tingkat akurasi yang tinggi (pengujian ini biasanya memerlukan kecepatan lambat). Load frame tersedia dalam berbagai kapasitas, VJ Tech dapat memasok frame dari kapasitas 10kN hingga 250kN. Yang ada pada Gambar 4 adalah kerangka beban 50kN dan dapat menerapkan beban hingga 50kN pada spesimen.
Silinder Udara/Air – Ini menyediakan antarmuka antara udara terkompresi dan air dalam sistem triaksial Anda. Mereka berisi kantung karet yang diisi dengan udara bertekanan untuk memberi tekanan pada air di dalam silinder, yang pada gilirannya memberikan tekanan yang digunakan dalam sel dan tekanan balik untuk pengujian triaksial kami. Tekanan yang dapat diterapkan sistem pada sampel dibatasi oleh kompresor.
Load Cell – Load cell atau alat pengukur beban lainnya seperti cincin beban, memberikan beban yang diperlukan untuk menggeser spesimen triaksial.
Transduser perpindahan – Ini bisa berupa dial gauge mekanis, dial gauge digital, atau transduser tipe LSCT dan digunakan untuk mengukur secara akurat deformasi yang diterapkan pada spesimen triaksial saat dicukur.
Sel Triaksial – Sel Triaksial hadir dalam berbagai ukuran dan peringkat tekanan. Sel berisi spesimen triaksial dan diberi tekanan selama pengujian.
Transduser Tekanan Pori – Dalam pengujian triaksial CU dan CD, tekanan di dalam sampel diukur ( U – Tekanan Pori). Hal ini dilakukan dengan menggunakan transduser tekanan yang dipasang pada dasar sel triaksial.
Unit Perubahan Volume Otomatis – Unit perubahan volume otomatis digunakan dalam beberapa pengujian triaksial untuk mengukur volume air yang masuk ke dalam spesimen dan juga perubahan volume spesimen selama pengujian.
Dengan sistem seperti ini tekanan diatur secara manual oleh teknisi yang melakukan pengujian. Output dari sel beban, transduser perpindahan, dan transduser tekanan biasanya dicatat dalam beberapa cara dan data dianalisis menggunakan perangkat lunak Clipp Studio VJ Tech.
Pengontrol Tekanan Hidraulik
Sistem Pro Triaksial untuk pengujian Triaksial menggunakan tekanan hidrolik dapat dilihat pada Gambar 5. Sistem terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut:
Panel Distribusi – Panel distribusi digunakan untuk menghubungkan pengontrol tekanan ganda ke sel triaksial. Ia juga memiliki sistem air de-aired yang terhubung dengannya. Hal ini memungkinkan pergerakan air dengan mudah ke lokasi yang diperlukan dalam sistem tanpa perlu memutuskan sambungan saluran. Pengukur tekanan pada panel digunakan untuk kalibrasi, tetapi tidak digunakan selama pengujian.
Pengontrol Tekanan/Volume Otomatis – Pengontrol tekanan otomatis ganda (DAPC) digunakan untuk menghasilkan tekanan untuk pengujian triaksial. Ia menggunakan motor stepper untuk memberi tekanan pada setiap silinder air untuk menghasilkan tekanan sel (σ 3 – Tekanan Pembatas) dan tekanan balik. Tidak diperlukan pasokan udara bertekanan. DAPC juga mampu mengukur perubahan volume selama pengujian. APC VJ Tech hadir dalam berbagai kapasitas tekanan dan Volume, DAPC pada gambar memiliki tekanan maksimum 3500 kPa dan Volume 250 cc untuk setiap Saluran
Rangka Beban – Rangka beban Pro digunakan untuk menerapkan deformasi pada spesimen triaksial. Rangka beban dapat dikontrol dengan tingkat akurasi yang tinggi. Load frame tersedia dalam berbagai kapasitas, VJ Tech dapat memasok frame dari kapasitas 10kN hingga 250kN. Yang ada pada Gambar 5 adalah kerangka beban Pro 50 kN dan dapat menerapkan beban hingga 50 kN pada spesimen. Bingkai beban memiliki pencatat data internal untuk mencatat data transduser selama pengujian dan juga dapat digunakan dalam mode mandiri menggunakan layar sentuh.
Load Cell – Load cell atau alat pengukur beban lainnya seperti cincin beban, memberikan beban yang diperlukan untuk menggeser spesimen triaksial.
Transduser perpindahan – Ini bisa berupa dial gauge mekanis, dial gauge digital atau transduser tipe LSCT dan digunakan untuk mengukur secara akurat deformasi yang diterapkan pada spesimen triaksial saat dicukur.
Sel Triaksial – Sel Triaksial hadir dalam berbagai ukuran dan peringkat tekanan. Sel berisi spesimen triaksial dan diberi tekanan selama pengujian.
Transduser Tekanan Pori – Dalam pengujian triaksial CU dan CD, tekanan di dalam sampel diukur ( U – Tekanan Pori), hal ini dilakukan dengan menggunakan transduser tekanan yang dipasang pada dasar sel triaksial.
Diperlukan Peralatan Tambahan
Untuk kedua sistem triaksial CU/CD, pasokan air yang dihilangkan udaranya juga diperlukan untuk pengujian. Sistem UU dapat menggunakan pasokan air utama jika diperlukan.
Sistem otomatis memerlukan komputer dan paket perangkat lunak seperti Clipp Studio VJ Tech, untuk mengontrol pengujian dan merekam keluaran transduser.
Pencatat data (baik bawaan maupun eksternal) akan digunakan untuk menyimpan pembacaan transduser yang diambil selama pengujian.
Peralatan persiapan sampel juga diperlukan, seperti: ekstruder sampel, cetakan sampel, membran, cincin 'o', cakram berpori, penggaris, kertas timbangan dan kertas saring.
Prosedur Uji – Standar Uji Triaksial
Tes triaksial didokumentasikan dalam berbagai standar internasional. Ini termasuk:
British Standard 1377 bagian 7 dan 8
ASTM D2850, D4767 dan D2166
Standar Australia AS1289 6.4.1 dan 6.4.2
Geospesifikasi Hong Kong 3
DIN Jerman 18137
Gost Rusia 12248-96
Tes tambahan juga dapat dilakukan dengan sistem triaksial seperti analisis Stress Path dan konsolidasi anisotropik. Meskipun prosedur pengujian tidak dirinci dalam standar di atas, prosedur ini cukup umum dan rinciannya dapat ditemukan dalam makalah akademis atau dalam Pedoman Pengujian Laboratorium Tanah Vol. 2 dan jilid. 3.
Dengan peralatan tambahan, sistem triaksial standar dapat ditingkatkan untuk melakukan pengujian berikut:
Analisis Elemen Bender (untuk menentukan G max suatu sampel)
Pengujian triaksial siklik/dinamis (untuk menentukan kekuatan geser siklik sampel dan juga digunakan untuk modulus dan sifat redaman)
Analisis Regangan Kecil (digunakan untuk analisis kekakuan) menggunakan transduser sampel yang mengukur deformasi aksial dan radial juga dapat dilakukan.
Prosedur Pengujian – Persiapan Sistem
Sebelum pengujian triaksial dilakukan, sangat penting dilakukan pemeriksaan untuk memverifikasi kinerja sistem. Kegagalan untuk melakukan hal ini dapat berarti periode pengujian diperpanjang atau sampel dimusnahkan dan tidak ada hasil yang diperoleh.
Daftar berikut adalah daftar periksa sistem yang disarankan sebelum pengujian apa pun dilakukan. Diasumsikan sistem sudah terinstal. Pemeriksaan tambahan mungkin diperlukan tergantung pada standar pengujian lokal Anda.
Buatlah air yang sudah dihilangkan udaranya dalam jumlah yang cukup untuk persiapan dan pengujian (ini dapat memakan waktu beberapa jam)
Bersihkan sel triaksial, berikan perhatian khusus pada alas dan alur yang menahan cincin 'o'.
Bersihkan cincin 'o' pada dasar sel dan pastikan bebas dari cacat
Siram blok penghilang udara yang terhubung dengan transduser tekanan pori. Beri tekanan dan periksa blok apakah ada kebocoran
Periksa kalibrasi transduser tekanan pori dan kalibrasi ulang jika perlu
Siram garis tekanan belakang
Periksa saluran tekanan balik dari kebocoran (mengikuti prosedur di sebagian besar standar akan memakan waktu setidaknya 24 jam)
Periksa keakuratan load cell dan transduser perpindahan.
Prosedur Pengujian – Pengaturan Sampel
Kebanyakan pengujian triaksial dilakukan pada sampel tidak terganggu berkualitas tinggi; standar lokal seperti Eurocode 7 memberikan rincian tentang apa yang dianggap sebagai sampel tidak terganggu berkualitas tinggi; Penting untuk disadari bahwa gangguan sampel (mulai dari pengumpulan, pengangkutan ke laboratorium, dan penyimpanan) akan mempengaruhi hasil yang diperoleh dari uji triaksial. Spesimen yang dibentuk kembali dapat diuji dan prosedur persiapan dapat ditemukan dalam standar dan teks yang relevan mengenai subjek ini.
Sampel biasanya disiapkan untuk memberikan rasio tinggi sampel terhadap diameter 2:1. Ujung sampel dipangkas untuk memastikannya rata dan rata. Hal ini umumnya dan paling mudah dilakukan dengan menggunakan cetakan sampel atau bekas untuk diameter sampel yang sedang diuji dan tepinya yang lurus.
Sampel kemudian ditimbang agar berat jenisnya dapat ditentukan dan diukur (baik panjang maupun diameternya) sehingga volume dan luasnya dapat dihitung. Dimensi sampel harus akurat sehingga tegangan dan regangan yang diterapkan pada spesimen selama pengujian dapat dihitung secara akurat.
Sekian dan terimakasih.
Source Teks : VJ.TECH.CO.UK
