Mekanika BatuanBagian 1

Arie Noor Rakhman S.T., M.T.

Klasifikasi batuan

� Berdasarkan genesa batuan:– Batuan beku– Batuan sedimen– Batuan metamorf

� Berdasarkan sifat fisik dan karakteristik butirannya :– Bertekstur kristalin (granit, marmer, sekis, gabro, dll)– Bertekstur klastik (batupasir, kalkarenit, konglomerat, dll)– Berbutir halus (basal, batu sabak, napal, batulempung,

hornfels, dll)– Organik (lignit, batubara, bitumen, dll)

MEKANIKA BATUAN

� Mempelajari sifat-sifat keteknikan batuan dan respon terhadap gaya yang bekerja padanya untuk kepentingan konstruksiuntuk kepentingan konstruksi

� Metoda untuk menangani (treatment) permasalahan konstruksi

Sifat Keteknikan

� Sifat keteknikan: sifat fisik batuan yang perlu dihitung dalam konstruksi bangunan.Contoh: densitas, BJ partikel, porositas, � Contoh: densitas, BJ partikel, porositas, permeabilitas, kadar air, strength, deformabilitas

� Sifat Keteknikan yang dipelajari: Sifat Fisik, Sifat Mekanik dan Sifat Indeks

Kondisi Fisik yang mengontrol Sifat Keteknikan Batuan

� Sifat Fisik, meliputi: tipe mineral, ukuran butir, ikatan dan distribusi butir berpengaruh thd kekuatan & densitas; bukan bukan sifat mekanis & indeks: ukuran butir, warna dan cerat

� Sifat Keteknikan : Sifat Keteknikan : – Deformabilitas– Kekuatan (strength)– Densitas– Permeabilitas– Porositas– Kadar air– Berat jenis partikel (Gs)– Hardness (abrasivity) – Environmental reactivity (Ex. Limestone)

Sifat Mekanik

Sifat Indeks

dikontrol

Ukuran butir penyusun

Pemerian ukuran butir � Skala Wentworth 1922: Jenis tanah Ukuran butir tanah (mm)

Bongkah (boulder) > 256Berangkal (couble)Kerakal (pebble)Kerikil (granule)Pasir sangat kasar (very coarse sand)Pasir kasar (coarse sand)Pasir sedang (medium sand)Pasir halus (fine sand)Pasir sangat halus (very fine sand)Lanau (silt)Lempung (clay)

256 – 6464 – 44 – 22 – 11 – ½½ - ¼

¼ - 1/81/8 – 1/16

1/16 – 1/256< 1/256

Berat Jenis batuan ���� strenght (1)

Tipe batuan Lokaliti ρ (densitas gr/cm3)

E (modulus elastisitas*109

N/m2)

Tegangan batuan (*106 N/m2)

τc kuat tekan τt kuat tarik

AmfibolAndesitBasaltBetonKonglomeratDiabasDioritDolomitGabroGneis

KaliforniaNevadaUSA-UtahNew YorkArizonaIlinoisNew YorkIdaho/N.Jersey

2,942,372,722,7-3,22,542,942,712,583,032,675

92,437,035,32,1-1,014,195,846,951,055,354,38

278,0103,058-1480,41-0,218832111990186162-223

22,87,23,2-18,10,04-0,023,055,18,23,013,86,9-15,5

Berat Jenis batuan ���� strenght (2)

Tipe batuan Lokasi ρ (densitasgr/cm3)

E (modulus elastisitas*109

N/m2)

Tegangan batuan (*106 N/m2)

τc kuat tekan τt kuat tarik

Granit USA 2,645 925,4/70,6 223,33 2,8-20,7GraywackeGypsumBatugampingBatulanauBatupasirMarmerKuarsitSerpihBajaTuf

AlaskaKanadaJerman/IndianaPensilvaniaOhio/UtahN.York/TenneseMinnesota/UtahUtah/Pensilvan-Nevada/Jepang

2,772,322,622,762,1852,712,652,817,852,15

68,4-26,96-63,830,610,52-21,3751,1522,06-84,831,22003,65-76

2212258,4511338,9-107106-126,9148-629101,4-215,836511,3-36

5,52,44,0356,5-11,75,17-116,5-11,73,5-23,41,38-17,23651,17-4,31

Sortasi

� Sortasi � Sortasi

Sortasi baik,banyak rongga

Sortasi buruk; rongga sedikit, telah terisi butiran halusSifat keteknikan bagus jika jenis mineral sama

Kemas

� Kemas terbuka � Kemas tertutup

Lebih kuat

Bentuk butir

� Membundar � Meruncing tanggung, agak membundar

Kekuatan friksi kecil- Lebih mudah tergelincir

apabila ada gaya- Singgungan berupa titik

Kekuatan friksi besar- Saling menyangga- Kekuatan terletak pd kontak antar butir- Singgungan berupa garis / bidang

permukaan butir yang bersentuhan- Kohesi (parameter kuat geser): semen

Kontrol air terhadap sifat keteknikan batuan ���� tanah

Hubungan volume dan berat batuan ���� tanah

a) Model volume tanah yang diambil dari lapangan

b) Model bagian-bagian dari contoh tanah, dipisah-pisahkan: udara dan air pada porinya;

c) Diagram garis hubungan, bagian kiri diagram garis untuk hubungan volume, bagian kanan diagram garis untuk hubungan berat

Angka pori (void ratio)

Angka pori e dinyatakan dalam desimal

Batas-batas e dinyatakan dalam desimal. Nilai-nilai khas untuk angka pori pasir alam: 0,5 – 0,8, untuk tanah kohesif: 0,7 – 1,1

Porositas (porosity)

� Porositas sering dinyatakan dalam persentase� Merupakan sifat indeks� Berfokus pada volume, volume pori terhadap volume total; tidak Berfokus pada volume, volume pori terhadap volume total; tidak

mempertimbangkan berat

Kadar air (water content)

� Kadar air sebagai variabel bebas

Kadar air batuan ���� tanah

� Kadar air berubah-ubah, tetapi khas� Sifat khas daerah tropis: >40% � curah

hujan dan organismehujan dan organisme� Kontrol: pori-pori antar butir, pori-pori pada

badan organisme, rekahan/zona lemah

Derajat kejenuhan (degree of saturation)

� Rasio antara air yang ada di dalam pori-pori/rekahan batuan terhadap jumlah total yang akan terdapat apabila seluruh pori/rekahan terisi air

� S = 0 persen, jika tanah dalam keadaan kering� S = 100 persen, jika pori-pori terisi pebuh air (tanah jenuh) � S = 100 persen, jika pori-pori terisi pebuh air (tanah jenuh)

Berat jenis (spesific grafity)

� Hasil perhitungan secara fisika: