perilaku batuan
DESCRIPTION
Mekanika BatuanTRANSCRIPT
1
PERILAKU BATUAN (ROCK BEHAVIOR)
Perilaku Batuan
Secara mekanis batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda saat menerima beban
Ditentukan dengan pengujian kuat tekan
Perilaku Konstitutif Batuan atau Kurva Tegangan – Regangan Persamaan Rheology (hub.tegangan – regangan)
Uji Laboratorium dengan tegangan konstan terhadap fungsi waktu Uji Rayapan (Uji Creep)
Uji Laboratorium dengan regangan konstan terhadap fungsi waktu Uji relaksasi
2
3
Kurva Tegangan – Regangan (Bieniawski, 1967)
Tahapan
1. Penutupan Rekahan (closing crack)a) Pada saat awal dikenakan gaya, kurva landai dan tidak linier
b) Gaya yang diterima batuan digunakan utk menutup rekahan
2. Deformasi elastik sempurna (perfectly elastic deformation) Kurva linier sampai batas elastik
3. Perambatan rekahan stabil (stable fracture propagation) Terbentuk fracture baru tapi perambatannya stabil sehingga kurva
tetap linier
4. Perambatan rekahan tidak stabil (unstable fracture propagation) Batas elastik dilampaui, perambatan rekahan menjadi tidak stabil
Kurva tidak linier, kemudian batuan akan hancur
4
Kuat tekan jangka panjang
Kekuatan batuan dari hasil pengujian kuat tekan sangat dipengaruhi oleh lamanya pengujian tersebut berlangsung
Semakin lama pengujian, kekuatan dan modulus deformasinya semakin rendah
(#)
Kurva kuat tekan
jangka panjang
(Bieniawski, 1970)
Perilaku Batuan(#)
Material Elastik
Rheologi ideal dimana regangan terjadi akibat adanya tegangan dan akan pulih saat tegangannya kembali ke nol
Tidak terjadi deformasi permanen saat tegangan dibuat nol
7
Elastik non linier (reversible)
Elastik linier (reversible)
ss
s1
s1 = 0
e e
e
e1
Material plastis
Plastisitas : karakteristik batuan di mana terjadi regangan permanen yang besar sebelum batuan tersebut hancur
(#)
Elasto Plastik
s
s1 > sE
s1 = 0
e
e
e1
er
teEer
Perilaku Batuan(#)
Elasto Plastik Sempurna
s
eeeEer
sE
sr
sE
Elastik Fragile
eE
Creep (rayapan)
Pengujian dengan tegangan konstan
Terbagi menjadi 4 tahapan :
Daerah I : Tidak ada creep
Daerah II : Creep stabil
Kestabilannya untuk jangka panjang
Regangan tidak akan bertambah sampai kapanpun pada kondisi tegangan konstan
Daerah III : Creep dengan kestabilan semu
Pada saat tertentu akan terjadi failure
Daerah IV : Creep tidak stabil
Pada beberapa saat saja akan terjadi failure
(#)
Creep (Rayapan)(#)
Relaxation
Pengujian dengan regangan konstan
Terbagi menjadi 4 tahapan:
Daerah I : Tidak ada relaxation
Daerah II : Relaxation stabil
Kestabilannya untuk jangka panjang
Daerah III : Relaxation dengan kestabilan semu
Pada saat tertentu akan terjadi failure
Daerah IV : Relaxation tidak stabil
Pada beberapa saat saja akan terjadi failure
(#)
Relaksasi(#)
Hubungan Tegangan - Regangan(#)
Untuk Batuan Elastik Linier dan Isotrop
Batuan dikenakan tegangan sebesar s1 pada arah (1), sedangkan pada arah (2) dan (3) = 0
Batuan dikenakan tegangan sebesar s2 pada arah (2), sedangkan pada arah (1) dan (3) = 0
Batuan dikenakan tegangan sebesar s3 pada arah (3), sedangkan pada arah (1) dan (2) = 0
(#)
Hukum HOOKE
Batuan dikenakan tegangan ;
s1 pada arah (1)
s2 pada arah (2) Hukum Hooke
s3 pada arah (3)
Rumus Umum :
N = s1 + s2 + s3
i bervariasi dari 1 - 3
(#)
Hukum HOOKE
Jika tidak pada arah prinsipal, maka hubungan regangan – tegangan
i dan j bervariasi 1 -3
Strain tensor
Stress tensor
(#)
Bentuk umum tegangan - regangan
Bentuk umum hubungan tegangan – regangan
1. Arah prinsipal :
2. Tidak pada arah prinsipal
Keterangan :
m dan l dikenal sebagai Konstanta LAME
(#)
Hubungan Tegangan – Regangan pada BidangElastik Linier dan Isotrop
Untuk menyederhanakan perhitungan tegangan – regangan dibuat model 2 dimensi, meskipun kenyataannya 3 dimensi
Regangan Bidang (Plane strain)
Tegangan Bidang (Plane Stress)
Symetrical Revolution
(#)
1. Regangan Bidang (Plane strain)
Sebuah terowongan dengan sistem sumbu kartesian x, y, z dipotong oleh sebuah bidang dengan sumbu x, y
(#)
Bidang dari model Plane strain
Regangan Bidang(#)
akibatnya
Matriks plane strain(#)
Tegangan Bidang(#)
Symetrical Revolution(#)
Jika sebuah benda berbentuk silinder diputar pada sumbunya, maka benda tersebut dapat diwakili oleh sebuah bidang
Karena sumbunya merupakan sumbu simetri cukup diwakili oleh bidang yang diarsir