Studi Awal Fenomena Liquefaction Melalui Pengamatan Waktu Tenggelam Lempeng Berbentuk Lingkaran dalam Butiran-Butiran Styrofoam

RBL10

Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011) 1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia

Studi Awal Fenomena Liquefaction Melalui Pengamatan Waktu Tenggelam Lempeng Berbentuk Lingkaran dalam Butiran-Butiran Styrofoam Aisyah Amin, Eky Mufthi, Sparisoma Viridi Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk merancang peralatan sederhana dalam menampilakan fenomena liquefaction dan konstruksi yang dapat mengatasinya dengan menggunakan dinamo sebagai alat penggetar, wadah aquarium,dan software Microsoft office exel. Butiran styrofoam digunakan sebagai bahan komposisi yang digunakan sebagai pengganti bahan komposisi pasir atau kerikil. Fenomena yang terjadi dibandingkan dengan bahan butiran yang lain berdasarkan referensi. Pada percobaan ini mengamati fenomena terjadinya peristiwa liquefaction terhadap benda yang berada di atas permukaan styfrofoam yang berada dalam wadah pengamatan dengan bentuk permukaan berbentuk lingkaran. Pada peristiwa ini terlihat kecepatan tenggelamnya pada Styrofoam tidak berair lebih cepat dari pada Styrofoam berair. Begitu juga apabila massa bendanya lebih berat maka kecepatan tenggelamnya akan semakin cepat. Kata-kata kunci: liquefaction , butiran Styrofoam, potensiometer dan penggetar. Pendahuluan Gempa bumi adalah getaran yang terjadi di permukaan bumi. Gempa bumi dapat disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya adanya keruntuhan tanah dalam gua, tumbukan antara meteor dan permukaan bumi, serta peristiwa vulkanik[10]. Namun pada umumnya gempa bumi disebabkan oleh pergerakkan lempengan bumi (peristiwa tektonik). Walaupun bumi ini padat, namum lempeng bumi selalu bergerak, pergerakkan antara lempeng bumi menimbulkan tekanan berupa desakan antara kedua lempeng, apabila tekanan tersebut tidak tertahankan lagi, maka akan terjadi gempa. Gempa perlu dicatat untuk mengetahui seberapa skala besar atau kecilnya getaran, kapan dan dimana serta berapa besar energi dan kerusakan yang disebabkan oleh gempa tersebut. Terdapat daerah-daerah yang terjadi gempa fenomena liquefaction namun ada pula yang tidak terjadi gejala itu sama sekali [1]. Likuifasi adalah proses hilangnya kekuatan tanah akibat tegangan air pori yang timbul akibat beban siklis (berulang). Likuifaksi akan menyebabkan kerusakan pada struktur tanah diantara lain lateral spreading ataupun sand boiling secara tiba-tiba saat terjadinya gempa, sehingga struktur diatas tanah tersebut umumnya tidak dapat dipergunakan lagi. Fenomena liquefaction dimulai dan berakhir pada waktu yang berbeda-beda tergantung dari sifat tanah daerah tersebut [2]. Likuifaksi mempunya beban siklik pada tanah yang dapat mengurangi void ratio pada batas tertentu walaupun dengan kecepatan yang semakin menurun. Fenomena liquefaction ini perlu dan menarik untuk dipelajari, oleh karena itu perlu dilakukan pengamatan seperti yang dilaporkan pada tulisan ini. Sebagai ganti dari pasir, tanah ataupun kerikil digunakan Styrofoam, bahan ini telah sering pula digunakan untuk

ISBN 978-602-19655-1-1

Halaman 123 dari 216


pengamatan lain, misalnya pada Efek Kacang Brazil [4], yang untuk Efek Kacang Brazil (EKB) telah diamati pula dengan menggunakan intruder yang terbuat dari Styrofoam. Untuk EKB sendiri teramati bahwa air dapat mengurangi waktu naik [7]. Styrofoam telah digunakan secara transparan sejak penemuannya pada tahun 1941. Styrofoam merupakan suatu senyawa kimia yang disebut busa polystyrene diekstrusi. Ini memiliki kepadatan rendah, dan memiliki kemampuan yang lemah untuk melakukan ikatan karena besar udara yang terdapat di dalam strukturnya.. Kebanyakan orang akan mengenalinya dalam bentuk kemasan busa, karena jumlah udara dalam strukturnya. Styrofoam terbuat dari produk minyak bumi yang dikenal sebagai stirena, melalui proses kimia yang kompleks yang dikenal sebagai polimerisasi. Styrofoam bisa dihancurkan atau dibakar pada temperatur yang sangat tinggi, membuat hanya sejumlah senyawa akan melepaskan karbon. Namun jika dibakar dalam api yang normal bukan di insinerator khusus, ia melepaskan polutan seperti karbon hitam dan karbon monoksida. Styrofoam juga dikenal sebagai thermocol. Beberapa perubahan bentuk Styrofoam yang telah ditemukan, yaitu :

Gambar 1. a. Stable (kondisi Stabil), b. Unstable: Size Change (Tidak stabil: Perubahan ukuran), c. Unstable: Phase Separation (Tidak stabil: Pemisahan fase). Eksperimen Metode yang digunakan dalam pengambilan data pada percobaan ini adalah mengamati fenomena terjadinya likuifaksi terhadap benda yang berada di atas permukaan styrofoam yang berada dalam wadah pengamatan dengan mengubah beban yang yang berada dipermukaan Styrofoam. Benda yang digunakan mempunyai permukan luas berbentuk lingkaran, dan kemudian diberi tambahan beban secara bervariasi. Eksperimen ini dilakukan dengan menggunakan alat-alat seperti : (1) Alat penggetar, (2) Potensiometer, (3) Digital multimeter DT- 830 B, (4) Wadah berukuran 20cm x 20cm x 20 cm, (5) Lempeng Styrofoam berbentuk lingkaran dengan diameter 10,5cm, (6) Butiran Styrofoam, (7) Meja landasan, (8) Kabel, (9) Timbangan digital BBL 51, (10) Jangka sorong, (11) Gelas ukur, (12) Meteran, (13) Beban tambahan. Desain alat dapat dilihat pada Gambar 2.

ISBN 978-602-19655-1-1



Gambar 2. a. Desain Alat Tampak dari atas, b. Desain Alat Tampak dari atas, c. Skema Alat Hasil dan Diskusi Dalam pengambilan data disini digunakan dengan dua parameter utama yaitu pengukuran dengan komposisi bahan wadah aquarium yang menggunakan Styrofoam murni dan campuran Styrofoam plus air tanah (air biasa). Pada percobaan ini kami hanya mengamati fenomena terjadinya liquefaction terhadap benda yang berada diatas permuakaan butiran styrofoam yang yang berada dalam wadah pengamatan dengan dua parameter tersebut. Data dan hasil dari eksperimen ini terlihat dalam Tabel 1 berikut.

ISBN 978-602-19655-1-1



Tabel 1. Data dan hasil eksperimen. No 1 2 3 4 5 6 7

Massa Beban (gram) 13,8 24,4 35 45,6 56,2 66,8 77,4

Waktu (tanpa air) (sekon) 40,00 30,28 14,46 9,07 7,47 6,24 3,16

Waktu (menggunakan air) (sekon) 80,38 51,30 42,76 27,90 24,83 19,66 16,58

Dalam bentuk grafik dapat digambar sebagai berikut :

Gambar 3. Series1 (tanpa air), Series2 (menggunakan air). Dari gambar dapat dilihat bahwa waktu yang digunakan tanpa menggunakan Styrofoam jauh lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan air. Hal ini disebabkan massa jenis air lebih besar dari pada Styrofoam sehingga air dapat meredam getaran yang disebabkan oleh dinamo penggetar. Fenomena ini juga berbanding terbalik dengan Efek Kacang Brazil yang apabila menggunakan air akan membuat waktu tenggelamnya menjadi lebih cepat jika disbanding tanpa menggunakan air [5]. Fenomena liquefaction yang terlihat dalam eksperimen ini juga berbeda jika dilakukan dengan menggunakan material lain seperti tanah, pasir, kerikil dan sebagainya. Karena pada tanah ataupun pasir fenomena liquefaction menyebabkan air yang ada dibawah tanah naik kepermukaan karena getaran gempa tersebut. Dapat dikatakan bahwa fenomena liquefaction berhubungan dengan hilangnya kekuatan tanah pada keadaan jenuh air, atau dengan kata lain, hilangnya sifat kohesi pada partikel tanah yang diakibatkan oleh hilangnya daya dukung tanah tersebut [8].

ISBN 978-602-19655-1-1



Kesimpulan dan Saran Bahan baku untuk melihat fenomena liquefaction dapat dilihat dengan menggunakan parameter-parameter material seperti tanah, pasir, kerikil, dan lain-lain. Pada percobaan ini kami menggunakan Styrofoam yang membandingkan percobaan antara Styrofoam murni dan Styrofoam dengan penambahan air. Peralatan pada percobaan fenomena liquefaction dirancang dengan menggunakan wadah aquarium berukuran 20cm x 20cm x 20cm dan penggetar berasal dari dinamo dengan sumber getaran yang konstan kurang lebih 220 Volt. Didapatkan hasil dari percobaan ini adalah waktu yang dibutuhkan untuk menenggelamkan benda dengan proses getaran menghasilkan waktu yang lebih cepat untuk bahan Styrofoam murni dibandingkan dengan Styrofoam dengan penambahan air. Hal ini menunjukkan bahwa Gaya Archimedes berpengaruh penghambatan benda untuk tenggelam, karena massa jenis Styrofoam lebih kecil dari massa jenis air. Ucapan Terimah Kasih Kepada Dr. Neny Kurniasih dan Dr. Euis Sustini yang telah membantu dalam hal dana penelitian dan saran prasara penelitian yang digunakan. Dr.rer.nat. Sparisoma yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama dalam proses penelitian. Referensi [1] [2] [3] [4] [5]

[6]

[7] [8] [9]

H. Bolton Seed and William H. Peacok. 1971, “Test Procedures for Measuring Liquefaction Characteristics”, Journal of the Soil Mechanics and Foundutions Division 97 (8), 1099-1199. H. Bolton Seed, John Lysmer, and Philippe P. Martin. 1974, “Pore-Water Pressure Changes During Soil Liquefaction”, Journal of the Geotrcnichal Engineering Division 102 (4), 323-346. Kokeguchi Kiyoshi, Shimokawa Atsushi, Koushi Jun, and Tohata Ikuo. 2001. “Experimental Study on Strain_rate depency in Post-Liquefaction behavior of Sand”, Proceedings of JSCE (Japan Society of Civil Engineers) 680, 97-1007. Félix Darve. 1996, "Liquefaction Phenomenon of Granular Materials and Constitutive Stability", Engineering Computations 13 (7), 5-28. M. Samy Baladram, Ayu Fitri Yanti, Nurwenda Amini, Ika Kusuma Adriani, Nuning Nuraini, dan Sparisoma Viridi. 2011, "Efek Kacang Brazil dengan Intruder Prisma Segitiga-Terbalik", Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011), 22-23, Bandung, Indonesia N. Nuraini, M. S. Baladram, and S. Viridi. 2011, "Rise Time of Inverted Triangular Prism Intruder in Vibrating Granular Bed: Experiments and Model", The 5th International Conference on Research and Education in Mathematics (ICREM5), 22-24, Bandung. C. P. Clement, H. A. Pacheco-Martinez, M. R. Swift, and P. J. King. 2010, "The water-enhanced Brazil nut effect", Europhysics Letters 91 (5), 54001. Jefferies, Mike and Ken Been. 2006. “Soil Liquefaction”. Taylor and Francis. Abingdom, Oxon 32-40 Juan Hsein, C. Yuang H,K. Chih-Sheng. 2002. “Assesing CPT-based methods for liquefaction evaluation wth emphasis on the cases” .from the Chi-Chi, Taiwan. 812.

ISBN 978-602-19655-1-1



[10] Mabrur, Muhammad. 2009. “Analisa Potensi Likuifaksi pada Area Apron Bandar Udara Medan Baru”. Universitas Sumatera Utara. Medan, 2-4. [11] The Japanese Geochnical Society, 1998.”Remedial Measures Against Soil Liquefaction”. A.A. Balkema, Rotterdam, Netherlands. 97-120. [12] Robertson, P.K and Wride, C.E. 1990. “Soil Liquefaction using CP”. Can. Geotech.j, Ottawa. 20-43. Aisyah Amin*

Program Studi Magister Pengajaran Fisika Institut Teknologi Bandung [email protected]

Eky Mufthi

Program Studi Magister Pengajaran Fisika Institut Teknologi Bandung [email protected]

Sparisoma Viridi

Kelompok Keahlian Fisika Nuklir dan Biofisika, FMIPA, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No. 10 Bandung [email protected]

*Corresponding author

ISBN 978-602-19655-1-1


Studi Awal Fenomena Liquefaction Melalui Pengamatan Waktu Tenggelam Lempeng Berbentuk Lingkaran dalam Butiran-Butiran Styrofoam

Recommend Documents