Perpustakaan Digital ITB

Pengamatan perilaku stabilitas material granular sangat membantu dalam menjelaskan berbagai fenomena fisika mulai dari fenomena alam, kebencanaan hingga aktivitas industri. Oleh karena itu, tidak heran apabila berbagai penelitian baik secara teoritis maupun eksperimen dikembangkan untuk memperoleh perilaku stabilitasnya. Pada penelitian ini dikembangkan dua metode pendekatan untuk mengamati perilaku stabilitas material granular yakni sistem silinder berisi granular pada bidang miring dan model bangun terowongan granular. Pemilihan kedua metode pendekatan ini didasarkan pada faktor pemicu pergerakan granular berupa pemberian kemiringan dan perubahan densitas material. Di samping itu, eksperimen dikembangkan menggunakan metode sederhana dan berada disekitar kita serta penggunaan bahan-bahan yang mudah didapatkan. Pendekatan pertama dikembangkan melalui penggunaan silinder berisi granular pada bidang miring. Berdasarkan penurunan matematis terhadap variable-variabel yang bekerja pada silinder berisi granular di bidang miring, terdapat dua karakteristik sudut utama yakni repose angle ? yang berkaitan dengan kemiringan permukaan granular dan sudut kritis ?c yang berkaitan dengan kemiringan bidang ketika sistem tepat akan berotasi kebawah. Sistem silinder dapat berotasi ketika torsi sistem lebih besar dibandingkan gaya berat dalam arah berlawan sehingga menghasilkan persamaan sudut kritis (rumus). Persamaan ini berlaku untuk sistem silinder tunggal dan dapat dimodifikasi untuk penggunaan N-silinder dan jenis material yang berbeda-beda. Hasil perhitungan dan pengukuran menunjukan bahwa penambahan volume granular yang mengisi silinder akan berimbas pada peningkatan nilai sudut kritis hingga nilai tertentu. Akan tetapi nilai sudut kritis cenderung turun setelah mencapai sudut optimum seiring dengan pertambahan volume granular. Untuk N-silinder, besarnya sudut kritis dipengaruhi oleh fraksi volume dan jenis material yang digunakan. Sistem terkopel dengan material identik, sudut kritis optimum diperoleh saat kedua sisi silinder berisi granular dengan volume yang sama (rumus). Karakteristik ini dapat dimanfaatkan dalam pengembangan sistem granular braking. Untuk pendekatan kedua, dikembangkan dengan memanfaatkan faktor pemicu berupa perubahan densitas. Perubahan stabilitas secara sederhana dapat dibandingkan antara sifat pasir kering dengan pasir basah. Lebih lanjut, metode pendekatan ini dikembangkan menggunakan model bangun granular tunnel (terowongan granular). Stabilitas terowongan sangat ditentukan oleh karakteristik material seperti ukuran, densitas dan kandungan air serta ukuran dari terowongan yang digunakan. Secara umum, dalam kajian sipil diperoleh bahwa ukuran bangun memiliki hubungan linear dengan ketinggiaan bangun ( h ? R), sedangkan pada model ini hubungan ini dieksplorasi dengan menyediakan ruangan kosong seperti terowongan pada bagian dasar model. Eksperimen dilakukan menggunakan kotak transparan yang memiliki bagian berbentuk setengah silinder pada bagian bawahnya. Secara teoritis, stabilitas terowongan memenuhi hubungan (rumus). Hasil pengukuran dan perhitungan pada model terowongan menunjukan hubungan antara ketinggian kritis dan jari-jari terowongan adalan linear menurun. Di samping itu, model ini juga menunjukan perilaku stabilitas granular yang sangat dipengaruhi oleh ukuran butiran, kandungan air dan densitas sistem. Secara sederhana, mekanisme ini dapat dipahami dalam menganalisis fenomena subsiden akibat terbentuknya rongga-rongga di dalam tanah ataupun kajian awal terkait karakteristik stabilitas terowongan. (Keterangan : Abstrak dapat di baca pada file)