32
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Penelitian Pemeriksaan material dasar dilakukan di Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Pasir Ynag digunakan dalam penelitian ini adalah pasir lolos saringan ASTM no. 10 dan tertahan Pada no. 200 dan nilai d50 diperoleh dari pengujian gradasi butiran. Pasir sebagai material dasar diayak terlebih dahulu untuk mendapatkan ukuran butiran yang besarnya relatif merata. Hasil analisis gradasi butiran dapat dilihat pada Tabel 5.1 dan 5. 2. Tabel 5.1 Analisis Gradasi Butiran sampel 1 sampelsampelsampelsampelMassa 1 Ukuran Saringan Jumlah Massa Tertahan Tertahan (g) No. (mm) (g) No. 10 2,000 0 0 No. 20 0,850 732,1 732,1 No. 30 0,600 413,3 1145,4 No. 40 0,425 84,4 1229,8 No. 50 0,300 39 1268,8 No. 70 0,212 38,1 1306,9 No. 80 0,180 14,4 1321,3 No. 100 0,150 17,3 1338,6 No. 120 0,125 8,5 1347,1 No. 200 0,075 18,5 1365,6 Pan 14,2 1379,8
Persentase Kumulatif (%) Tertahan 0,00 53,06 83,01 89,13 91,96 94,72 95,76 97,01 97,63 98,97 100,00
Lolos 100,00 46,94 16,99 10,87 8,04 5,28 4,24 2,99 2,37 1,03 0,00
Persen lolos (%)
(Sumber: Hasil Penelitian) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10
1
0,1
Diameter butiran (mm) Gambar 5.1 Gradasi butiran sampel 1
0,01
33
Tabel 5.2 Analisis Gradasi butiran sampel 2 222sampel 1 Massa Ukuran Saringan Jumlah Massa Tertahan Tertahan (g) No. (mm) (g) No. 10 2,000 0 0 No. 20 0,850 986,3 986,3 No. 30 0,600 422,3 1408,6 No. 40 0,425 19,4 1428 No. 50 0,300 1,7 1429,7 No. 70 0,212 0 1429,7 No. 80 0,180 0 1429,7 No. 100 0,150 2,8 1432,5 No. 120 0,125 1,4 1433,9 No. 200 0,075 4,6 1438,5 Pan 9,6 1448,1
Persentase Kumulatif (%) Tertahan
Lolos
0,00 68,11 97,27 98,61 98,73 98,73 98,73 98,92 99,02 99,34 100,00
100,00 31,89 2,73 1,39 1,27 1,27 1,27 1,08 0,98 0,66 0,00
Persen lolos (%)
(Sumber: Hasil Penelitian) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10
1
0,1
0,01
Diameter butiran (mm) Gambar 5.2 Gradasi butiran sampel 2 Analisis gradasi butiran menggunakan 2 sampel pengujian. Hasil analisis gradasi butiran dimasukkan dalam bentuk grafik grain diameter (Gambar 5.1 dan 5.2) yang kemudian dapat diketahui d50. Pada sampel 1 hasil d50 adalah 0,89 mm dan nilai d50 pada sampel 2 adalah 1,06 mm sehingga diperoleh nilai rata-rata d50 yaitu 0,975 mm. B. Analisis Pola Gerusan Pola gerusan di sekitar pilar tajam berasal dari aliran yang berasal dari hulu yang terhalang oleh pilar. Hal ini menyebabkann aliran air terganggu dan menjadi tidak stabil sehingga menimbulkan pusaran yang terjadi akibat kecepatan aliran yang
34
membentur pilar depan menjadi gaya tekan di sekitar pilar. Gaya tekan ini mengakibatkan terjadinya aliran bawah (down flow) yang dapat mengikis dasar saluran, yang dapat menimbulkan gerusan di sekitar pilar. Gerusan yang terjadi di bagian kiri dan kanan pilar disebakan oleh gradien kecepatan vertikal yang berubah menjadi gradien tekanan karena membentur dasar saluran yang terjadi di daerah tersebut, sedangkan daerah pengaruh gerusan di bagian tebing saluran disebabkan oleh kecepatan aliran itu sendiri. 1. Pilar Kapsul I-I
II-II
I-I
IV-IV
III-III
IV-IV
III-III
II-II
Gambar 5.3 Tampak atas pola gerusan di sekitar pilar kapsul potongan I-I
Elevasi (mm)
60
50
elevasi awal
40
elevasi akhir
30 20 10 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
Jarak potongan melintang (cm) (a)
45
35
potongan II-II
Elevasi (mm)
60
Pilar
50
elevasi awal
40
elevasi akhir
30 20 10 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Jarak potongan melintang (cm) (b) potongan III-III
Elevasi (mm)
60
Elevasi awal
40
elevasi akhir 20
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Jarak potongan melintang (cm) (c ) potongan IV-IV 60
Elevasi (mm)
50 40
elevasi awal
30
elevasi akhir
20 10 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Jarak potongan melintang (cm) (d) Gambar 5.4 Grafik elevasi dasar saluran dan pola gerusan pilar kapsul pada potongan I-I,II-II, III-III, IV-IV kondisi elevasi awal dan akhir potongan melintang
36
Pada gambar 5.4 menunjukkan tampak atas pola gerusan pada pilar kapsul. Pada bagian hulu terjadi gerusan sepanjang 8 cm dari pilar. Daerah pengaruh gerusan sekitar pilar dapat dilihat di bagian kanan pilar sepanjang 9 cm dan di bagian kiri pilar sejauh 10 cm, pada bagian samping pilar daerah pengaruh gerusan cenderung melebar. Pelebaran daerah gerusan tersebut terjadi sejauh 5 cm menuju hilir pilar. Terdapat daerah pengaruh gerusan juga yang berbentuk timbunan sedimen pada hilir pilar sepanjang 36 cm di bagian tengah, di bagian kiri garis pengaruh sepanjang 52 cm, sedangkan di bagian kanan daerah pengaruh gerusan sepanjang 44 cm. Potongan ini merupakan potongan melintang saluran . Gambar 5.4 bagian (a) potongan I-I menunjukan pola gerusan pada awal terjadinya gerusan di bagian hulu pilar yang berjarak 6 cm dari pilar. Lebar Daerah pengaruh gerusan pada potongan ini adalah 10 cm melintang pilar. Kedalaman gerusan maksimum yang terjadi adalah 0,6 cm. Pada Bagian (b) potongan II-II dapat dilihat bahwa kedalaman gerusan maksimum sebesar 4,4 cm yang terjadi di sekitar pilar bagian kiri dan kanan ujung pilar tajam. Lebar daerah gerusan pada potongan ini adalah 31 cm melintang pilar. Pada bagian (c) potongan III-III merupakan potongan pada bagian hilir pilar sejauh 4 cm dari pilar tajam mengalami gerusan melintang pilar sepanjang 40 cm dengan kedalaman gerusan maksimum sebesar 0,6 cm dan terjadi timbunan sedimen setinggi 0,2 cm dari elevasi awal dasar. Pada bagian (d) potongan IV-IV merupakan potongan akhir daerah pengaruh gerusan pilar kapsul, potongan ini sepanjang 53 cm dari ujung pilar.
Gambar 5.5 Pola gerusan di sekitar pilar kapsul
Arah melintang
37
Arah memanjang Gambar 5.6 Pola gerusan dan kontur elevasi dasar di sekitar pilar kapsul Gambar 5.5 menunjukan pola gerusan real di laboratorium sedangkan Gambar 5.6 menunjukkan pola gerusan dan kontur elevasi menggunakan SMS. Gambar 5.6 menggunakan skala warna dari biru yang mendeskripsikan elevasi dasar sebesar 58 mm sampai warna merah yang mendeskripsikan kedalaman gerusan maksimum ditunjukkan pada elevasi 10 mm. Elevasi awal dasar saluran ditunjukkan dengan warna biru sebesar 54 mm terdapat disepanjang hulu dan hilir saluran sehingga kedalaman gerusan maksimum sebesar 44 mm. Elevasi dasar saluran mulai terlihat berubah ketika terdapat halangan berupa pilar jembatan. Perubahan tersebut terlihat di sekitar hulu pilar elevasi dasar semakin dalam sampai tepat berada di sisi kiri dan kanan pilar kapsul yang ditandai dengan warna merah menunjukkan elevasi dasar dengan kedalaman 10 mm. Daerah pengaruh gerusan juga terlihat mendekati tebing saluran, semakin menuju ke tebing saluran elevasi mengalami kenaikan yang ditunjukkan dengan warna kuning dan hijau. Elevasi dasar saluran mulai mengalami kenaikan ketika menuju bagian hilir. Terdapat pula daerah pengaruh gerusan berupa sedimentasi pada elevasi 56 mm.
38
2. Pilar Tajam
I-I
II-II
III-III
III-III
II-II
I-I
IV-IV
IV-IV
Gambar 5.7 Tampak atas pola gerusan di sekitar pilar tajam Potongan I-I 60
Elevasi (mm)
50 40
elevasi awal
30
Elevasi akhir
20 10 0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Jarak potongan melintang (cm) (a) Potongan II-II 60
pilar
Elevasi (mm)
50 40 30
Elevasi awal
20
elevasi akhir
10 0 0
5
10
15
20
25
30
35
Jarak potongan melintang (cm) (b)
40
45
39
potongan III-III 60
Elevasi (mm)
50 40
elevasi awal
30
elevasi akhir
20 10 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Jarak potongan melintang (cm) (c)
Elevasi (mm)
60
Potongan IV- IV
50 40
elevasi awal
30
elevasi akhir
20 10 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Jarak potongan melintang (cm) (d) Gambar 5.8 Grafik elevasi dasar saluran dan pola gerusan pilar tajam pada potongan I-I,II-II, III-III, IV-IV kondisi elevasi awal dan akhir potongan melintang Pada gambar 5.8 menunjukkan tampak atas pola gerusan pada pilar tajam. Pada bagian hulu terjadi gerusan sepanjang 4,5 cm dari pilar. Daerah pengaruh gerusan sekitar pilar dapat dilihat di bagian kanan pilar sepanjang 16 cm dan di bagian kiri pilar sejauh 12 cm, pada bagian hilir pilar daerah pengaruh gerusan cenderung melebar. Pelebaran daerah gerusan tersebut terjadi sejauh 10 cm menuju hilir pilar. Terdapat daerah pengaruh gerusan juga yang berbentuk timbunan sedimen pada hilir pilar sepanjang 34 cm di bagian tengah, panjang daerah pengaruh gerusan di hilir pilar sejauh 54 cm. Potongan ini merupakan potongan melintang saluran. Gambar 5.8 bagian (a) potongan I-I menunjukkan pola gerusan pada awal terjadinya
40
gerusan di bagian hulu pilar yang berjarak 3 cm dari pilar. Lebar Daerah pengaruh gerusan pada potongan ini adalah 11 cm melintang pilar. Kedalaman gerusan maksimum yang terjadi adalah 1,3 cm. Pada Bagian (b) potongan II-II dapat dilihat bahwa kedalaman gerusan maksimum sebesar 3,4 cm yang terjadi di sekitar pilar bagian kiri dan kanan ujung pilar tajam. Lebar daerah gerusan pada potongan ini adalah 29 cm melintang pilar. Pada bagian (c) potongan III-III merupakan potongan pada bagian hilir pilar sejauh 8 cm dari pilar tajam mengalami gerusan melintang pilar sepanjang 36 cm dengan kedalaman gerusan maksimum sebesar 0,4 cm dari elevasi awal dan terjadi timbunan sedimen di bagian tengah setelah pilar setinggi 0,4 cm dari kondisi awal elevasi. Pada bagian (d) potongan IV-IV merupakan potongan akhir daerah pengaruh gerusan pilar tajam, potongan ini sepanjang 58 cm dari ujung pilar.
Arah melintang
Gambar 5.9 Pola gerusan di sekitar pilar tajam
Arah memanjang Gambar 5.10 Kontur elevasi dasar di pilar tajam
41
Gambar 5.7 menunjukan pola gerusan real di laboratorium sedangkan Gambar 5.8 menunjukkan pola gerusan dan kontur elevasi menggunakan SMS. Gambar 5.8 menggunakan skala warna dari biru yang mendeskripsikan elevasi dasar sebesar 60,5 mm sampai warna merah yang mendeskripsikan kedalaman gerusan maksimum ditunjukkan pada elevasi 20 mm. Elevasi awal dasar saluran ditunjukkan dengan warna biru sebesar 54 mm terdapat disepanjang hulu dan hilir saluran sehingga kedalaman gerusan maksimum sebesar 34 mm. Elevasi dasar saluran mulai terlihat berubah ketika terdapat halangan berupa pilar jembatan. Perubahan tersebut terlihat di sekitar hulu pilar elevasi dasar semakin dalam sampai tepat berada di sisi sudut kiri dan kanan pilar tajam yang ditandai dengan warna merah menunjukkan elevasi dasar sebesar 20 mm. Daerah pengaruh gerusan juga terlihat mendekati tebing saluran, semakin menuju ke tebing saluran elevasi mengalami kenaikan yang ditunjukkan dengan warna kuning dan hijau. Elevasi dasar saluran mulai mengalami kenaikan ketika menuju bagian hilir. Terdapat pula daerah pengaruh gerusan berupa timbunan pada elevasi 58 mm. C. Analisis Pola Aliran Pola aliran mengalir dari hulu menuju ke hilir saluran, dalam teori hidraulika air akan mengalir dari daerah yang memiliki tekanan yang tinggi menuju ke tekanan yang rendah.Tetapi, pola atau arah aliran bias saja berbelok apabila adanya perubahan morfologi penampang saluran seperti adanya pilar jembatan. Pola aliran berpengaruh untuk mengetahui jenis belokan aliran yang terjadi pada saat menabrak pilar jembatan. Hal tersebut juga berhubungan dengan turbulensi aliran yang akan memengaruhi kedalaman dan pola gerusan yang terjadi. Pola aliran dapat dianalisis dengan menggunakan sediment tracking. Sediment tracking tersebut akan mengalir sesuai arah aliran yang terjadi. Hal tersebut diamati secara visual pergerakan sediment tracking dalam waktu tertentu. Pada analisis pola aliran ini waktu tiap frame yaitu 0,28 detik.
42
1. Pilar Kapsul
(a)
(b)
(c)
43
(d)
(e) Gambar 5.11 Pola aliran dari hulu sampai hilir pilar Gambar 5.11 bagian (a), (b), (c), dan (d) menunjukkan kondisi pola aliran dari hulu pilar sampai ke hilir pilar kapsul. Terlihat bahwa pada bagian hulu pola aliran masih stabil, semakin menuju ke sekitar pilar pola aliran mulai tidak stabil karena aliran terganggu akibat adanya penyempitan saluran akibat terhalang pilar. Pola aliran di sekitar pilar kapsul cenderung menyebar seperti yang ditunjukkan oleh arah sediment tracking
dan memiliki pengaruh pola aliran lebih pendek daripada
pilar tajam. Kondisi aliran pada pilar kapsul ini, arah aliran cenderung mengikuti bentuk pilar. arah aliran menuju sisi pilar kapsul mengikuti bentuk pilar. Kecepatan pada daerah tersebut juga tidak stabil. Namun, semakin ke arah hilir pola aliran mulai
44
stabil karena telah menjauhi daerah pilar. Pola aliran yang terjadi akan berkembang sesuai mekanisme lubang gerusan yang terjadi di daerah sekitar pilar. Bentuk arus yang berbeda juga akan menyebabkan adanya gerusan di sekitar pilar. 2. Pilar Tajam
(a)
(b)
(c)
45
(d)
(e) Gambar 5.12 Pola aliran dari hulu sampai hilir pilar Gambar 5.12 bagian (a), (b), (c), dan (d) menunjukkan kondisi pola aliran dari hulu pilar sampai ke hilir pilar tajam. Terlihat bahwa pada bagian hulu pola aliran masih stabil, semakin menuju ke sekitar pilar pola aliran mulai tidak stabil karena aliran terganggu akibat adanya penyempitan saluran akibat terhalang pilar. Pola aliran di sekitar pilar tajam lebih terkonsentrasi pada titik tertentu seperti yang dapat dilihat pada arah sediment tracking. Arah aliran cenderung mengikuti bentuk pilar. Pada sekitar pilar tajam pola aliran menuju kiri dan kanan pilar mengikuti bentuk pilar. Kecepatan pada daerah tersebut juga tidak stabil. Namun, semakin ke arah hilir pola aliran mulai stabil karena telah menjauhi daerah pilar Bentuk arus yang berbeda juga akan menyebabkan adanya gerusan di sekitar pilar.
46
D. Analisis Kecepatan Aliran Kecepatan aliran setelah dilakukan eksperimen memiliki karakteristik berbeda pada setiap pilar. Kecepatan aliran akan berubah apabila ada perubahan morfologi pada penampang saluran seperti adanya pilar jembatan. Perubahan tersebut dapat berupa percepatan dan perlambatan dari kecepatan aliran awal sebelum adanya perubahan morfologi penampang saluran akibat adanya pilar jembatan.. Dari kedua jenis pilar, Kecepatan aliran di dekat pilar cenderung lebih kecil dan kecepatan aliran di daerah tebing saluran lebih besar. 1.
Pilar Kapsul
(a)
(b)
47
(c) Gambar 5.13 Vektor kecepatan aliran (a), vektor kecepatan aliran di hulu pilar (b) dan vektor kecepatan aliran di sekitar pilar kapsul (c)
Tabel 5.3 Kecepatan aliran di sekitar pilar kapsul Titik observasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x
y
2 9 1 8,5 4 9,5 2 7,5 5 10 0,5 3 7 12 10 16,5 14 20,5 4 10
0 0,5 0 0,5 0 1 0 2 0,5 2,5 0 2,5 0,5 1 0,5 0,5 0,5 2 0 0
jarak x (cm)
jarak y Perpindahan Waktu, t (s) V (m/s) (cm) (cm)
7
0,5
7,0178
0,142
0,4942
7,5
0,5
7,5166
0,142
0,5293
5,5
1
5,5902
0,142
0,3937
5,5
2
5,8523
0,142
0,4121
5
2
5,3852
0,142
0,3792
2,5
2,5
3,5355
0,142
0,2490
5
0,5
5,0249
0,142
0,3539
6,5
0
6,5000
0,142
0,4577
6,5
1,5
6,6708
0,142
0,4698
6
0
6,0000
0,142
0,4225
48
Tabel 5.3 Lanjutan x y jarak x Titik observasi 18 0,5 (cm) 10 0 11 8 18 0,5 16 0,5 12 7 23 0,5 11,5 0,5 13 6,5 18 1,5 14 0 14 6 20 0 0 0 15 6 6 0,5 0 0,5 16 6,5 6,5 2 0,5 0 17 3,5 4 0 0 0 18 5 5 1 0 0 19 5 5 0 0 0 20 5 5 0,5 0 0 21 4,5 4,5 0
jarak y Perpindahan Waktu, t (s) V (m/s) (cm) (cm) 0,5
8,0156
0,142
0,5645
0
7,0000
0,142
0,4930
1
6,5765
0,142
0,4631
0
6,0000
0,142
0,4225
0,5
6,0208
0,142
0,4240
1,5
6,6708
0,142
0,4698
0
3,5000
0,142
0,2465
1
5,0990
0,142
0,3591
0
5,0000
0,142
0,3521
0,5
5,0249
0,142
0,3539
0
4,5000
0,142
0,3169
(Sumber: Hasil perhitungan) Vektor kecepatan aliran menunjukkan arah dan besaran kecepatan yang terjadi di sekitar pilar. Sebelum adanya pilar arah dan besaran kecepatan stabil, namun setelah adanya halangan seperti pilar jembatan maka saluran mengalami penyempitan aliran sehingga arah dan besaran kecepatan aliran mulai tidak stabil. Gambar 5.13 menunjukkan vektor kecepatan aliran di sekitar pilar kapsul. Seperti yang terlihat pada gambar bahwa arah aliran mengikuti bentuk pilar. Nilai kecepatan di sekitar pilar kapsul memiliki rentang nilai 0,249 m/s sampai 0,565 m/s. Nilai kecepatan yang terjadi paling dekat dengan pilar cenderung lebih kecil, namun tidak menutup kemungkinan bahwa ada beberapa kecepatan yang lebih kecil pada jarak yang lebih jauh dari pilar. selain kecepatan aliran juga dianalisis kecepatan kritik di sekitar pilar. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel 5.4 dan gambar 5.14
49
Tabel 5.4 Kecepatan kritik di sekitar pilar kapsul Gaya kedalaman Titik Gravitasi, g aliran, h (m) observasi (m/s2) 1 0,026 9,81 2 0,032 9,81 3 0,036 9,81 4 0,061 9,81 5 0,068 9,81 6 0,068 9,81 7 0,054 9,81 8 0,054 9,81 9 0,054 9,81 10 0,051 9,81 11 0,052 9,81 12 0,054 9,81 13 0,059 9,81 14 0,063 9,81 15 0,028 9,81 16 0,029 9,81 17 0,025 9,81 18 0,025 9,81 19 0,025 9,81 20 0,025 9,81 21 0,025 9,81 (Sumber: Hasil perhitungan)
Slope, S 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004
Kecepatan Kritik, Ucr (m/s) 0,032 0,035 0,038 0,049 0,052 0,051 0,046 0,046 0,046 0,045 0,045 0,046 0,048 0,050 0,033 0,034 0,031 0,031 0,031 0,031 0,031
Kondisi bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak
Berdasarkan Tabel 5.4 di atas menunjukkan bahwa semua butiran sedimen yang berada di sekitar pilar di daerah gerusan tersebut bergerak. Seperti pada titik observasi 1 memiliki kecepatan kritik (Ucr) sebesar 0,032 m/s dengan nilai d50 0,975 mm dan menghasilkan butiran dasar tersebut bergerak pada daerah gerusan.
50
Gambar 5.14 Diagram shields pada pilar kapsul Gambar 5.14 menunjukkan grafik analisis awal gerak butir yang di tandai dengan lingkaran yang telah diberi nomor titik observasi berdasarkan vektor kecepatan pada analisis Particle Image velocimetry (PIV). Grafik tersebut tidak menggunakan hubungan bilangan
Reynolds
dan tegangan
geser
namun
menggunakan d50 pasir dan kecepatan kritik pasir (Ucr). Garis d50 dan garis Kecepatan kritik ditarik hingga berpotongan satu sama lain sehingga hal tersebut dapat menentukan pasir tersebut bergerak atau tidak. 2. Pilar Tajam
(a)
51
(b)
(c) Gambar 5.15 Vektor kecepatan aliran (a), vektor kecepatan aliran di hulu pilar (b) dan vektor kecepatan aliran di sekitar pilar tajam (c)
52
Tabel 5.5 Kecepatan aliran di sekitar pilar tajam Titik observasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
x
y
0 6 1,5 4,5 0,5 3,5 3,5 6 6 8 10,5 13 5,5 7 4 8 8 13 5 10,5 9 14 3 8 0 5,5 0,5 5 1 6,5 0,5 7 0 6 0 5
0 0 0,5 0,5 0,5 1 0 1 0 2,5 0,5 0,5 0 2 0 2,5 0,5 2 0 2 0 0 0 2 0,5 2 0 0 0,5 1 0 1 0 0,5 0 1,5
jarak x jarak y Perpindah (cm) (cm) an (cm)
waktu, t ( s)
V (m/s)
6
0
6,000
0,138
0,435
3
0
3,000
0,138
0,217
3
0,5
3,041
0,138
0,220
2,5
1
2,693
0,138
0,195
2
2,5
3,202
0,138
0,232
2,5
0
2,500
0,138
0,181
1,5
2
2,500
0,138
0,181
4
2,5
4,717
0,138
0,342
5
1,5
5,220
0,138
0,378
5,5
2
5,852
0,138
0,424
5
0
5,000
0,138
0,362
5
2
5,385
0,138
0,390
5,5
1,5
5,701
0,138
0,413
4,5
0
4,500
0,138
0,326
5,5
0,5
5,523
0,138
0,400
6,5
1
6,576
0,138
0,477
6
0,5
6,021
0,138
0,436
5
1,5
5,220
0,138
0,378
53
Tabel 5.5 Lanjutan Titik observasi 19 20 21 22 23 24 25 26
x
y
0 6,5 0 5,5 0 3,5 0 4 0 4,5 0 4,5 0 4 0 4
0 1 0 1 0 0,5 0 0 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0
jarak x jarak y Perpindah (cm) (cm) an (cm)
waktu, t ( s)
V (m/s)
6,5
1
6,576
0,138
0,477
5,5
1
5,590
0,138
0,405
3,5
0,5
3,536
0,138
0,256
4
0
4,000
0,138
0,290
4,5
0,5
4,528
0,138
0,328
4,5
0,5
4,528
0,138
0,328
4
0,5
4,031
0,138
0,292
4
0
4,000
0,138
0,290
(sumber: hasil Penelitian) Vektor kecepatan aliran menunjukkan arah dan besaran kecepatan yang terjadi di sekitar pilar. Sebelum adanya pilar arah dan besaran kecepatan masih stabil, namun setelah adanya halangan seperti pilar jembatan maka saluran mengalami penyempitan aliran sehingga arah dan besarn kecepatan aliran mulai tidak stabil. Gambar 5.11 menunjukkan vektor kecepatan aliran di sekitar pilar tajam. Seperti yang terlihat pada gambar bahwa arah aliran mengikuti bentuk pilar, pilar tajam memiliki sudut di sisi kiri dan kanan. Sehingga aliran mengalami belokan cenderung mengarah ke tebing saluran. Di sekitar pilar tajam kecepatan aliran mengalami perlambatan, seperti terlihat pada vektor nomor 2,3,4,5,7 secara berurutan bernilai 0,217 m/s, 0,22 m/s, 0,195 m/s, 0,232 m/s, 0,181 m/s. Nilai vektor kecepatan yang menjauhi pilar lebih besar dari pada kecepatan di dekat pilar, seperti
vektor
kecepatan pada nomor 16 memiliki vektor tepanjang sehingga nilai kecepatannya sebesar 0,477 m/s. Sedangkan nilai kecepatan aliran di hulu di tunjukan pada nomor 21,22,23,24,25,26, secara berurutan memiliki nilai 0,256 m/s, 0,290 m/s, 0,328 m/s,
54
0,328 m/s, 0,292 m/s, 0,290 m/s. Selain itu, dianalisis kecepatan kritik di sekitar pilar. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel 5.6. Tabel 5.6 Kecepatan kritik butir material dasar Gaya Kedalaman Gravitasi, g Aliran, h (m) (m/s2) 1 0,033 9,81 2 0,043 9,81 3 0,037 9,81 4 0,050 9,81 5 0,053 9,81 6 0,054 9,81 7 0,053 9,81 8 0,051 9,81 9 0,051 9,81 10 0,050 9,81 11 0,047 9,81 12 0,047 9,81 13 0,043 9,81 14 0,029 9,81 15 0,035 9,81 16 0,041 9,81 17 0,031 9,81 18 0,042 9,81 19 0,031 9,81 20 0,0295 9,81 21 0,0245 9,81 22 0,0245 9,81 23 0,0245 9,81 24 0,0245 9,81 25 0,0245 9,81 26 0,0245 9,81 (Sumber: hasil perhitungan) Titik observasi
Slope, Kecepatan Kritik, S Ucr (m/s) 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004
0,036 0,041 0,038 0,044 0,046 0,046 0,046 0,045 0,045 0,044 0,043 0,043 0,041 0,034 0,037 0,040 0,035 0,040 0,035 0,034 0,031 0,031 0,031 0,031 0,031 0,031
Kondisi bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak bergerak
55
Gambar 5.16 Diagram shields pada tajam Akibat adanya aliran air, maka terjadi gaya-gaya yang bekerja pada material sedimen. Gaya-gaya tersebut memiliki kecenderungan untuk dapat menggerakkan butir material dasar saluran. Pada saat gaya-gaya yang bekerja pada butiran material sedimen mencapai nilai tertentu,maka apabila sedikit gaya ditambah akan menyebabkan butiran sedimen bergerak, kondisi tersebut disebut kondisi kritik. Pada analisis gerak awal butir ini menggunakan parameter kecepatan kritik dan nilai d 50 butiran, untuk membuktikan apakah butiran sedimen bergerak pada daerah gerusan sekitar pilar atau tidak. Gambar 5.16 menunjukkan grafik awal gerak butir yang ditandai dengan lingkaran yang telah diberi nomor berdasarkan vektor kecepatan pada analisis Particle Image velocimetry (PIV). Grafik tersebut membuktikan bahwa semua butiran sedimen yang berada di sekitar pilar di daerah gerusan tersebut bergerak. Seperti pada nomor 1 memiliki kecepatan kritik (Ucr) sebesar 0,036 m/s dengan nilai d50 0,975 mm menghasilkan butiran dasar saluran tersebut bergerak pada daerah gerusan tersebut.
