PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sungai merupakan saluran alami dan juga merupakan jenis saluran terbuka yang umum bentuk penampangnya tidak beraturan. Sungai sendiri mempunyai ciri-ciri morfologi yang akan berubah akibat bentuk penampangnya akibat faktor manusia dan faktor alam seperti pembangunan bendungan, pintu air, bendungan, check dam, dan lain-lain. Jembatan adalah suatu struktur yang dibangun untuk menghubungkan dua jalan yang dipisahkan oleh rintangan seperti aliran sungai, lembah terjal, jurang, perlintasan jalan, jalur kereta api, waduk, saluran irigasi dan lain-lain.
Bisa dibilang jembatan merupakan salah satu alat transportasi yang sangat penting karena dengan adanya jembatan dapat mempersingkat waktu perjalanan menuju suatu tempat atau wilayah. Pilar adalah struktur di bawah jembatan. Merupakan struktur beton bertulang yang berfungsi bertumpu pada pondasi tiang pancang. Dalam banyak kasus, keruntuhan jembatan biasanya disebabkan oleh kegagalan stabilitas tiang jembatan.
Pilar-pilar tersebut mempunyai pengaruh yang besar terhadap fenomena fisik aliran sungai, terutama disekitar pilar itu sendiri, seperti perubahan pola aliran, gerusan, sedimentasi dan lain sebagainya.
Rumusan Masalah
Hasil perhitungan bilangan Reynolds (Re) untuk drainase tanpa tirai sayap beton dapat dilihat pada tabel berikut. Hubungan kecepatan (V) dan tinggi muka air (h) pada 3 variasi debit pada drainase tanpa tirai sayap beton. Pola perubahan dasar saluran yang terarah dengan Q m3/detik pada waktu (t) 30 menit tanpa menggunakan susunan tirai sayap beton.
Hasil simulasi pola aliran menggunakan software Iric By Nays2DH pada aliran tanpa menggunakan tirai sayap beton dengan debit Q m3/s. Perbandingan kecepatan dan ketinggian air sebelum dan sesudah menggunakan tirai sayap beton dapat dilihat pada gambar berikut. Perbandingan kecepatan (v) dan tinggi muka air (h) sebelum dan sesudah penggunaan tirai sayap beton dengan saluran pembuangan (Q m3/detik.
Perbandingan perubahan dasar saluran sebelum dan sesudah menggunakan formasi tirai sayap beton untuk 3 variasi debit ditunjukkan pada gambar berikut. Hasil simulasi pola aliran menggunakan software Iric By Nays2DH pada aliran menggunakan tirai sayap beton dengan debit Q m3/s.
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Batasan Masalah
Sistematika Penulisan
KAJIAN PUSTAKA
Landasan Teori
- Sungai
- Pilar
- Aliran pada Saluran Terbuka
- Klarifikasi Aliran
- Pola Aliran
- Distribusi Kecepatan Aliran
- Debit Pengaliran
- Bilangan Froude (Fr)
- Bilangan Reynold (Re)
Aliran dapat dibedakan menjadi 3 jenis aliran dengan menggunakan parameter bilangan Froude (Fr), yaitu aliran subkritis, kritis, dan superkritis. Pola aliran di sekitar dermaga sangat kompleks dan perilaku hidrodinamiknya sulit dinilai, terutama pola aliran di depan dermaga. Menurut Graf (1998) dalam Rinaldi, pola aliran plume adalah aliran vertikal ke bawah yang membentuk pusaran, dan aktif menimbulkan gerusan.Besarnya pusaran air ditentukan oleh besar kecilnya plume dan akan mempengaruhi besarnya gerusan yang terjadi.
Pola aliran akan berubah jika terdapat hambatan pada aliran sungai, misalnya pada pangkal paha, abutmen jembatan, tiang jembatan, dan lain-lain. Pola aliran yang bergerak lurus atau terus-menerus tanpa pola turbulen disebut pola aliran laminar. Partikel-partikel ini mengikuti pola aliran dan terbawa mengelilingi dermaga menuju sungai.
Bilangan Froude merupakan bilangan nondimensi antara gaya gravitasi dan gaya inersia aliran air. Bilangan Froude merupakan parameter untuk membedakan jenis aliran, sehingga aliran dikatakan kritis bila bilangan Froude = 1, aliran subkritis bila bilangan Froude < 1, dan aliran superkritis bila bilangan Froude > 1.
Matriks Penelitian
Model tirai sayap beton yang digunakan dalam penelitian ini berbentuk persegi dengan sisi depan melengkung (persegi panjang dengan lengkungan berbentuk baji) dengan tinggi 25 cm, lebar 3 cm, dan panjang 3 cm. Penelitian ini direncanakan menggunakan model kolom beton berbentuk silinder dan model peredam tirai sayap beton sisi depan melengkung dengan formasi penempatan tirai berbentuk segitiga. Hasil perhitungan untuk drainase menggunakan beton wing tirai diperoleh kondisi aliran yang berbeda-beda, untuk debit (Q m3/detik) diperoleh kondisi aliran subkritis (Fr < 1) di seluruh titik pengamatan, untuk debit (Q m3/detik) kondisi aliran kritis diperoleh (Fr = 1) pada titik pengamatan 1 dan 2, kemudian kondisi aliran berubah menjadi subkritis pada titik pengamatan 3 hingga 10, untuk debit (Q m3/detik diperoleh kondisi aliran superkritis (Fr > 1) pada titik pengamatan 1 hingga pengamatan titik 4, kemudian kondisi aliran berubah pada titik pengamatan 5 menjadi aliran subkritis (Fr = 1), kondisi aliran berubah kembali setelah melewati formasi tirai sayap beton menjadi aliran subkritis (Fr < 1) pada titik pengamatan 6 menuju titik pengamatan 10.
Hasil perhitungan bilangan Reynolds (Re) pada aliran dengan menggunakan sayap beton dapat dilihat pada tabel berikut. Hasil analisis pola aliran sekitar pilar pada drainase tanpa menggunakan wing tirai beton yang disimulasikan menggunakan software Iric By Nays2DH dapat dilihat pada gambar berikut. Hubungan kecepatan (V) dengan tinggi muka air (h) pada 3 variasi debit pada drainase menggunakan tirai sayap beton Hasil pengamatan menunjukkan bahwa pada drainase melalui formasi tirai sayap beton pada 3 variasi debit terjadi penurunan kecepatan yang besar yaitu pada titik pengamatan 6 diikuti dengan kenaikan muka air yang signifikan (h), hal ini disebabkan adanya perubahan pola aliran setelah melewati formasi tirai sayap beton.
Perubahan pola aliran dan melambatnya aliran air setelah melewati tirai beton akan sangat mempengaruhi kondisi dasar saluran di sekitar pilar, tekanan air pada pilar akan berkurang dan terjadinya pusaran tapal kuda serta gulungan permukaan dapat diminimalkan. Pola arah perubahan dasar saluran dengan Q = 0,01340 m3/s pada waktu (t) 30 menit menggunakan tirai sayap beton Hasil analisis pola aliran di sekitar kolom pada drainase menggunakan tirai sayap beton yang disimulasikan dengan software Iric By Nays2DH dapat dilihat pada gambar berikutnya. Kesimpulan yang dapat diambil dari analisis eksplorasi pengaruh tirai sayap beton terhadap pola aliran disekitarnya adalah.
METODE PENELITIAN
Tempat Dan Waktu Penelitian
Hasil perhitungan nilai Froude dengan 3 variasi aliran pada aliran sebelum dan sesudah penggunaan tirai sayap beton menunjukkan bervariasi. Untuk aliran tanpa penggunaan tirai sayap beton, aliran (Q m3/s) menjadi subkritis. kondisi aliran (Fr < 1) pada seluruh titik pengamatan, pada debit (Q m3/s) diperoleh aliran kritis (Fr = 1) pada titik pengamatan 1 dan 2, kondisi aliran berubah menjadi subkritis (Fr < 1) pada pengamatan titik 3 ke titik pengamatan 10, setelah itu pada saat debit (Q m3/detik diperoleh kondisi aliran superkritis (Fr > 1) dari titik pengamatan 1 ke titik pengamatan 4, kondisi aliran kemudian berubah menjadi kritis (Fr = 1) di titik pengamatan 5 dan titik pengamatan 6, kondisi aliran berubah lagi menjadi subkritis (Fr < 1) setelah melewati pilar di titik pengamatan 7 ke titik pengamatan 10.
Jenis Penelitian Dan Pengumpulan Data
Model Saluran
Model Pilar Dan Tirai Sayap Beton
- Model Pilar
- Model Tirai Sayap beton
Alat Dan Bahan
- Alat Yang Digunakan Pada Penelitian ini
- Bahan Yang Digunakan Pada Penelitian ini
Variabel Penelitian
Pelaksanaan Penelitian
Prosedur Penelitian
- Analisis Data
Pengoperasian awal meliputi pemasangan model kolom tanpa tirai, kemudian air dialirkan dari saluran keluar kecil ke saluran keluar yang telah ditentukan hingga mencapai ketinggian konstan. Data yang diperoleh diolah di Excel untuk menghitung variabel penelitian, kemudian data tersebut dimasukkan ke dalam software Iric Penulis: Nays2DH untuk memodelkan pola aliran aset. Untuk mengetahui perubahan dasar saluran, data tersebut kemudian dimasukkan ke dalam program Surfer untuk mengetahui garis kontur permukaan sekitar kolom dan pola perubahan dasar saluran.
Flow Chart
Hasil simulasi menunjukkan perubahan pola aliran ketika aliran melewati tirai depan, kemudian terjadi turbulensi dan merambat ke tirai sayap beton lainnya. Perubahan pola aliran dan turbulensi yang terjadi pada saat aliran melewati tirai sayap beton menyebabkan kecepatan aliran (V) melambat dan. Perubahan pola aliran setelah melewati tirai sayap beton mengakibatkan penurunan kecepatan aliran (V) yaitu V = 0,440 m/s dan bertambahnya tinggi permukaan air yaitu h = 0,115 m, jadi tekanan di kutub juga turun. dan memperkecil perubahan alas saluran disekitar tiang masing-masing = 5,4 cm. Laju aliran mengalami penurunan yang signifikan setelah melewati desain tirai sayap beton, untuk debit (Q m3/detik pada titik pengamatan 5 (sebelum melewati susunan tirai sayap beton) diperoleh kecepatan ( V) = 0,336 m/detik dan setelah melewati penempatan tirai pada titik pengamatan 6 (tepat di depan model pilar) diperoleh kecepatan (V) = 0,213m/s, untuk debit (Q m3/s sebelum melewati susunan tirai diperoleh kecepatan (V) = 0,501 m/s didapat dan setelah melewati susunan tirai kecepatannya (V) = 0,273m/detik, untuk debit (Q m3/detik sebelum melewati susunan tirai kecepatannya (V) = 0,733m/detik dan setelah melewati tirai kecepatan (V) = 0,440m/detik.
Untuk penelitian selanjutnya disarankan menggunakan formasi susunan tirai lebih dari satu, dengan memvariasikan jarak dan dimensi model tirai sayap beton yang berbeda.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan Bilangan Froude (Fr)
- Perhitungan Bilangan Froude (Fr) tanpa Tirai Sayap Beton
- Perhitungan Bilangan Froude (Fr) dengan Tirai Sayap Beton
Perhitungan Bilangan Reynold (Re)
- Perhitungan Bilangan Reynold (Re) tanpa Tirai Sayap Beton
- Perhitungan Bilangan Reynold (Re) dengan Tirai Sayap Beton
Perhitungan Koefisien Tahanan Aliran
Koefisien chezy ini menggambarkan derajat kekasaran saluran dengan menggunakan rumus Van Rijn dan Stickler. Perhitungan koefisien Chezy untuk 3 versi aliran pada drainase tanpa menggunakan tirai dan drainase dengan menggunakan tirai ditunjukkan pada tabel 14, 15, 16.
Analisis Aliran dan Perubahan Dasar Saluran
- Analisis Pola Aliran tanpa Tirai Sayap Beton
- Analisis Pola Aliran menggunakan Tirai Sayap Beton
Dari hasil simulasi terlihat bahwa pola aliran di sekitar dermaga bersifat turbulen, setelah melewati dermaga aliran akan membelok ke kiri dan kanan saluran sehingga mengakibatkan kedalaman aliran bertambah, setelah itu aliran akan membentuk a pusaran (turbulen) di belakang pilar. Aliran di dasar saluran melalui pilar akan membentuk penggulung permukaan (Surface Roller) kemudian berputar ke sisi pilar membentuk pusaran vertikal. Tingginya tekanan air pada pilar-pilar tersebut akan mengakibatkan perubahan besar pada dasar saluran di sekitar pilar-pilar tersebut.
Arisanto, B, 2000 Menggunakan software SMS 5.04 untuk mempelajari pola aliran dan gerusan di sekitar tiang jembatan Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Putra, Devansyah Putra, 2018, Pengaruh Tiang Jembatan Pango Terhadap Pola Aliran Sungai Krueng Aceh Universitas Syiah Kuala Malaysia.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
2006, Perbandingan tingkat efisiensi penanganan geser pada kolom silinder antara tirai dan pelat (studi model fisik pada aliran kritis), Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Analisis Penataan Tirai Optimal Sebagai Perlindungan Tiang Jembatan Gudang Lokal, Jurnal Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. 2018, Analisis Penataan Tirai Optimal Sebagai Pelindung Pilar Jembatan Gudang Lokal Universitas Kriste Petra Surabaya.
2013, Model Peredam Gerusan dengan Tirai Samping Depan Melengkung (PSDM) di Pillar Zone Universitas Muhammadiyah Makassar Makassar. Penentuan kedalaman dan pola gerusan akibat aliran superkritis pada pintu kunci Hili menggunakan end sill dan buffalo block dengan simulasi model, Universitas Brawijaya Malang. Pengaruh penempatan rangkaian kolom pada tiang jembatan terhadap kedalaman gerusan Universitas Negeri Yogyakarta Yogyakarta.
