Efek Tegangan Geser dan Keseragaman Ukuran Butiran Terhadap Tebal Static Armour

CAHYONO IKHSAN, ST.,MT, Dr. Ir. Adam Pamudji Rahardjo, M.Sc ;Prof. Ir. Djoko Legono, Ph.D ; Prof. Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto

2015 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Sipil

Armouring adalah suatu proses terbentuknya lapisan pelindung (armour layer) di dasar sungai yang diawali dari pergerakan sedimen dasar (bedload) sampai terjadinya erosi permukaan dasar (eroded surface) sehingga tercapai lapisan dasar yang stabil atau kondisi equilibrium yaitu tidak ada lagi sedimen dasar (bedload) yang terangkut. Armour layer merupakan jenis gravel dengan susunan gradasi butir yang hampir seragam terletak di permukaan dasar dan menghambat gerak bedload yang melintas di atasnya. Bagaimana mekanisme terbentuknya armour layer dan rumus ketebalannya menjadi tujuan pada penelitian ini. Penelitian dilakukan di laboratorium Hidraulika PS-IT UGM, menggunakan perangkat utama sediment recirculacy flume pada dinding terbuat dari plexiglass dengan dimensi panjang 10,00 m, lebar 0,60 m, tinggi 0,45 m. Kemiringan dasar saluran yaitu 1%, 1,4%, 1,8%, 2,2%, dan 2,6%. Debit aliran konstan pada kapasitas 25 l/s, 30 l/s, 40 l/s dan 45 l/s. Material berupa pasir dan gravel dicampur merata, dengan 5 variasi grain size yang berbeda. Pada tiap running terdapat 2 fase kejadian yaitu fase eroded surface dan fase equilibrium. Instrumen yang digunakan pada saat running adalah digital currentmeter, point gauge, sediment traps. Hasil penelitian ini dapat disimpulkan; (1) Pembentukan armour layer terjadi bila sedimen yang terangkut sudah mencapai maksimal selanjutnya berkurang secara bertahap sampai mendekati nol, maka sedimen yang tertinggal di permukaan dasar (surface) nampak jelas dan memiliki ukuran diameter butir hampir seragam; (2) Struktur armour layer yang mengelompok menyebabkan terjadinya hambatan aliran sehingga mempengaruhi terbentuknya ruang kosong (rongga) antar butir armour; (3) Rongga pada struktur armour sebagai tempat untuk pertukaran antar butir yang mengakibatkan terjadinya interloking (4) Pada saat proses eroded surface, struktur armour layer nampak semakin kokoh di permukaan karena tegangan geser yang dimiliki butir armour lebih besar dari tegangan geser dasar, jadi butir armour merupakan struktur butir sedimen yang memiliki critical shear stress lebih besar dari bed shear stress; (5) Rumus tebal armour layer dinyatakan dalam bilangan tak berdimensi dengan batasan nilai; diameter bedload 0,86 mm sampai dengan 2,89 mm; koefisien uniformity 2,46 sampai dengan 6,09; tegangan geser kritik 1,09 N/m2 sampai dengan 2,503 N/m2 dan tegangan geser dasar minimal 6,30 N/m2.

Armouring is one of the development processes of armour layer on the base of a river, started from the movement of the transported base sediment of eroded surface reaching to stabile base layer condition or equilibrium, where there is no more transported base sediment. Armour layer is a type of gravel with almost uniform composition of granule gradation in surface base position which hampers the sediment moving above it. The objectives of this research were to identify the mechanism of the armour layer development and to obtain the formulation of its thickness. This research was carried out at the Hydraulic Laboratory of PS-IT UGM, using the main infrastructure of sediment recirculacy flume on the wall made from plexiglass in 10.00 m length, 0.60 m width, and 0.45 m height. The base slopes were 1%, 1.4%, 1.8%, 2.2%, and 2.6%. The flow debit was constant at 25 l/s, 30 l/s, 40 l/s and 45 l/s capacities. The material consisted of sand and gravel which was evenly mixed within 5 different variations of grainsize. At each running, there were two phases of eroded surface and equilibrium. The instruments used during the running were digital current meter, point gauge, sediment traps. Results of this research indicated the followings; (1) The development of armour layer occurred when the transported sediment reached maximum and lessened gradually to reach zero leaving sediment on the base surface to stand out with almost uniform diameter, (2) The standing out armour layer structure caused flow resistance that influenced the establishment of pores between the armour granule; (3) The pore in the armour structure were the changing place between the granule caused the interlocking and placement; (4) Within the eroded surface process, the armour layer structure looked standing out in the base surface due to the granule critical shear stress of armour that was larger than the base shear stress, thus the armour layer was the structure of sediment granule with larger critical shear stress than bed shear stress; (5) The formula of armour layer thickness was stated in un-dimensional number with value limitation: bed load diameter of 0.8 mm to 2.89 mm; uniformity coefficient of 2.46 to 6.09; the critical shear stress of 1.09 N/m2 to 2.503 N/m2; and base shear stress in 6.30 N/m2 minimal.

Kata Kunci : shear stress, kemiringan dasar, armour layer, grainsize, flume