![RKS Perencanaan Bangunan Penahan Tebing [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/rks-perencanaan-bangunan-penahan-tebing.jpg)
6 0 4 MB
SPESIFIKASI TEKNIS PERENCANAAN
BANGUNAN
PENGAMAN
TEBING
TERHADAP
GERUSAN
Pendahuluan Pada bab ini akan diuraikan masalah perencanaan bangunan pengaman tebing sungai jalan terhadap gerusan. Perencanaan yang akan diuraikan adalah langkah-langkah desain dan dasar-dasar desain. Pengaman tebing yang akan diuraikan adalah pengaman dengan jenis fleksibel (flexsible revetment) dan kaku (rigid revetment).
Selain pengaman tebing, akan diuraikan juga bangunan pengarah aliran dan peredam energi. Kedua bangunan ini akan melindungi tebing sungai terhadap gerusan secara tidak langsung.
Jenis pengaman tebing lainnya yang akan diuraikan adalah jenis bangunan dari tanaman
(bioengineerinng).
Pengaman
ini
memerlukan
tumbuhan
untuk
membuat bangunan pengaman. Bangunan jenis ini cocok untuk daerah yang sulit mendapatkan bahan bangunan.
Tabel 8.1 menjelaskan jenis bangunan pengaman yang akan diuraikan proses desain dan langkah-langkahnya.
Tabel 8-1. Klasifikasi struktur pengaman tebing jalan di sungai
Jenis Pengaman Revetment
Tipe Fleksibel
Bangunan 1. Riprap 2. Bronjongan (Gabion) Rigid (kaku) 1. Retaining Wall 2. Sheet pile Bangunan Pengarah Aliran 1. Krib (Groin) 2. Spur Bangunan Peredam Energi Chek Dam
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 1
SPESIFIKASI TEKNIS Konsep Disain Dalam mendesain suatu dinding pengaman (revetment) harus memperhatikan beberapa faktor. Faktor-faktor ini yang akan mempengaruhi jenis dan ukuran (desain) dari dinding pengaman. Faktor-faktor tersebut terdiri dari : 1. Debit desain 2. Jenis aliran 3. Geometri penampang 4. Aliran di tikungan 5. Tahanan aliran (Flow resistance) 6. Jenis pengamanan (revetment)
Debit Desain Debit aliran yang digunakan untuk desain atau analisis bangunan jalan disekitar sungai biasanya menggunakan debit banjir ulangan dengan periode ulang 10 sampai 50 tahun. Dalam kebanyakan kasus, debit banjir ini dapat digunakan untuk mendesain riprap dan beberapa macam dinding pengaman sungai. Tetapi seorang perencana harus memperhatikan beberapa keadaan khusus, seperti debit yang kecil dapat menyebabkan kerusakan hidraulik terhadap kestabilan riprap. Oleh karena itu, seorang perencana dianjurkan untuk memperhatikan beberapa macam debit desain agar dapat digunakan untuk kondisi riprap yang direncanakan. Disarankan untuk menggunakan debit desain antara 5 – 10 tahun. Cara perhitungan debit desain disesuaikan pada SNI M-18-1989-F.
1 Jenis Aliran Jenis aliran untuk saluran terbuka dapat diklasifikan menjadi tiga, yaitu : 1. Seragam (uniform), berubah lambat laun atau berubah tiba-tiba. 2. Tunak (steady) atau tak tunak (unsteady). 3. Subkritis atau superkritis.
Jenis aliran yang digunakan dalam konsep desain ini diasumsikan seragam, tunak (steady) dan subkritis. Jenis aliran ini juga dapat digunakan untuk aliran
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 2
SPESIFIKASI TEKNIS berubah lambat laun. Sedangkan untuk penggunaan jenis aliran berubah tiba- tiba, tak tunak atau super kritis akan dijelaskan selanjutnya.
Kondisi aliran berubah tiba-tiba dan tak tunak biasanya terjadi pada aliran yang membesar, berkontraksi dan balik. Kondisi ini terjadi biasanya pada daerah sungai yang dilintasi jembatan. Aliran superkirits atau mendekati superkritis biasanya terjadi pada penyempitan jembatan dan saluran dengan kelandaian yang curam.
Penelitian telah dilakukan bahwa aliran superkritis jarang terjadi di saluran alam (sungai). Tetapi, aliran yang terjadi pada saluran curam dan penyempitan saluran biasa aliran transisi yang terjadi diantara subkritis dan superkritis. Eksperimen yang telah dilakukan oleh U.S. Army Corps of Engineer menunjukkan bahwa aliran transisi terjadi pada bilangan Froude antara 0,89 dan 1,13. Ketika aliran terjadi diantara bilangan tersebut, maka terjadi kondisi tidak stabil pada gaya inersia dan gaya gravitasi. Hal ini mengakibatkan terjadinya gelombang yang tidak normal, lompatan hidraulik (hydraulic jump), perubahan lokal kemiringan muka air, dan turbulensi.
Aliran tidak seragam, tak tunak dan mendekati superkritis menyebabkan tegangan pada batas saluran yang berbeda pada aliran seragam, tunak dan subkritis.
2 Geometri Penampang Geometri penampang saluran yang diperlukan seperti kedalaman aliran, lebar basah, jari-jari hidraulik dan sebagainya dalam mendesain pengaman sungai digunakan untuk pemasangan pengaman sungai. Geometri penampang saluran selalu berubah untuk jangka waktu panjang, sehingga pemeriksaan perubahan penampang diperlukan. Pemeriksaan perubahaan penampang sangat subjektif, tetapi tujuan dari pemeriksaan adalah untuk mendapatkan kondisi penampang yang terburuk untuk desain sehingga pengaman sungai dapat dibuat stabil. Informasi yang digunakan dalam memeriksa saluran adalah informasi keadaan geometri saluran yang dahulu, sekarang dan photo udara saluran. Dan perlu
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 3
SPESIFIKASI TEKNIS diperhatikan,
kestabilan
saluran
hanya
pada
bagian
tertentu
saluran.
Pembahasan hal ini telah diberikan pada bagian-bagian sebelumnya.
Masalah pertama yang akan timbul dalam pemeriksaan geometri penampang adalah menentukan profil dasar saluran yang ada. Masalah ini dapat diatasi dengan mensurvei dasar bagian saluran yang akan dipasang pengaman sungai. Pengaman sungai didesain bukan untuk hanya saat ini, tetapi hingga masa depan, sehingga diperlukkan perkiraan profil saluran yang akan terjadi pada masa depan. Berdasarkan pengamatan atas data tahunan, parameter geometri penampang saluran dapat berubah rata-rata bertambah 52 persen dan berkurang 40 persen untuk jangka waktu yang panjang. Dianjurkan bagi perencana, untuk merubah penampang saluran sampai 50 persen dari rata-rata penampang saluran. Dan diperlukan lebih dari satu penampang geometri saluran untuk mendesain pengaman sungai. Bila data tentang penampang saluran tidak tersedia, maka data penampang saluran yang terdahulu dapat digunakan dengan mengadakan perubahan seperti diatas atau menggunakan data penampang yang terdekat.
Pertimbangan terakhir dari penentuan geometri penampang saluran adalah kestabilan tepi/pinggir sungai. Berdasarkan pengamatan, kestabilan tepi/pinggir sungai dapat mencapai kedalaman 1,7 dari kedalaman rata-rata. Gambar 8-1 menunjukkan contoh perubahan penampang geometri saluran.
i. Aliran Di Tikungan Kondisi aliran di tikungan adalah sangat kompleks, karena dipengaruhi adanya distorsi bentuk aliran. Aliran di tikungan saluran dipengaruhi oleh gaya sentrifugal, aliran tidak seragam dan aliran tidak simetris.
Dua aspek penting pada aliran di tikungan saluran yang mempengaruhi desain pengaman sungai. Pertama, peningkatan kecepatan dan tegangan geser yang diakibatkan aliran tidak seragam di tikungan saluran. Hubungan antara peningkatan kecepatan dan tegangan geser untuk desain riprap akan dijelaskan pada butir 8.3.1.1.8, Kedua, superelevasi aliran di tikungan saluran yang akan dibangun pengaman sungai. Meskipun nilai superelevasi aliran sangat kecil
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 4
SPESIFIKASI TEKNIS dibadingkan kedalaman saluran, namun penting untuk menentukan besarnya freeboard. Besarnya superelevasi dapat menggunakan persamaan 5.5.
ii. Hambatan Aliran Salah satu komponen penting dalam analisis hidraulik dari pengaman saluran, seperti riprap adalah koefisien kekasaran Manning. Kekasaran suatu saluran dapat ditentukan dari keadaan fisik saluran. Keadaan fisik tersebut seperti dasar saluran, ketidakteraturan saluran, geometri saluran, vegetasi yang tumbuh di saluran dan sebagainya. Untuk menentukan koefisien kekasaran Manning „n‟ pada saluran alam dalam mendesain pengaman saluran dapat melihat pada bab 5.2.4.
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 5
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 6
SPESIFIKASI TEKNIS
iii. Perlindungan Tepi Sungai Perlindungan tepi diperlukan untuk melindungi bagian tepi/pinggir sungai. Perlindungai ini terdiri dari dua, yaitu memanjang (longitudinal) dan vertikal.
1. Perlindungan memanjang (Horizontal) Perlindungan memanjang diperlukan untuk melindungi tepi/pinggir sungai yang mengalami erosi sepanjang tepi saluran tersebut. Sacara umum, pengaman yang diperlukan lebih panjang daripada panjang erosi yang dialami tepi/pinggir sungai. Namun perlu diperhatikan panjang pengaman, sehingga pengamanan untuk bagian upstream tidak terlalu panjang dan untuk bagian downstream tidak terlalu pendek.
Salah satu kriteria untuk menentukan batas ukuran memanjang dari pengaman yang diperlukan diilustrasikan pada gambar 8-2. Dari ilustrasi itu, dapat ditentukan bahwa panjang minimum yang diperlukan adalah 1 kali lebar sungai pada downstream dan 1,5 kali lebar saluran pada upstream. Kriteria ini berdasarkan analisis aliran di saluran yang simetrik sedangkan untuk di lapangan kondisi ini sangat jarang ditemui. Untuk keperluan lapangan, kriteria diatas merupakan dasar untuk menentukan perlindungan.
Penyelidikan
lapangan
sangat
diperlukan
untuk
mengetahui
panjang
perlindungan yang digunakan. Perlindungan untuk saluran yang lurus berbeda dengan yang berbelok. Untuk perlindungan saluran yang lurus dianjurkan untuk menambah perlindungan minimal satu kali lebar saluran setelah tempat terjadinya erosi. Sedangkan untuk saluran yang berbelok, panjang perlindungan yang dibutuhkan adalah minimal satu kali lebar saluran pada upstream. Untuk downstream, tidak dapat ditentukan hanya dengan melihat tempat terjadinya erosi. Faktor lain yang menentukan adalah proses erosi yang terjadi.
Pengaman tepi/pinggir saluran juga dipengaruhi oleh bangunan yang ada di sekitar saluran, seperti jembatan. Kalau pilar jembatan berada dekat tepi/pinggir saluran, maka pilar tersebut dapat sebagai titik kontrol untuk kestabilan tepi
By : Salmani, MS, MT.
Page 7
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING saluran. Lokasi pilar jembatan biasanya menentukan batas gerakan aliran. Kalau tidak ada aliran yang berkontraksi (menyempit) atau membesar, maka pengaman tidak perlu dibuat. Tetapi bila sebaliknya, maka pengamanan perlu dibuat dengan panjang empat kali lebar sungai ke arah downstream.
Gambar 8-2. Luas longitudinal dari perlindungan revetment
H
By : Salmani, MS, MT.
Page 8
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
2. Perlindungan Vertikal Selain perlindungan horizontal, diperlukan perlindungan pada arah vertikal. Perlindungan vertikal memerlukan desain ketinggian dan pondasi perlindungan. 1. Desain Ketinggian Perlindungan Desain ketinggian perlindungan dari riprap merupakan ketinggian air saluran ditambah freeboard. Freeboard merupakan ketinggian yang digunakan untuk meliputi kejadian yang tidak terduga. Kejadian tersebut seperti gelombang yang dihasilkan angin maupun kapal yang lewat di sungai, superelevasi di tikungan saluran, lompatan hidraulik dan aliran tak tentu akibat pilar jembatan dan sambungan saluran. Selain itu juga, kejadian yang tidak dapat diperhitungkan seperti pengendapan pasir, tanaman yang tumbuh di saluran dan gelombang yang naik ke tepi saluran.
Perkiraan ketinggian gelombang yang diakibatkan oleh angin dan kapal yang lewat di sungai tidak seperti memperkirakan gelombang dari sumber bangkitan gelombang pada umumnya. Definisi tinggi gelombang dapat dilihat pada gambar 8-3. Tinggi gelombang dikarenakan kapal yang lewat di saluran dapat diperkirakan dari pengamatan. Sedangkan untuk tinggi gelombang yang diakibatkan dari angin merupakan fungsi dari panjang fetch, kecepatan angin, durasi angin dan kedalaman air. Selain tinggi gelombang, perlu diperkiraan juga besarnya gelombang yang naik ke tepi saluran sebagai hasil gelombang yang membentur saluran. Gelombang yang naik ke tepi saluran merupakan fungsi dari desain ketinggian gelombang, periode gelombang, kemiringan tepi saluran dan karakteristik permukaan tepi saluran. Untuk gelombang yang tingginya kurang dari 0,61 m dapat dihitung dengan grafik 8 pada gambar 8.23 dengan faktor koreksi pada tabel 8-1.
Dari uraian diatas, diketahui banyak faktor yang mempengaruhi penentuan tinggi freeboard
(jagaan).
Sebagai nilai minimum,
disarankan untuk
menggunakan nilai freeboard sebesar 0,30 sampai 0,61 m untuk jangkauan
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 9
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING yang pendek dan 0,61 sampai 0,91 m untuk jangkauan yang panjang (kriteria jangkauan diusulkan ole Federal Emergency Management Agency, USA). Disarankan juga dalam penentuan tinggi jagaan untuk menyelidiki kondisi gelombang dan aliran pada musim tertentu, melihat catatan tinggi gelombang yang ada dan mewawancarai orang yang mengetahui kondisi masa lalu ketika membuat pengaman.
2. Kedalaman Pondasi Pengaman Penggerusan tanah ke bawah dari pengaman merupakan salah satu mekanisme utama yang menentukan kegagalan pengamanan. Dalam mendesain pengaman tepi/pinggir saluran, memperkirakan kedalaman penggerusan sangat penting sehingga pengaman dapat diletakkan pada lapisan tanah yang tepat untuk mencegah terjadinya penggerusan ke bawah (undermining). Kedalaman maksimal penggerusan harus memperhatikan terjadinya degradasi saluran seperti proses penggerusan alami dan pengisian tanah.
Kedalaman maksimum penggerusan berkenaan dengan penggerusan alami dan pengisian tanah pada saluran lurus maupun menikung dapat dilihat pada persamaan di bawah ini : hs = 3.66 m untuk D50 < 0.0015 m hs = 1.14 D50
–0.11
untuk D50 > 0.0015m
(8.1) (8.2)
dimana : hs = kemungkinan kedalaman maksimum penggerusan (m) D50 = diameter rata-rata batuan dasar saluran (m)
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 10
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
b. Bangunan Pengaman Tebing (Revetment) 3 Jenis Fleksibel (Flexible Revetment) Dalam bagian ini hanya dibahas beberapa jenis bangunan pengaman tebing fleksibel, yaitu riprap, gabion dan bioengineering.
1. Riprap a. Deskripsi Riprap adalah bangunan pengaman yang melindungi tebing dari gerusan dengan menggunakan
lapisan batuan.
Kemiringan
riprap
hampir
sama dengan
kemiringan tebing saluran (sungai)
b. Dasar-Dasar Desain Dasar-dasar desain untuk membuat riprap terdiri dari -
Ukuran batuan
-
Gradasi batuan
-
Ketebalan lapisan riprap
-
Desain filter
-
Penanganan tepi riprap (ujung riprap)
-
Stabilitas
c. Ukuran Batuan Stabilitas riprap merupakan fungsi dari ukuran batuan yang digunakan, yaitu diameter dan berat batuan. Salah satu kegagalan riprap atau keruntuhan riprap adalah erosi partikel. Erosi partikel adalah fenomena hidraulik yang dihasilkan ketika gaya seret yang terjadi akibat aliran air yang melebihi gaya tahan batuan riprap.
Pembangunan Prasarana Pengaman Bantaran dan Tanggul Sungai
Page 11
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Dua metode atau pendekatan yang digunakan dalam membahas ketahanan batuan terhadap erosi adalah : 1. Kecepatan ijin Saluran akan stabil bila kecepatan yang dihitung lebih kecil dari kecepatan ijin. 2. Gaya seret ijin Gaya seret ijin berfokus pada tegangan yang terjadi pada lapisan antara aliran air dan material yang membentuk batas saluran. Gaya seret ijin merupakan pendekatan yang sering dipakai karena secara ilmiah dapat dibuktikan.
d. Hubungan Dengan Desain Desain riprap berdasarkan gaya seret ijin yang diwakili dengan kecepatan aliran. Aliran yang diasumsikan berubah lambat laun. Hubungannya dapat dilihat pada persamaan sebagai berikut : 3
0.5
1.5
D50 = 0.00594 va /(davg K1 )
(8.3)
Dimana D50 = ukuran tengah batuan riprap C = faktor koreksi va = kecepatan rata-rata di saluran utama davg = kedalaman rata-rata di saluran utama
K1
1
sin 2 s in 2
0.5
(8.4)
Dimana : : sudut bantaran dengan bidang horizontal : sudut batuan riprap Kecepatan dan kedalaman rata-rata dapat dilihat pada gambar 8-4. Persamaan (8.3) diatas diasumsikan bahwa spesific gravity batuan adalah 2,65 dan faktor kestabilan adalah 1,2. Untuk faktor koreksi C dapat dilihat sebagai berikut : C = Csg x Csf
By : Salmani, MS, MT.
(8.5)
Page 12
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Csg = 2,12/(SG – 1)1.5
(8.6)
dimana : SG = spesifik gravitasi batuan riprap Csf = (FS/1,2)1.5 FS = faktor stabilitas (lihat tabel 8-2) Faktor stabilitas merupakan perbandingan antara tegangan geser kritis batuan riprap dengan gaya seret rata-rata yang dihasilkan oleh aliran air di lapangan. Faktor stabilitas merupakan pencerminan dari tingkat ketidakpastian pada kondisi hidraulik. Persamaan (8.3), aliran diasumsikan berubah lambat laut. Sedangkan kedaan di lapangan sangat berbeda atau banyak ketidakpastian. Faktor stabilitas digunakan untuk memperbesar ukuran batuan agar lebih aman digunakan. Tabel di bawah ini menjelaskan pemilihan faktor stabilitas yang tergantung dari kondisi aliran yag terjadi :
Tabel 8-2. Faktor stabilitas untuk berbagai kondisi saluran KONDISI
FAKTOR STABILITAS 1.0 – 1.2
Aliran seragam; saluran relatif lurus atau berbelok dengan jarijari/lebar saluran yang berbelok > 30 m; benturan akibat gelombang hampir tidak ada; sedikit parameter ketidakpastian Aliran berubah lambat laun; berbelok dengan jari-jari 1.3 – 1.6 10 Ukuran Buka Rata-rata
9. Faktor Stabilitas
13. Koreksi D50 = 8 + 11 + 12
6. Sudut Geser Alam Riprap (grafik 4)
10. Spesifikasi Gravitasi Riprap
14. Catatan atau Komentar
7. Koreksi Sudut Tebing (chart 3)
11. Faktor Koreksi Ukuran Riprap (grafik 2)
8. Ukuran Riprap (grafik 1)
12. Koreksi untuk Pilar/Abutment Correction (3.38 jika diam bil secara umum)
Gambar 8-11. Formulir ukuran riprap
By : Salmani, MS, MT.
Page 1
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Formulir 2 Proyek :…………………………………………………………………… Disiapkan Oleh/Tanggal :….../…………… Uraian :………………………………………………………………… Diperiksa Oleh/Tanggal :………/………… Lembar……dari……
Kecepatan Angin (mph)
fetch (m)
Ukuran Riprap : D50…………………ft. Jenis………………..
Hb (m) 1
e
Rv Ho 2
Faktor Koreksi 3
Rv (ft.) 4
D50 (ft.) 5
Ketebalan Revetment : 2D 50……………………………ft. D100……………………..………ft. Digunakan……………………..ft.
Gambar 8.12. Formulir Ukuran riprap - Erosi Gelombang
By : Salmani, MS, MT.
Page 2
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
Gambar 8.13 Formulir 3 Gradasi Material
By : Salmani, MS, MT.
Page 3
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Formulir 4. Evaluasi Kekasaran PROYEK : Contoh 1 …………………………………… Disiapkan Oleh/Tanggal :…………… URAIAN : …………………...…………………………………Diperiksa Oleh/Tanggal : ……………… ………………………………………………………………… Lembar………dari… Perkiraan harga n FAKTOR
Uraian Kondisi Kemiringan = 0.0049; persamaan 4 tak beraturan, n1 (2) Kekasaran saluran pada kondisi alamiah menikung, n2 (2) ukuran dan bentuk dari potongan melintang
harga n 0.037 0.000
Harga awal n, nb (1,2)
0.000
penyempitann, n3 (2 tanpa penyempitan
0.000
Vegetasi, n4 (2)
0.003 1.000 0.040 0.040
sedikit vegetasi (beberapa tumbuh dipermukaan riprap) mendekati lurus bobot n ditambah harga n (3) n yang digunakan
belokan, m (2)
0.5 nb = {0.328 (D50) } / (1.092 da)
nb = 0.429 D50
0.167
nb = 0.3225 Sf R
untuk 1.5 < da / D50 < 35 untuk 35 < da / D50 < 30.000
-0.16
(2) lihat referensi (17) (3) n = m(n1+n2+n3+n4)
untuk aliran pegunungan yang tidak kontinyu
Gambar 8.14. Formulir 4 Evaluasi Kekasaran
By : Salmani, MS, MT.
Page 4
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Formulir 5. Perancangan Saringan Proye :…………………………………………………………………………………Disiapkan oleh/Tanggal :……../……… Uraian :……………………………………………………………………………… Diperiksa oleh/ Tanggal : …./……… lembar………dari………. SARINGAN BERBUTIR : LAPISAN
URAIAN
RANGKUMAN :
D15
D85
ft.
ft.
URAIAN LAPISAN
RASIO
D15 Kasar D85 Halus
D15
D85
s,
. Kalau nilainya
maka gabion tidak dapat menahan deformasi
yang telah disebutkan sebelumnya. Bagaimanapun juga, direkomendasikan ukuran batuan harus diperbesar untuk membatasi deformasi.
By : Salmani, MS, MT.
Page 16
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Penelitian telah menunjukkan bahwa batuan didalam matras gabion sebaiknya mempunyai besar diameter tidak lebih dari dua kali diameter batuan yang paling kecil dan kedalaman matras sebaiknya minimal dua kali dari ukuran batuan terbesar. Pemilihan yang paling mudah adalah pilih batuan lalu pilih kedalaman wadah minimal dua kali ukuran batuan yang terbesar.
8.3.1.2.4 Stabilitas tanah dasar dan material tebing Hal lain yang harus diperhatikan dalam desain gabion adalah stabilitas pondasi gabion. Hal ini menyangkut stabilitas geoteknik dan ketahanan tanah di bawah gabion terhadap gaya erosi akibat pergerakan air melalui gabion. Disarankan menggunakan cerucuk dengan diamter 15 cm dan panjang 4 m.
Gabion dengan wadah tetap yang digunakan untuk stabilitas tebing harus ditempatkan miring 6 derajat dari arah vertikal tanah dengan keadaan berundakundak ke arah luar tanah dasar. Bila permukaan gabion datar yang ke arah aliran air, maka undakan harus ditempatkan di belakang gabion (tanah dasar).
Salah satu faktor yang menentukan dalam stabilitas adalah kecepatan air yang melalui gabion dan mencapai tanah di belakang gabion. Kecepatan air yang bergerak melewati gabion dan filter diperkirakan
vb
1 nf
Dm 2
2/3
S1 / 2
(8.26)
Kecepatan batas untuk masing-masing tanah berbeda. Batas untuk tanah kohesif didapat dari grafik, dan kecepatan ijin maksimum untuk jenis tanah yang lain adalah ve, kecepatan ijin maksimum pada permukaan tanah, dan dibandingkan dengan vf, kecepatan residu di dasar contohnya dibawah matras atau filter buatan. ve untuk tanah halus sama dengan 16,1d1/2 dan vf adalah
1 vf f
Dm 2
/3 2
1/ 2
S .Va
(8.27)
Kalau vf lebih besar dua sampai empat kali lebih besar dari ve, filter kerikil diperlukan untuk mengurangi kecepatan air pada permukaan gabion sampai kecepatan mencapai batas tertentu.
By : Salmani, MS, MT.
Page 17
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Untuk memeriksa filter dapat dipakai gunakan ukuran rata-rata kerikil filter dm untuk persamaan 6. Kalau kecepatan Vf masih telalu tinggi, ukuran kerikil
8.3.1.2.5 Prosedur desain gabion Prosedur perencanaan gabion dapat dilihat pada flowchart sebagai berikut :
MULA I
Pengumpulan data lapangan : 1. Potongan Melintang 2. Perubahan penampang melintang 3. Data tanah
Tentukan parameter hidraulik sungai seperti : d e b it r e n ca n a , ke ka s a r an d a sa r s un g a i, kecepatan dan kedalaman rata-rata Tentukan Faktor koreksi kemiringan samping k1 Tentukan ukuran batu bronjongan (gabion) dm Cek terhadap geser ?
Tidak
Ya
Cek lapisan dasar dan material tebing ?
Tidak
Ya
Membutuhkan f ilter dan Tentukan ukuran f ilter
Cek Stabilitas struktur gabion (bronjongan) Gambar 8-24. ?Flow chart
perencanaan gabion
Langkah 1 : Penentuan Parameter Hidraulis ESA I Berdasarkan data hidrauliSsELd an geometrik saluran, dengan menggunakan persamaan Manning (kalau tidak data, koefisien Manning dapat diambil n = 0,025) diperoleh kecepatan aliran (v) dan kedalaman rata-rata . Langkah 2 : Penentuan Faktor Koreksi Kemiringan Samping ( K1)
By : Salmani, MS, MT.
Page 18
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING K1 ditentukan dari tabel 8-5 diatas (hubungan antara K1 dan kemiringan tebing). Langkah 3 : Penentuan Ukuran Batu Gabion Untuk mendapatkan ukuran batu tengah dari gabion dapat ditentukan berdasarkan persamaan : 2 ,50
0 ,5
Dm
w
S CCd f
S
v
v
w s
gdK1
dimana : CS
= koefisien stabilitas (digunakan 0,1)
Cv
= koefisien distribusi kecepatan :
Cv
1,283 0 ,2 log
R W
Cv minimum = 1 Cv
= 1,25 pada ujung dike dan saluran dari beton.
dm
= diameter batuan rata-rata (m)
d
= kedalaman aliran local (m)
g
= percepatan gravitasi (9.81 m/dt2)
K1
= faktor koreksi kemiringan samping
R
= Radius tikungan saluran utama terhadap centreline (m)
Sf
= faktor keamanan (minimum 1,1)
v
= kecepatan rata-rata kedalaman (m/dt)
W
= lebar permukaan air dari saluran utama (m)
s
= berat jenis batu (kg/m3)
w
= berat jenis air (kg/m3)
Langkah 4 : Kontrol Terhadap Geser Untuk menghindari kerusakan struktur gabion, maka perlu diperhitungkan gaya geser yang terjadi akibat aliran. Tegangan geser pada dasar saluran dapat dihitung dengan rumus :
By : Salmani, MS, MT.
Page 19
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING b
w
xS xd
dimana : S = kemiringan permukaan air atau dasar saluran. Sedangkan tegangan geser yang terjadi pada tebing digunakan rumus :
m
0 ,75
b
Untuk tegangan geser kritis pada dasar saluran dihitung dengan persamaan : c
0,1(
s
w
)Dm
Adapun pada tebingnya digunakan rumus :
s
dimana
c
1 Sin 2 0,4304
= sudut rotasi tebing terhadap horizontal.
Dari hasil perhitungan tegangan geser, baik pada dasar maupun pada tebing saluran diperoleh : Pada dasar saluran ; Pada tebing saluran ;
b
5 W dan S
Untuk :
LK = Stg
L tg
-L
(8.45)
Untuk : R > 5 W dan S < tg
LK
L W 2 L
0 ,3
5 R
0 ,5
(8.46)
Langkah 6 : Lebar Puncak Lebar puncak Groin bervariasi sekitar 1 m sampai 4 m, tapi tidak kurang dari (2 3) D100 Langkah 7 : Ukuran Material (material sizing) Untuk menentukan ukuran material groin sangat tergantung dari jenis material yang digunakan. Jadi dalam hal ini, penentuan ukuran material dapat merujuk ke referensi terkait. Langkah 8 : Perhitungan kestabilan struktur Kestabilan struktur groin harus diperhitungkan terhadap: Guling Geser Daya dukung Detail perhitungannya dapat dilihat pada contoh perhitungan retaining wall
8.4.1.2
Spesifikasi Material
Material yang digunakan untuk membuat groin (krib) adalah dari susunan kayu atau sheet pile. Material yang digunakan tergantung dari kondisi biaya yang dianggarkan. Kayu yang digunakan harus tahan terhadap air, karena kayu direndam di dalam air.
By : Salmani, MS, MT.
Page 59
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
8.4.1.3
Contoh Perencanaan groin
Salah satu cara untuk menstabilkan/memantapkan tikungan saluran/sungai adalah dengan menggunakan konstruksi Groin. Dalam contoh soal ini diketahui lebar saluran/sungai 25 m, jari-jari tikungan saluran/sungai (terhadap garis as/center line) adalah 150 m. Sudut ekspansi untuk mengunci groin dalam tebing ditetapkan sebesar 20o. Rencanakan struktur groin tersebut, agar tikungan sungai aman dari gerusan akibat aliran yang terjadi. Penyelesaian : Lihat gambar 8-33.
B
Gambar 8-33. Rencana groin
Secara prosedur sebelum dilakukan perencanaan groin, terlebih dahulu harus diketahui kondisi hidraulik eksisting pada tikungan tersebut. Perhitungan parameter hidraulik ini didasarkan pada data aliran yang ada serta data geometriknya. Parameter ini akan lebih baik bila dihitung dengan program komputer seperti DUFLOW, WSPRO, HEC-2, maupun HEC-RAS.
By : Salmani, MS, MT.
Page 60
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
Langkah 1 : Penentu Tinggi Groin Tinggi groin direncanakan tidak melampaui tinggi tebing karena erosi pada daerah tebing dapat bertambah pada elevasi muka air tinggi. Oleh sebab itu tinggi groin yang direncanakan sangat bergantung pada hasil perhitungan parameter hidraulik. Langkah 2 : Sudut /Orientasi Groin ditempatkan tegak lurus arah aliran, baik terhadap aliran hulu maupun arah aliran di hilir. Posisi ini merupakan posisi standar pada perencanaan groin.
Langkah 3 : Panjang Groin Panjang groin rencana tidak melampaui 1/3 lebar rata-rata saluran (W), untuk lebih jelasnya dapat ditulis :
L B 10
B 3 L
B 4
B = 25 m
B 10
2 ,5 m
B 4
6,25m
diambil panjang groin (L) = 5 m.
Langkah 4 : Jarak Antara Groin (spacing) Untuk menentukan spacing, ada beberapa formula yang dapat digunakan, yaitu : LaGrone, 1995 ;
By : Salmani, MS, MT.
Page 61
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
150 1
S max
2
5 1 150
0 ,5
Smax = 38,41 m
S
1,5.5
150 25
0 ,8
0
5 25
,3
= 19,40 m Sedangkan menurut Saele ; S = (4 5) 5 = (20 – 25) m untuk itu diambil jarak antara groin (S) = 20 m.
Langkah 5 : Panjang Pengunci (length of key) Untuk menjaga agar groin tidak terbawa arus atau runtuh pada saat aliran tinggi, maka groin tersebut harus dikunci kedalam tebing. Panjang pengunci ini bervariasi untuk setiap kasus. R = 150 m B = 25 m
R > 5B
S = 20 m
S
L tg
L=5m = 200 maka digunakan rumus : LK = 20. Tg 200 - 5 LK = 2,3 m > 1,2 m
ok
Diambil LK = 2,4 m.
By : Salmani, MS, MT.
Page 62
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Langkah 6 : Lebar Puncak Lebar puncak Groin bervariasi sekitar 1 m sampai 4 m, tapi tidak kurang dari (2 3) D100 Langkah 7 : Ukuran Material (material sizing) Untuk menentukan ukuran material groin sangat tergantung dari jenis material yang digunakan. Jadi dalam hal ini, penentuan ukuran material dapat merujuk ke referensi terkait.
Langkah 8 : Perhitungan kestabilan struktur Kestabilan struktur groin harus diperhitungkan terhadap: Guling Geser Daya dukung Detail perhitungannya dapat dilihat pada contoh perhitungan retaining wall.
8.4.2 Spur 8.4.2.1
Prosedur Perencanaan
Tahapan desain spur terdiri dari penentuan batas bantaran/tepi sungai yang akan dilindungi, pemilihan tipe spur dan desain pemasangan spur yang terdiri dari panjang spur, arah spur, permeabilitas, tinggi, profil dan jarak antar spur. 1.
Penentuan Batas Bantaran/Tepi Sungai yang akan Dilindungi
Panjang bantaran/tepi sungai yang akan dilindungi dapat melihat pada bab 8.2.6. 2.
Pemilihan Tipe Spur
Tipe spur yang akan digunakan dapat dilihat pada tabel 8-7.
By : Salmani, MS, MT.
Page 63
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
By : Salmani, MS, MT.
Page 64
BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING
Tabel 8-7 Tipe Spur dan Metode Pemilihan
By : Salmani, MS, MT.
Page 65
3.
Desain Pemasangan Spur
Langkah 1 Tentukan Panjang Spur Panjang spur tergantung dari panjang sungai/saluran yang akan diperbaiki. Panjang spur yang baik digunakan adalah lebih besar dari 20 persen dari lebar sungai atau ;
Lminimum = 0.2 x lebar sungai
(8.47)
Langkah 2: Tentukan arah spur Spur yang mengarah ke upstream atau downstream akan berbeda dalam hal kinerjanya. Spur yang ke arah upstream tidak sebaik spur yang kearah downstream. Arah spur sebaiknya 90o diukur dari pinggiran sungai. Untuk spur yang lebih dari satu, jarak antar spur dipengaruhi oleh arah spur. Arah spur yang pertama sebaiknya 150o dari pinggir sungai. Langkah 3: Tentukan Permeabilitas Spur Permeabilitas
spur
menentukan
banyaknya
air
atau
aliran
air
yang
melewati/menembus spur. Semakin tinggi permeabilitas, semakin banyak air yang dapat menembus dinding spur. Permeabilitas lebih dari 70 persen dapat mencegah terjadinya erosi pada bantaran sedangkan permeabilitas kurang dari 35 persen dapat terjadi erosi seperti halnya pada spur yang impermeabel. Tetapi harus diperhatikan panjang spur dan arah spur. Spur dengan permeabilitas lebih dari 35 persen akan memperpendek panjang spur. Hubungan permeabilitas spur dengan kedalaman gerusan dan arah spur dapat dilihat pada gambar 8-34 dan 8-35.
By : Salmani, MS, MT.
Page 66
Gambar 8-34. Grafik permeabilitas spur dan orientasi vs kedalaman gerusan relatif pada ujung spur
Gambar 8-35. Permeabilitas dan arah spur vs sudut ekspansi
By : Salmani, MS, MT.
Page 67
Langkah 4 Tentukan Tinggi Spur Spur yang impermeabel sebaiknya tidak melebihi tinggi bantaran. Bentuk puncak dari spur sebaiknya miring dari bantaran menuju sungai. Langkah 5 Tentukan Jarak Spur Jarak antar spur (s) dapat ditentukan dengan rumus : (8.48)
S = L cot Dimana: S = jarak antara ujung spur (m) L = panjang spur (m) = pebesaran sudut pada ujung spur 4.
Perlindungan Kaki
Kaki spur dapat dilindungi dengan riprap sepanjang spur. Prosedur penentuan riprap dapat dilihat pada bagian perencanaan riprap. Jenis perlindungan yang lain adalah dengan pondasi pile.
8.4.2.2
Spesifikasi Material
Material yang digunakan sama dengan material yang digunakan pada riprap atau gabion (bronjongan).
8.4.2.3
Contoh Perencanaan spur
Kasus degradasi/migrasi pada tikungan saluran/sungai (eksisting) seperti gambar 8-36.
Gambar 8-36. Denah kasus penerapan Spur
By : Salmani, MS, MT.
Page 68
Untuk mengatasi permasalahan ini diminta untuk merencanakan Spur yang dapat berfungsi sebagai : -
Menghentikan / mencegah perpindahan meander sebelum badan jalan yang melintasi saluran rusak / runtuh.
Untuk itu tipe deflector spur/permeabel retarder atau impermeabel deflector spur direkomendasikan untuk digunakan dalam kasus ini. Sudut ekspansi yang digunakan adalah 170 untuk panjang spur sekitar 20 % lebar saluran. Penyelesaian : Langkah 1 : Gambarkan Lokasi Thalweg Pada prinsipnya sebelum dilakukan penggambaran thalweq, terlebih dahulu harus dihitung parameter hidraulik untuk kasus eksisting. Perhitungan parameter ini didasarkan pada data aliran yang ada serta data geometriknya. Parameter yang paling penting dalam perencanaan spur ini adalah „streamline‟ pada tikungan saluran. Dalam contoh ini dianggap streamline sudah diketahui. Sket lokasi thalweg yang diinginkan secara mulus (smooth) dari arah aliran udik melalui kurva menuju garis lurus/sejajar arah aliran di bagian hilir. Langkah 2 : Gambarkan kurva yang mulus melalui ujung spur, konsentrik terhadap garis tebing yang diinginkan. Lihat gambar 8.37.
Gambar 8-37. Rencana Penempatan Spur
By : Salmani, MS, MT.
Page 69
Langkah 3 : Posisi/lokasi Spur no. 1 Tempatkan spur no.1 pada bagian hilir dari kasus yang ditinjau dengan membentuk sudut ekpansi 170. Hitung jarak dengan spur berikutnya : Panjang efektif spur no. 1 (L1) = 20% x 50 = 10 m. Maka jarak spur no. 1 dengan spur berikutnya adalah : S1 = L1 cotg 170
10
1 0,305731
32,71
~ 33 Spur dipasang pada sudut 900 terhadap tangen yang merupakan kontruksi yang paling ekonomis Langkah 4 : Untuk spur yang lain (spur di hulu dari spur pertama) ditempatkan dengan menggunakan persamaan yang sama seperti diatas. Dengan penempatan spur seperti ini akan terjadi deposisi pada dasar antara garis tebing yang diinginkan dengan garis tebing yang tererosi (eksisting) Berdasarkan garis tebing yang diinginkan, maka panjang busur (gambar 8-38) yang dibutuhkan sehingga kasus ini dapat teratasi adalah :
By : Salmani, MS, MT.
Page 70
Gambar 8-38. Posisi /jarak lintasan penempatan Spur
PB
α x2 rr o 360 70 x2 . 250 360 3 05m
Sehingga jumlah spur yang harus dipasang adalah 305/32,71 +1 = 10,24
11
buah. Langkah 5 : Perhitungan kestabilan struktur Kestabilan struktur spur harus diperhitungkan terhadap: Guling Geser
Daya dukung Detail perhitungannya dapat dilihat pada contoh perhitungan retaining wall.
8.4.3 Guide Bank 8.4.3.1
Prosedur Perencanaan
Prosedur perencanaan guidebank terdiri dari panjang guidebank, tinggi dan riprap. MULAI
Pengumpulan data lapangan : 1. Potongan Melintang 2. Perubahan penampang melintang 3. Data tanah
Tentukan parameter hidraulik sungai seperti : debit r encana, kekas ar an dasar s ungai, kecepatan dan kedalaman rata-rata Tentukan debit yang melew ati bantaran kiri dan kanan
By : Salmani, MS, MTA.
Page 71
A
Tentukan debit dengan jarak 30 m dari bantaran Tentukan panjang, tinggi dan lebar guide bank
Cek Stabilitas ?
Tidak
Ya
Tentukan perlindungan kaki
SELESAI
Gambar 8-39. Flow Chart Perencanaan GuideBanks
a. Analisis data awal (Preliminary Data Analysis)
Langkah 1. Kumpulkan data lapangan yang diperlukan yang meliputi (survey penampang melintang saluran, data tanah, foto udara (aerial photographs), studi kasus, dll). Langkah 2. Tentukan debit rencana. (lihat subbab 8.2.1).
Langkah 3. Tentukan
perkiraan
perubahan
(development)
penampang
melintang rencana.
By : Salmani, MS, MT.
Page 72
b. Dimensi guidebank Langkah 4 Tentukan debit yang melewati bantaran kiri dan kanan (Qf) Qf = V x kedalaman x lebar bersih saluran Langkah 5 Tentukan debit dengan jarak 30 m dari pilar (Q 30 m) dan Qf/Q30 m Q30 m = V x kedalaman bantaran x 30 m Langkah 6 Tentukan panjang Guidebank (Ls) Panjang guide ditentukan dari nomograh antara Ls dan Qf/Q30 m (gambar 8-40) Gambar
Gambar 8-40. Nomogram untuk menentukan panjang tebing penuntun (guidebank)
Petunjuk Penggunaan Nomograph padagambar 8-40: 1. Tentukan nilai Qf , Q30 dan Va. 2. Hitung Qf /Q30 .
By : Salmani, MS, MT.
Page 73
3. Tarik garis lurus dari titik Qf /Q30 yang dihitung (sumbu vertikal) sampai garis Va yang dipakai dan tarik lagi garis ke bawah memotong sumbu horozontal. 4. Baca titik perpotongan antara garis lurus (garis vertikal) dengan garis sumbu horizontal untuk nilai Ls. Langkah 7 Tentukan ketinggian dan lebar guide bank Tinggi minimum guidebank adalah 0,6 m dari freeboard diatas permukaan air desain. Lebar atas guidebank antara 3 sampai 4 m dengan kemiringan pinggir 1V : 2H atau kurang. Langkah 8 Tentukan Ukuran Batuan Guidebank terdiri dari batuan yang tersusun (riprap). Desain untuk riprap ini dapat dilihat pada bagian perencanaan riprap. c. Perlindungan Kaki Kaki guidebank dapat dilindungi dengan riprap sepanjang spur. Prosedur penentuan riprap dapat dilihat pada perencanaan riprap. Jenis perlindungan yang lain adalah dengan pondasi pile.
8.4.3.2
Spesifikasi Material
Material yang digunakan sama dengan material yang digunakan pada riprap atau gabion (bronjongan).
8.4.3.3
Contoh Perencanaan guide bank
Pada suatu saluran/sungai yang dilintasi (crosing) oleh jalan jembatan seperti gambar di bawah. Sungai tersebut mempunyai debit aliran rencana 300 m 3/detik, sedangkan
bentuk sungai
terdiri
dari saluran utama
(main channel) dan
bantaran pada dua sisi. Adapun lebar dasar saluran utama 75 m, dan lebar bantaran mempunyai ukuran yang sama yaitu 100 m. Kemiringan tebing, baik pada saluran utama maupun bantaran adalah IV:2H. Koefisien Manning (n) untuk saluran utama adalah 0,025, sedangkan untuk bantaran 0.035. Kemiringan dasar saluran seragam 0,0001.
By : Salmani, MS, MT.
Page 74
Rencanakan struktur guidebank pada kedua sisi (kiri dan kanan) sehingga bukaan jembatan diperoleh selebar 85 m. Lihat gambar 8.41.
Gambar 8-41. Denah rencana Guidebank Penyelesaian : Langkah 1 : Tentukan parameter rencana hidraulik yaitu kedalaman dan kecepatan pada kondisi debit rencana. Pada prinsipnya parameter ini akan lebih baik bila dihitung dengan program komputer seperti DUFLOW, WSPRO, HEC-2, maupun HEC-RAS. Dalam contoh ini digunakan metode sederhana yaitu dengan menggunakan rumus Manning untuk memperoleh kedalaman normal serta kecepatannya.
1 2 / 3 1/ 2 R S n Amc (Bmc m h )h mc mc
V
Pmc
Bmc
A eb
B xh eb
Peb
Beb
2 1 m2(h mc
h ) eb
1 m 2 .h . eb
By : Salmani, MS, MT.
Page 75
Q = Qmc + Qeb
By : Salmani, MS, MT.
Page 76
Dimana : hmc
: kedalaman aliran di saluran utama
heb
: kedalaman aliran di bantaran
Bmc
: lebar dasar saluran utama
Pmc
: keliling basah penampang saluran utama
Amc
: luas penampang basah saluran utama
m
: kemiringan tebing
Beb
: lebar dasar bantaran
Aeb
: luas penampang basah bantaran
Peb
: keliling basah penampang bantaran
Qmc
: debit aliran di saluran utama
Qeb
: debit aliran di bantaran
Sehingga diperoleh:
Q
1 2 / 3 1/ 2 R S mh h mc mc n
Bmc
300
1
75 2H H
2/ 3
h
1 2 Beb .h .( R 2 / 3 S 1/ 2 ) eb n
0.0001 1/ 2
2 100h .
0.025 mc
300 300
75 2h 0.4h mc mc 30h
0.8h
5/ 3
0 .8h
mc
mc
8/ 3
5/ 3
mc
30h
5/ 3
8/ 3
mc
1
h
2/ 3
0.0001 1/ 2
eb 0.035 eb
57,143h
5/ 3
eb
5 7.143h
5/ 3
eb 57.143h
5/ 3
300
0
eb
Dengan mengambil tinggi aliran di bantaran (heb) = 1 m, maka diperoleh kedalaman di saluran utama (hmc) = 3,35 m. Kecepatan pada saluran utama :
By : Salmani, MS, MT.
Page 77
v
1 2 / 3 1/ 2 R S n 1 h 2 / 3 S 1/ 2 0.025 mc 1 ( 3.35 )2 / 3( 0.0001)1/ 3 0.025 1 ( 2.23896 )( 0.01 ). 0.025
v
0 .896/dt 1
v bantaran
(1 )2 / 3( 0.0001)1/ 2
0.035
0.286m/dt. Luas penampang basah : Amc
= (75 + 2 x 3,35) 3,35 = 273,65 m2 (saluran utama )
Alb
= (100 x 1)
= 100,00 m2 (bantaran untuk satu sisi)
Qmc
= 273,695 x 0,896
= 245,231 m3/dt
Qlb
= 2 x 100 x 0.286
=
Q Q
57,20 m3/dt
= 302,431 m3/dt
Qtat. (300)
Langkah 2 : Tentukan debit pada bantaran kiri dan kanan (Qf) Debit ini sangat tergantung pada posisi abutment jembatan. Kalau kedua abutment (kiri dan kanan) ditempatkan pada tebing bantaran, maka Qf adalah debit yang dihitung untuk bantaran kiri maupun kanan pada langkah pertama yaitu 28,6 m3/dt (untuk satu sisi). Tetapi dalam contoh ini, abutment jembatan ditempatkan pada jarak 50 m dari tebing saluran utama, baik abutment kiri maupun kanan. Dengan anggapan aliran seragam maka : Qf = Veb x heb x50 m = 0.286 x 1 x 50 = 14.3 m3/dt masing-masing untuk sebelah kiri dan kanan.
By : Salmani, MS, MT.
Page 77
Langkah 3 : Tentukan Q30m dan Qf / Q30m untuk bantaran kiri dan kanan Q30m maksudnya adalah debit yang melewati pada bantaran sejauh 30 m dari batas saluran utama. Karena dalam kasus ini aliran dianggap seragam, maka : Q30 = Veb x hmc x 30 m = 0.286 x 1 x 30 = 8.58 m3/dt baik untuk bantaran kiri maupun kanan (untuk satu sisi). Berdasarkan Q30m maka diperoleh : Qf/Q30m = 14,3/8,58 = 1.667 Langkah 4 : Tentukan panjang guidebank ( Ls ) Untuk memperoleh panjang guidebank, harus dihitung dahulu penampang basah aliran pada bukaan jembatan ( An2 ). An2 = Amc + 2 { 50 .1} = 273.695 + 2 x 50 = 373.695 m2 Berdasarkan luas penampang basah bukaan tersebut, maka diperoleh kecepatan rata-ratanya ( Vn2 ) : Q 300 Vn 2 0.80m / dt An 2 373.695 Sesuai dengan harga Qf/Q30m pada langkah ke tiga dan harga Vn2, maka dengan menggunakan nomograf gambar 8-40, maka diperoleh panjang guidebank (Ls) kurang dari 15 m. Karena Ls yang dibutuhkan terlalu pendek, maka pada prinsipnya untuk kasus ini keberadaan guidebank tidak terlalu dibutuhkan. Langkah 5 : Spesifikasi tambahan Kalaupun guidebank diadakan/digunakan, maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain tinggi jagaan (elevasi guidebank terdapat elevasi muka air) dan lebar puncak guidebank. Kriteria perencanaan/perhitungan dari parameter ini dapat merujuk pada referensi-referensi terkait.
By : Salmani, MS, MT.
Page 78
Untuk bahan material guidebank dapat digunakan tipe rock riprap. Adapun perhitungan tipe revetment ini dapat dilihat dalam contoh perhitungan detail riprap. Langkah 6 : Perhitungan kestabilan struktur Kestabilan struktur check dam harus diperhitungkan terhadap: Guling Geser Daya dukung Detail perhitungannya dapat dilihat pada contoh perhitungan retaining wall.
c. Bangunan Peredam Energi
i.
Check Dam
1. Prosedur perencanaan
By : Salmani, MS, MT.
Page 79
Prosedur perencanaan secara ringkas dapat dilihat pada flow chart sebagai berikut. MULAI
Pengumpulan data lapangan : 1. Potongan Melintang 2. Perubahan penampang melintang 3. Data tanah
Tentukan parameter hidraulik sungai seperti : debit r encana, kekas ar an dasar s ungai, kecepatan dan kedalaman rata-rata Hitung kehilangan energi
Hitung kedalaman gerusan pada kaki
Tentukan panjang, tinggi dan lebar (dimensi) cek dam
Cek Stabilitas ?
Tidak
Ya
Tentukan perlindungan kaki
SELESAI
Gambar 8-42. Flow Chart Perencanaan Check Dam Langkah 1: Hitung Parameter Hidraulik Hitung parameter hidraulik, yaitu debit rencana, lebar dan profil saluran dan kedalaman di hulu, hilir dan tinggi bangunan drop (drop structure).
By : Salmani, MS, MT.
Page 80
Langkah 2 Hitung kehilangan energi akibat adanya struktur tersebut Sebelum menghitung kehilangan energi (Ht), beberapa parameter lain yang perlu dihitung: -
Debit persatuan lebar = Q/B
-
Kecepatan rata-rata di udik : Vu = q/hu
-
Kecepatan rata-rata di hilir : Vd = q/hd
Kehilangan energi dihitung dengan persamaan Bernauli. Tinjau bagian hulu dan hilir.
Yu
Vu2 2g
Zu
Yd
Vd2 2g
Zd
Yu
Vu 2g
; atau
2
2
Ht
Ht
Zu
Yd
Vd 2g
Zd
(8.49)
Langkah 2 : Hitung kedalaman gerusan pada kaki (toe) struktur tersebut Dengan menggunakan persamaan USBR, maka dapat diperoleh kedalaman gerusan : hs = K Ht0.225 x q0.54 - dm,
(8.50)
Langkah 3 : Pengaman struktur Check Dam Berdasarkan kedalaman gerusan yang diperoleh, maka tinggi check dam (struktur drop) yang perlu diperkuat adalah : hmc + hs
(8.51)
Untuk memperkuat struktur tersebut, perlu digunakan suatu dinding penahan (revetment) pada kaki (toe) struktur ini. Dalam kasus ini dicoba untuk menggunakan quarrystone atau riprap. a. Riprap
By : Salmani, MS, MT.
Page 81
Untuk memperkuat kaki struktur tersebut dapat digunakan tipe revetment dari riprap. Prosedur perhitungannya dapat dilihat pada detail perhitungan contoh soal riprap.
b. Quarrystone
hs = (0,5 – 1,0) hd
(8.52)
masuk dalam kriteria penggunaan toe dari quarrystone (0,5 – 1,0) Lebar toe Apron (Bt) : Bt = 2 H Berat batu toe :
Wmin
H3 a N S3 SG 1
3
dimana NS = angka stabilitas
N
1,3 S
atau
K
1 K ht K 1/ 3
1,5
1,8 e
( 1 K )2 ht K1/ 3 H
(8.53)
H
NS = 1,8
2k ht sin 2 kB1 sin h2k ht
(8.54)
2. Spesifikasi Material Material yang digunakan untuk check dam adalah struktur beton. Check dam merupakan bangunan yang terendam dalam air sehingga bangunan tersebut harus kuat.
By : Salmani, MS, MT.
Page 82
8.5.1.3 Contoh Perencanaan check dam Suatu lokasi sekitar pondasi jembatan (eksisting) pada suatu saluran/sungai terjadi degradasi.
Untuk
mengatasi masalah
tersebut
dapat
dilakukan dengan
penambahan elevasi dasar setinggi 1,4 m dari elevasi dasar awal. Kondisi tersebut dapat didekati dengan membuat bangunan terjunan (drop structure) yang akan menstabilkan dasar saluran dan mengurangi kemiringan saluran di bagian udik. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 8.43.
Gambar 8-43. Rencana Check Dam
Adapun parameter hidraulik lain adalah: - Debit rencana (Q) = 170 m3 / dt, - Lebar saluran (B) = 35 m - Kedalaman aliran di hulu ( sebelum terjadi drop), hu = 3.25 m, - Kedalaman aliran setelah terjadi drop (hd) = 2.95 m - Tinggi drop (h) = 1.4 m Dalam kasus ini diminta untuk menghitung gerusan yang terjadi pada kaki struktur drop (Check Dam) serta cara memperkuatnya sehingga dapat diatasi gerusan tersebut.
By : Salmani, MS, MT.
Page 83
Penyelesaian : Langkah 1 : Hitung kehilangan energi akibat adanya struktur tersebut Sebelum menghitung kehilangan energi (Ht), beberapa parameter lain yang perlu dihitung : = 170/35 = 4,86 m3/dt/m'
-
Debit persatuan lebar = Q/B
-
Kecepatan rata-rata di udik : Vu = q/hu = 4,86/3,25 = 1,49 m/dt
-
Kecepatan rata-rata di hilir : Vd = q/hd = 4,86/2,95 = 1,65 m/dt
Kehilangan energi dihitung dengan persamaan Bernauli. Tinjau bagian hulu dan hilir.
hu
Vu2 2g
Ht
h
hd
Zu
u
3.25
Vu2
Vd2 2g
Zu
Zd hd
2g (1.9) 2
; atau
Ht Vd2
Zd
2g 1.4
2.95
2x9.81
(1.65) 2
0
2x9.81
4.763 3.089 1 .674m
Langkah 2 : Hitung kedalaman gerusan pada kaki (toe) struktur tersebut Dengan menggunakan persamaan USBR, maka dapat diperoleh kedalaman gerusan : hs = K Ht0.225 x q0.54 - dm,
dimana : K = 1,9, dm = hd = 2,95 m hs = 1,9 (1,674)0.225 (4,86)0.54 – 2,95 = 2,1335 x 2,3485 – 2,95 = 2,06 m
By : Salmani, MS, MT.
Page 84
Langkah 3 : Pengamanan struktur Check Dam Berdasarkan kedalaman gerusan yang diperoleh, maka tinggi check dam (struktur drop) yang perlu diperkuat adalah : hmc + hs = 1,4 + 2,06 = 3,46 m a. rock riprap Untuk memperkuat struktur tersebut, perlu digunakan suatu dinding penahan (revetment) pada kaki (toe) struktur ini. Dalam kasus ini dicoba untuk menggunakan quarrystone atau riprap. Dari data cek dam terdahulu diketahui bahwa; Kedalaman aliran di hilir 2,95 m Kecepatan aliran di hilir 1,65 m/det Fr =
=
V1 gh1 1.65 9.81x2.95
= 0,31 Berdasarkan bilangan froude di atas, maka ukuran rock riprap untuk pengaman pada kaki cekdam digunakan persamaan dari rumus Isbash, yaitu;
D50 hmc
K Ss
V2 1 gh
dimana; K = 1,02 SG = 2,65
g 9.81m / det 2 , maka dari persamaan (2), diperoleh; D50 1.02 (1.65) 2
2.95
2.65 1 9.81x2.95
D50 = 0,17 m. Diambil D50 = 20 cm. Perhitungan detailnya dapat dilihat pada detail perhitungan contoh soal riprap.
By : Salmani, MS, MT.
Page 85
b. Quarrystone Bila digunakan quarrystone, maka perlu ditinjau dulu parameter berikut.
hs hd
2,06 2,95
0,5 1,0
masuk dalam kriteria penggunaan toe dari quarrystone Lebar toe Apron (Bt) : Bt = 2 H = 2 x 2,95 = 5,90 m 6m Berat batu toe :
Wmin
H3 a 1 N S3 SG
3
dimana NS = angka stabilitas 2
N
1,3 S
atau
1 K ht K 1/ 3
1,5
1,8 e
( 1 K ) ht K
1/ 3
H
H
NS = 1,8
K
2k ht sin 2 kB1 sin h2k ht
Dengan menggunakan Ns = 1,8, berat minimum material quarrystone adalah :
Wmin
2,65.2,95 3 1,8( 2,65 1 )3
= 8,41 ton = 8410 kg
By : Salmani, MS, MT.
Page 86
d. Abutment dan Pilar Jembatan Untuk perencanaan abutment dan pilar jembatan yang tahan terhadap gerusan, prosedurnya mengikuti langkah-langkah pada Bab V dalam manual ini. Tabel 8-8 di bawah ini digunakan untuk perhitungan gerusan pada jembatan.
Tabel 8-8. Koefisien tipe pilar dan Faktor koreksi arah aliran dijembatan Koefisien Tipe Pilar Tipe-tipe pilar
Faktor koreksi arah aliran pada jembatan K1
Sudut
L/a = 4
L/a = 8
L/a = 12
(a) hidung persegi
1,1
0
1,0
1,0
1,0
(b) hidung bundar
1,0
15
1,5
2,0
2,5
(c)
silinder
1,0
30
2,0
2,5
3,5
(d) hidung tajam
0,9
45
2,3
3,3
4,3
(e) kelompok silinder
1,0
90
2,5
3,9
5,0
sudut = arah aliran L = panjang pilar Proses perencanaan abutment dan pilar jembatan dapat dilhat pada flow chart sebagai berikut :
By : Salmani, MS, MT.
Page 87
MULAI
Pengumpulan data lapangan : 1. Potongan Melintang 2. Perubahan penampang melintang 3. Data tanah
Tentukan parameter hidraulik sungai seperti : debit r e ncana, kekas ar an dasar s ungai, kecepatan dan kedalaman rata-rata
Cek tegangan geser di saluran utama dan bantaran ?
Tidak
Diperlukan penangan khusus agar tegangan geser dapat teratasi
Ya
Tentukan alokasi abutment dan pilar, aliran bantaran, a/y1, kondisi dasar dan tipe abutment dan pilar Tentukan kedalaman gerusan lokal pada abutment dan pilar Tentukan ukuran batuan untuk riparap pada abutment dan pilar
Cek Stabilitas struktur ?
Tidak
Ya
SELESAI
Gambar 8-44. Flow Chart Perencanaan Abutment dan Pilar Jembatan
By : Salmani, MS, MT.
Page 88
8.6.1 Contoh Perencanaan Abutment dan Pilar Jembatan Suatu jalan jembatan melintasi (crossing) pada suatu saluran/sungai seperti gambar 8.45. Sungai tersebut mempunyai debit rencana 300 m3/detik, sedangkan bentuk sungai
terdiri
dari saluran utama
(main channel) dan
bantaran pada dua sisi. Lebar dasar saluran utama 75 m, dan lebar bantaran mempunyai ukuran yang sama yaitu 100 m. Kemiringan tebing, baik pada saluran utama maupun bantaran adalah IV:2H. Koefisien Manning (n) untuk saluran utama adalah 0,025, sedangkan untuk bantaran 0,035. Kemiringan dasar saluran seragam 0,0001. Data lain yang diketahui: Tegangan geser izin pada bantaran ( o) = 19,91 kg/m2 Bantaran dilapisi oleh vegetasi kelas A D50 = 5 mm, D75 = 6 mm.
Gambar 8-45. Posisi abutment di bantaran Penyelesaian: Langkah 1: Hitung parameter hidraulis aliran Karena kondisi saluran/sungai sama seperti pada contoh soal guidebank, beberapa parameter hidraulis tidak perlu dihitung lagi, cukup menggunakan hasil dari perhitungan pada kasus guidebank, yaitu : kedalaman aliran di saluran utama (h1) = 3,35 m kedalaman aliran di bantaran (kiri-kanan), h0 = 1,0 m. Debit saluran utama (Qmc) = 245,23m3/dt. Kecepatan aliran di saluran utama (Vmc) = 0,896 m/dt.
By : Salmani, MS, MT.
Page 89
debit di bantaran (Qeb) = 28,60 m3/dt. (untuk satu sisi) Kecepatan aliran di bantaran (Veb) = 0,286 m/dt. Berdasarkan parameter tersebut di atas, maka dapat dihitung bilangan Froude (Fr) pada bantaran dan saluran utama.
Pada bantaran Fr =
V gh 0.286
=
9.81x1.0 = 0,09
Saluran utama 0.896 9.81x3.35
Fr =
= 0,16 Langkah 2:
Perhitungan tegangan geser
Tegangan geser yang terjadi dapat dihitung dengan formula berikut. f o
8 o
v
n2
2
2.22
n2 v 2 R 1/ 3 h
v2R
1/ 3
satuan British
h
satuan SI
Tegangan geser yang terjadi pada saluran utama; o
0.025 2 x1100 x 0.896 x (3,35)
1/ 3
0,412kg / m 2
Tegangan geser yang terjadi pada bantaran; o
0.035 2 x1100 x 0.286 x (1.0)
1/ 3
0.385kg / m 2
Tegangan geser kritis (izin) di saluran utama ( c) c
0.0164 xD75
satuan British
c
0.088 xD75
satuan SI
c
0.088 x 6 mm
0,53 kg / m 2 By : Salmani, MS, MT. c
Page 90
Untuk saluran utama
By : Salmani, MS, MT.
o>
c
Page 91
Untuk bantaran
o
