Perencanaan Bangunan Penahan Tebing

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

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

By : Salmani, MS, MT.

Tipe Fleksibel

Page 1

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

By : Salmani, MS, MT.

Page 2

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING berubah lambat laun. Sedangkan untuk penggunaan jenis aliran berubah tibatiba, 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

By : Salmani, MS, MT.

Page 3

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

By : Salmani, MS, MT.

Page 4

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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.

By : Salmani, MS, MT.

Page 5

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

By : Salmani, MS, MT.

Page 6

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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

By : Salmani, MS, MT.

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)

By : Salmani, MS, MT.

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.

By : Salmani, MS, MT.

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 : D50 = 0.00594 va3/(davg0.5K11.5)

(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 sin 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 Aliran seragam; saluran relatif lurus atau berbelok dengan jari- 1.0 – 1.2 jari/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

1. Elevasi Permukaan Air

5. Kemiringan Tebing

9. Faktor Stabilitas

13. Koreksi D50 = 8 + 11 + 12

2. Luas Basah Saluran Utama

6. Sudut Geser Alam Riprap (grafik 4)

10. Spesifikasi Gravitasi Riprap

14. Catatan atau Komentar

3. Kecepatan Rata-rata Saluran Utama

7. Koreksi Sudut Tebing (chart 3)

11. Faktor Koreksi Ukuran Riprap (grafik 2)

4. Kedalaman Rata-rata Saluran Utama

8. Ukuran Riprap (grafik 1)

12. Koreksi untuk Pilar/Abutment Correction (3.38 jika diambil 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)

Hb (m) 1

e

Rv Ho 2

Faktor Koreksi 3

Rv (ft.) 4

Ukuran Riprap : D50…………………ft.

Ketebalan Revetment : 2D 50……………………………ft.

Jenis………………..

D100……………………..………ft. Digunakan……………………..ft.

D50 (ft.) 5

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

belokan, m (2)

sedikit vegetasi (beberapa tumbuh dipermukaan riprap) mendekati lurus bobot n ditambah harga n (3) n yang digunakan

nb = {0.328 (D50)0.5} / (1.092 da) nb = 0.429 D50

0.167

untuk 1.5 < da / D50 < 35 untuk 35 < da / D50 < 30.000

nb = 0.3225 Sf R -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 Dm nf 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

vf

1 f

Dm 2

2/3

S .Va1 / 2

(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 :

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 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 SELESAI Berdasarkan data hidraulis dan 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 : 0,5

Dm

w

S f CS Cv d s

w

2 , 50

v 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

<

m

<

(ok)

c

s

(ok)

Dengan demikian baik pada dasar maupun tebing, saluran dengan diperkuat oleh kontruksi gabion aman terhadap gaya geser yang terjadi.

Langkah 5 : Stabilitas Lapisan Dasar dan Material Tebing Untuk menghitung stabilitas lapisan dasar dan material tebing sangat tergantung pada stabilitas pondasi gabion. Kondisi ini meliputi stabilitas geoteknik dan tahanan tanah di bawah konstruksi gabion terhadap gaya erosi. Salah satu faktor paling kritis dalam penentuan stabilitas ini adalah kecepatan yang melewati gabion dan ruas tanah dibelakang gabion. Kecepatan aliran di bawah filter yang dibuat yaitu air yang bergerak melalui gabion dan lapisan filter,

By : Salmani, MS, MT.

Page 20

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING diestimasikan 1/2 sampai dengan 1/4 kecepatan pada matres gabion dan interfase filter. Menurut Simons, Chen, dan Swanson (1984); kecepatan pada matras gabion (vb) adalah :

vb

1 nf

Dm 2

2/3

S1 / 2

SI .

dimana : vb = kecepatan aliran pada matras (m/dt) nf = 0,02 untuk filter yang dibuat ( sintetis ) = 0,022 untuk material filter dari krikil (gravel) S = kemiringan permukaan air atau dasar.

Batasan kecepatan yang diizinkan untuk tanah kohesif ditentukan dari grafik, sedangkan kecepatan maksimum untuk tipe-tipe tanah yang lain ditentukan dengan menghitung ve, yaitu kecepatan maksimum yang terjadi pada interfase tanah. Hasilnya dibandingkan terhadap vf, yaitu kecepatan pada dasar di bawah matras gabion dan filter yang dibuat. Adapun persamaan ve untuk tanah gembur adalah : ve = 16,1 d1/2 Sedangkan untuk vf menggunakan rumus :

vf

1

dm 2 f

2/3

S. v1a/ 2

,

dimana : va

= kecepatan rata-rata saluran (m/dt)

Dm

= diameter batuan rata-rata (m)

Jika vf > (2-4) ve, maka filter dari kerikil diperlukan untuk mengurangi kecepatan aliran pada interfase tanah di bawah kontruksi gabion. Kegunaan filter kerikil ini

By : Salmani, MS, MT.

Page 21

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING adalah untuk mendapatkan kecepatan vf sedemikian rupa tidak membahayakan lapisan dasar. Langkah 4 : Perhitungan stabilitas struktur gabion Kestabilan struktur gabion harus diperhitungkan terhadap: Guling Geser Daya dukung Detail perhitungannya dapat dilihat pada contoh perhitungan retaining wall.

8.3.1.2.6 Spesifikasi Material 1) Penjelasan Penting untuk meletakkan dengan baik gabion (bronjongan) pada dasar dan sisi slope dari saluran atau seperti yang diarahkan oleh engineer untuk mendapatkan hasil yang baik. Gabion (bronjongan) terdiri dari anyaman berbentuk keranjang (basket) yang terbuat dari kawat, diisi oleh batuan, saling dihubungkan, dan dipasang anchor ke slope-nya. Detail konstruksi tergantung dari kegunaannya, seperti untuk revetment atau untuk toe protection untuk tipe lain dari riprap.

2) Material 1. Rock Batuan yang digunakan untuk mengisi harus bergradasi baik dan 70% dari beratnya tidak boleh melebihi dari dimensi terkecil kawat. Ukuran maksimum batu diukur normal ke slope dan tidak melebihi ketebalan mattress. 2. Wire enclosure Kawat yang digunakan untuk mattress atau unit blok haruslah berukuran dan berdimensi seperti rencana. 3. Lacing wire (kawat pengikat) Kawat pengikat berukuran No 9 gage galvanized atau telah ditentukan.

By : Salmani, MS, MT.

Page 22

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 3) Syarat-Syarat Konstruksi Syarat-syarat konnstruksi dapat dilihat pada Section 7.1.3. Bagian dari wire enclosure dapat dibuat dengan menggunakan tangan atau mesin. Serta

diletakkan,

diikat,

dan

diisi

untuk

memenuhi

syarat

keseragaman, kerapatan, dan lapisan perlindungan pada daerah yang diinginkan.

Bagian sisi keliling dari wire enclosed haruslah aman tersambung sehingga sambungan tersebut menghampiri nilai kekuatan pada kawat tersebut. Serta terikat dengan lainnya dengan interval 0,31 m untuk membentuk

struktur

sambungan

terus

(continuous

connected

structure).

Mattress pada sisi slope saluran mesti terikat pada bank dengan anchor stake sedalam 1,2 m untuk tanah padat (lempung) dan 1,8 m untuk tanah longgar (pasir). Anchor stake dipasang pada sisi dalam sudut dari diafragma basket sepanjang upslope (tertinggi) dinding basket, maka stake akan menjadi satu kesatuan. Jarak maksimum setiap stake tergantung pada konfigurasi basket dengan jarak minimum setiap 1,8 untuk slope 1V : 2,5H dan lebih curam, dan setiap 2,7 m untuk slope kurang dari 1V : 2,5H. Counterfort dapat digunakan untuk tambahan pada slope mattress. Stake slope mattres dibutuhkan meskipun counterfort digunakan atau tidak.

8.3.1.2.7 Contoh perencanaan gabion Suatu konstruksi jalan disepanjang tikungan saluran mengalami keruntuhan/erosi akibat aliran yang terjadi pada saluran tersebut. Untuk mengatasi hal ini, perlu direncanakan perkuatan tebing sehingga bahaya keruntuhan/erosi dapat teratasi. Saluran tersebut mengalirkan debit 125,50 m3 dengan lebar dasar 25 meter, kemiringan tebing 1:1, serta kemiringan dasar 1 : 1000. Sketsa kondisi kasus dapat dilihat pada gambar di bawah gambar 8-25. Untuk mengatasi masalah tersebut, rencanakan tipe revetment dari gabion.

By : Salmani, MS, MT.

Page 23

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

Gambar 8-25. Kasus gerusan pada sungai dengan menggunakan pengaman Gabion Penyelesaian: Langkah 1 : Penentuan Parameter Hidraulis Berdasarkan data hidraulis dan geometrik saluran, dengan menggunakan persamaan Manning (koefisien Manning diambil n = 0,025) diperoleh kecepatan aliran (v) 2m/dt dan kedalaman rata-rata 2,3 m. Langkah 2 : Penentuan Faktor Koreksi Kemiringan Samping ( K1) Berdasarkan kemiringan tebing saluran yang akan diperkuat yaitu IV : 1H, dengan menggunakan tabel 1 diperoleh K1 = 0,46. Langkah 3 : Penentuan Ukuran Batu Gabion Untuk mendapatkan ukuran batu tengah dari gabion dapat ditentukan berdasarkan persamaan yang telah disebutkan di atas. Dalam contoh soal ini : s

= 2,2 t/m3

By : Salmani, MS, MT.

Page 24

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING = 1 t/m3

w

Sf

= 1,5

g

= 9,81 m/dt2

W

= B + 2 x h = 25 + 4,6 = 29,6 m.

Gunakan persamaan 8.22:

Cv

1,283 0 ,2 log

1,283 0 ,2 log

R W 150 W 29 ,6

Cv = 1,14

Berdasarkan

parameter

yang

telah

diketahui

tersebut,

maka

dengan

menggunakan persamaan 8.21 diperoleh :

Dm 1,5 x(0,1) x(1,14) x(2,3)

1 2,2 1

0,5

25

2,0 9,81x 2,3x0,46

Dm = 0,095 m. Dm

10 cm

Langkah 4 : Kontrol Terhadap Geser Untuk menghindari kerusakan struktur gabion, maka perlu diperhitungkan gaya geser yang terjadi akibat aliran. Gunakan pers. 8.23

b

1000 x 0 ,001 x 2,3

2,3 kg

m2

Sehinggga diperoleh tegangan geser pada tebing (pers. 8.24) :

m

0 ,75 x 2,3 1,73 kg

m2

Sedangkan tegangan geser kritis pada dasar :

By : Salmani, MS, MT.

Page 25

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

12 kg

0 ,1( 2200 1000 ) 0 ,10

c

Dengan mengambil

m 2.

= 10 maka, tegangan geser pada tebing diperoleh (pers.

8.25) :

11,4

s

s

1

Sin 2 10 0 0 ,4304

= 10,99 kg/m2

Dari hasil perhitungan tegangan geser, baik pada dasar maupun pada tebing saluran diperoleh : Pada dasar saluran ;

b

Pada tebing saluran ;

<

m

<

(ok)

c

s

(ok)

Dengan demikian baik pada dasar maupun tebing, saluran dengan diperkuat oleh kontruksi gabion aman terhadap gaya geser yang terjadi.

Langkah 5 : Stabilitas Lapisan Dasar dan Material Tebing Berdasarkan prosedur desain di atas dan dari perhitungan pada langkah sebelumnya diperoleh : Dm = 0,1 m. Dengan demikian untuk filter sintetis diperoleh : 2/3

vb

1 0,1 0,02 2

vb

0,22 m / dt.

(0,001)1 / 2 .

Sedangkan bila lapisan filter kerikil yang digunakan, vb diperoleh :

vb

1 0,1 0,022 2

vb

0,20 m / dt.

By : Salmani, MS, MT.

2/3

(0,001)1 / 2

Page 26

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Kecepatan maksimum pada interface tanah :

ve

16,1(2,3)1 / 2 = 24,42 cm/dt = 0,244 m/dt

Kecepatan residu pada dasar :

vf

1 0,1 2 / 3 ( ) (0,001)( 2)1 / 2 0,02 2

vf

9,6x10 3 m / dt

Dari perhitungan tersebut dapat disimpulkan : vf < (2 - 4) ve, maka filter dari krikil tidak diperlukan. Berdasarkan harga vb, maka kecepatan aliran di bawah lapisan filter sintetis : vu = (0,05 - 0,11) m/dt Dikarenakan kecepatan

di

bawah

lapisan

sintetis

sangat

kecil,

maka

kemungkinan terjadinya kerusakan lapisan dasar sangat kecil. Dari semua perhitungan tersebut di atas, saluran yang telah diperkuat tebingnya dengan gabion dapat dilihat pada gambar 8-26.

By : Salmani, MS, MT.

Page 27

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

Gambar 8-26. Rencana Gabion Langkah 6 : Perhitungan stabilitas struktur gabion Kestabilan struktur gabion harus diperhitungkan terhadap: Guling Geser Daya dukung Detail perhitungannya dapat dilihat pada contoh perhitungan retaining wall.

8.3.2 Jenis Kaku (Rigid Revetment)

8.3.2.1 Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)

8.3.2.1.1 Deskripsi Dinding penahan tanah adalah dinding pengaman gerusan yang terbuat dari pasangan batu kali dengan campuran semen atau beton. Dinding pengaman ini bersifat tetap.

By : Salmani, MS, MT.

Page 28

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

8.3.2.1.2 Dasar-Dasar Desain Jenis-jenis dinding penahan tanah (retaining wall) adalah gravity wall, semigravity wall dan cantilever wall. Gravity Wall adalah dinding penahan tanah dengan mengandalkan gaya gravitasi sebagai gaya penahan beban. Dinding ini tidak terdapat tegangan tarik. Semi-gravity Walls memerlukan baja untuk mengurangi massa beton. Cantilever Wall berbentuk dinding T dan bertindak sebagai kantilever. Biasanya terbuat dari beton bertulang.

Dalam mendesain dinding pengaman tipe ini, yang harus diperhatikan adalah stabilitas dinding. Dinding harus stabil terhadap gaya guling (overturning), gaya gelincir (sliding) dan daya dukung.

1) Gaya Guling Gaya guling dapat menyebabkan dinding penahan tanah terguling apabila tidak dapat menahan gaya akibat beban. Beban yang dapat menyebabkan dinding penahan tanah ini terguling adalah tekanan tanah horizontal. Sedangkan yang menahan agar dinding tidak terguling adalah gaya berat, tekanan aktif dan berat tanah timbunan. Agar lebih jelas dapat melihat gambar pada contoh perencanaan dinding penahan tanah.

Kestabilan dinding penahan tanah adalah perbandingan antara jumlah gaya yang membuat dengan gaya penahan guling. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

SF

Mr Mo

(8.28)

dimana: Mr : momen yang menahan dinding agar tidak guling Mo : momen yang membuat dinding terguling. 2) Gaya Gelincir (Sliding) Gaya gelincir dapat menyebabkan dinding penahan tanah tergelincir hingga jatuh. Gaya gelincir ditentukan oleh tekanan tanah horizontal akibat tanah di

By : Salmani, MS, MT.

Page 29

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING belakang dinding. Sedangkan gaya tahannya adalah berat dinding dan tekanan pasif.

Dinding dapat dikatakan aman apabila angka keamanan melebihi yang disayaratkan. Angka keamanan :

Re sisting forces driving

SF

(8.29)

3. Daya Dukung Daya dukung tanah diperlukan untuk menahan beban akibat berat dinding penahan tanah. Besarnya daya dukung ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

q

V 6e 1 A B

(8.30)

dimana: V = jumlah gaya vertikal yang bekerja A = luas penampang kaki dinding e = eksentrisitas yang dihitung dengan V . x

e

B 2

X.

M dan (8.30a)

B = lebar dinding pengaman.

By : Salmani, MS, MT.

Page 30

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 8.3.2.1.3 Prosedur Desain Prosedur desaindapat dilihat pada flowchart 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 Tentukan jenis dan dimensi retaining w all

Tentukan kedalaman tapak dan pondasi

Cek stabilitas ?

Tidak

Ya

Tentukan jenis dan ukuran pengaman kaki

SELESAI

Gambar 8-27. Flow chart perencanaan retaining wall

Langkah 1 : Perhitungan parameter hidraulik/kapasitas saluran Langkah ini akan mendapatkan nilai-nilai parameter hidraulis yang digunakan untuk perhitungan dinding penahan tanah. Penentuan nilai parameter ini melalui catatan-catatan hidraulis yang ada maupun survei di lapangan.

By : Salmani, MS, MT.

Page 31

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Berdasarkan catatan debit, lebar dasar, kemiringan dasar dan tebing untuk saluran/sungai tersebut di atas, maka dengan menggunakan persamaan Manning (koefisien Manning diambil 0,025) diperoleh tinggi aliran dan kecepatan rata-rata. Langkah 2 : Penentuan tipe Retaining Wall (dinding penahan tanah) Tentukan bentuk dan jenis retaining wall yang akan digunakan. Tentukan juga dimensi dari retaining wall. Apabila bentuk retaining wall ini tidak dapat memenuhi persyaratan kekuatan, maka ukuran dimensinya dapat diubah sehingga diperoleh hasil yang kuat dan ekonomis. Langkah 3 : Penentuan tapak pondasi berdasarkan gerusan dasar yang terjadi Menurut Liu, formula untuk perhitungan gerusan dapat ditulis :

hs h1

a 1,1 h1

0 , 40

Fr0,33

(8.31)

dimana: h1 : kedalaman di hilir hs : kedalaman penggerusan Fr : bilangan froude. Langkah 4 : Perhitungan Stabilitas Retaining Wall Dari desain awal pada langkah 2 telah dibuat bentuk awal dari retaining wall, maka akan dihitung stabilitasnya. Bila tidak stabil, maka kembali ke langkah 2. a. Guling (overturning) Yang mempengaruhi gaya guling secara keseluruhan adalah sebagai berikut :. Tekanan tanah aktif;

Pa

1 / 2 H 2 Ka

(8.32)

Tekanan tanah horizontal; Ph = Pa cos

By : Salmani, MS, MT.

(8.33)

Page 32

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Tekanan tanah vertikal; Pv = Pa sin

(8.34)

Berat tanah timbun; W = jumlah berat tanah yang menimbun retaining wall Kemudian hitung momen guling Momen guling (Ph) = Jumlah gaya terjadi pada retaining wall x jarak antara titik acuan guling dengan resultan (jumlah gaya yang terjadi). Angka keamanan guling

SF

Mr Mo

Bila SF > SFpersyaratan, maka retaining wall aman b. Gelincir (Sliding) Koefisien geser;

f

tan

2 3

(8.35)

V .f

(8.36)

Gaya geser;

FR

Tekanan tanah pasif; Menurut Bowles (1968), Kp diperoleh dari hubungan kemiringan tanah timbun ( ).

Pp

1

2

f

H 2 kp

(8.37)

Angka keaman untuk gelincir dengan persamaan (8.29)

c. Perhitungan Titik Resultan Tapak Dinding (location of the resultant on the footing) Untuk menentukan lokasi (titik) ini dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut.

V .x

M

By : Salmani, MS, MT.

Page 33

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING dengan: V : jumlah gaya vertikal yang bekerja M : selisih momen tahanan dengan momen guling Titik eksentrisitas dihitung dengan rumus (8.30a) d. Daya Dukung Untukl menguji daya dukung yang dapat ditahan oleh tanah dasar, maka dihitung dengan persamaan 8.30.

Langkah 5 : Penguatan kaki struktur Agar kaki struktur aman terhadap gerusan maka perlu digunakan perkuatan kaki (Toe Apron) pada struktur retaining wall. Bahannya bisa digunakan dari quarrystone atau riprap. Perencanaan riprap dapat dilihat pada detail perhitungan riprap. Bila digunakan quarrystone, maka parameter yang dihitung adalah seperti berikut ini. Lebar Toe Apron (Bt), dapat dihitung : Bt = 2H,

(8.38)

Bila digunakan dari quarrystone ;

Wmin

H3 ; NS N S3 ( SG 1 )3 a

1,8.

(8.39)

8.3.2.1.4 Spesifikasi Material Material yang digunakan tergantung dari jenis retaining wall yang digunakan. Material yang biasa digunakan untuk retaining wall adalah pasangan batu kali yang direkatkan dengan semen maupun beton bertulang.

8.3.2.1.5 Contoh Perencanaan retaining wall

By : Salmani, MS, MT.

Page 34

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Pengamanan tebing saluran/sungai yang sekaligus merupakan bagian dari badan jalan dapat ditempuh dengan beberapa cara, antara lain dengan menggunakan retaining wall. Dalam contoh ini tinggi tebing yang harus diamankan 3,50 m.

Sedangkan catatan debit untuk saluran/sungai tersebut

3

sebesar 40.81 m /dt, dan lebar dasar 25 m. Kemiringan tebing saluran mendekati 1V:1H, dan kemiringan dasar saluran sekitar 0.0001. Data lain adalah: -

Sudut geser tanah ( ) = 360

-

Berat jenis tanah dasar ( a) = 2200 kg/m3

-

Berat jenis tanah timbun ( f) = 2100 kg/m3

-

Daya dukung tanah izin (qa) = 3,2 kg/cm2

Rencanakan retaining wall, agar tebing saluran (sekaligus menjadi tebing jalan) aman terhadap keruntuhan/gerusan. Penyelesaian: Langkah 1 : Perhitungan parameter hidraulik/kapasitas saluran Berdasarkan catatan debit, lebar dasar, kemiringan dasar dan tebing untuk saluran/sungai tersebut di atas, maka dengan menggunakan persamaan Manning (koefisien Manning diambil 0.025) diperoleh tinggi aliran 2,30 m dan kecepatan rata-rata 0,65 m/dt. Dengan demikian tinggi tebing (3,50 m) yang akan diamankan, secara hidrolis lebih dari cukup untuk menampung/mengalirkan debit aliran yang ada. Langkah 2 : Penentuan tipe Retaining Wall (dinding penahan tanah) Retaining wall direncanakan untuk tipe gravitasi. Adapun bentuk dan dimensi retaining wall yang akan digunakan seperti gambar 8-28. Dari gambar di atas dapat ditulis : H

= 5 m.

a1

= H/12 = 5/12

b

= 0,6 x 5 = 3 m.

C

= H/7 = 5/7

By : Salmani, MS, MT.

0,40 m.

0,70 m.

Page 35

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING D

= C = 0,70 m

d1

= d2 = 0,40 m.

d3

= 0,70 - 0,40 = 0,30 m

qa

= 3,2 kg/cm2

Gambar 8-28. Desain Retaining Wall

Langkah 3 : Penentuan tapak pondasi berdasarkan gerusan dasar yang terjadi Menurut Liu, formula untuk perhitungan gerusan dapat ditulis :

By : Salmani, MS, MT.

Page 36

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING hs h1

a 1,1 h1

0 , 40

Fr0,33

disini a diambil 6 meter, dan kecepatan aliran 0,65 m/dt (dari langkah 1)

Fr 1

hS 2,3

0 ,65

0 ,14

9 ,81( 2 ,3 ) 6 1,1 2,3

0, 4

0,14

0,3

hS = 0,84 m Berdasarkan kedalam gerusan yang terjadi, maka tapak pondasi retaining wall direncanakan sedalam 1,5 meter. Langkah 4 : Perhitungan Stabilitas Retaining Wall Untuk kemiringan tanah timbun ( ) diambil 100 terhadap horizontal. a. Guling (overturning) Dari tabel 6.3 (Bowles, 1968) untuk ( ) = 100 dan ( ) = 360 diperoleh Ka = 0,316. Tekanan tanah aktif;

Pa

1 / 2 H 2 Ka

1 (2,1)(5) 2 .0,316 8,295 t / m 2 2

Tekanan tanah tanah horizontal;

Ph

8 ,295 Cos 10 0

8 ,169 t / m 2

Tekanan tanah vertikal;

Pv

8 ,295 Sin 10 10

1,44 t / m 2

Berat tanah timbun;

W

( 4 ,3 0 ,9 )

1,15 ( 2 ,10 ) 6 ,28 t 2

Tabel 8-6. Perhitungan Stabilitas dinding No

Berat (t)

1.

1/2 (0,42)(4,3)(2,2) = 1,99

By : Salmani, MS, MT.

lengan (m) 1,11

momen (t/m) 2,21

Page 37

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 2.

(0,40)(4,3)(2,2)

= 3,78

1,45

5,48

3.

1,15( 4 ,3 ) ( 2 ,2 ) 2

5 ,44

1,83

9,96

4.

tanah

2,22

13,94

5.

3x0,7(2,2)

4,62

1,50

6,93

Pv

= 1,440

= 6,280

2,42

3,49

V

= 23,55

42,01

Momen guling (Ph) = (8,169) x (2,13) = 17,40 t/m Angka keamanan guling (SF) =

42,01 17 ,40

2 ,41 1,5 ( ok )

b. Gelincir (Sliding) Koefisien geser;

f

tan

2 3

tan 2 ( 36 0 ) 0 ,444 3

Gaya geser;

FR

V .f

FR = 23,55 (0,444) = 10,36 t Tekanan tanah pasif; Menurut tabel 6.2 (Bowles, 1968) untuk ( ) = 100 diperoleh Kp = 3,25.

Pp

1

2

f

H 2 kp

1 (2,1)(1,5) 2 (3,25) 2

7,68 t

Angka keamanan untuk gelincir;

FS

10 ,36 7,68 8,169

2,21 1,5 (ok )

By : Salmani, MS, MT.

Page 38

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

c. Perhitungan Titik Resultan Tapak Dinding (location of the resultant on the footing) Untuk menentukan lokasi (titik) ini dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut.

V .x

M

dimana: V : jumlah gaya vertikal yang bekerja M : selisih momen tahanan dengan momen guling

42,01 17 ,40 23,55

X

e

B 2

X

1,04m.

3 1,04 2

0 ,46 m.

Berarti titik berat berada pada pusat massa (ok). d. Daya Dukung Untukl menguji daya dukung yang dapat ditahan oleh tanah dasar, maka dihitung:

q

V 6e 1 A B

qmax

23,55 6(0,46) 1 3.1 3 1,507 kg / cm 2

q m in

23,55 (0,08 ) 3 .1

By : Salmani, MS, MT.

15,07 t / m 2

3,2kg / cm 2

ok

0,63 t / m 2

Page 39

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Retaining wall cukup aman, baik terhadap guling, geser dan daya dukung pondasi. Namun sebaliknya pondasi diperkuat dengan pemasangan cerucuk dengan diameter 15 cm dan panjang 4 m.

Langkah 5 : Pengaman kaki dari bahaya gerusan Untuk aman terhadap gerusan pada kaki retaining wall, maka perlu digunakan penguat pada struktur tersebut. Tipe penguat ini dapat digunakan dari riprap (rock riprap) atau quarry stone.

Penentuan ukuran rock riprap Ukuran rock riprap dapat dihitung dengan rumus;

D50 y

K Ss

V2 1 gy

dimana; K = 0,89, karena tipe retaining wall berupa spill through Ss = 2,65

9.81m / det 2 , maka dari persamaan (2), diperoleh;

g

D50 2.3

0.89 (0.65) 2 2.65 1 9.81x 2.3

D50 = 0,024 m. Diambil D50 = 3 cm. Perhitungan detailnya dapat dilihat pada contoh perhitungan riprap. Penentuan ukuran quarrystone Bila digunakan quarrystone, maka lebar Toe Apron (Bt), dapat dihitung : Bt = 2H, Bt = 2 x 2,30 m = 4,60m. Berat quarrystone ;

Wmin

H3 ; NS N S3 ( SG 1 )3 a

By : Salmani, MS, MT.

1,8.

Page 40

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

2 ,65( 2 ,3 )3 ( 1,8 )3 ( 2 ,65 1 )3 = 1,23 ton

8.3.2.2 Tiang pancang (Sheet Pile)

8.3.2.2.1 Deskripsi Sheet pile merupakan salah satu jenis retaining wall. Sheet pile terbuat dari baja, beton, kayu atau sheet pile dari plastik yang saling berhubungan satu sama lainnya membentuk dinding yang kontinu sepanjang tebing saluran.

8.3.2.2.2 Dasar-Dasar Desain Dalam mendesain sheet pile perlu diperhatikan adalah kedalaman sheet pile dan jenis tanah. Kedalaman sheet pile menentukan kekuatan dari sheet pile tersebut. Kekuatan dari sheet pile berada pada ujungnya dan gesekan pada selimut sheet pile. Jenis tanah juga menentukan kekuatan sheet pile. Tanah kohesif dan nonkohesif akan berbeda dalam menentukan kekuatan sheet pile.

Kedalaman sheet pile dapat dinyatakan dengan persamaan matematis sebagai berikut :

Y

4

pp '

K'

Y

8Ra Y2 ' ' K

3

6Ra '

K'

'

2

2y K

'

p

' p

Y

6Ra yp 'p '

K'

4Ra2 2

0

(8.40) sehingga dapat diperoleh y , dimana y adalah kedalaman sheet pile. Parameter yang digunakan dalam penentuan kedalaman sheet pile adalah

pa

p a1

p a 2 ( Tekanan tanah aktif)

pa

h1 K a

Ra

p a1

h1 2

'

h2 K a'

p a1 h2

By : Salmani, MS, MT.

(8.40a) (8.40b)

pa 2

h2 2

pa

a (Resultan gaya) 2

(8.40c)

Page 41

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING K‟ = Kp – Ka (Koefisien tanah)

p 'p

h1 K p

h2

a

'

K p'

'

(8.40d)

aKa' (Tekanan tanah pasif pada titik perpotongan

sheet pile).

(8.40e)

Untuk lebih jelasnya, dapat melihat gambar pada contoh perencanaan.

8.3.2.2.3 Langkah-Langkah Desain Langkah-langkah desain dari sheet pile dapat dilihat pada flow chart sebagai berikut.

By : Salmani, MS, MT.

Page 42

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 Sketsa Kondisi tipe turap (sheet pile)

Tentukan koefisien tanah aktif dan pasif

Tentukan kedalaman sheet pile (D=y+a)

Cek kedalaman turap ?

Tidak

Ya

Tentukan kedalaman gerusan pada kaki

Tentukan ukuran batu untuk perlidungan kaki

SELESAI

Gambar 8-29 Flow Chart Langkah Desain Sheet Pile

By : Salmani, MS, MT.

Page 43

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 8.3.2.2.4 Contoh perencanaan sheet pile Selain dengan retaining wall, pengamanan tebing saluran/sungai (bagian dari badan jalan) dapat juga dilakukan dengan menggunakan turap (sheet pile). Dalam contoh ini tinggi tebing yang harus diamankan 6,0 meter. Sedangkan catatan debit untuk saluran/sungai tersebut sebesar 91 m3/dt, dan lebar dasar 40 m. Tebing saluran mendekati tegak lurus, dan kemiringan dasar saluran sekitar 0,0001. Data lain adalah: -

Sudut geser tanah ( ) = 300

-

Berat jenis tanah ( ) = 1950 kg/m3

-

Berat jenis tanah terendam ( ‟) = 1060 kg/m3

Rencanakan struktur turap, agar tebing saluran aman terhadap keruntuhan maupun gerusan. Penyelesaian: Langkah 1 : Perhitungan parameter hidraulik/kapasitas saluran Berdasarkan catatan debit, lebar dasar, kemiringan dasar dan tebing untuk saluran/sungai tersebut di atas, maka dengan menggunakan persamaan Manning (koefisien Manning diambil 0,025) diperoleh tinggi aliran mendekati 3,0 m dan kecepatan rata-rata 0,76 m/dt. Dengan demikian tinggi tebing (6,0 m) yang

akan

diamankan,

secara

hidrolis

lebih

dari

cukup

untuk

menampung/mengalirkan debit aliran yang ada. Langkah 2 : Sketsa kondisi tipe sheet pile yang diberikan Sheet pile direncanakan dengan tipe „centilever sheet pilling‟. Adapun bentuk dan dimensi sheet pile yang akan digunakan seperti gambar 8-30.

By : Salmani, MS, MT.

Page 44

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

Gambar 8-30. Data dan Rencana Sheet Pile

By : Salmani, MS, MT.

Page 45

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Langkah 3 : Penentuan koefisien tanah aktif dan pasif Dari tabel 6-3 (Bowles, 1968) untuk ( ) = 00 dan ( ) = 300 diperoleh Ka = Ka‟ = 0,333. Dari tabel 6-4 (Bowles, 1968) untuk ( ) = 00 dan ( ) = 300 diperoleh Kp = Kp‟ = 3,0. K = K‟ = Kp – Ka = 3,0 – 0,333 = 2,67

Tekanan tanah aktif;

pa

p a1

pa 2

pa

h1 K a

'

h2 K a'

pa

1948 ,05 1058 ,94

pa

3007 kg / m 2

diperoleh:

a

pa ' K

a 1,06 m

Gaya resultan (Ra);

h1 2

Ra

p a1

p a1 h2

pa 2

Ra

11948 ,345 k / m

h2 2

pa

a 2

Jumlah momen terhadap garis perpotongan sheet pile;

Ra y

1 pa a ( 32 a) 2

y

34145 ,06983 11948 ,345

y

2,86 m

pa 2

h2 a 2

h2 3

pa1h2 a

h2 2

pa1

h1 a h2 2

h1 3

Tekanan tanah pasif pada titik perpotongan sheet pile;

p 'p p 'p

h1 K p

h2

a

'

K p'

'

aKa'

30086,6412 k / m2

By : Salmani, MS, MT.

Page 46

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Langkah 4 : Penentuan kedalaman sheet pile (D) Kedalaman sheet pile dari tekanan tanah pasif;

pp

Y4 '

'

K'

K'

'

K'

2

2y 'K '

p 'p

Y

6Ra yp 'p '

K'

4Ra2 2

0

10,63 m

K'

8Ra ' K'

33,77 m 2

6 Ra '

6Ra

2830 ,2 kg / m 3

pp '

8Ra Y2 ' ' K

Y3

K

2y 'K '

' 2

6 Ra yp 'p '

p 'p

4 Ra2

841,423 m 4

' 2

K

414,165 m 3

diperoleh;

Y4

10 ,63 Y 3

33,77 Y 2

414 ,165 Y

841,423

0

dengan cara coba-coba didapat Y = 6,65 meter. Kontrol:

z

p pY

2 Ra

pp

p 'p'

dimana; '

pp

K p'

K a' Y

pp

18820,83 k / m2

p 'p'

pp

p 'p'

48907,47 k / m 2

'

K p'

K a' Y

didapat : z = 1,495 meter.

FH

FH

Ra

pp

p 'p'

4,01 0

By : Salmani, MS, MT.

z 2

pp

Y 2

ok.

Page 47

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Dengan penambahan 30 % (keamanan), maka kedalaman sheet pile yang diperlukan adalah:

D 1,30 Y

a

D 1,30 6,65 1,06

D 10 meter Langkah 5 : Perhitungan gerusan pada kaki sheet pile Sama seperti pada kasus retaining wall, persamaan untuk menghitung gerusan pada kaki sheet pile dapat juga digunakan dari Liu, et al (1961) dan Grill (1972), yaitu:

hs h1

a 2.15 h1

0.4 0.33

Fr1

dimana; h1 = 3 m V1 = 0,76 m/det

a Fr1 =

=

0.10m V1 gy1 0.76 9.81 x3

= 0.14 Dari persamaan (1) diperoleh;

hs 3

0.10 3

2.15

0.4

(0.14)0.33

hs = 0.86 m.

Langkah 5 : Penentuan ukuran rock riprap Berdasarkan bilangan Froude = 0.14 (< 0.8), maka ukuran riprap dapat dihitung dengan rumus;

D50 y

K Ss

V2 1 gy

dimana; K = 1.02, karena sheet pile dianggap dinding vertikal

By : Salmani, MS, MT.

Page 48

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Ss = 2.65

9.81m / det 2 , maka dari persamaan (2), diperoleh;

g

D50 3

1.02 (0.76) 2 2.65 1 9.81x3

D50 = 0.036 m. Diambil D50 = 5 cm. Untuk perhitungan detail tentang rock riprap dapat dilihat pada contoh perhitungan detail riprap.

Spesifikasi Material Material yang digunakan untuk membuat sheet pile adalah : 1. Rolled Steel, beton pracetak, kayu atau plastik pile. 2. Dibutuhkan struktur pengait seperti cantilever. 3. Baja : interlocking, perbedaan berat rolled steel sheet pile dapat menancapkan ke dalam tanah. Baja material yang paling sering digunakan. 4. Kayu : interlocking dengan sendiri ke tepi tanah. Bisa digunakan permanen untuk dinding yang tingginya sedang sampai tinggi sekali 5. Beton : pracetak, pile beton lebih lama umur pelayanannya tetapi harganya mahal. Pile beton lebih rumit pemasangannya dibandingkan pile baja. Dapat berguna di aliran dengan tingkat abrasi yang tinggi dan dimana dinding memikul gaya axial. Plastik : kerapatan yang tinggi, interloking antar plastik. Biasanya digetarkan ke dalam tanah. Plastik mempunyai struktur yang lebih rendah daripada material struktur lainnya.

8.3.3 Bioengineering

Bioengineering

merupakan

jenis

dinding

pengaman

gerusan

dengan

menggunakan tumbuhan atau tanaman. Dinding pengaman jenis ini akan digunakan bila daerah tesebut sulit untuk menemukan bahan konstruksi seperti semen dan pasir. Berikut ini akan diperkenalkan dinding pengaman yang terbuat dari tanaman yang dapat digunakan dan sesuai dengan keadaan di Indonesia.

By : Salmani, MS, MT.

Page 49

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 8.3.3.1

Konsep Desain

Penggunaan bioengineering (pengaman dari tanaman) diutamakan untuk mengontrol erosi, tetapi kadang digunakan untuk hal lain. Perencanaan pengaman bantaran dari bioengineering harus melibatkan aspek-aspek di sekitar pengaman. Aktivitas di sekitar pengaman yang mempengaruhi erosi harus diperhatikan. Pemasangan pengaman bioengineering di sekitar kawasan yang dilewati sapi adalah usaha yang kurang baik karena sapi tersebut akan memakan tanaman bioengineering sesudah dipasang.

Perencanaan bioengineering di sebuah saluran harus dievaluasi sebagai satu kesatuan sistem. Bagian-bagian dari perencanaan bioengineering terdiri penanganan kerusakan yang potensial dan aspek ekonomi dan politik. Bagianbagian perencanaan ini dapat dilihat pada gambar 8-31. Tentukan masalah akibat dari erosi Tentukan tujuan (dikarenakan masalah erosi) Contoh : - Meningkatkan kualitas air - Meningkatkan habitat perikanan

Pertanyaan yang muncul beserta jawabannya menyangkut komponen dari proyek

Politik

Ekonomi

Klimatologi

Kondisi fisik

Kondisi tanah

Kondisi biologi Peralatan dan Material (Bahan)

Rencana Pembangunan Pengadaan Tanaman

Implementasi Proyek

Persiapan Lahan

Penanaman

Pengawasan

Pemeliharaan

dan Konstruksi

By : Salmani, MS, MT.

Page 50

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

Gambar 8-31 Langkah-Langkah Perencanaan dan Implementasi dari Pekerjaan Bioengineering Langkah-langkah diatas dijabarkan berikut ini.

8.3.3.1.1 Penentuan Masalah dan Tujuan Tujuan yang akan dicapai berdasarkan masalah yang muncul atau masalah yang diperlukan untuk sebuah proyek. Masalah yang timbul biasanya adalah akibat erosi seperti permasalahan kualitas air, perikanan yang sedikit dan lainnya. Tujuan dari proyek biasanya ditentukan oleh permasalahan tersebut, tetapi dapat juga dalam penyediaan habitat ikan dan hewan liar, peningkatan kualitas air, perlindungan sumberdaya alam atau maksud lainnya. Tujuan-tujuan yang akan dicapai tidak hanya ditimbulkan oleh masalah fisik akibat erosi tetapi juga oleh masalah hukum, seperti penggusuran lahan di sekitar bantaran saluran. Hal ini akan memerlukan keahlian antar disiplin ilmu yang minimal terdiri dari insinyur, hidrologis, peneliti kehidupan makhluk hidup dan ekonomi, sosiologi dan hukum.

8.3.3.1.2 Pertanyaan yang muncul beserta jawabannya menyangkut komponen dari proyek

Proyek pengendalian erosi di bantaran sungai/saluran mempunyai beberapa komponen.

Setiap

komponen

dapat

memiliki

penghambat

yang

harus

diselesaikan. Komponen-komponen yang berkaitan dengan penghambat adalah saling terlepas dan harus diperhatikan. Hal ini akan memunculkan pertanyaanpertanyaan yang harus dijawab. Komponen ini seperti politik, ekonomi, klimatologi, fisik, tanah dan komponen biologi. Pertanyaan dan jawaban yang

By : Salmani, MS, MT.

Page 51

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING muncul akan memandu ke dalam rencana pengembangan. Setelah rencana pengembangan

disetujui,

pengadaan

tanaman

dilakukan.

Setelah

atau

bersamaan dengan pengadaan tanaman, impelementasinya dapat dilakukan. Hal ini akan menyangkut peraturan pemerintah yang berlaku dan tekanan dari masyarakat seperti penggunaan tanaman yang berasal dari daerah tersebut. Komponen politik yang meliputi faktor manusia yang buruk dan jalan kaki yang dibuat dan kendaraan off road dapat menjadi faktor yang positif dalam perbaikan lingkungan.

Ekonomi merupakan salah satu komponen yang penting untuk proyek pengendalian erosi. Proyek bioengineering biasanya lebih murah dibandingkan dengan

struktur

lainnya.

Bagaimanapun

juga,

variabel

ekonomi

akan

mempengaruhi keputusan akhir dalam memilih tanaman dan kepadatan tanaman sesuai dengan pra-desain dan pemeliharaan. Desain dari pengaman tumbuhan (pengaman hijau)/bioengineering harus meliputi pembiayaan untuk pengawasan dan penanaman dan pengaturan lokasi untuk mencapai tujuan.

Komponen klimatologi meliputi beberapa aspek seperti hujan, suhu, kelembaban, penyinaran matahari dan lainnya. Klimatologi akan mempengaruhi pemilihan tanaman yang akan ditanam dan penanganannya setelah penanaman. Tanaman yang digunakan untuk daerah yang mempunyai musim hujan yang tinggi dan kering akan berbeda dengan daerah yang mempunyai musim kering lebih banyak dibandingkan musim hujan. Komponen fisik meliputi parameter proyek seperti kestabilan tanah seperti penurunan tanah; suhu dan evapotrasnpirasi, hidrodinamik seperti sumber air permukaan

dan

tanah,

frekuensi

air,

timing,

kedalaman

dan

lainnya;

geomorpologi seperti catatan arus, bentuk, bentuk penampang. Dari parameter fisik yang telah disebutkan, hidrologi dan geomorfologi merupakan faktor yang penting. Untuk menentukan tanaman yang digunakan dan jenisnya serta waktu penanamannnya, seorang perencana harus mengetahui data hidrologi dan geomorfologi dari saluran. Kalau tidak ada catatan mengenai data kedalaman muka air dari saluran, maka harus menggunakan tanda-tanda kedalaman di sekitar saluran, pengetahuan penduduk di sekitar saluran dan data lain yang didapat dari tanaman lokal dan tanah yang menunjukkan periodisitas banjir.

By : Salmani, MS, MT.

Page 52

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Karakteristik geomorfologi seperti geometri bantaran sangat menentukan dalam desain bioengineering. Bantaran yang telah tererosi, curam dan tidak dapat ditanami harus dibentuk sehingga dapat ditanami. Kemiringan untuk tanah berpasir adalah 30o, sedangkan lempung dapat lebih curam. Kemiringan yang sering digunakan adalah kurang dari 1 – 1.2 V : 1 H. Tebing yang curam dimana penggerusan di kaki terjadi memerlukan perlindungan seperti riprap. Struktur yang khusus digunakan untuk penanganan selain drainase kalau geomorfologi turut menyumbang dalam erosi, seperti piping atau sadding.

Komponen tanah meliputi parameter tanah seperti tekstur, struktur, kesuburan, daya tahan erosi, kandungan kimia dan sebagainya. Tekstur tanah, struktur dan kedalaman mempengaruhi kandungan air di tanah dan perlu diperhatikan ketika menentukan tampungan air atau air irigasi selama musim kering. Untuk menjamin kestabilan bantaran dan perlindungan kaki, maka perlu perbaikan kondisi tanah. Tanah dengan lapisan humus 10 cm diharapkan. Pemindahan tanah sangat mahal dan harus diperhatikan untuk keadaan ekonomi. Tanah yang kurang atau tidak sesuai dengan bioengineering dapat diperbaiki dengan teknik atau metode perbaikan tanah tergantung dari permasalahan yang timbul.

Komponen biologi adalah salah satu komponen penting dan saling terkait dengan komponen lainnya. Termasuk habitat yang diperlukan untuk tanaman dan binatang serta rencana yang telah dibuat sehingga menemukan persyaratan yang dibutuhkan untuk masing-masing komponen. Untuk menggunakan bioengineering yang efektif, perencana harus mempelajari dan mengevaluasi tanaman yang tumbuh atau digunakan di seluruh bagian bantaran. Di dalam bioengineering, kondisi bantaran dan jenis tanaman harus dikaji sebanyak mungkin. Tanaman asli yang tumbuh di bantaran atau yang sudah tumbuh lama digunakan dengan normal. Sedangkan tanaman parasit harus disingkirkan.

Tanaman yang digunakan harus mempunyai kekuatan yang tinggi terhadap banjir. Bagian bawah pengaman hijau harus tahan banjir sedangkan bagian atas lebih sedikit tahan. Tanaman juga harus tahan terhadap keadaan kering.

8.3.3.1.3 Rencana pembangunan

By : Salmani, MS, MT.

Page 53

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Rencana pembangunan merupakan hal yang puncak dari tahapan yang sebelumnya. Analisis tempat sebelum tanaman dibeli atau proyek diimplementasi merupakan hal yang penting. Dalam analisis tempat, setiap komponen harus dianalisis

termasuk

faktor

atau

parameter

dan

apa

saja

yang

akan

mempengaruhi pembangunan tanaman untuk bioengineering dan stabilitas bantaran. Panduan secara umum untuk analisis tempat adalah observasi keadaan tempat proyek di upstream maupun downstream. Dari pengamatan akan didapat tentang referensi tempat seperti tanaman yang akan digunakan, jenis spesies yang akan menyerang tanaman.

8.3.3.1.4 Peralatan dan Material Dalam rencana pembangunan, peralatan dan material diperlukan untuk menangani masalah tanaman dan penanamannya. Peralatan dan teknik penanaman tergantung dari jenis vegetasinya serta ukuran proyek dan kondisi lapangan.

8.3.3.1.5 Perizinan Setelah analisis kondisi lapangan dan pengerjaan mulai dilaksanakan, perizinan untuk membangun diperlukan. Perizinan ini dikeluarkan oleh pemerintah daerah setempat.

8.3.3.1.6 Pengadaan Tanaman Indikator tanaman yang paling baik digunakan untuk bioengineering adalah tanaman yang tumbuh di sekitar saluran secara alami. Hal yang perlu diperhatikan dalam pengadaan tanaman adalah undang-undang (aturan) mengenai pengadaan tanaman. Hal lain yang perlu diperhatikan hama dan penyakit yang dibawa oleh tanaman tersebut. Hama dan penyakit tersebut jangan sampai menyebar ke daerah sekitar saluran.

Ketersediaan tanaman dari beberapa spesies, ukuran dan kualitas sering menjadi batasan dalam menentukan pemilihan tanaman dan pengadaan tanaman. Beberapa tanaman yang asli tumbuh di sekitar saluran sangat sulit untuk dikembangbiakan dan tumbuh dan banyak jenis tanaman yang tertentu

By : Salmani, MS, MT.

Page 54

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING tidak tersedia di pasaran atau kualitasnya rendah. Untuk lebih mudah dalam memilih tanaman yang digunakan untuk pengaman hijau ini, sangat disarankan untuk mengidentifikasi tanaman sebanyak mungkin dan mempergunakan sedikit mungkin jenis tanaman yang ada.

8.3.3.1.7 Implementasi Implementasi (pelaksanaan) adalah kegiatan lanjutan dari perencanaan pembangunan dan terintegrasi dengan proses perencanaan. Implementasi ini terdiri dari persiapan lapangan dan konstruksi, penanaman dan pengawasan serta pemeliharaan. Tahap ini memerlukan detail pekerjaan. Kerjasama antar pemilik disiplin ilmu dalam perencanaan sangatlah penting dan harus terjaga sampai proyek ini selesai.

8.3.3.1.8 Teknik Penanaman Ada beberapa teknik penanaman dalam bioengineering mulai dari yang sederhana, yaitu hanya menggali dengan pacul dan memasukan stek (batang tanaman) sampai memindahkan akar tanaman yang besar. Teknik yang lain adalah menyebarkan bibit tanaman,

hydroseeding dan lainnya. Teknik

penanaman yang telah disebutkan harus dikombinasikan dengan material bangunan atau struktur untuk membentuk struktur yang tahan erosi.

8.3.3.1.9 Pengawasan dan pemeliharaan Pengawasan

dan

pemeliharaan

merupakan

bagian

yang

penting

dari

perencanaan dan pembangunan pengaman bioengineering ini. Intensitas dan frekuensi dari pengawasan dan pemeliharaan tergantung dari kondisi lapangan, klimatologi, kemungkinan perusakan oleh binatang, gelombang yang tinggi serta arus yang terjadi.

8.3.3.1.10 Penanganan bioengineering Seluruh bantaran saluran harus ditangani agar mencapai kemampuan maksimum untuk melindungi permukaan bantaran dan kaki dari erosi, untuk

By : Salmani, MS, MT.

Page 55

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING habitat binatang, peningkatan kualitas air. Penanganan seluruh bantaran dapat dilihat pada bab 6.5. Penanaman tumbuhan pada daerah mungkin terlalu lebar atau akan timbul kesulitan karena geomorfologi saluran. Seluruh daerah bantaran harus ditangani dengan sistematik. Penanganan yang akan sangat diperhatikan adalah penangan zona kaki bioengineering.

Penanganan Zona Kaki Zona kaki merupakan zona yang mudah terkena erosi sehingga dapat membentuk lubang. Penanganan zona kaki menggunakan batu-batuan, kayu, geotekstil, tanaman maupun gabungan dari material tersebut. Salah penanganan zona kaki yang mudah adalah dengan menggunakan batu-batuan, yaitu dengan riprap.

b. Bangunan Pengarah Aliran

8.4.1 Groin (Krib)

8.4.1.1

Prosedur Perencanaan

Prosedur perencanaan dari groin krib dapat disajikan dalam bentuk flowchart sebagai berikut :

By : Salmani, MS, MT.

Page 56

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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 tinggi krib

Tentukan sudut orientasi krib

Tentukan jarak antar groin

Tentukan jarak panjang pengunci

Tentukan lebar puncak

Tentukan ukuran material

Cek Stabilitas ?

Tidak

Ya

SELESAI

By : Salmani, MS, MT.

Page 57

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Gambar 8-32. Flow chart perencanaan groin 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

W 3

(8.41)

Langkah 4 : Jarak Antara Groin (spacing) Untuk menentukan spacing, ada beberapa formula yang dapat digunakan, yaitu : LaGrone, 1995 ;

S

R 1,5L W

0 ,8

L W

0,3

; S max

1

L 1 R

2

0, 5

(8.42)

Saele, 1994 ; S = (4

5) L

(8.43)

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. Menurut Saele (1994) ; LKmin = 2,4 m atau LKmin = 4 D100

By : Salmani, MS, MT.

(8.44)

Page 58

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Menurut LaGrone (1995) ; R > 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

6,25 m

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

S max

150 1

5 1 150

2

0 ,5

Smax = 38,41 m

S

150 1,5.5 25

0 ,8

0 ,3

5 25

= 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 : S = L cot

(8.48)

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Gambar 8-38. Posisi /jarak lintasan penempatan Spur

PB

α x 2 rr o 360 70 x 2 . 250 360 305m

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

A By : Salmani, MS, MT.

Page 71

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 (Q30 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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.

V

1 2 / 3 1/ 2 R S n

Amc

(Bmc

Pmc

Bmc

A eb

B xh eb

P eb

B eb

m h )h mc mc 2 1 m2(h mc

h ) eb

1 m 2.h . eb

Q = Qmc + Qeb

By : Salmani, MS, MT.

Page 75

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

Bmc

300

300 300

1 2 / 3 1/ 2 mh h R S mc mc n

75 2 H H

1 h 2 / 3 0.0001 1/ 2 0.025 mc

75 2h 0.4h mc mc 5/ 3

1 2 B .h .( R 2 / 3 S 1 / 2 ) eb eb n

5/ 3

1 2 100h . h 2 / 3 0.0001 1 / 2 eb 0.035 eb

57,143h 5 / 3 eb

8/ 3

5/ 3

30h 0.8h 57.143h mc mc eb 8/ 3 5/ 3 5/ 3 0.8h 30h 57.143h 300 mc mc eb

0

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 76

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

1 2 / 3 1/ 2 R S n 1 h 2 / 3S 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 ( 1 )2 / 3( 0.0001 )1 / 2 bantaran 0.035 0.286m/dt. v

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 ) :

Vn 2

Q An 2

300 373.695

0.80 m / dt

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 Ht

Vu2 2g Yu

Zu Vu2 2g

Yd

Vd2 2g

Zu

Zd Yd

Ht Vd2 2g

; atau 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

a

H3

N S3 SG 1

3

dimana NS = angka stabilitas

NS

atau

K

1 K ht 1,3 K 1/ 3 H

1 ,5

1,8 e

( 1 K )2 ht K1 / 3 H

(8.53)

NS = 1,8

2 kht sin 2 kB1 sin h 2 kht

(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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 Ht

Vu2 2g hu

Zu

hd

Vu2 2g

Zu

Vd2 2g

Zd hd

(1.9) 2 3.25 1.4 2 x9.81

Ht Vd2 2g

; atau Zd

(1.65) 2 2.95 0 2 x9.81

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 9.81 x 2.95

= 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

D50 2.95

9.81m / det 2 , maka dari persamaan (2), diperoleh;

1.02 (1.65) 2 2.65 1 9.81x 2.95

D50 = 0,17 m. Diambil D50 = 20 cm. Perhitungan detailnya dapat dilihat pada detail perhitungan contoh soal riprap.

By : Salmani, MS, MT.

Page 85

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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

a

H3

N S3 SG 1

3

dimana NS = angka stabilitas

NS

atau

1 K ht 1,3 K 1/ 3 H

1 ,5

1,8 e

( 1 K )2 ht K1 / 3 H

NS = 1,8

K

2 kht sin 2 kB1 sin h 2 kht

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

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

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING 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 Fr =

0.896 9.81 x3.35

= 0,16

Langkah 2:

Perhitungan tegangan geser

Tegangan geser yang terjadi dapat dihitung dengan formula berikut. o

o

n2 v 2 Rh 1 / 3 satuan British 2.22

f v2 8

n 2 v 2 Rh 1 / 3

satuan SI

Tegangan geser yang terjadi pada saluran utama; 2

o

0.025 x1100 x 0.896 x (3,35)

1/ 3

0,412 kg / m2

Tegangan geser yang terjadi pada bantaran; 2

o

0.035 x1100 x 0.286 x (1.0)

1/ 3

0.385 kg / m2

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

c

0,53 kg / m 2

Untuk saluran utama

By : Salmani, MS, MT.

o>

c

Page 90

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Untuk bantaran

o<

c.

Langkah 3: Tentukan lokasi abutment, aliran bantaran, a/y1, kondisi dasar, tipe abutment.

Dalam kasus ini lokasi abutment di bantaran. Ada aliran dibantaran, abutment diletakkan 25 meter dari tebing bantaran (a = 25 m), dengan demikian a/y1 = 25/3,35 = 7.46 < 25. Kondisi sedimen dasar bergerak dan tipe abutment berlaku umum.

Berdasarkan kondisi di atas, maka perhitungan gerusan pada abutment dapat menggunakan tiga formula, yaitu Laursen‟s (1980), Froelich‟s‟s (1987) dan Laursen‟s (1980) untuk

o<

c.

Langkah 4: Perhitungan kedalaman gerusan lokal pada abutment

Menurut Laursen, 1980;

a h1

h 2.75 s h1

25 1.0

h 2.75 s 1.0

hs

hs 1 11.50

hs 1 11.5h1

hs 1 11.5

1.7

1 1.7

1

1.7

1

9.09

0

Dengan cara coba-coba diperoleh hs = 7,20 m. Menurut Froehlich;

hs y1

2.27 K1K 2

a' h1

0.43

Fr0.61 1

dimana; K1 = 1, dan K2 = 1 Atot = (273,65 + 200) m2 = 473,50 m2 Ae = 0,9 Atot = 0,9x473,50

By : Salmani, MS, MT.

Page 91

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Ae = 426,15 m2

Q Ae

Ve =

300 426.15

= 0,70 m/det. Diambil a‟ = a = 25 meter, dan Fr1 =

Ve gh1 0.70

=

9.81 x1.0

= 0,22.

Dari persamaan 20 diperoleh;

hs 1.0

25 2.27(1)(1) 1.0

0.43

(0.22)0.61 1

hs = 3,50 m.

Menurut Laursen, 1980 untuk

Qo qmcho

h 2.75 s ho

hs 4.1ho

o<

c.;

7/6

1

1

dimana; qo = ho Vo = 1,0x0,286 = 0,286 m2/det Qo = q o a = 0,286x25 = 7,15 m3/det.

q mc

245 .23 m 3 / det

By : Salmani, MS, MT.

Page 92

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING diperoleh;

14.872 245.23x1.0

h 2.75 s 1.0

hs 1 4.1

7/6

1

dengan cara coba-coba diperoleh hs = 0,20 m. Langkah 5: Perhitungan kedalaman gerusan lokal pada pilar Pilar diletakkan di tengah-tengah saluran utama seperti gambar berikut. Tipe pilar round-nose dengan L/a = 8, dimana L = panjang pilar dan a = lebar pilar. Untuk menghitung gerusan lokal pada pilar jembatan, ada 4 formula yang dapat digunakan. 1. Persamaan Colorado State University’s Menurut Richardson et al., (1975), gerusan pada pilar jembatan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

hS h1

a 2.0 xK1 xK 2 x h1

0.65

x Fr

0.43

y1 : kedalaman aliran pada lokasi pilar Fr = 0,16 Dari tabel 8-6, dengan bentuk pilar ujung bulat diperoleh K1= 1,0. Dari tabel 8-7, untuk L/a=4, dimana L = panjang pilar ; a = tebal pilar, diperoleh K2= 1,50 Sehingga;

hS 3,35

1.0 2.0 x1,0 x1.50 x 3,35

0.65

x 0.16

0.43

hs = 2,06 meter. 2. Persamaan Jani and Fisher (1979); Dalam langkah 2 di atas diperloeh untuk saluran utama

o

>

c

, berarti dasarnya

bergerak. Untuk dasar bergerak (Fr – Frc)> 0.20, maka;

hs a

2 Fr

Frc

0.25

By : Salmani, MS, MT.

h ( 1 )0.50 a

Page 93

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING untuk 0 < Fr – Frc < 0,20, berlaku :

hs a

1.84 Frc

0.25

h ( 1 )0.30 a

dimana; a = lebar pilar Fr = 0,16

Penentuan harga Frc Penentuan harga bilangan Froude kritis dilakukan dengan menggunakan nomograph di bawah ini.

Gambar 8-46. Batas anjuran tegangan geser untuk kanal

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-46: 1. Tentukan nilai D50 2. Plot nilai D50 pada garis grafik (sumbu horizontal) 3. Tarik garis lurus dari titik D50 menuju garis satuan yang dinginkan, selanjutnya tarik horizontal menuju garis grafik

(sumbu vertikal)

4. Baca titik perpotongan antara garis lurus dengan garis grafik nilai .

By : Salmani, MS, MT.

Page 94

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

Dengan demikian dapat ditentukan Frc sebagai berikut: - D50 diambil 0,10 m. - Dari diagram Lane‟s pada gambar 8-46, dengan D50 = 100 mm, diperoleh

c

=

8x10-3 kg/m2. - U*c; c

U *c

=

8x10 103

3

= 8,864x10-3 m/det. -

;

11 .6 U *c dimana

= 9,29x10-7 m2/det

11 .6 x9.29 .10 8.864 .10 3

7

= 0,0012 m. - K = D50, maka;

D50

0.10 0.0012 = 83,33

By : Salmani, MS, MT.

Page 95

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

Gambar 8-47. Faktor pengali Einsten X pada persamaan kecepatan logaritmik

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-47: 1. Tentukan nilai ks dan 2. Hitung ks / 3. Plot nilai ks /

pada garis grafik sumbu horizontal

4. Tarik garis lurus dari titik ks /

menuju garis grafik X (sumbu vertikal)

5. Baca titik perpotongan antara garis lurus dengan garis grafik nilai X.

Dari gambar 8-47 diperoleh X = 1.0. - Vc

Vc

U*c ln

11h1 X D50

= 8.86 .10

3

ln

11 x3.35 x1.0 0.10

= 0,05 m/det.

- Bilangan Froude kritis;

By : Salmani, MS, MT.

Page 96

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Frc =

=

Vc gh1 0.05 9.81 x3.35

= 8,7x10-3 Fr – Frc = 0,16 – 8,7x10-3 = 0,1513, berarti 0 < Fr – Frc < 0,20. Maka untuk air jernih;

hs a

0.25

1.84 Frc

h ( 1 )0.30 a

Berdasarkan criteria di atas, maka ys diambil yang terbesar antara kedua rumus di atas, jadi;

hs 1.0

2 0.15

0.25

(

3.35 0.50 ) 1.0

diperoleh hs = 2,28 m.

hs 1.0

1.84 8.7 x10

3 0.25

(

3.35 030 ) 1.0

diperoleh hs = 0,81 m. Maka diambil harga terbesar yaitu ys = 2,28 m. 3. Persamaan University of Auckland (UAK); Bila

a  18 , dimana a = lebar pilar, digunakan; D50

hs a Bila

2.1K1K 2 K3

a  18 , maka; D50

hs a a D50

0.45K1K 2 K 3

a D50

0.53

1 / 0.10 , = 10, berarti < 18, maka digunakan kondisi pertama.

By : Salmani, MS, MT.

Page 97

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING K1 = koefisien untuk tipe pilar, untuk bentuk ujung bulat (rounded), dari table 8-7 diperoleh K1 = 1. K2 = faktor koreksi

= 0, K2 = 1 (table 8-8)

K3 = faktor koreksi akibat gradasi sedimen, diambil = 2. Diperoleh:

hs 1.0

1.0 0.45(1.0)(1.0)(1.0) 0.10

0.53

Maka diperoleh ys = 3.05 m.

4. Persamaan Froehlich (1988) untuk dasar bergerak; Dengan menggunakan analisis regresi linear pada 83 pengukuran lapangan terhadap gerusan pilar, Froehlich‟s (1988) dikembangkan untuk persamaan berikut:

ys

a' 0.32K1 a

0.62

y1 a

0.46

Fr

0.20

a' D50

0.08

1

dimana; K1 = koefisien untuk tipe pilar, untuk itu froehlich mengambil; K1 = 1,3 untuk pilar singular-nose. K1 = 1,0 untuk pilar round-nose. K1 = 0,70 untuk pilar sharp-nose.

a ' = lebar pilar yang diproyeksikan tegak lurus terhadap hampiran a ' aliran, dan a ' = a cos + L sin dimana; L = panjang pilar = sudut yang menuju pilar = 90o, maka;

bila

a‟ = L = 8 m, diperoleh;

ys

0.32K1

8 1.0

0.62

3.35 1.0

0.46

(0.16) 0.20

8 0.10

0.08

1

Maka diperoleh ys = 2,99 m.

By : Salmani, MS, MT.

Page 98

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Dari hasil perhitungan dapat disimpulkan; Tabel 8-9 . Hasil perhitungan gerusan pada abutment Nomor

Metoda

ys (m)

Ys/y1

1.

Laursen, 1980

7,20

7,20

2.

Froechlich. 1987

3,50

3,50

3.

Laursen, 1990, untuk

0,20

0,20

o<

c

Tabel 8-10 . Hasil perhitungan gerusan pada pilar Nomor

Metoda

ys

Ys/y1

1.

Colorado States University

2,06

0,61

2.

Jain and Fisher, 1979

2,28

0,68

3.

University of Auckland

3,05

0,91

4.

Froechlich, 1988

2,99

0,89

Untuk mengatasi gerusan yang terjadi pada abutment maupun pada pilar, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan memasang riprap, yang dalam hal ini digunakan rock riprap. Langkah 6 : Penentuan rock riprap pada abutment Menurut Isbash, untuk bilangan Froude

0,80 ukuran rock riprap pada abutment

dapat digunakan rumus berikut, yaitu:

D50 y

K V2 ( Ss 1) g y

dimana : D50

= diameter tengah batu (m)

V

= kecepatan rata-rata aliran (m/dt)

Ss

= spesifik gravity rock riprap

g

= percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)

y

= kedalaman aliran pada bukaan jembatan (m)

K

= 0,89 untuk limpahan melalui abutment (spill-through abutment) 1,02 untuk dinding vertikal abutment (vertical wall abutment)

By : Salmani, MS, MT.

Page 99

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Sedangkan untuk bilangan Froude > 0,80 dapat digunakan persamaan dari Kilgore, 1993, yaitu:

D50 y

K V2 ( Ss 1) g y

0.14

dimana : K = 0,61 untuk limpahan melalui abutment (spill-through abutment) 0,69 untuk dinding vertikal abutment (vertical wall abutment)

Pada lokasi abutment, bilangan Froude = 0,09, maka ukuran rock riprap yang digunakan adalah:

D50 1,0

1,02 0,2862 (2,65 1) 9,81.1,0

D50

5,15 x 10

3

m

Untuk perhitungan detail tentang rock riprap dapat dilihat pada contoh soal revetment tipe rock riprap.

Langkah 7 : Penentuan rock riprap pada pilar Menurut Richardson et al., 1990 untuk menghitung diameter batu (dalam satuan meter, media air tawar) menggunakan rumus berikut, yaitu:

D50

0,692 K V ( Ss 1) 2 g

2

dimana : D50

= diameter tengah batu (m)

V

= kecepatan pada pilar (m/dt)

Ss

= spesific gravity rock riprap (biasanya 2,65)

g

= percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)

K

= 1,50 untuk ujung pilar bulat 1,70 untuk pilar persegi

Untuk lokasi pilar dekat tebing, kecepatan aliran (V) dikoreksi dengan koefisien 0,9. Sedangkan bila lokasi pilar berada pada tikungan saluran utama, maka kecepatannya dikoreksi dengan koefisien 1,7.

By : Salmani, MS, MT.

Page 100

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Dalam contoh soal ini, bentuk pilar mempunyai ujung bulat (K = 1,5), dan lokasi pilar di tengah-tengah saluran utama (V dikali dengan 1,7).

D50

0,692 1,5 .1,7 . 0,896 (2,65 1) 2 . 9,81

D50

0,11 m

2

Untuk perhitungan detail tentang rock riprap dapat dilihat pada contoh soal revetment tipe rock riprap.

Langkah 8 : Perhitungan kestabilan struktur (abutment dan pilar) Kestabilan struktur abutment dan pilar harus diperhitungkan terhadap: Guling Geser Daya dukung Detail perhitungannya dapat dilihat pada contoh perhitungan retaining wall.

e. Geotekstil

i. Deskripsi

Geotekstil dapat digunakan untuk mengendalikan gerusan di jalan yang berada dekat sungai. Geotekstil biasanya digunakan bersamaan dengan jenis pengaman gerusan jalan lainnya, seperti riprap. Geotektil berbentuk bahan yang tersusun dengan bentuk anyaman tertentu sesuai dengan fungsinya.

ii. Perencanaan (desain) Pengaman dari Geotekstil

1. Kriteria Perencanaan

Kriteria-kriteria yang harus diperhatikan dalam perencanaan pengaman jalan dari geotekstil sebagai berikut : a. Durabilitas (Ketahanan).

By : Salmani, MS, MT.

Page 101

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING Geotekstil yang digunakan harus mempunyai ketahanan terhadap berbagai kondisi seperti kondisi akibat fisik, biologi, panas dan sinar ultra violet. Khususnya ketahanan terhadap sinar ultra violet, geotekstil yang digunakan harus diuji ketahanan terhadap sinar ultra violet selama minimal 30 hari. b. Kekuatan dan Ketahanan terhadap gerusan Kekuatan yang penting dari geotekstil yang digunakan untuk pengaman jalan akibat gerusan adalah kekuatan tarik, stabilitas, kekuatan tahan terhadap robekan, tidak mudah berlubang dan tidak mudah hancur.

Tabel 8-11. menyajikan rekomendasi kekuatan minimum yang dibutuhkan dari geotekstil Tipe Kekuatan

Metode Tes

Keadaan Geotekstil Kelas A

Kelas B

Kekuatan tarik

ASTM D 4632 200

90

Panjang tarik (%)

ASTM D 4632 15

15

Tidak mudah berlubang

ASTM D 4833 80

40

Tidak mudah robek

ASTM D 4533 50

30

Ketahanan terhadap abrasi

ASTM D 3884 55

25

Kekuatan jalinan bahan

ASTM D 4632 180

50

Ketahanan terhadap kehancuran ASTM D 3786 320

140

Keterangan : Kelas A : geotekstil berada pada keadaan yang lebih buruk dari kelas B seperti geotekstil dijatuhi beban dengan tinggi kurang dari 3 ft (0,6 m) dan berat kurang dari 250 pounds. Kelas B : geotekstil hanya dilapisi oleh pasir atau tidak dijatuhi beban. c. Material Penutup. Geotekstil biasanya ditutupi oleh material seperti batu, riprap, blok beton dan sebagainya. Material penutup geotekstil harus dapat melindungi dari gaya hidraulik, sinar ultraviolet dan tetap menjaga agar menyatu dengan tanah. Material yang melindungi geotekstil harus sama permeabilitasnya dengan geotekstl. Kalau material tidak sama permeabilitasnya, maka material yang halus seperti pasir harus diletakkan diantara geotekstil dan material penutup. Hal yang paling penting dalam mendesain material penutup adalah menjaga ruang udara (void) relatif kecil (tertutup).

By : Salmani, MS, MT.

Page 102

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

d. Pengait (Anchorage) Pada bagian kaki sungai, geotekstil dan material penutup diletakkan sepanjang bantaran pada kedalaman dibawah permukaan air rata-rata untuk meminimalisir gerusan. Rekomendasi peletakan geotekstil adalah 3 ft dibawah permukaan air rata-rata atau di dasar sungai bila permukaan air kurang dari 3 ft. Sedangkan untuk bantaran bagian atas, geotekstil diletakkan sepanjang bagian atas bantaran atau 2 ft diatas tinggi air maksimum. Kalau pergerakan air terlalu kuat, maka dianjurkan menggunakan pengait pada bagian atas maupun bawah.

2. Kondisi Konstruksi

Dalam memasang (konstruksi) geotekstil harus diperhatikan kondisi-kondisi sebagai berikut : a. Persiapan lahan Lahan atau tempat yang digunakan untuk memasang (meletakkan) geotekstil harus bersih dari tanaman, batuan dan sebagainya. b. Penempatan Geotekstil Geotekstil diletakkan secara menyeluruh (tanpa digulung) langsung dengan hati-hati di atas tanah dengan kemiringan yang rata. Geotekstil yang telah diletakkan jangan dibiarkan terkena sinar matahari lebih dari 1 minggu dan tidak lebih dari 1 bulan untuk geotekstil yang terlindungi serta geotekstil yang tidak tahan terkena sinar ultra violet. Geotekstil yang diletakkan harus bebas dari tegangan tarik, pasir dan batuan. Kalau digunakan untuk melindungi bantaran sungai, dimana arus paralel dengan bantaran, geotekstil diletakkan lebih panjang pada arah paralel bantaran. Geotekstil sebaiknya diberikan pengait untuk mencegah gaya keatas uplift atau penggerusan. c. Penempatan (overlapping), sambungan gotekstil dan pengait. Sambungan antara geotekstil sebaiknya menimpa sambungan lainnya selebar 12 inchi sepanjang sambungan. Untuk penempatan dibawah air sambungannya selebar 3 ft. Sambungan menggunakan sambungan las, lem , jahitan atau alat yang lain. Sambungan jahitan merupakan sambungan yang

By : Salmani, MS, MT.

Page 103

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING baik untuk geotekstil. Banyaknya jahitan lebih besar dari 90% dari luas sambungan. Pengait digunakan untuk

mengamankan geotekstil dan

sambungan. Jarak antara pengait tergantung dari kemiringan. Jarak antara pengait dapat dilihat pada tabel 8-12 berikut.

Tabel 8-12. Jarak pengait terhadap kemiringan samping Kemiringan

Jarak Pengait (ft)

Lebih curam dari 1 V : 3 H 2 1 V : 3 H sampai 4 H

3

Lebih datar dari 1V : 4 H

5

Diameter pengait yang digunakan adalah 3/16 inch, dengan panjang 18 inch. Pengait yang lebih panjang digunakan untuk tanah berpasir. d. Penempatan material penutup Penempatan material penutup untuk tanah yang miring mulai dari bawah menuju keatas. Penempatan material tidak boleh dijatuhi karena dapat merusak geotekstil kecuali untuk tes.

Tata cara desain lainnya tergantung pada spesifikasi geotekstil yang digunakan. Spesifikasi tersebut dapat dilihat pada petunjuk yang disertakan pada saat pembelian geotekstil.

By : Salmani, MS, MT.

Page 104

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

By : Salmani, MS, MT.

Page 105