1 perkuatan tanah perkuatan teibing aih penosan

By : Salmani, MS, MT.

Page 1

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

Tipe

Bangunan

Revetment

Fleksibel

1.

Riprap

2. Bronjongan (

Gabion

)

Rigid

(kaku) 1.

Retaining Wall

2.

Sheet pile

Bangunan Pengarah Aliran

1.

Krib

(

Groin

)

By : Salmani, MS, MT.

Page 2

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.

By : Salmani, MS, MT.

Page 3

berubah lambat laun. Sedangkan untuk penggunaan jenis aliran berubah tiba-tiba, tak tunak atau super kritis akan dijelaskan selanjutnya.

Kondisi aliran berubah tiba-tiba dan tak tunak biasanya terjadi pada aliran yang membesar, berkontraksi dan balik. Kondisi ini terjadi biasanya pada daerah sungai yang dilintasi jembatan. Aliran superkirits atau mendekati superkritis biasanya terjadi pada penyempitan jembatan dan saluran dengan kelandaian yang curam.

Penelitian telah dilakukan bahwa aliran superkritis jarang terjadi di saluran alam (sungai). Tetapi, aliran yang terjadi pada saluran curam dan penyempitan saluran biasa aliran transisi yang terjadi diantara subkritis dan superkritis. Eksperimen yang telah dilakukan oleh U.S. Army Corps of Engineer menunjukkan bahwa aliran transisi terjadi pada bilangan Froude antara 0,89 dan 1,13. Ketika aliran terjadi diantara bilangan tersebut, maka terjadi kondisi tidak stabil pada gaya inersia dan gaya gravitasi. Hal ini mengakibatkan terjadinya gelombang yang tidak normal, lompatan hidraulik (hydraulic jump), perubahan lokal kemiringan muka air, dan turbulensi.

Aliran tidak seragam, tak tunak dan mendekati superkritis menyebabkan tegangan pada batas saluran yang berbeda pada aliran seragam, tunak dan subkritis.

2 Geometri Penampang

By : Salmani, MS, MT.

Page 4

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.

By : Salmani, MS, MT.

Page 5

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.

By : Salmani, MS, MT.

Page 7

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.

By : Salmani, MS, MT.

Page 8

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

By : Salmani, MS, MT.

Page 9

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.

By : Salmani, MS, MT.

Page 10

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 (8.1) hs = 1.14 D50–0.11 untuk D50 > 0.0015m (8.2)

dimana :

By : Salmani, MS, MT.

Page 11

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

By : Salmani, MS, MT.

Page 12

5

. 0 2

2

sin

sin

1

1

K

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

(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 :

By : Salmani, MS, MT.

Page 13

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-jari/lebar saluran yang berbelok > 30 m; benturan akibat gelombang hampir tidak ada; sedikit parameter ketidakpastian

1.0 – 1.2

Aliran berubah lambat laun; berbelok dengan jari-jari 10<R<30; benturan akibat gelombang mulai diperhitungkan

1.3 – 1.6 Aliran mendekati berubah tiba-tiba; belokan yang tajam ( R<10

m); benturan akibat gelombang yang kuat; tinggi gelombang akibat angin atau kapal sebesar 0.30 sampai 0.61 m; adanya turbulensi aliran; terjadi turbulensi di pilar jembatan; banyak parameter ketidakpastian

By : Salmani, MS, MT.

Page 14

e. Erosi Gelombang

Gelombang yang diakibatkan oleh angin maupun kapal yang lewat di sungai dapat menyebabkan erosi pada tebing saluran. Persamaan gelombang yang digunakan untuk hubungan antara ukuran riprap dengan tinggi gelombang adalah (persamaan Hudson) :

cot

1

20

.

2

3

3 50

SG

H

W

s

(8.7)

dimana:

W50 = berat batuan rata-rata batuan riprap (N) s = berat jenis batuan (N/m3)

SG = spesific gravity batuan riprap

f. Gradasi Batuan

Gradasi batuan riprap mempengaruhi ketahanan riprap terhadap penggerusan.. Batuan harus mempunyai gradasi yang baik dengan ketebalan riprap. Spesifikasi batuan riprap harus berada pada batas kedua kurva gradasi. Gradasi batuan sebaiknya dapat diatur sehingga tidak membuat biaya yang mahal.. Tabel 8-3 merupakan salah satu panduan untuk menentukan batas gradasi. Sedangkan tabel 8-4 menyajikan enam contoh kelas gradasi.

Tabel 8-3. Gradasi batuan Ukuran Batuan

(m)

Berat Batuan (kg)

By : Salmani, MS, MT.

Page 15

Tabel 8-4. Contoh gradasi untuk beberapa kelas riprap

Kelas RipRap Ukuran Batuan (m)

Berat Batuan (kg)

Persentase riprap Lebih kecil dari

Facing 0.40

Bila spesifikasi batuan di lapangan lebih kecil dari ukuran batuan pada tabel 8-3, maka ukuran pada tabel 8-3 dapat dikurangi seperti pada tabel 8-4. Sebagian besar keadaan, gradasi seragam yang berada pada D50 dan D100 akan mengghasil D85.

Berat batuan riprap sebaiknya mempunyai gradasi yang baik dari yang paling kecil sampai paling besar. Batu yang paling kecil dengan ukuran 5 atau 10 persen sebaiknya tidak melebihi 20 persen dari berat.

Gradasi riprap yang digunakan di lapangan diawasi dengan visual. Untuk membantu pengawas, dua atau lebih contoh batuan riprap untuk gradasi disiapkan melalui penyusunan, berat dan campuran. Setiap sampel beratnya 4,5 kg sampai 9,0 kg. Satu sampel ditempatkan di lapangan dan satunya di penambangan.

By : Salmani, MS, MT.

Page 16

Filter adalah lapisan antara tanah dasar dengan riprap yang terdiri dari kerikil, batuan kecil atau lapisan buatan (seperti geotextile). Filter mencegah perpindahan partikel pasir dari tanah dasar ke riprap melalui ruang udara (void), menyebarkan beban riprap agar terjadi penurunan tanah yang merata dan dapat melepaskan tekanan hidrostatis yang berada dalam tanah. Untuk daerah diatas permukaan air, filter dapat mencegah erosi. Filter seharusnya ditempatkan di tanah yang nonkohesif untuk membuat drainase bawah permukaan.

Yang harus diperhatikan dalam desain dari filter yang terbuat dari kerikil dan lapisan buatan (geotextile) adalah kestabilan tebing yang digunakan untuk riprap. Kalau lubang filter terlalu besar, maka akan terjadi aliran piping yang berlebihan melalui filter sehingga dapat menyebabkan erosi dan keruntuhan tanah di bawah filter. Jika lubang filter terlalu kecil, maka akan terjadi tekanan hidrostatik di bawah filter yang dapat menyebabkan bidang runtuh sepanjang filter.

h. Filter Kerikil

Untuk riprap batuan, perbandingan antara filter ketebalan riprap sebesar 5 persen atau kurang dapat menghasilkan keadaan yang stabil. Rasio perbandingan filter adalah perbandingan antara 15 persen ukuran batuan kasar (riprap) (D15) dengan 85 persen ukuran pasir halus (D85). Persyaratan tambahan untuk stabilitas adalah perbandingan 15 persen ukuran batuan kasar dengan 15 persen ukuran pasir halus sebaiknya melebihi 5 tetapi kurang dari 40. Persyaratan ini dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut :

40 ) (

) (

5 ) (

) (

85 15 85

15

FinerLayer D

er CoarserLay D

FinerLayer D

er CoarserLay D

(8.8)

Pertidaksamaan sebelah kiri bertujuan untuk mencegah piping melalui filter, bagian tengah agar permeabilitas dapat tercapai untuk struktur tanah dasar dan bagian kanan untuk kriteria keseragaman.

By : Salmani, MS, MT.

Page 17

diantara lapisan-lapisan filter kalau lebih dari satu lapisan filter dan diantara lapisan filter dengan batuan riprap.

Ketebalan dari lapisan filter sebaiknya diantara 150 mm sampai 380 mm untuk lapisan tunggal atau dari 100 mm sampai 200 mm untuk satu lapisan dengan banyak lapisan filter (blanket). Ketika kurva gradasi filter yang digunakan mendekati paralel, maka ketebalannya harus minimum. Ketebalan dari satu lapisan filter sebaiknya ditingkatkan sampai batas mininum ketika kurva gradasi material filter menjauhi dari kurva paralel.

i. Filter buatan (Fabric Layer)

Selain kerikil yang digunakan sebagai filter, ada juga filter buatan yang terdiri dari buatan pabrik seperti geotekstil. Disini akan dibahas keuntungan dan kerugian menggunakan filter buatan (filter sudah jadi).

Keuntungan menggunakan filter buatan (jadi) :

1. Pemasangan yang cepat dan hemat tenaga kerja 2. Filter buatan lebih ekonomis dibandingkan filter kerikil

3. Filter buatan mempunyai konsistensi dan bahan yang berkualitas baik 4. Filter buatan mempunyai kekuatan yang merata.

Kerugian menggunakan filter buatan (jadi) :

1. Pemasangan filter buatan agak sulit di bawah permukaan air.

2. Pemasangan filter buatan harus hati-hati agar tidak terkena sinar ultraviolet

3. Ketahanan filter buatan di bawah tanah belum teruji sepanjang waktu proyek rekayasa.

4. Aktivitas bakteri didalam tanah atau diatas filter dapat mempengaruhi sistem hidraulik dari filter buatan

5. Bukti eksperimen menunjukkan bahwa ketika tebing terkena gelombang, tanah nonkohesif akan berpindah ke bawah menuju saluran (sungai) dibawah filter sedangkan pada filter kerikil tidak terjadi.

By : Salmani, MS, MT.

Page 18

Fungsi dari filter buatan adalah membuat drainase dan filtrasi dari air. Dengan kata lain, filter buatan harus membuat air dapat melalui tanah. Kedua fungsi tersebut harus terjadi selama riprap dipasang. Meskipun filter buatan mudah menggunakannya, tetap diperlukan desain. Untuk lebih jelasnya, biasanya pembuat filter buatan memberikan petunjuk (manual) agar dapat menggunakan filter dengan baik.

j. Penanganan ujung

Ujung-ujung riprap seperti kaki dan kepala memerlukan penanganan khusus, yaitu sayap, kaki dan kepala.

Sayap

Sayap dari dinding pengaman sebaiknya didesain dengan mengikuti gambar 8-5

Kaki

Penggerusan ke bawah adalah salah satu mekanisme penyebab keruntuhan dinding. Kaki riprap sebaiknya didesain seperti pada gambar 8-6. Bahan (material) pengaman kaki harus diletakkan di pangkal kaki sepanjang riprap (lihat gambar 8-6). Kalau pangkal kaki tidak dapat digali, lapisan riprap (blanket rirap) harus dibatasi tebalnya, batuan kecil diletakkan di dasar saluran (lihat alternatif desain pada gambar 8-6). Perhatikan pada saat pemasangan material pada kaki sehingga material tidak mound dan membentuk flow dike, flow dike sepanjang kaki dapat menyebabkan konsentrasi aliran sepanjang saluran yang dapat menyebabkan tegangan sepanjang dinding pengaman sehingga terjadi keruntuhan. Dan harus diperhatikan bahwa pemasangan batuan pada kaki tidak mempengaruhi desain saluran.

By : Salmani, MS, MT.

Page 21

k. Stabilitas Riprap

Stabilitas riprap tergantung dari faktor-faktor sebagai berikut : a. besar dan arah kecepatan aliran di sekitar riprap. b. sudut kemiringan tebing.

c. karakteristik batuan termasuk geometri, sudut dan kepadatan Hubungan antara faktor-faktor diatas dapat dinyatakan dalam persamaan matematik sebagai berikut :

e2Wscos = e1Ws sin cos + e3 Fd cos + e4F1 (8.9)

By : Salmani, MS, MT.

Page 22

Faktor stabilitas terhadap rotasi didefinisikan sebagai perbandingan antara momen tahanan partikel yang berotasi terhadap berat yang tenggelam dan momen gaya air yang menyebabkan rotasi partikel dari posisi semula. Secara umum dapat dinyatakan pada persamaan matematik :

l

Selain itu faktor kestabilan dapat didefinisikan sebagai :

cos kecepatan lapangan dengan bidang horizontal yang menghasilkan gaya seret o berada pada tebing dengan sudut .

l. Penyederhanaan desain untuk riprap

Ketika kecepatan sepanjang tebing tidak mempunyai komponen arah ke bawah (seperti kecepatan sepanjang tebing arah horizontal), maka penyederhanaan desain dapat dilakukan.

Untuk aliran horizontal sepanjang tebing, persamaan yang berhubungan dengan faktor stabilitas, angka stabilitas, sudut kemiringan tebing dan sudut batuan didapat dari persamaan 8.12 dan 8.14 dengan = 0, maka

sin 2

tan

By : Salmani, MS, MT.

Page 23

2 sin 1

'

(8.16)

Persamaan 8.15 dan 8.16 dimasukan ke persamaan 8.11, didapat :

4 2

2

m S

SF (8.17)

dimana :

sec

m

S (8.18)

tan tan

m

S (8.19)

cos

.

2 2

m m

S

SF

SF

S

(8.20)

m. Prosedur Desain

By : Salmani, MS, MT.

Page 24

MULAI

Pengumpulan

Data

Penentuan Debit

Rencana

Perubahan

penampang

melintang rencana

Hitung

kekasaran luas

Aliran

seragam

Evaluasi

kedalaman aliran

seragam

Elevasi muka air

tetap (backwater)

Hitung parameter

hidraulik lain

Koreksi sudut tebing

Penentuan

ukuran

riprap

Masukkan keliling basah yang

melapisi ?

Ukuran hitung sama dengan

A

ANALISIS

DATA

AWAL

PENENTUAN

UKURAN BATU

N

Y

N

By : Salmani, MS, MT.

Page 25

Gambar 8-8. Flow Chart Prosedur Perencanaan riprap

A

Erosi gelombang

?

Penentuan

tinggi

Hitung ukuran batu yang stabil

Pemilihan

ukuran

Gradasi riprap

Ketebalan selimut

Panjang pengaman

Desain

filter

Desain detail

ujung/tepi

SELESAI

Y

N

By : Salmani, MS, MT.

Page 26

1) 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 (lihat subbab 8.2.1).

2) Menentukan Ukuran batuan (Rock Sizing)

Prosedur ini untuk menentukan ukuran batuan yang digunakan dalam desain agar keruntuhan riprap akibat erosi partikel dapat dicegah.

Langkah 4. Hitung elevasi muka air rencana.

A. Untuk menentukan elevasi muka air rencana, besarnya nilai kekasaran "n" Manning's dapat diperkirakan dengan memakai prosedur pada subbab 8.2.5. Jika riprap direncanakan untuk melapis seluruh keliling basah, ukuran riprap diperlukan untuk menentukan koefisien kekasaran "n". (lihat formulir 4 pada gambar 8.14).

B. Jika penampang berbentuk trapezium, dan aliran dapat dianggap seragam, gunakan desain chart seperti dalam referensi 3.

C. Jika penampang irregular atau aliran tidak seragam, elevasi muka air ditentukan dengan menggunakan analisis backwater curve atau menggunakan program komputer seperti DUFLOW, HEC-2, dan lain-lain. D. Analisis backwater harus didasarkan pada conveyance weighting aliran pada

saluran utama, bantaran kiri dan kanan.

Langkah 5. Tentukan kedalaman dan kecepatan rata-rata rencana.

By : Salmani, MS, MT.

Page 27

B. Jika riprap didesain untuk pengaman tebing saluran, abutment, atau pilar dilokasi bantaran banjir, kecepatan dan kedalaman rata-rata di bantaran banjir yang digunakan.

Langkah 6. Hitung faktor koreksi sudut tebing K1. Faktor koreksi sudut tebing adalah

Dimana:

: sudut bantaran dengan bidang horizontal : sudut batuan riprap

Persamaan tersebut dapat diselesaikan dengan melihat grafik 4 pada gambar 8.19

Langkah 7. Tentukan ukuran riprap yang diperlukan untuk menahan erosi partikel.

A. Tentukan ukuran rata-rata batuan riprap dengan persamaan

5

Va = kecepatan rata-rata di tengah saluran (m/s) davg = kedalaman rata-rata aliran di tengah saluran

Persamaan tersebut dapat diselesaikan dengan melihat grafik 1 pada gambar 8.16.

B. Pada dugaan awal, faktor koreksi saluran digunakan. Tentukan faktor koreksi spesifik graviti rock riprap dan faktor stabilitas dengan persamaan

C = Csg x Csf Dimana:

Csg = 2,12/(SG – 1)1.5

By : Salmani, MS, MT.

Page 28

C. Jika riprap direncanakan untuk pilar atau abutment diterapkan koreksi

pier/abutment (CP/A) atau 3,38.

D. Hitung ukuran rock riprap yang telah dikoreksi : D'50 = C(CP/A)D50

Langkah 8. Jika D50 digunakan dalam penentuan Manning's 'n' untuk perhitungan backwater, kembali kelangkah 4 dan ulangi langkah 4 sampai 7.

Langkah 9. Jika gelombang permukaan turut diperhitungkan, maka lihat formulir 2 pada gambar 8.12.

A. Tentukan tinggi gelombang signifikan (grafik 6 pada gambar 8.21). B. Gunakan persamaan

cot

1

20

.

2

3

3 50

SG

H

W

s _dimana

s adalah berat jenis batuan (N/m3); H adalah tinggi gelombang; SG (spesific gravity) = 2.65. Persamaan diatas dapat diselesaikan dengan grafik 7 pada gambar 8.22 untuk menentukan ukuran batuan yang diperlukan untuk menahan aksi gelombang.

Langkah 10. Pilih ukuran D50 riprap akhir, tentukan gradasi material (lihat Formulir 3 pada gambar 8.13),

dan tentukan ketebalan lapisan riprap. Untuk menentukan gradasi material dapat dilihat pada tabel 8-2. Contoh klasifikasi gradasi riprap berdasarkan AASHTO dapat dilihat table 8-3. Spesific gravity diasumsi 2.65.

Formulir dapat dijadikan sebagai alat untuk menentukan batas gradasi untuk menentukan tebal lapisan riprap melalui kriteria sebagai berikut :

1. Tebal lapisan riprap tidak boleh kurang dari diameter lingkaran batuan D100(W100) atau lebih kecil dari 1.5 kali diameter lingkaran batuan D50(W50).

2. Tebal lapisan tidak boleh kurang dari 300 mm untuk penempatan praktis. 3. Tebal lapisan yang diperoleh dari no (1) dan (2) harus ditambah 50

persen untuk riprap yang ditempatkan di bawah air.

By : Salmani, MS, MT.

Page 29

3) Detail Dinding Panahan (Revetment Details)

Langkah 11. Tentukan panjang pengamanan yang diperlukan (lihat bab 8.1)

Langkah 12. Tentukan tinggi pengaman yang sesuai (lihat bab 8.1)

Langkah 13. Desain lapisan filter mengikuti persyaratan dengan persamaan sebagai berikut :

40 5

15 15 85

15

layer Finer D

layer coarser D

layer Finer D

layer coarser D

Tentukan ukuran material filter yang sesuai, dan gradasinya. Tentukan ketebalan lapisan.

Langkah 14. Desain rincian daerah sudut (flanks and toe). Desain daerah tersebut dapat dilihat subbab 8.3.1.1.14 tentang konsep desain.

Langkah 15 Hitung kestabilan riprap dengan menggunakan persamaan matematis yang ada bagian langkah desain kestabilan riprap.

n. Spesifikasi Material

1) Deskripsi

Dalam pemasangan material ini, perlu diperhatikan dengan baik seperti pemasangan riprap di dasar dan sisi slope dari saluran atau seperti yang telah diarahkan oleh engineer. Tipe-tipe riprap adalah :

a. Rock riprap

Terdiri dari batu kali dengan filter blanket atau slope dengan rongga minimum serta batuan bergradasi baik.

b. Rubble

By : Salmani, MS, MT.

Page 30

2) Material

Syarat-syarat materialnya adalah: a. Rock riprap

Batuan yang digunakan haruslah keras, tahan lama, dalam bentuk angular, tahan terhadap cuaca dan air, tidak mengalami tekanan yang berlebihan, spoil, shale dan bahan organik, dan memenuhi gradasi yang telah disyaratkan. Lebar dan ketebalan dari batuan harus kurang dari 1/3 dari panjangnya. Batuan bulat (rounded stone) atau boulder tidak diperbolehkan kecuali telah diizinkan sebelumnya. Shale dan batuan dengan lapisan berserpih juga tidak dizinkan. Berat minimum haruslah 2,482 kg/m3 yaitu 1,000 kg/m3 dikalikan berat jenis (bulk-saturated-surface-dry basis, AASHTO Test T 85).

Asal batuan juga dapat menjadi pertimbangan dalam pemilihan batuan. Kelayakan batuan akan dipertimbangkan dengan tes uji kelayakan. Jika tes dibutuhkan, contoh batuan yang sesuai haruslah sudah ada minimum 25 hari sebelum pemasangan riprap dimulai.

Apabila tidak ada tes uji tersebut, ketahanan bebatuan tersebut akan diperiksa dengan beberapa tes seperti dibawah ini :

Tes abrasi. Jika menggunakan AASHTO Test T 96, maka batuan tidak boleh mengalami kehilangan sebesar 40% setelah 500 kali putaran.

Pada lokasi dimana batuan yang terkena air garam, perlu dilakukan sulfate soundness test (AASHTO Test T 104 untuk batuan dasar menggunakan sodium sulfat). Kehilangan dari batuan pada hasil tes ini tidak boleh mencapai 10% untuk 5 kali siklus.

By : Salmani, MS, MT.

Page 31

Riprap haruslah menggunakan batuan well-graded. Batuan yang lebih kecil dari 10% dari batuan dasar tidak diperbolehkan untuk digunakan sebanyak 10% dari setiap beratnya.

Kontrol terhadap gradasi perlu diperhatikan. Kontraktor haruslah menyediakan 2 contoh sampel batuan sedikitnya 2,27 kg setiap gradasi. Contoh sampel pada lokasi konstruksi merupakan bagian dari penyelesaian pengerjaan awal riprap. Sampel yang lain juga harus ada di lokasi. Sampel-sampel ini digunakan sebagai referensi dalam penentuan gradasi riprap. Perbedaan pendapat antara engineer dan kontraktor dapat diselesaikan dengan memeriksa gradasi dari 2 buah truk yang dipilih secara acak. Peralatan mekanik, pengaturan lokasi, dan buruh juga perlu diperhatikan oleh kontraktor.

b. Rubble

Material yang digunakan haruslah keras (hard), tahan lama (durable), dalam bentuk angular, tahan terhadap cuaca dan air, tidak mengalami tekanan yang berlebihan, spoil, shale dan bahan organik, dan memenuhi gradasi yang telah disyaratkan. Lebar dan ketebalan dari batuan harus kurang dari 1/3 dari panjangnya.

Dalam pemilihan material yang digunakan perlu perhatian dan pengalaman yang lebih.

3) Syarat-Syarat Konstruksi

A. Umum

By : Salmani, MS, MT.

Page 32

Perlindungan terhadap struktur pondasi harus dilakukan secepatnya setelah konstruksi pondasi diizinkan untuk dimulai. Daerah yang dijaga haruslah terbebas dari material sisa dan begitu juga permukaannya. Tipe riprap akan disesuaikan dengan spesifikasi yang telah di modifikasi oleh ketentuan khusus.

Filter blanket atau filter fabric diletakkan pada slope yang telah disediakan atau daerah dengan perlindungan pondasi seperti tertera pada Table 8 sebelum batuan diletakkan.

1. Standard Kualitas Minimum

a. Fiber yang digunakan pabrik untuk geotextile terdiri dari rangkaian sintetis polymer dengan komposisi sedikitnya 85% dari beratnya terdiri dari polyolafin, polyester atau polyamide.

b. Geotextile dengan ketahanan rendah terhadap sinar ultraviolet (lebih dari 30% kehilangan pada 500 jam ASTM D-4355) tidak boleh terkena sinar matahari lebih dari 7 hari.

Geotextile dengan ketahanan yang lebih tinggi tidak boleh lebih dari 30 hari. Catatan : geotextile dapat dibuat untuk menahan lebih lama sinar ultraviolet, sebagai contoh tahan selama bertahun-tahun (5 – 25 tahun), tetapi jarang ditemukan.

c. Syarat-syarat Fisik dapat dilihat pada Table 8 dibawah ini

Table 8. Syarat Minimum Yang Dianjurkan Untuk Fabric Sintetis (Geotextile) Yang Digunakan pada Noncritical (1)/ Nonsevere Drainage (2), Penyaringan. Dan Pengontrolan Erosi

2. Sifat Hidraulik Minimum

a. Ketahanan Pipa (Soil Retention) (8)

By : Salmani, MS, MT.

Page 33

2. Tanah yang lebih dari 50% berat partikel lolos US No. 200 Sieve (9), AOS (10) kurang dari 0,3 mm (lebih besar dari #50 US Std. Sieve)

b. Permeabilitas

K dari fabric (11) lebih besar dari K tanah.

Kontraktor haruslah menjaga riprap sampai semua pekerjaan dari kontrak telah selesai. Perawatan termasuk didalamnya perbaikan yang rusak akibat beberapa sebab.

B. Rock Riprap

Batuan riprap diletakkan pada slope yang telah disediakan dan harus menjadikan batuan yang bergradasi baik (well-graded) dengan rongga (voids) yang minimum. Keseluruhan batuan diletakkan pada alur dan grade serta ketebalan sesuai rencana yang telah ditetapkan. Jangan sampai terjadi pergeseran pada material dasar. Pemasangan riprap pada lapisan dengan menggunakan chute atau metode lainnya jangan sampai mengakibatkan segregasi.

Batuan yang lebih besar dan seluruh batuan haruslah terdistribusi baik dan gradasi seperti yang diarahkan oleh engineer. Material yang menjadi pelindung riprap (riprap protection) diletakkan jangan sampai menumpuk.

Maksud dari meletakkan seluruh material pada tempatnya guna menghasilkan pemadatan riprap protection yang baik. Pemindahan dengan tangan atau peralatan mekanik mungkin akan dibutuhkan untuk mendapatkan hasil tertentu.

By : Salmani, MS, MT.

Page 34

Jika riprap dan material filter diletakkan di bawah air, ketebalan lapisan mesti ditingkatkan dan metode yang digunakan harus dapat meminimalisasikan segregasi.

Catatan :

1. Penggunaan dalam kondisi darurat (Critical applications) menyebabkan resiko kehilangan umur konstruksi, potensial untuk kerusakan struktur, atau biaya perbaikan yang terlalu membebani biaya instalasi.

2. Severe applications termasuk draining gap graded atau pipeable soil, gradien hidraulik yang tinggi atau kebalikannya, atau kocyclic flow conditions.

3. Semua nilai mewakili nilai rata-rata, contoh nilai untuk sampel (rata-rata dari seluruh hasil spesimen) harus sama atau lebih besar dari 2 sigma confidence level. Nilai ini disadari lebih kecil dari biasanya pada literatur pabrik.

4. Penerapan filtrasi dan drainase kelas A untuk fabric dimana pada pemasangan lebih berat daripada kelas B. Contoh penggunaan very sharp angular agregate, derajat kepadatan yang tinggi, atau kedalaman trench lebih dari 3 m.

5. Filtrasi dan Drainase Kelas B adalah dimana fabric yang digunakan dengan permukaan smooth graded tanpa sharp angular, pemadatan yang ringan, dan trench kurang dari 3 m. 6. Erosi Kontrol Kelas A adalah dimana fabric dengan kondisi

instalasi lebih berat daripada kelas B. Contoh letak ketinggian batuan kurang dari 0,91 m dan berat batuan tidak melebihi 113 kg. Percobaan lapangan dibutuhkan dimana tinggi batuan tidak melebihi 0,91 m atau berat batu lebih dari 113 kg.

7. Erosi Kontrol Kelas B dimana fabric yang digunakan dilindungi oleh sand cushion atau “zero drop height”.

By : Salmani, MS, MT.

Page 35

digunakan adalah lumpur, dan tanah seragam dengan 85% lolos ayakan #100.

9. Bila protected soil berukuran partikel lebih besar dari #4 US Std. Sieve size, maka hanya digunakan gradasi tanah yang lolos #4 US Std. Sieve dalam pemilihan fabric.

10. AOS untuk geotextile dicari dengan TF #25 method 6 Permeabilitas untuk geotextile dicari dengan TF #25 method 5

o. Contoh perencanaan riprap

Berikut ini diberikan contoh bagaimana menggunakan metode desain dan prosedur seperti yang dijelaskan di atas. Dua contoh diberikan; contoh 1 rencana riprap sebagai pelapis saluran. Contoh 2 rencana riprap sebagai pengamanan tebing.

1) Contoh 1

Suatu ruas saluran sepanjang 381 m merupakan hasil realignment agar diperoleh lahan untuk pelebaran suatu jalan yang ada (eksisting). Akibat realignment saluran, terjadi pengurangan panjang dari 381 m sampai 305 m. Kapasitas saluran 141,6 m3/s. Kondisi lainnya :

Aliran dapat dianggap seragam atau berubah lambat laun;

Profil saluran eksisting menunjukkan bahwa kemiringan dasar bagian ruas yang lurus adalah 0,0049;

Material saluran terdiri dari butiran dari pasir sampai kerikil kasar dengan gradasi seperti pada Formulir 3. Kurva gradasi menunjukkan karakteristik tanah sebagai berikut:

D85 = 0,032 m D50 = 0,018 m D15 = 0,001 m

K (permeability) = 3,5 X 10-4 m/s

rock riprap yang tersedia mempunyai specific gravity (SG) 2,65.

By : Salmani, MS, MT.

Page 36

(gambar 8.19), Grafik 3 (gambar 8.18), Grafik 1 (gambar 8.16), Grafik 2

(gambar 8.17), Formulir 3 (gambar 8.13), dan Formulir 4 (gambar 8.14).

Langkah 1. Kumpulkan Data lapangan

lihat informasi yang diberikan dalam contoh ini.

Data lapangan lain berupa site history, geometric, site topography, dan lain-lain.

Langkah 2. Debit rencana. Lihat subbab 8.2.1 Diberikan sebagai 119 m3/s.

Debit pada saluran utama sama dengan debit rencana karena saluran utama dapat menampung debit rencana.

Langkah 3. Desain potongan melintang. Lihat subbab 8.2.3

Seperti dijelaskan, penampang direncanakan berbentuk trapesium.

Asumsi awal, lebar dasar 6,1 m dengan kemiringan slope samping 1V:2H. lihat Formulir 1 pada gambar 8.11.

Langkah 4. Hitung elevasi muka air rencana.

(a) Tentukan koefisien kekasaran dengan menggunakan Formulir 4 (lihat subbab 8.2.5).

Gunakan prosedur seperti yang dijelaskan pada bab 5. n = (nb +n1 +n2 +n3 +n4 )m

nb : base channel "n" slope = 0.0049 > 0.002

Oleh karenanya, gunakan persamaan 4untuk perhitungan base n. nb = 0,3225 Sf

0,38 R-0,16

anggap R = 2,43 m nb = 0,037

n1 : faktor ketidakteraturan

n1 = 0,00 untuk saluran alam yang halus n2 : variasi penampang melintang

By : Salmani, MS, MT.

Page 37

n3 = 0,00 jika tidak ada hambatan

n4 : jumlah tanaman

n4 = 0,003 sedikit (anggap sedikit tumbuh di riprap) m : derajat meander

m = 1.0 jika ruas lurus

n = (0,037+0,00+0,00+0,00+0,003)1 n = 0,040

(b) Hitung kedalaman aliran.

Persamaan Manning's dapat digunakan untuk menentukan kedalaman normal (gunakan program komputer, atau chart dan tabel yang tersedia dalam buku hidraulika saluran terbuka)

Q = (1/n) A R2/3 S1\2 ganti

d = 3,60 m Kolom 1 dari Formulir 1 pada gambar 8.11

Hitung jari-jari hidraulik untuk membandingkan dengan nilai yang digunakan pada langkah 4a (gunakan program komputer yang tersedia, chart dan tabel, atau perhitungan secara manual).

R = A/P

R = 47,9/22,2=2,16

R = 2,16 tidak sama dengan yang diasumsikan = 2,43 Oleh sebab itu, kembali ke langkah 4a

nb = 0,3225 (0,0049)0,38 (2,16)-0,16 nb = 0,038

n = (0,038 + 0,003)1 = 0,041

yang mendekati 0,040 seperti yang digunakan ditas, oleh sebab itu, d = 3,60 m (Kolom 1 dari Formulir 1 pada gambar 8.11)

Langkah 5. Tentukan parameter rencana

A = 3,6(3,6(4) + 6,1 + 6,1)/2 = 47,8 m2 (Kolom 2 dari Formulir 1) Va = Q/A = 141,6/47,8 = 2,96 m/s (Kolom 3 dari Formulir 1)

da = d = 3,60 m (dasar saluran seragam) (Kolom 4 dari Formulir 1)

By : Salmani, MS, MT.

Page 38

= 1V:2H (Kolom 5 dari Formulir 1).

f = 41° (Grafik 4) K1 = 0,73 (Grafik 3)

Langkah 7. Tentukan ukuran riprap. l (a) Gunakan Grafik 1

untuk dasar saluran D50 = 0.085 m (Kolom 8 dari Formulir 1) untuk tebing saluran D50 = 0,131 m (Kolom 8 dari Formulir 1)

(b) spesifik gravity (SG) Riprap = 2,65 (diberikan) (Kolom 10 dari Formulir 1) faktor kemantapan = 1.2 (aliran seragam)

C = 1 dari Grafik 2.

(c) tidak ada pilar atau abutment untuk evaluasi dalam contoh ini, oleh sebab itu: Cp/a = 1 (Kolom 12 dari Formulir 1)

(d) Ukuran riprap yang dikoreksi Untuk dasar saluran:

D'50 = D50 = 0,085 m (Kolom 13 dari Formulir 1) Untuk tebing saluran:

D'50 = D50 = 0,131 m (Kolom 13 dari Formulir 1)

Langkah 8. tidak dapat digunakan

Langkah 9. Gelombang permukaan.

Gelombang permukaan tidak diperhitungkan pada contoh ini.

Langkah 10. Tentukan ukuran Riprap, Gradasi, dan ketebalan lapisan. Ukuran D50:

D50 = 0,29 m (untuk seluruh penampang basah) lihat Formulir 1. Gradasi: lihat Formulir 1.

By : Salmani, MS, MT.

Page 39

atau

T = D100 = 0,40 m

gunakan T = 0,60 m lihat Formulir 1.

Langkah 11. Panjang pengamanan. Lihat subbab 8.2.6. Pelapisan dengan riprap ditetapkan pada sepanjang ruas lurus.

Langkah 12. Panjang vertikal pengamanan. Lihat subbab 8.2.6. Riprap meliputi semua keliling basah sampai kepuncak lereng.

Langkah 13. perencanaan lapisan filter. (a) ukuran material filter:

40

Oleh sebab itu, suatu lapisan filter diperlukan.

Coba 50 mm filter dengan kerikil kasar dengan gradasi seperti pada Formulir 3 pada gambar 8.13.

Untuk filter pada interface tanah:

By : Salmani, MS, MT.

Page 40

Oleh sebab itu, filter pada interface tanah adalah cocok (OK).

Untuk riprap pada filter interface:

5

Dengan demikian, material filter 50 mm adalah sesuai.

(b) Ketebalan lapisan filter:

Jika kurva gradasi tanah dan kurva gradasi lapisan filter bukan mendekati paralel, gunakan ketebalan lapisan 200 mm.

Langkah 14. Detail ujung sudut (edge).

Lintasan penampang basah bagian dalam; detail ujung sudut dapat dilihat pada Gambar 8-7. (juga lihat sketsa pada Formulir 1 pada gambar 8.11).

Langkah 15 : Stabilitas riprap

Dalam contoh soal ini diketahui : SS = 2,65

=26,60

DS = 0,131 m (dari perhitungan pada langkah sebelumnya) = 1000 kg/m3

S = 0,0049

diambil = 400 = 900 Maka :

By : Salmani, MS, MT.

Page 41

b = b. d.s

= 1000. 3,6. 0,0049 = 17,64 kg/m2

o = 0,75 x 17,64 = 13,23 kg/m2

Berdasarkan data yang sudah ada, maka bilangan stabilitas untuk partikel bidang datar :

selanjutnya sudut antara arah pergerakan partikel dan bidang vertikal :

0

Berdasarkan dan maka dapat dihitung angka stabilitas partikel pada tebing (lereng) : Sehingga diperoleh:

1

Site yang diilustrasikan pada gambar 8-1mengalami pergerakan lateral menuju route 1 (lihat gambar 8-1a). Rencanakan revetment riprap yang stabil untuk menghindari erosi tebing. Kondisi tambahan yang diperlukan adalah :

Aliran berubah lambat laun;

By : Salmani, MS, MT.

Page 42

Survey topographic menunjukkan:

Kemiringan saluran = 0,0024 1. Lebar saluran = 91,4 m 2. Jari-jari tikungan = 365,8 m .

Dasar saluran dilapisi dengan material batu sesar (cobble) dengan ukuran diameter D50 sekitar 0.15 m;

Tanah tebing adalah pasir berlanau seperti dapat dilihat pada kurva gradasi pada Formulir 3 pada gambar 8-13. Kurva gradasi tersebut menunjukkan karakteristik tanah sebagai berikut:

D85 = 0,0013 m. D50 =0,0005 m. D15 = 0,00014 m.

K (permeabilitas) = 1 x 10-6 m/s

Bahan riprap yang tersedia mempunyai specifik gravity (SG) 2,60, dan dapat dianggap sebagai angular.

Pengamatan lapangan menunjukkan bahwa tebing secara umum tergerus daerah hilir ujung tikungan; erosi juga diamati pada daerah hilir tikungan dan udik sampai ke titik seperempat tikungan;

Tinggi tebing sepanjang tergerus tebing (cut bank) mendekati 2,7 m.

Formulir dan grafik yang digunakan dalam contoh 2 ini sama dengan pada contoh 1.

Penyelesaian:

Langkah 1. Kumpulkan Data Lapangan.

By : Salmani, MS, MT.

Page 43

Gambar 8-9. Potongan melintang sungai pada contoh 2, mengilustrasikan

aliran dan kedalaman gerusan potensial

Langkah 2. Debit rencana. Lihat subbab 8.3.1. Diberikan 1,112 m3/s.

Dari analisis backwater pada ruas ini, diperoleh bahwa debit pada saluran utama (Qmc) adalah 982.6 m3/s.

Langkah 3. Desain penampang melintang.

Hanya tebing saluran yang diperkuat; oleh sebab itu, penampang saluran akan tetap seperti saluran eksisting dengan sudut tebing sesuai untuk mendukung revetment riprap. Gambar 8-9meilustrasikan bagian saluran eksisting.

Untuk meminimalkan kehilangan vegetasi tebing, dan batas the encroachment pada saluran pada lahan yang berdekatan, kemiringan slope yang digunakan 1V:2H.

Seperti telah diberikan, tinggi tebing sepanjang tebing yang tergerus adalah 2,7 m.

Langkah 4. Hitung elevasi muka air rencana.

By : Salmani, MS, MT.

Page 44

n = (nb +n1 +n2 +n3 +n4) m

nb: base channel "n"

kemiringan = 0.0024 > 0.002

gunakan persamaan 4untuk perhitungan harga nb. nb = 0,3225 Sf

0,38 R-0,16

anggap R = 3,05 m nb = 0,028

n1: faktor ketidakteraturan

n1 = 0,005 kecil – untuk slope tererosi sedang (moderately eroded side slopes) n2: variasi penampang melintang

n2 = 0,005 jika perubahan penampang jarang menggeser aliran (occasional shape changes cause flow shifting)

n3: efek hambatan

n3 = 0,000 tidak ada hambatan n4: jumlah tanaman

n4 = 0,000 tidak ada tanaman m: derajat meander

m = 1,1 minor to appreciable

n = (0,028 + 0,005 + 0,005 + 0,000 + 0,000) 1,10 n = 0,042

Ini menunjukkan nilai "n" di ruas saluran yang digunakan untuk analisis backwater curve.

(b) Hitung kedalaman aliran.

Kedalaman aliran ditentukan dari analisis backwater. Maksimum kedalaman saluran utama ditentukan menjadi:

dmax = 4.6 m, kolom 1 pada Formulir 1 pada gambar 8.11 Jari-jari hidraulik untuk saluran utama:

R = 3,2 m (dari analisis backwater)

Anggap R (3 m) mendekati nilai R aktual, oleh sebab itu, "n" Seperti yang dihitung adalah OK.

By : Salmani, MS, MT.

Page 45

A =838,2 m2, kolom 2 pada Formulir 1

Va = 3,84 m/s, kolom 3 pada Formulir 1 da = d = 3,66 m, kolom 4 pada Formulir 1

Langkah 6. Faktor-faktor koreksi sudut tebing. = 1V:2H, kolom 5 pada Formulir 1 = 410

, kolom 6 pada Formulir 1(dari grafik 4 pada gambar 8.19) K1 = 0,73, kolom 7 pada Formulir 1(dari grafik 3 pada gambar 8.20)

Langkah 7. Tentukan ukuran riprap.

(a) Gunakan gunakan grafik 1 pada gambar 8.11. D50 = 0,27 m, kolom 8 pada Formulir 1

(b) spesifik gravity = 2,60 (diberikan). kolom 10 pada Formulir 1. Faktor stabilitas = 1,6. kolom 9 pada Formulir 1.

(aliran berubah lambat laun, tikungan tajam – jari-jari tikungan terhadap lebar = 4).

C = 1,6 lihat grafik 2 pada gambar 8.17

(c) tidak ada piers atau abutments, oleh sebab itu : Cp/a = 1, kolom 12 pada Formulir 1

(d) Ukuran riprap yang dikorosi:

D'50 = D50 = (1,6)(1,0) = 0,44 m, kolom 13 pada Formulir 1

Langkah 8. tidak dapat digunakan

Langkah 9. Gelombang permukaan.

Gelombang permukaan tidak diperhitungakan.

Langkah 10. Tentukan ukuran riprap, gradasi, dan ketebalan lapisan. Ukuran D50:

D50 = 0,55 m

Gradasi: lihat Formulir 1,

By : Salmani, MS, MT.

Page 46

atau

T = D100 = 0,68 m gunakan T = 1,10 m

Langkah 11. Panjang pengamanan. Lihat subbab 8.2.6.

Pengamatan lapangan menunjukkan bahwa tebing secara umum tergerus pada daerah hilir tikungan, erosi juga diamati di hilir apex tikungan dan udik sampai pada titik seperempat tikungan. Penetapan riprap untuk pengamanan tebing mulai dari suatu titik 91,4 m (W) udik pada bank entrance sampai ke suatu titik 137 m (1,5 W) hilir ujung tikungan.

Langkah 12. Panjang vertikal pengamanan. Lihat subbab 8.2.6.

Riprap pada seluruh tebing saluran dari atas tebing sampai kedalaman bawah merupakan cara untuk mengantisipasi gerusan. Kedalaman gerusan dievaluasi seperti yang diilustrasikan dalam subbab 8.2.6:

ds = 2,0 D50-0,11

ds = 2,0(0,55)-0,11 =2,14 m

Penambahan ini untuk mengantisipasi kedalaman maksimum potensi gerusan: 4,6 + 2,1 = 6,7 m

Material tebing harus ditempatkan sampai pada kedalaman ini, atau suatu volume batu yang cukup akan ditempatkan pada tapak tebing untuk pengamanan kedalaman gerusan yang diperlukan.

Langkah 13. Perencanaan lapisan filter.

(a) ukuran material filter: Formulir 5 pada gambar 8F-5.

By : Salmani, MS, MT.

Page 47

dengan karakteristik gradasi seperti yang diilustrasikan dalam Formulir 3.

Untuk filter pada interface tanah:

5

Oleh sebab itu, filter pada interface tanah adalah OK.

Untuk riprap pada filter interface:

5 tanah, filter granular, dan kurva gradasi riprap.

(b) Ketebalan lapisan filter:

Gunakan ketebalan lapisan 200 mm.

Langkah 14. Detail sudut.

(a) detail sayap (flank): lihat gambar 8-10. (b) detail tapak (toe): lihat gambar 8-10.

Potensi kedealaman gerusan di bawah dasar saluran eksisting pada tebing (d's) merupakan kedalaman gerusan yang dihitung dalam langkah 12 minus elevasi dasar yang ada pada tebing: lihat gambar 8-10.

6,7- 3,2 = 3,5 m

By : Salmani, MS, MT.

Page 48

Rq = 0.0283 d's (sin-1 )(T)(1.5)

dengan:

Rq = jumlah riprap yang diperlukan per m tebing (m2) = sudut tebing terhadap sudut datar (degrees) T = ketebalan lapisan riprap (m)

Rq = (3,048) (2,24) (0,9144) (1,5) = 9,38 m2

Tapak saluran trapezium kedalaman 1,83 m (deep trapezoidal toe trench) dengan kemiringan samping 1V:2H dan 1V:1H, dan suatu lebar dasar 1,8 m mengandung volume yang cukup.

Langkah 15 : Stabilitas riprap

Sama seperti pada contoh 1, kestabilan riprap pada contoh 2 juga dihitung dengan menggunakan formula yang sama. Dari data dan hasil perhitungan di atas diperoleh:

Ss= 2,60 ; = 26,60 ; D50 = 0,27 m ; d = 3,66 m ; S = 0,0024 ; SF = 1,60. Diambil = 400, dan = 900, maka diperoleh :

By : Salmani, MS, MT.

Page 1

Gambar 8-11. Formulir ukuran riprap

Proyek……… Disiapkan Oleh/tanggal :………/…………..……….. Uraian ……….. Diperiksa Oleh/tanggal :………/………

Lembar………dari……….

Sketsa Penampang :

Q TOTAL Karakteristik Tanah

QMC D15

QLB D50

QRB D85

Kedalaman A Va d3 K1 D50 SF Ss C CP/A D50

of WS. (m) (m2

) (m/sec) (m) (m) (m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Sketsa Rencana : Karakteristik Riprap : Karakteristik Buatan : UKURAN : KETEBALAN : Butiran :

20 50 Ukuran Persen

D100 (m) Lebih Halus

gunakan 85

Ukuran Persen 50

(m) Lebih halus 15

100 Fabric :

50 AOS' <

5 - 10 Perm > 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) AASSHTO

Gradasi :

Formulir 1. Ukuran Riprap

Catatan 14

3.61 m

1.22 m 1.22 m

6.1 m 1

2 Q Total

By : Salmani, MS, MT.

Page 2

Gambar 8.12. Formulir Ukuran riprap - Erosi Gelombang

Proyek :………..Disiapkan Oleh/Tanggal :….../……… Uraian :……… Diperiksa Oleh/Tanggal :………/………… Lembar……dari……

Kecepatan fetch Hb Rv Faktor Rv D50

Angin (m) (m) e Ho Koreksi (ft.) (ft.)

(mph) 1 2 3 4 5

Ukuran Riprap : Ketebalan Revetment :

D50………ft. 2D 50………ft.

Jenis……….. D100………..………ft.

By : Salmani, MS, MT.

Page 4

Gambar 8.14. Formulir 4 Evaluasi Kekasaran

PROYEK : Contoh 1 ………Disiapkan Oleh/Tanggal :……… URAIAN : ………...………..Diperiksa Oleh/Tanggal : ………

……… Lembar………dari…

Perkiraan harga n

FAKTOR harga n

Harga awal n, nb (1,2) Kemiringan = 0.0049; persamaan 4 0.037

tak beraturan, n1 (2) Kekasaran saluran pada kondisi alamiah 0.000

menikung, n2 (2) ukuran dan bentuk dari potongan melintang 0.000

penyempitann, n3 (2)tanpa penyempitan 0.000

Vegetasi, n4 (2) sedikit vegetasi (beberapa tumbuh dipermukaan riprap) 0.003

belokan, m (2) mendekati lurus 1.000

bobot n ditambah harga n (3) 0.040

n yang digunakan 0.040

nb = {0.328 (D50)0.5} / (1.092 da) untuk 1.5 < da / D50 < 35 (2) lihat referensi (17)

nb = 0.429 D500.167 untuk 35 < da / D50 < 30.000 (3) n = m(n1+n2+n3+n4)

nb = 0.3225 Sf R -0.16 untuk aliran pegunungan yang tidak kontinyu

Uraian Kondisi

By : Salmani, MS, MT.

Page 5

Gambar 8.15 Formulir 5 Perancangan Saringan

Proye :………..Disiapkan oleh/Tanggal :……../………

Uraian :………Diperiksa oleh/ Tanggal : …./………

lembar………dari……….

SARINGAN BERBUTIR :

D15 D85 D15 Kasar D15 Kasar

ft. ft. D85 Halus D85 Halus

RANGKUMAN : D15 D85

SARINGAN BUATAN :

Jenis bentuk fisik : Sifat Hidraulik

Tahanan Pipa < 50% Saringan # 200 AOS < 0.6 mm < 50% saringan # 200 AOS < 0.3 mm

Permeabilitas Permeabilitas Tanah < Permeabilitas Buatan

Seleksi Spesifikasi Saringan Buatan………..

URAIAN LAPISAN KETEBALAN

Formulir 5. Perancangan Saringan

URAIAN RASIO <5< <40

By : Salmani, MS, MT.

Page 6

15

8.0

6.0

4.0

3.0

2.0

1.5

1.0

1.0 8.0

6.0

4.0

3.0

2.0

D50 0.08

0.1

0.2

0.3

0.4

0.6

0.8

1.0

2.0

0.036

0.10

1.0

0.5

0.4 0.3

Contoh

Diketahui

Va = 2.96 m

K₁

= 0.73

Dic ari: D50

Solusi D = 0.1350

d (ave) = 3.6 m d a ve

D₅₀ V_a

K₁

Gambar 8-16. Hubungan Ukuran Riprap

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-16:

1. Tentukan havg (kedalaman rata-rata), kecepatan rata (vavg) dan faktor koreksi tebing (K1).

2. Plot masing-masing nilai parameter pada masing-masing garis grafik. 3. Tarik garis dari havg ke vavg dan perpanjang sampai garis polos yang terletak

diantara vavg dan K1.

4. Tarik garis lurus dari titik perpotongan di garis polos yang terletak diantara vavg dan K1 melalui K1 sampai garis grafik D50.

By : Salmani, MS, MT.

Page 7

SF = FAKTOR STABILITAS

SF = FAKTOR STABILITAS

S = GRAVITASI BATU

_S

DICARI : C

SoluSI

C = 1.0

SoluSI

C = 1.0

Gambar 8-17. Faktor Koreksi untuk Ukuran Riprap

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-17:

1. Tentukan nilai Ss dan SF (Safety Factor)

2. Plot nilai Ss dan SF pada masing-masing garis grafik

By : Salmani, MS, MT.

Page 8

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

K = 1 Sin

2

Sin2 1

-0.5

= Sudut Tebing dengan Horizontal

= Sudut Material repose (lihat grafik 3)

Contoh 1: Diketahui :

Sangat Tajam = 410

= IV : 2H

Dic ari K₁

Solusi

K₁

=

0.73 1.5:1

2:1

2.5:1

3:1

3.5:1

35

30

25

20

10

-10

-30 -50 -60

-70

-80

-85 -90

-92

35

40 30 K₁

( )

( )0 ₀

Gambar 8-18. Faktor Koreksi Sudut Tebing (K1) Nomograph

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-18:

1. Tentukan nilai θ dan Ф.

2. Plot nilai θ dan Ф pada masing-masing garis grafik.

3. Tarik garis lurus dari titik θ menuju Ф melalui garis grafik K1.

By : Salmani, MS, MT.

Page 9

Given Find : Solution

Gambar 8-19. Hubungan Ukuran Riprap

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-19:

1. Tentukan nilai davg , Va dan K1.

2. Plot nilai davg , Va dan K1 pada masing-masing garis grafik.

3. Tarik garis lurus dari titik davg ke Va terus ke K1 sampai memotong garis grafik D50.

By : Salmani, MS, MT.

Page 10

0.04 0.06 0.08 0.1

0.1

0.2

0.2

0.3

0.3

0.4

0.4

0.6

0.6

0.8

0.8

1.0

1.0

(m)

45

40

35

30

2.0

_{3.0 4.0 (ft)}

Su

d

u

t

a

la

m

ia

h

Sangat Bulat

Sangat Curam

Batu pecah besar

Gambar 8-20. Sudut alamiah riprap sehubungan dengan ukuran rata-rata dan

bentuk batu Ukuran Batuan Tengah (D50)

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-20:

1. Tentukan nilai h dan slope.

2. Plot nilai h dan slope pada masing-masing garis grafik.

By : Salmani, MS, MT.

Page 11

0.2

0.2

0.3 0.4

0.4

0.5 0.6

0.6

0.8

0.8

0.12 0.15 1

2 3

1.2 1.5

1

0.1

0.08

0.06 1

1:1.0

1:1.5

1:2.0

1:2.5

1:3.0

1:3.5

1:4.0

1:5.0

1:6.0

H (m) _{D (m )}

50 D (m )₅₀

D₅₀= 0.57

D50= Ukuran Tenga h Rip ra p

Slope

H

H = Tinggi Gelombang

= Sudut Tebing Terhadap Horizontal H

Cot1/3

Gambar 8-21. Hubungan Ukuran Riprap yang Diperlukan Dari Hudson Untuk

Menahan Erosi Gelombang

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-21:

1. Tentukan havg (kedalaman rata-rata), kecepatan rata (vavg) dan faktor koreksi tebing (K1).

2. Plot masing-masing nilai parameter pada masing-masing garis grafik. 3. Tarik garis dari havg ke vavg dan perpanjang sampai garis polos yang terletak

diantara vavg dan K1.

4. Tarik garis lurus dari titik perpotongan di garis polos yang terletak diantara vavg dan K1 melalui K1 sampai garis grafik D50.

By : Salmani, MS, MT.

Page 12

SF = FAKTOR STABILITAS

S = GRAVITASI BATU

_S

DICARI : C

Solusi

C = 1.0

Gambar 8-22. Faktor Koreksi untuk Ukuran Riprap

Petunjuk Penggunaan Nomograph gambar 8-22:

1. Tentukan nilai Ss dan SF (Safety Factor).

2. Plot nilai Ss dan SF pada masing-masing garis grafik.

By : Salmani, MS, MT.

Page 13

K1 = Sin

2

Sin2 1

-0.5

= Sudut Tebing dengan Horizontal

= Sudut Material repose (lihat grafik 3)

Contoh 1: Diketahui :

Sangat Tajam

= 410 = IV : 2H

Dic ari K₁

Solusi

K₁

=

0.73 1.5:1

2:1

2.5:1

3:1

3.5:1

35

30

25

20

10

-10

-30 -50 -60

-70

-80

-85 -90

-92

35

40 30 K₁

( )

( )0 ₀

D = 0,56 m50

Gambar 8-23. Faktor Koreksi Sudut Tebing (K1) Nomograph (grafik 3);

Petunjuk Penggunaan Nomograph pada gambar 8-23:

1. Tentukan nilai θ dan Ф.

2. Plot nilai θ dan Ф pada masing-masing garis grafik.

3. Tarik garis lurus dari titik θ menuju Ф melalui garis grafik K1.