Konstruksi dan Bangunan
Perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar
DEPARTEMEN PERMUKIMAN DAN PRASARANA WILAYAH
Keputusan Menteri Permukiman dan Prasarana Wilayah Nomor : 360/KPTS/M/2004
Prakata
Pedoman perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar termasuk dalam Gugus Kerja Irigasi, Sabo, Rawa dan Pantai, Danau dan Sungai pada Sub-Panitia Teknik Bidang Sumber Daya Air yang berada di bawah Panitia Teknik Bidang Konstruksi dan Bangunan Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah.
Penulisan pedoman ini mengacu kepada Pedoman BSN No.8 Tahun 2000 dan telah mendapat masukkan dan koreksi dari ahli bahasa.
Perumusan pedoman ini dilakukan melalui proses pembahasan pada Gugus Kerja, Prakonsensus dan Konsensus pada tanggal 10 September 2003 di Pusat Litbang Sumber Daya Air Bandung serta proses penetapan pada Panitia Teknik yang melibatkan para narasumber dan pakar dari berbagai instansi terkait.
Pedoman ini merupakan hasil kegiatan penelitian dan pengembangan yang dilaksanakan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah pada proyek-proyek Penanggulangan Bencana Alam akibat kegiatan gunung api. Selain itu, penyusunan pedoman ini mengacu pada beberapa buku SNI serta perencanaan tanggul yang dilaksanakan pada Proyek Gunung Merapi dan Gunung Semeru.
Diharapkan pedoman ini dapat dipergunakan sebagai acuan dan pegangan bagi para praktisi di lapangan dalam perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar.
Daftar isi Halaman Prakata ... i Daftar isi ... ii Pendahuluan ... iv 1 Ruang lingkup ... 1 2 Acuan ... 1
3 Istilah dan definisi ... 1
4 Persyaratan ... 1
4.1 Data dan informasi... 1
4.2 Fungsi ... 2
4.3 Keamanan dan stabilitas ... 2
4.4 Tanggung jawab ... 2
5 Ketentuan-ketentuan ... 2
5.1 Ketentuan umum ... 2
5.2 Ketentuan teknis ... 2
5.3 Bahan bangunan ... 3
5.4 Gaya-gaya yang bekerja... 3
6 Prosedur perencanaan ... 3
6.1 Desain hidraulik ... 3
6.2 Abrasi dan bentur ... 6
6.3 Stabilitas ... 6
Lampiran A Gambar ... 11
Gambar A.1 Penampang melintang tanggul dengan tinggi maksimum 3 m ... 11
Gambar A.2 Tampak falam tanggul dengan tinggi maksimum 3 m... 11
Gambar A.3 Penampang melintang tanggul dengan tinggi lebih dari (>) 3 m... 12
Gambar A.4 Tampak dalam tanggul dengan tinggi lebih dari (>) 3 m ... 12
Gambar A.5 Penampang melintang tanggul dengan tinggi maksimum 3 m ... 13
Gambar A.6 Tampak luar tanggul dengan tinggi maksimum 3 m ... 13
Gambar A.7 Penampang melintang tanggul dengan tinggi lebih dari (>) 3 m... 14
Lampiran B Tabel ... 15
Tabel B.1 Tinggi jagaan... 15
Tabel B.2 Bahan bangunan... 16
Tabel B.3 Luas DAS dan koefisien lebar sungai ... 16
Tabel B.4 Kondisi sungai dan koefisien Manning untuk sungai lahar ... 16
Tabel B.5 Angka permeabilitas perkiraan ... 16
Lampiran C Contoh penghitungan... 17
Contoh C.1 Penghitungan tinggi tanggul... 17
Contoh C.2 Penghitungan stabilitas ... 20
Contoh C.3 Penghitungan stabilitas lereng ... 21
Lampiran D Daftar notasi... 23
Lampiran E Daftar nama dan lembaga... 25
Pendahuluan
Tanggul merupakan salah satu bangunan sungai yang juga dipakai sebagai pelengkap bangunan pengendali sedimen, yang berfungsi untuk membatasi penyebaran aliran lahar dan sebagai pengarah aliran lahar ke bagian hilirnya. Tanggul juga dapat dimanfaatkan untuk konstruksi lain, misalnya jalan inspeksi, dan hal itu tidak mengurangi fungsi utamanya. Ditinjau dari fungsi utama tanggul pada sungai lahar, maka diperlukan spesifikasi khusus bentuk konstruksi tanggul dan sebaiknya bahan timbunannya dari tanah nonkohesif. Selain itu tanggul harus mampu menahan gaya-gaya yang bekerja, antara lain : berat sendiri, tekanan air dan sedimen, gaya seret serta benturan batu besar yang terangkut aliran karena letak tanggul berada pada kemiringan dasar sungai dan lereng alam masih terjal.
Agar keamanan tanggul dapat dipertanggungjawabkan dan memberikan rasa aman terhadap aliran lahar, di dalam perencanaan diperlukan suatu pedoman khusus yang memuat persyaratan dan ketentuan-ketentuan teknis serta prosedur perencanaan tanggul.
Perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar
1 Ruang lingkup
Pedoman ini membahas persyaratan-persyaratan, ketentuan-ketentuan dan cara perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar dengan kondisi dasar sungai sudah stabil dan secara umum terbuat dari tanah non kohesif.
2 Acuan
- SNI 03 - 1724 - 1989 : Tata cara perencanaan hidrologi dan hidrolik untuk bangunan di sungai.
- SNI 03 - 2401 - 1991 : Tata cara perencanaan umum bendung.
- SNI 03 - 2851 - 199 : Tata cara perencanaan teknis bendung penahan sedimen. - SNI 03 - 2415 - 1991 : Metode perhitungan debit banjir.
- SNI 03 - 3441 - 1994 : Tata cara perencanaan teknis pelindung tebing sungai dari pasangan batu.
3 Istilah dan definisi
3.1 Sungai lahar adalah sungai yang berhulu di gunung api aktif dan sering mengalirkan
bahan vulkanik yang berasal dari hasil letusan gunung api.
3.2 Lahar hujan adalah aliran bahan hasil letusan gunung api aktif yang berupa material
padat seperti batu, kerikil, pasir, dan abu yang bercampur dengan air hujan.
3.3 Piroklastik adalah bahan hasil letusan gunung api aktif yang berupa campuran
material padat dan gas yang berasal dari guguran kubah lava atau letusan.
3.4 Tanggul adalah salah satu bangunan pengendali sungai yang fungsi utamanya untuk
membatasi penyebaran aliran lahar, mengarahkan aliran lahar juga dapat dimanfaatkan untuk keperluan lain.
3.5 Lahar adalah endapan bahan hasil kegiatan gunung api aktif yang terangkut aliran
lahar hujan.
4 Persyaratan
4.1 Data dan informasi
Untuk membuat perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar diperlukan :
1) parameter desain, meliputi parameter desain topografi, hidrologi, dan geoteknik yang merupakan hasil analisis data;
2) data lain yang diperlukan adalah data atau informasi bahan bangunan dan bahan timbunan tanggul yang tersedia, sarana dan prasarana, serta tenaga kerja yang tersedia.
4.2 Fungsi
Tanggul yang direncanakan harus dapat berfungsi untuk: 1) membatasi penyebaran aliran lahar;
2) mengarahkan aliran lahar di hilir;
3) keperluan lain asal tidak mengganggu fungsi utamanya.
4.3 Keamanan dan stabilitas
Tanggul harus memenuhi persyaratan sebagai berikut. 1) stabil terhadap gaya-gaya yang bekerja.
2) aman terhadap gerusan, rembesan dan erosi buluh, abrasi, benturan, limpasan, dan longsoran;
3) Stabil terhadap penurunan/settlement.
4.4 Tanggung jawab
Tanggul yang direncanakan harus dapat dipertanggungjawabkan secara teknis terhadap: 1) fungsi;
2) keamanan dan stabilitas; 3) mutu bangunan;
4) ekonomis.
5 Ketentuan-ketentuan
5.1 Ketentuan umum
Ketentuan umum yang harus dipenuhi dalam membuat perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar adalah tersedianya parameter desain dan data lain yang diperlukan.
5.2 Ketentuan teknis
5.2.1 Tata letak
Tata letak tanggul harus memenuhi ketentuan-ketentuan sebagai berikut.
1) tanggul harus terletak di daerah yang dimungkinkan terjadinya pelimpasan aliran lahar; 2) tanggul harus terletak pada lokasi dengan biaya pembuatan yang murah;
3) jika tanggul terletak di daerah tikungan sungai atau untuk kepentingan tertentu, harus dilakukan tinjauan hidraulik secara khusus terhadap berbagai kemungkinan yang akan terjadi.
5.2.2 Bentuk dan dimensi
Bentuk dan dimensi tanggul beserta kelengkapannya harus memenuhi ketentuan-ketentuan sebagai berikut.
1) tanggul dapat dibuat tunggal atau ganda;
2) talud tanggul bagian dalam harus diberi perkuatan pasangan batu/beton kedap air; 3) talud tanggul bagian luar dilapis tanah liat dan ditanami rumput atau dipasang gebalan
rumput dan apabila diperlukan diberi pasangan batu kosong dengan ijuk setebal 10 cm; 4) bila tinggi tanggul lebih dari 3 m, setiap ketinggian tanggul 3 m harus dibuat bahu dengan
lebar minimal 1m, baik pada bagian dalam maupun bagian luar tanggul;
5) kemiringan arah memanjang tanggul sama dengan kemiringan dasar sungai rencana (Ip);
6) tinggi tanggul ditentukan berdasarkan elevasi muka aliran desain ditambah dengan tinggi jagaan;
7) tinggi jagaan tanggul ditentukan sesuai dengan syarat tinggi jagaan yang tercantum padaTabel B1;
8) lebar puncak diambil minimal 4 m;
9) pada talud luar dan dalam dibuat tangga pasangan batu dengan jarak maksimum 40 m; 10) talud tanggul bagian dalam harus tahan terhadap abrasi dan benturan akibat aliran lahar,
dengan ketentuan minimum perkuatan tanggul jika diuji di laboratorium seperti pada Tabel B2.
5.3 Bahan bangunan
Bahan bangunan yang dipergunakan untuk membuat tanggul sungai adalah: 1) tanah nonkohesif;
2) pasangan batu kali atau beton; 3) pasangan batu kosong;
4) ijuk dan suling-suling; 5) gebalan rumput.
5.4 Gaya-gaya yang bekerja
Gaya-gaya yang bekerja pada tanggul sungai lahar adalah sebagai berikut. 1) berat sendiri;
2) tekanan air; 3) tekanan sedimen; 4) benturan akibat aliran.
6 Prosedur Perencanaan
6.1 Desain hidraulik
Untuk perencanaan teknis tanggul pada sungai lahar, persamaan yang dipakai didasarkankan tinjauan terhadap gaya-gaya yang bekerja, sifat-sifat bahan yang dipergunakan, dan stabilitas tanggul.
6.1.1 Tinggi tanggul
Tinggi tanggul dihitung dengan persamaan sebagai berikut.
h = hd + hs + hu + hf ... (1)
dengan pengertian :
h adalah tinggi tanggul (m);
hd adalah tinggi endapan sedimen (m);
hs adalah tinggi aliran lahar (m);
hu adalah tinggi loncat aliran lahar (m);
hf adalah tinggi jagaan (m).
1) Tinggi endapan (hd).
Tinggi endapan pada kantong sedimen (sediment pocket) ditentukan sesuai dengan perencanaan pengendalian sedimen. Jika tanggul terletak di luar kantong sedimen, tinggi endapan dapat diabaikan (hd = 0).
Gambar 1 Penampang melintang sungai lahar
hf hu hs hd h
Gambar 2 Penampang memanjang sungai pada bangunan peluap
hf hd hs Io Id muka tanggul
Io : kemiringan dasar Sungai
sebelum ada BPS Is : 0.33 - 0.5 Io Id : 0.50 - 0.75 Io Ip : 0.67 - 0.75 Io Is hu
2) Tinggi aliran lahar (hs)
Tinggi aliran lahar dapat dihitung dengan tahap-tahap sebagai berikut. Menghitung besar debit rencana (Qp)
Qp = (1 + C*)Q0 ... (2)
dengan:
Qp adalah debit sediment rencana (m3/dt);
C* adalah konsentrasi butiran dalam volume material debris pada dasar sungai sebelum bergerak (unconsolidated material deposit);
Q0 adalah debit banjir rencana (m3/dt).
Menghitung lebar rata-rata sungai (Br)
Br = kw.Qp1/2 ...(3)
dengan:
Br adalah lebar rata-rata aliran (m);
kw adalah koefisien lebar sungai (Tabel B.4);
Qp adalah debit sediment rencana (m3/dt).
Menghitung tinggi aliran dengan (hs)
- Menentukan jenis aliran
Adapun tipe aliran sedimen berdasarkan kemiringan dasar sungai dapat dikelompokkan menjadi :
Aliran debris tan θ ≥ tan θd
Aliran hiperkonsentrasi tan θd > tan θ ≥ tan θh
Aliran individu/traktif tan θ < tan θh
dimana:
... (1) ... (2) dengan:
θ adalah kemiringan dasar sungai (Io);
θd adalah kemiringan kritik untuk aliran debris;
θh adalah kemiringan kritik untuk aliran hiperkonsentrasi;
C* adalah konsentrasi butiran dalam volume material debris pada dasar sungai sebelum bergerak (unconsolidated material deposit);
ρs adalah rapat jenis sedimen (ton/m3);;
ρw adalah rapat jenis air (ton/m3);
ke adalah konstanta eksperimen (0,85 ~ 1,00);
d adalah diameter butiran yang mewakili (m);
h0 adalah kedalaman aliran pada saat material dasar telah jenuh (m).
φ ⋅ + ρ + ρ − ρ ρ − ρ = θ tan ) 1 ( ) ( C ) ( C tan e k 1 w w s * w s * d
φ
⋅
+
ρ
+
ρ
−
ρ
ρ
−
ρ
=
θ
tan
)
1
(
)
(
C
)
(
C
tan
d h w w s * w s * h 0- Menentukan kecepatan aliran lahar (U)
Untuk aliran debris digunakan rumus kecepatan berikut.
...(3) dimana: ...(4)
Untuk aliran hiperkonsentrasi digunakan rumus kecepatan berikut.
...(5)
...(6) dengan:
α adalah sudut geser dinamis aliran debris; β adalah kemiringan permukaan aliran; θ adalah kemiringan dasar sungai (Io);
φ adalah sudut geser dalam;
ρs adalah rapat jenis sedimen (ton/m3);;
ρw adalah rapat jenis air (ton/m3);
a adalah nilai konstanta numerik (0,35 ~ 0,50);
C* adalah konsentrasi butiran dalam volume material debris pada dasar sungai sebelum bergerak (unconsolidated material deposit);
Cd adalah konsentrasi sedimen;
d50 adalah diameter butiran lolos 50%;
g adalah percepatan gravitasi (m/dt2);
hs adalah tinggi aliran lahar (m);
U adalah kecepatan aliran lahar(m/dt); U* adalah
- Menghitung debit aliran
...(7) dengan:
Q adalah debit aliran (m3/dt);
U adalah kecepatan aliran lahar (m/dt); Br adalah lebar rata-rata aliran (m);
hs adalah tinggi aliran lahar (m).
Dalam perhitungan tinggi aliran terlebih dahulu diambil suatu nilai ha sebagai asumsi
awal dan dengan metode trial and error dilakukan perhitungan di atas hingga diperoleh nilai debit aliran (Q) yang sama dengan nilai debit rencana (Qp).
(
)
3/2 s 3 / 1 d * 2 / 1 s w d d C 1h C C 1 C sin a sin g d 5 2 U − ρ ρ − + α ⋅ β ⋅ ⋅ = * 50 s U d h 4 , 0 U = 0 s *g
h
I
U
=
⋅
⋅
2 / 5 s rh
B
U
Q
=
⋅
⋅
) tan )(tan ( tan C w s w d ρ − ρ φ − θ θ ⋅ ρ =3) Tinggi loncat aliran (hu)
Tinggi loncatan aliran lahar dihitung dengan rumus :
... (8) dengan pengertian :
Fr adalah bilangan Froude;
... (9) hs adalah tinggi aliran (m);
U adalah kecepatan aliran lahar (m/dt); g adalah percepatan gravitasi (m/dt2);
θ adalah kemiringan dasar sungai (°);
β adalah sudut antara sb. bangunan dengan arah aliran lahar (°);
Gambar 3 Arah aliran lahar terhadap sumbu tanggul
6.1.2 Sudut datang (β)
Sudut datang adalah besarnya sudut yang dihitung dari as tanggul terhadap as aliran lahar menurut arah jarum jam.
(
2)
s s 2 1 u h 1 8Fr sin 1 h h = ⋅ + ⋅ β − − s h g U Fr= ⋅ H Vs Br tanggul lahar β6.1.3 Tinggi jagaan (hf)
Tinggi jagaan ditentukan seperti pada Tabel B.1.
6.2 Abrasi dan bentur
6.2.1 Koefisien abrasi ( CA)
Koefisien abrasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.
... (10) dengan:
CA adalah koefisien abrasi (mm3/cm2);
V adalah volume beton yang mengalami abrasi (mm3);
Ab adalah luas bidang permukaan yang mengalami abrasi (cm2).
Besarnya koefisien abrasi disyaratkan sebagai berikut : a) Untuk kuat bentur beton, E = 27,54 kg.m2/dt2 : C
A = 0,43
b) Untuk kuat bentur beton, E = 32,44 kg.m2/dt2 : C
A = 0,33
c) Untuk kuat bentur beton, E = 29,99 kg.m2/dt2 : C
A = 0,18
6.2.1 Kuat bentur (E)
Kekuatan beton terhadap benturan dihitung sebagai berikut.
... (11) dengan:
E adalah kuat bentur (kg.m2/dt2 atau N.m);
m adalah massa hammer (kg);
g adalah percepatan gravitasi (m/dt2);
hj adalah tinggi jatuh (m).
6.3 Stabilitas 6.3.1 Stabilitas fondasi
Tegangan yang terjadi akibat berat sendiri, tekanan air, tekanan sedimen, pukulan akibat aliran, dan gaya seret yang bekerja pada tanggul tidak boleh melebihi daya dukung tanah pondasi yang diizinkan, yaitu 2 kPa.
6.3.2 Rembesan tanggul
Rembesan yang terjadi harus lebih kecil dari rembesan yang diizinkan yaitu 0.0003 cm/dt seperti pada tabel B.6.
b A A V C = j h g m E = ⋅ ⋅
6.3.3 Stabilitas terhadap geser
Stabilitas tanggul dihitung dengan persamaan :
... (12)
... (13) ... (14)
Gambar 4 Gaya-gaya yang bekerja pada penampang melintang tanggul
dengan:
Ns adalah faktor aman yang diizinkan;
Fd adalah gaya penahan;
Fs adalah gaya tekan lahar;
φs adalah sudut geser dalam bahan tanggul (o);
α adalah konstanta (= 1,00);
γd adalah berat volome butiran aliran lahar (ton/m3);
g adalah percepatan gravitasi (m/dt2);
hs adalah tinggi aliran lahar (m);
U adalah kecepatan aliran lahar (m/dt);
W adalah berat tubuh tanggul yang ditinjau (ton).
6.3.4 Longsoran permukaan
Longsoran permukaan lereng tanggul dapat dihitung dengan persamaan :
... (15) s s d F N F > s d
W
tg
F
=
⋅
φ
2 s g 1 d s h U F = α ⋅ γ ⋅ ⋅ ⋅(
)
∑
∑
− ⋅ φ+∑
= T L C tg u N SFGambar 5 Longsoran permukaan tanggul
dengan:
SF adalah angka keamanan longsoran permukaan lereng tanggul; N adalah gaya normal dari potongan (ton/m);
T adalah gaya tangensial potongan (ton/m);
u adalah tekanan air pori yang bekerja pada potongan (ton/m2);
L adalah panjang bidang gelincir potongan (m); φ adalah sudut geser dalam bahan tanggul (o);
C adalah kohesi (ton/m2);
Lampiran A Gambar
Gambar Penampang dengan tinggi maksimum 3 m
Penampang beton bertulang 1 PC : 2 Psr : 3 kr
= Permukaan ditanami rumput (diberi lapisan lempung 30 cm) = Timbunan tanah non kohesif
= Pasangan batu kali 1 PC : 3 Psr
Keterangan :
Gambar A.1 Penampang melintang tanggul dengan tinggi maximum 3 m
Keterangan :
Gambar Penampang Tanggul dengan tinggi > 3 m
1 : 1,5
1 : 1,5
1 : 1,5 1 : 1,5
Gambar A.3 Penampang lintang tanggul dengan tinggi lebih dari ( >) 3 m
Gambar Penampang dengan tinggi maksimum 3 m
Beton bertulang 1 PC : 2 Psr : 3 kr
Gambar A.5 Penampang melintang tanggul dengan tinggi maximum 3 m
Keterangan :
Gambar Penampang Tanggul dengan tinggi > 3 m
1 : 1,5
1 : 1,5 1 : 1,5
1 : 1,5
Gambar A.7 Penampang lintang tanggul dengan tinggi lebih dari ( >) 3 m
Lampiran B Tabel
Tabel B.1 Tinggi jagaan
Debit desain ( Qp ) ( m3 / dt ) Tinggi jagaan ( h f ) Qp - 200 201 < Qp ≤ 500 500 < Qp ≤ 2000 2000 < Qp ≤ 5000 0,60 m 0,80 m 1,00 m 1,20 m
Tabel B.2 Bahan bangunan
Parameter Teknik Bahan Tanggul γ C φ n G d Badan tanggul : - Tanah nonkohesif - Batu kosong. - Pasangan batu kali - Beton bertulang. 9 9 9 9 9 − − − 9 − − − 9 − − − 9 9 9 9 9 9 − − Tanah fondasi sungai lahar : - Batu padat. - Batu lepas - Pasir padat - Pasir lepas 9 9 9 9 − − 9 9 − − 9 9 − − 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Tabel B.3 Luas daerah aliran sungai dan koefisien lebar sungai
Luas Daerah Aliran Sungai (A)
km2 Koefisien Lebar Sungai (k w) A ≤ 1 1 < A ≤ 10 10 < A ≤ 100 A > 100 2 − 3 2 − 4 3 − 5 3 − 6
Tabel B.4 Kondisi sungai dan koefisien Manning untuk sungai lahar
Kondisi sungai Koefisien Manning (n) Material Dasar
- Sungai curam
- Sungai lebar dan dangkal - Sungai dengan perkuatan
tebing dari beton pada kedua sisinya dan dasarnya dari tanah atau beton
0,030 − 0,050 0,035 − 0,045 0,020 − 0,025 Berbatu Berkerikil Berpasir
Tabel B.5 Angka permeabilitas perkiraan
Klasifikasi Tanah Kerikil bersih Campuran kerikil dan pasir Pasir sangat halus lanau dsb Tanah kedap air, tanah liat dsb k (cm / dt) 10 2 - 10 3 10 -1 - 10 -2 10 -4 - 10 -6 10 -8 - 10 -9
Lampiran C Contoh penghitungan
C.1 Perhitungan tinggi tanggul (h)
Diketahui :
Debit banjir Q50 = 158 m3/dt
Catchment area A = 40 km2
Void ratio λ = 0.4
Kemiringan dasar sungai lahar Io = 0.125 = tan θ Kemiringan rencana endapan sedimen Ip = 0.087
Tinggi main dam Hd = 10 m
Konsentrasi sedimen C = 20%
Gravitasi g = 9.8 m/dt2
Sudut datang aliran lahar β = 60 derajat Konsentrasi sedimen di dasar sungai C* = 0.6
Rapat masa sedimen ρs = 2.6 ton/m3)
Rapat masa air, ρw = 1 ton/m3)
Konstanta experiment, k = 0.85
Sudut geser statis, φ = 35 derajat Diameter butiran rata-rata, d = 0.04 m Penghitungan : 1) Tinggi endapan (hd) hf hu Id hs Is
Titik tinjauan dari BPS, x = 260 m.
Pada titik tersebut tinggi endapan : hd = (Io - Ip) . (L-x)
= (0,125 - 0,087) (263,16 - 260) = 0.12 m 2) Tinggi aliran lahar (hs) dan Tinggi air loncat (hu)
(
) (
0,125 0,087)
263,16m 10 Ip I H L 0 d = − = − = hd Io Ip L x2 / 5 s r
h
B
U
Q
=
⋅
⋅
p 3 2 / 5189
,
65
m
/
dt
Q
75
,
0
55
15
,
7
Q
=
⋅
⋅
=
≈
Qp = (1+C) x Q50 = 1,20 x 158 m3/dt = 189,60 m3/dt.kw = 4 (Tabel B.4. Koefisien lebar sungai)
Br = kw x Qp1/2
= 4 x 189,60 1/2
= 55,08 diambil 55,00 m (lebar rata-rata dari B1 dan B2)
Menentukan jenis aliran :
Aliran termasuk hiperkonsentrasi, maka dalam perhitungan digunakan rumus untuk aliran hiperkonsentrasi.
Berikut ini perhitungan hs dengan trial and error : Misal nilai asumsi awal, hs = 0.75 m.
Kontrol : Qp = 189,60 m3/dt
Kecepatan aliran lahar, U :
Debit aliran lahar, Q :
Jadi hs = 0,75 m.
B1
m
B2
hs
Gambar C.2. Penampang sungai lahar hd φ ⋅ + ρ + ρ − ρ ρ − ρ = θ tan ) 1 ( ) ( C ) ( C tan k 1 w w s w s d * * θ > = ⋅ + + − − = θ tan35 0,214 tan ) 1 ( 1 ) 1 6 , 2 ( 60 , 0 ) 1 6 , 2 ( 60 , 0 tan 85 , 0 1 d ο d ) I h g ( h 4 , 0 U = ⋅ s ⋅ ⋅ s ⋅ 0 dt / m 15 , 7 04 , 0 ) 125 , 0 75 , 0 8 , 9 ( 75 , 0 4 , 0 U= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =
Penghitungan tinggi air loncat, hu :
3) Tinggi jagaan (hf)
4) Tinggi tanggul (h)
Untuk memudahkan pekerjaan diambil tinggi tanggul 3,00 m.
s 2 s u 0,5 h ( 1 8Fr sin 1) h h = ⋅ + β − − m 50 , 1 75 , 0 ) 1 60 sin 64 , 2 8 1 ( 75 , 0 5 , 0 h 2 u = ⋅ + ⋅ − − = ο 64 , 2 75 , 0 8 , 9 15 , 7 h g U F s r = ⋅ = ⋅ = f u s d h h h h h= + + + m 97 , 2 60 , 0 50 , 1 75 , 0 12 , 0 h= + + + = ) Jagaan Tinggi . 1 B Tabel ( 60 , 0 hf =
C.2 Perhitungan stabilitas terhadap geser
Diketahui :
Tinggi tanggul, h = 3,00 m Lebar puncak tanggul,B = 4,00 m Kemiringan lereng tanggul = 1 : 1,5
φs = 35 o
Ns = 1,2
Penghitungan :
Gambar C.2 Penampang melintang tanggul
aman) tanggul (OK, 1,2 N 998 , 2 125 , 10 345 , 30 F F s s d = = > = s s d F N F > s d W tg F = ⋅ φ 2 s g 1 d s h U F =α⋅γ ⋅ ⋅ ⋅
(
3 (4 13)1,7)
tan35 30,345 ton 35 tan W Fd = ⋅ = 12⋅ ⋅ + = ο ο ton 125 , 10 15 , 7 75 , 0 8 , 9 1 6 , 2 1 F 2 s = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =C.3 Perhitungan stabilitas lereng
α
α
Diketahui : Dibuat 8 - 9 pias ( sudah cukup teliti )
Sudut geser dalam bahan timbunan (φ ) = 35o
Kohesi (c) = 0,00 ton/m2
Berat isi kering (γd) = 1,70 ton/m3.
Berat isi air (γw) = 1,00 ton/m3.
Tekanan air tanah (Hu) = 0; 0,1; 0,13; 0,30; 0,25; 0,12; 0,06; 0,02 m
Penghitungan :
Untuk menghitung stabilitas lereng dapat juga digunakan beberapa metode antara lain : pias, elemen hingga, Janbu, dan Felenius.
Sebagai contoh penghitungan digunakan metode pias.
Berikut ini tabel penghitungan stabilitas lereng untuk bidang gelincir paling kritis:
Wd= Ww= Wtot= N= T= U=
Pias γd h b
γd.h.b γw Hu γw.Hu.b Wd+Ww Cosα Sinα W cosα W sinα γw .Hu
1 1,7 0,7 0,625 0,744 1 0,00 0,000 0,744 0,670 0,740 0,498 0,550 0,00 2 1,7 1,0 0,625 1,063 1 0,10 0,063 1,125 0,770 0,640 0,866 0,720 0,10 3 1,7 1,5 0,625 1,594 1 0,13 0,081 1,675 0,850 0,530 1,424 0,888 0,13 4 1,7 1,6 0,625 1,700 1 0,30 0,188 1,888 0,910 0,400 1,718 0,755 0,30 5 1,7 1,3 0,625 1,381 1 0,25 0,156 1,538 0,960 0,280 1,476 0,431 0,25 6 1,7 1,2 0,625 1,275 1 0,12 0,075 1,350 0,980 0,170 1,323 0,230 0,12 7 1,7 1,1 0,625 1,169 1 0,06 0,038 1,206 1,000 0,030 1,206 0,036 0,06 8 1,7 0,8 0,625 0,850 1 0,02 0,013 0,863 -0,990 -0,100 -0,854 -0,086 0,02 7,657 3,523 0,98
Bidang gelincir paling kritis diperoleh dengan cara trial and error pada beberapa titik O yang berbeda sehingga diperoleh nilai SF paling kritis.
Dari beberapa penghitungan untuk berbagai bidang gelincir yang berbeda diperoleh suatu nilai SF paling kritis untuk tanggul dengan kondisi di atas, yaitu 1,32 yang lebih besar dari angka keamanan minimum 1,2 berarti tanggul aman terhadap longsor.
(
)
523 , 3 6 0 7 , 0 98 , 0 657 , 7 SF = − ⋅ + ⋅ ) keamanan syarat memenuhi ( 2 , 1 32 , 1 SF= >(
)
∑
∑
− ⋅ φ +∑
= T L C tg u N SFLampiran D Daftar notasi α = Konstanta numerik;
β = Sudut antara sumbu bangunan tanggul dan arah aliran lahar (°); φs = Sudut geser dalam bahan tanggul (°);
φ = Sudut geser dalam (°);
γd = Berat volume butiran aliran lahar (ton/m3);
θ = Sudut kemiringan dasar sungai (°); θd = Kemiringan kritik untuk aliran debris;
θh = Kemiringan kritik untuk aliran hiperkonsentrasi;
ρs = Rapat jenis sedimen (ton/m3);;
ρw = Rapat jenis air (ton/m3);
σ = Tegangan tanah pondasi yang terjadi (kPa); A = Luas Daerah Aliran Sungai (km2);
Ab = Luas bidang permukaan yang mengalami abrasi (cm2);
B = Lebar sungai (m); Br = Lebar aliran lahar (m);
c = Kohesi (ton/m2);
C = Konsentrasi sedimen;
C* = Konsentrasi butiran dalam volume material debris pada dasar sungai sebelum bergerak (unconsolidated material deposit);
CA = Koefisien abrasi (mm3/cm2);
d = Diameter butiran yang mewakili (m); d50 = Diameter butiran lolos 50%;
E = Energi potensial (kg.m2/dt2 atau N.m);
Fr = Bilangan Froude; Fd = Gaya penahan;
Fs = Gaya tekan lahar;
g = Percepatan gravitasi (m/dt2);
Hu = Tekanan air tanah (m);
h = Tinggi tanggul (m);
hd = Tinggi endapan sedimen/deposit (m);
hf = Tinggi jagaan (m);
hj = Tinggi jatuh (m);
hs = Tinggi aliran lahar (m);
hu = Tinggi loncat aliran lahar (m);
Io = Kemiringan dasar sungai sebelum ada BPS;
Is = Kemiringan sedimen yang ditampung;
Id = Kemiringan sedimen yang mengalir;
k = Permeabilitas (cm/dt);
ke = konstanta eksperimen (0,85 ~ 1,00);
kw = Koefisien lebar sungai;
L = Panjang bidang gelincir potongan (m); M = Massa batuan yang membentur (kg); N = Gaya normal dari potongan (ton/m); Ns = Faktor aman yang diizinkan;
n = Koefisien Manning; Qo = Debit banjir (m3/dt);
Qp = Debit rencana (m3/dt);
SF = Angka keamanan longsoran permukaan lereng tanggul; T = Gaya tangensial potongan (ton/m);
U = Kecepatan aliran lahar (m/dt);
u = Tekanan air pori yang bekerja pada potongan (ton/m2);
V = Volume beton yang mengalami abrasi (mm); W = Berat tubuh tanggul yang ditinjau (ton).
Lampiran E
Daftar nama dan lembaga
1) Pemrakarsa
Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah.
2) Penyusun
N a m a L e m b a g a
Ir. Agus Sumaryono, Dipl.HE. Suprijatin, BE.
Pusat Litbang Sumber Daya Air Pusat Litbang Sumber Daya Air
Bibliografi
1 Consulting Services for Mt. Merapi and Semeru Volcanic Disaster Countermeasures Project (Phase II). Design of Dike, 4 - 14 s/d 4 - 15.
2 Dokumen Pengadaan Jasa Pemborongan (Proyek Gn. Merapi). 5. Timbunan tanah (5.1 - 5.10).
6. Urugan kembali (6.1 - 6.3).
3 Pedoman (Manual) Pembuatan Bendungan Pengendali Sedimen. Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Pengairan.
4 Mekanika Tanah (Wesley, L. D.), Badan Penerbit Departemen Pekerjaan Umum, Jl. Patimura No. 20 Kebayoran Baru - Jakarta.
