Perencanaan Bangunan Penahan Tebing

BAHAN AJAR PERBAIKAN /TANAH / TEBING

By : Salmani, MS, MT.

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)

2. Spur

Bangunan Peredam Energi Chek Dam



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



berubah lambat laun. Sedangkan untuk penggunaan jenis aliran berubah tiba-

tiba, tak tunak atau super kritis akan dijelaskan selanjutnya.

Kondisi aliran berubah tiba-tiba dan tak tunak biasanya terjadi pada aliran yang

membesar, berkontraksi dan balik. Kondisi ini terjadi biasanya pada daerah

sungai yang dilintasi jembatan. Aliran superkirits atau mendekati superkritis

biasanya terjadi pada penyempitan jembatan dan saluran dengan kelandaian

yang curam.

Penelitian telah dilakukan bahwa aliran superkritis jarang terjadi di saluran alam

(sungai). Tetapi, aliran yang terjadi pada saluran curam dan penyempitan saluran

biasa aliran transisi yang terjadi diantara subkritis dan superkritis. Eksperimen

yang telah dilakukan oleh U.S. Army Corps of Engineer menunjukkan bahwa

aliran transisi terjadi pada bilangan Froude antara 0,89 dan 1,13. Ketika aliran

terjadi diantara bilangan tersebut, maka terjadi kondisi tidak stabil pada gaya

inersia dan gaya gravitasi. Hal ini mengakibatkan terjadinya gelombang yang

tidak normal, lompatan hidraulik (hydraulic jump), perubahan lokal kemiringan

muka air, dan turbulensi.

Aliran tidak seragam, tak tunak dan mendekati superkritis menyebabkan

tegangan pada batas saluran yang berbeda pada aliran seragam, tunak dan

subkritis.

2 Geometri Penampang

Geometri penampang saluran yang diperlukan seperti kedalaman aliran, lebar

basah, jari-jari hidraulik dan sebagainya dalam mendesain pengaman sungai

digunakan untuk pemasangan pengaman sungai. Geometri penampang saluran

selalu berubah untuk jangka waktu panjang, sehingga pemeriksaan perubahan

penampang diperlukan. Pemeriksaan perubahaan penampang sangat subjektif,

tetapi tujuan dari pemeriksaan adalah untuk mendapatkan kondisi penampang

yang terburuk untuk desain sehingga pengaman sungai dapat dibuat stabil.

Informasi yang digunakan dalam memeriksa saluran adalah informasi keadaan

geometri saluran yang dahulu, sekarang dan photo udara saluran. Dan perlu



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



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.



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



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



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



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 :

hs = kemungkinan kedalaman maksimum penggerusan (m)

D50 = diameter rata-rata batuan dasar saluran (m)



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.



5.0

2

2

sin

sin11K

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/(davg

0.5K11.5) (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 :

C = Csg x Csf (8.5)



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

1.6 – 2.0



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) :

cot120.23

3

50SG

HW 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)

Persentasi Gradasi Lebih kecil dari

1.5 D50 sampai 1.7 D50 3.0 W50 sampai 5.0 W50 100






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 0.29 0.12

91 34 2.3

100 50 10

Light 0.55 0.40 0.12

227 91 2.3

100 50 10

0.23 metric ton 0.68 0.55 0.29

454 227 34

100 50 10

0.45 metric ton 0.87 0.68 0.55

907 454 227

100 50 5

0.91 metric ton 1.10 0.87 0.68

1814 907 454

100 50 5

1.81 metric ton 1.37 1.10 0.87

3629 1814 907

100 50 5

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.

g. Ketebalan Lapisan



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

FinerLayerD

erCoarserLayD

FinerLayerD

erCoarserLayD (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.

Kalau satu lapisan tidak mencukupi, satu atau lebih lapisan diperlukan lagi.

Bahan filter ditempat di lapisan antara tanah dasar dan lapisan filter (blanket),



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.

6. Filter buatan dapat memberikan keruntuhan transional ketika digunakan

pada riprap yang dipasang pada tebing yang curam.



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.

Penentuan ukuran batuan untuk kaki dipengaruhi oleh kedalaman penggerusan

yang akan terjadi atau diprediksikan akan terjadi. Ketika penggerusan terjadi,

maka batuan pada kaki akan jatuh ke dalam lubang hasil penggerusan. Kalau

hal ini terjadi, maka kemiringan riprap akan mendekati 1V : 2H. Volume batuan

yang digunakan harus mempunyai satu atau dua kali volume batuan yang

digunakan untuk menutupi penggerusan setebal riprap.



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)

untuk lebih jelas lihat gambar 8-7.



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 :

lds

s

FeFeWe

WeFS

431

2

coscossin

cos (8.10)

Selain itu faktor kestabilan dapat didefinisikan sebagai :

cossintan

tancos'

SF (8.11)

dimana

sintan

sin2

costan 1

(8.12)

ss

o

DS

l

1

2 (8.13)

2

)sin(1' (8.14)

dimana: Ds adalah ukuran batuan, SG adalah spesific gravity, sudut antara

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

sin2

tantan 1

(8.15)



2

sin1' (8.16)

Persamaan 8.15 dan 8.16 dimasukan ke persamaan 8.11, didapat :

42

2mSSF (8.17)

dimana :

secmS (8.18)

tan

tanmS (8.19)

cos.

22

m

m

SSF

SFS (8.20)

m. Prosedur Desain

Prosedur perencanaan rock riprap terdiri dari tiga bagian utama: analisis data

awal (preliminary data analysis), ukuran batuan (rock sizing), dan detail desain

revetment (revetment detail design). Flow chart yang menjelaskan prosedur

desain diperlihatkan pada gambar 8-8.



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

asumsi ?

A

ANALISIS DATA

AWAL

PENENTUAN

UKURAN BATU

N

Y N

Y

Y



Gambar 8-8. Flow Chart Prosedur Perencanaan riprap

A

Erosi

gelombang ? Penentuan

tinggi

gelombang

Hitung ukuran

batu yang stabil Pemilihan

ukuran

batu

Gradasi

riprap

Ketebalan selimut

Panjang pengaman

Desain

filter

Desain detail

ujung/tepi

SELESAI

Y

N

DETAIL

DESAIN



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.

A. Kedalaman rata-rata dan kecepatan pada umumnya digunakan sebagai

parameter desain.



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

5.11

5.0avg

3a

50Kd

V00594.0D

Dimana: D50 = ukuran rata-rata batuan riprap (m)

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

SG = spesifik gravitasi batuan riprap

Csf = (FS/1.2)1.5

FS = faktor stabilitas (lihat tabel 8-2)

5.0

2

2

sin

sin11K



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 cot120.2

3

3

50SG

HW 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.

4. Tambahan tebal lapisan antara 150 – 300 mm, bisa dengan menambah

ukuran batuan, untuk melindungi lapisan dari gelombang akibat angin

atau kapal yang lewat.



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 :

40515

15

85

15

layerFinerD

layercoarserD

layerFinerD

layercoarserD

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

Terdiri dari material sisa konstruksi, termasuk didalamnya broken concrete,

rock spoils, dan steel furnace slag.



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.

Tes freezing and thawing (AASHTO Test T 103 untuk

prosedur A ledge rock) digunakan untuk melihat ketahanan

terhadap cuaca. Dan tidak boleh mengalami kehilangan

lebih dari 10% dari 12 kali siklus.



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

Tebing yang dilindungi oleh riprap haruslah bebas dari semak-semak,

pepohonan, tunggul, dan objek material lainnya yang mengganggu

kerataan permukaan slope. Semua material yang lembut atau

berongga dipindahkan ke bagian dalam tanah dan digantikan dengan

material alami lainnya. Daerah pengisian dipadatkan sebagai

embankment. Untuk Toe trench digali dan dijaga sampai riprap telah

diletakkan.



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)

1. Tanah dengan 50% atau kurang dari berat partikel

lolos pada US No. 200 Sieve (9), AOS (10) kurang dari

0,6 mm (lebih besar dari #30 US Std. Sieve)



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.

Riprap protection diletakkan pada konjungsi dalam konstruksi

embankment yang pembuatan dari riprap protection penting untuk

pelaksanaannya dan mencegah tercampurnya embankment dengan

riprap. Kontraktor menjaga riprap protection sampai diterima langsung

dan material yang dipindahkan untuk alur dan grade tidak menambah

biaya bagi pemerintah.



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”.

8. Desain hasil analisa engineering yang sesuai antara tanah,

kondisi hidraulik, dan geotextile adalah penting (khusunya untuk

aplikasi kritis/severe). Permasalahan tanah yang tidak boleh



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.

Rencanakan riprap sebagai pelapis saluran yang stabil. Grafik-grafik yang

digunakan dalam contoh ini diberikan pada Formulir 1 (gambar 8.11), Grafik 4



(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.


(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 4 untuk 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

n2 = 0,00 bila bentuk penampang melintang tetap

n3 : pengaruh hambatan



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)

Langkah 6. Faktor koreksi sudut tebing.



= 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.

Ketebalan lapisan (T):

T = 2 D50 =0,29 m

T = 0,58 m



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:

40515

15

85

15

layerFinerD

layercoarserD

layerFinerD

layercoarserD

Untuk riprap pada interface tanah:

56032.0

18.0

tan85

15

ahD

riprapD

Dan;

40180001.0

18.0

15

15

soilD

riprapD

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:

594.0032.0

030.0

85

15

soilD

filterD

Dan;



40530001.0

030.0

15

15 dansoilD

filterD

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

Untuk riprap pada filter interface:

53061.0

18.0

85

15

filterD

riprapD

Dan;

4056030.0

18.0

15

15 dansoilD

filterD

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 :

o = 0,75 b



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 :

12,0131010001652

231395,1

,x)x,(

,xη

selanjutnya sudut antara arah pergerakan partikel dan bidang vertikal :

0

0

0

01

90Sin40tanx35,9

6,26Sin2

90Costan

= 0

Berdasarkan dan maka dapat dihitung angka stabilitas partikel pada tebing

(lereng) :

2

)090(112,0'

0Sin

= 0,12.

Sehingga diperoleh:

1,137,1548,0

75,0

06,2640tan12,0

40tan6,2600

00

CosSin

CosFS ok.

2) Contoh 2

Site yang diilustrasikan pada gambar 8-1 mengalami 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;

Karakteristik saluran seperti yang diuraikan dalam subbab 8.2.3;



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.

Lihat informasi yang diberikan dalam contoh ini.

Lihat kasus yang diberikan dalam subbab 8.2.3.



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 8-9 meilustrasikan 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.


(a) Tentukan koefisien kekasaran. Lihat subbab 8.2.5.

Gunakan prosedur dari Formulir 4.



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

nb: base channel "n"

kemiringan = 0.0024 > 0.002

gunakan persamaan 4 untuk 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.

Langkah 5. Tentukan parameter rencana lainnya.

Dari analisis backwater : (semua harga saluran utama).



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,

Ketebalan lapisan (T):

T = 2 D50 = 2(0,55)

T = 1,10 m



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.

40515

15

85

15

layerFinerD

layercoarserD

layerFinerD

layercoarserD

Untuk riprap pada interface tanah:

51150013.0

15.0

tan85

15

ahD

riprapD

Dan;



40107100014.0

15.0

15

15

filterD

riprapD

Oleh sebab itu, suatu lapisan filter diperlukan. Coba 13 mm filter kerikil halus

dengan karakteristik gradasi seperti yang diilustrasikan dalam Formulir 3.

Untuk filter pada interface tanah:

57.30013.0

0047.0

tan85

15

ahD

filterD

Dan;

4056.3300013.0

0047.0

tan15

15 danahD

filterD

Oleh sebab itu, filter pada interface tanah adalah OK.

Untuk riprap pada filter interface:

5503.0

15.0

85

15

filterD

riprapD

Dan;

405320047.0

15.0

15

15 danfilterD

riprapD

Oleh sebab itu, material filter 13 mm cukup memadai. Lihat Formulir 3 untuk

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

kuantitas batuan (Rock quantity) yang diperlukan dibawah dasar eksisting:



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 :

SF = 1,61 > 1,60 ok.


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 m1.22 m 1.22 m

6.1 m

1

2

Q Total

Q RB QMC QLB



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.

Digunakan……………………..ft.

Formulir 2



Gambar 8.13 Formulir 3 Gradasi Material



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

Formulir 4. Evaluasi Kekasaran



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 <40<5<RASIOLAPISAN



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

K = 0.731

Dic ari:D50

SolusiD = 0.1350

d (ave) = 3.6 m

d a ve

D50

Va

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.

5. Baca hasilnya pada perpotongan garis perpanjang dengan garis grafik D50 .



2.02.02.02.0

2.12.1

2.22.2

2.32.3

2.42.4

2.52.5

2.62.6

2.72.7

2.82.8

2.92.9

3.03.0

1.91.9

1.81.8

1.71.7

1.61.6

1.51.5

1.41.4

1.31.3

1.11.1

1.21.2

1.01.0

5.05.0

4.04.0

3.03.0

2.02.0

2.52.5

1.51.5

1.01.0

0.80.8

0.60.6

0.50.5

C = 1.61 SF 1.5 / (SS -1) 1-5C = 1.61 SF 1.5 / (SS -1) 1-5

C = D FAKTOR KOREKSI50C = D FAKTOR KOREKSI50

SF = FAKTOR STABILITASSF = FAKTOR STABILITAS

S = GRAVITASI BATUS S = GRAVITASI BATUS

SSSS CC SFSF

CONTOHCONTOH

DIKETAHUIDIKETAHUI

SF = 1.2

SS = 2.65SS = 2.65DICARI : CDICARI : C SoluSI

C = 1.0

SoluSI

C = 1.0

Gambar 8-17. Faktor Koreksi untuk Ukuran Riprap


1. Tentukan nilai Ss dan SF (Safety Factor)

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

3. Tarik garis lurus dari titik Ss menuju SF melalui garis grafik C



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= 41

0

= IV : 2H

Dic ariK1

Solusi

K 0.731 =

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

30K1

( )( ) 00

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


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.

4. Baca titik perpotongan antara garis lurus dengan garis grafik nilai K1 .



1

2

23

34

4

5

5

6

6

7

7

8

8

910

12

12

0.06

0.08

0.1

0.15

0.2

0.25

0.40.4

0.6

0.6

0.8

1

1.5

2

0.3

0.0

1.0

davgVa

D50

(m)

(m/s)

K1

D = Median Riprap Size (m)50

D = 0.69 (m)50

D = 0.00594V50

D 50

3

a / (d12

avgK1

-3.2)

V = Average Velocity main channel (m/s)a

V = 4.9 (m/s)a

d = Average Depth in main channe (m)lavg

d = 2.75 (m)lavg

K = Bank angle correc tion term1

K = 0.721

Example

Given Find : Solution

Gambar 8-19. Hubungan Ukuran Riprap


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.

4. Baca titik perpotongan antara garis lurus dengan garis grafik nilai D50.



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

302.0 3.0 4.0 (ft)

Sud

ut a

lam

iah

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)


1. Tentukan nilai h dan slope.

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

3. Tarik garis lurus dari titik h menuju slope melalui garis grafik D50

4. Baca titik perpotongan antara garis lurus dengan garis grafik nilai D50.



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)50D (m)50

D50= 0.57

D50= Ukuran Tengah Riprap

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


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.

5. Baca hasilnya pada perpotongan garis perpanjang dengan garis grafik D50 .



2.02.02.02.0

2.12.1

2.22.2

2.32.3

2.42.4

2.52.5

2.62.6

2.72.7

2.82.8

2.92.9

3.03.0

1.91.9

1.81.8

1.71.7

1.61.6

1.51.5

1.41.4

1.31.3

1.11.1

1.21.2

1.01.0

5.0

4.0

3.0

2.02.0

2.5

1.51.5

1.01.0

0.80.8

0.60.6

0.50.5

C = 1.61 SF / (SS -1) 1-51.5

C = D FAKTOR KOREKSI50

SF = FAKTOR STABILITAS

S = GRAVITASI BATUS

SSSS C SFSF

CONTOHCONTOH

DIKETAHUI

SF = 1.60

SS = 2.61

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.

3. Tarik garis lurus dari titik Ss menuju SF melalui garis grafik C.

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



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 ariK1

Solusi

K 0.731 =

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

30K1

( )( ) 00

D = 0,56 m50

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


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.

4. Baca titik perpotongan antara garis lurus dengan garis grafik nilai K1.



8.3.1.2 Bronjongan (Gabion) dan Matras

8.3.1.2.1 Deskripsi Gabion merupakan batuan yang diisikan ke dalam sebuah wadah yang terbuat

kawat atau plastik. Wadah membentuk dnding atau matras untuk mengendalikan

erosi sepanjang tebing saluran.

8.3.1.2.2 Dasar – Dasar Desain Tipe gabion dalam penggunaan ada dua, yaitu batu dengan matras dan

bronjongan.

Hal-hal yang utama dalam mendesain gabion adalah :

1. Stabilitas pondasi.

2. Kecepatan partikel dan tegangan geser batas yang harus ditahan gabion.

3. Perlindungan kaki dan badan gabion.

Dasar (kaki) gabion harus mempunyai kedalaman lebih besar dari kedalaman

penggerusan yang akan terjadi. Atau kaki gabion dapat dilindungi dengan matras

yang akan jatuh ke daerah penggerusan dan tidak mempengaruhi kestabilan

tebing maupun tanah dasar yang dilindungi. Kalau perlindungan tebing tidak

sampai ke atas permukaan air saluran, maka perlu digunakan penguat di

belakang gabion.

Penggunaan filter buatan di belakang atau dibawah wadah gabion sangat

penting untuk mencegah pergerakan tanah menuju gabion. Pergerakan

(pergeseran) tanah melalui wadah dapat menyebabkan penggerusan ke bawah

terhadap struktur tanah dan dapat menyebabkan gabion mengalami keruntuhan.

8.3.1.2.3 Pertimbangan Utama dalam Desain

Pertimbangan utama dalam mendesain gabion adalah kecepatan yang terjadi

pada permukaan gabion. Gabion harus didesain agar dapat menahan gaya air

dalam aliran.

Karena matras gabion terletak dangkal dan mudah untuk bergerak, maka perlu

diperhatikan dalam mendesain matras sehingga matras dapat menahan gaya



akibat air. Tetapi, matras telah digunakan pada saluran dengan aliran

berkecepatan tinggi dan tidak terjadi apapun pada matras. Namun proyek

konstruksi yang memakai matras untuk gabion tetap harus menaruh perhatian.

Ukuran batuan yang digunakan untuk matras gabion dapat ditentukan dari

persamaan sebagai berikut :

50,2

1

5,0

gdK

vdCCSDm

ws

wvSf (8.21)

W

Rlog2,0283,1Cv (8.22)

dimana :

CS = koefisien stabilitas (digunakan 0,1)

Cv = koefisien distribusi kecepatan :

Cv minimum = 1

Cv = 1,25 pada ujung dike dan saluran dari beton.

Dm = diameter batuan rata-rata

d = kedalaman aliran lokal

g = percepatan gravitasi

K1 = faktor koreksi kemiringan samping

R = Radius tikungan saluran utama terhadap centerline.

Sf = faktor keamanan (minimum 1,1)

v = kecepatan rata-rata kedalaman

W = lebar permukaan air dari saluran utama

s = berat jenis batu

w = berat jenis air.

Dimana K1 ditentukan dari tabel dibawah ini.



Table 8-5 Koefisien K1

Kemiringan Tebing K1

1V : 1H

1V : 1,5H

1V : 2H

1V : 3H

< 1V : 4H

0,46

0,71

0,88

0,8

1,0

Persamaan diatas dikembangkan untuk mendesain ukuran batuan untuk

menahan pergerakan batuan pengisi pada matras. Hal ini dapat mengurangi

deformasi yang dapat terjadi ketika ukuran batuan tidak terlalu besar untuk

menahan gaya dari air. Hasil dari deformasi matras adalah tegangan pada

wadah dan meningkatkan ketahanan pada aliran dan dapat menyebabkan

keruntuhan pada wadah.

Stabilitas gabion terhadap tegangan geser sangat penting. Berikut ini

persamaan tegangan geser untuk dasar saluran :

dxSxwb (8.23)

dengan tegangan geser pada tebing ( m) merupakan 75 persen dari tegangan

geser dasar saluran.

Nilai ini akan dibandingkan dengan tegangan geser kritis untuk dasar saluran,

yaitu :

dm)(1,0 wsc (8.24)

dan tegangan geser kritis untuk tebing adalah

4304,0

Sin1 2

cs (8.25)

dimana adalah sudut tebing dari bidang horisontal.

Sebuah desain akan diterima bila b < c dan m < s. Kalau b > c atau m > s,

harus diperiksa apakah mereka melebihi 120 dari b dan m . Kalau nilainya

kurang dari 120 dari b dan m,, maka gabion tidak dapat menahan deformasi

yang telah disebutkan sebelumnya. Bagaimanapun juga, direkomendasikan

ukuran batuan harus diperbesar untuk membatasi deformasi.



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 berundak-

undak 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

2/1

3/2

2

1S

Dm

nfvb (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

2/1

3/2

.2

1a

f

f VSDm

v (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.



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 :

Gambar 8-24. Flow chart perencanaan gabion

Langkah 1 : Penentuan Parameter Hidraulis

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)

MULAI

Pengumpulan data lapangan :

1. Potongan Melintang

2. Perubahan penampang melintang

3. Data tanah

Tentukan parameter hidraulik sungai seperti :

debit rencana, kekasaran dasar sungai,

kecepatan dan kedalaman rata-rata

Tentukan Faktor koreksi kemiringan samping

k1

Tentukan ukuran batu bronjongan (gabion)

dm

Cek terhadap geser

?

Cek

lapisan dasar

dan

material tebing

?

Membutuhkan filter

dan

Tentukan ukuran filter

Cek

Stabilitas struktur

gabion (bronjongan)

?

SELESAI

Ya

Tidak

Tidak

Ya



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 :

50,2

1

5,0

gdK

vdCCSDm

ws

wvSf

dimana :

CS = koefisien stabilitas (digunakan 0,1)

Cv = koefisien distribusi kecepatan :

W

Rlog2,0283,1Cv

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 :



dxSxwb

dimana :

S = kemiringan permukaan air atau dasar saluran.

Sedangkan tegangan geser yang terjadi pada tebing digunakan rumus :

bm 75,0

Untuk tegangan geser kritis pada dasar saluran dihitung dengan persamaan :

Dmwsc )(1,0

Adapun pada tebingnya digunakan rumus :

4304,0

Sin1 2

cs

dimana = sudut rotasi tebing terhadap horizontal.

Dari hasil perhitungan tegangan geser, baik pada dasar maupun pada tebing

saluran diperoleh :

Pada dasar saluran ; b < c (ok)

Pada tebing saluran ; m < 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,



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 :

.2

1 2/1

3/2

SISDm

nv

f

b

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 :

2/1

a

3/2

ff v.S

2

dm1v ,

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



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.



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.



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

Gambar 8-25. Kasus gerusan pada sungai dengan menggunakan

pengaman Gabion



w = 1 t/m3

Sf = 1,5

g = 9,81 m/dt2

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

Gunakan persamaan 8.22:

W

Rlog2,0283,1Cv

6,29W

150log2,0283,1

Cv = 1,14

Berdasarkan parameter yang telah diketahui tersebut, maka dengan

menggunakan persamaan 8.21 diperoleh :

255,0

46,03,281,9

0,2

12,2

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

xxxxxDm

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

2b mkg

3,23,2x001,0x1000

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

2m mkg

73,13,2x75,0

Sedangkan tegangan geser kritis pada dasar :



.2c mkg

1210,0)10002200(1,0

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

8.25) :

4304,0

10Sin14,11

02

s

s = 10,99 kg/m2

Dari hasil perhitungan tegangan geser, baik pada dasar maupun pada tebing

saluran diperoleh :

Pada dasar saluran ; b < c (ok)

Pada tebing saluran ; m < 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 :

.)001,0(2

1,0

02,0

1v 2/1

3/2

b

.dt/m22,0vb

Sedangkan bila lapisan filter kerikil yang digunakan, vb diperoleh :

2/1

3/2

b )001,0(2

1,0

022,0

1v

.dt/m20,0vb



Kecepatan maksimum pada interface tanah :

2/1

e )3,2(1,16v

= 24,42 cm/dt

= 0,244 m/dt

Kecepatan residu pada dasar :

2/13/2f )2)(001,0()

2

1,0(

02,0

1v

dt/m10x6,9v 3f

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.



Gambar 8-26. Rencana Gabion

Langkah 6 : Perhitungan stabilitas struktur gabion

Kestabilan struktur gabion harus diperhitungkan terhadap:

Guling

Geser

Daya dukung


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.



8.3.2.1.2 Dasar-Dasar Desain

Jenis-jenis dinding penahan tanah (retaining wall) adalah gravity wall, semi-

gravity 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 :

o

r

M

MSF (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



belakang dinding. Sedangkan gaya tahannya adalah berat dinding dan tekanan

pasif.

Dinding dapat dikatakan aman apabila angka keamanan melebihi yang

disayaratkan. Angka keamanan :

driving

sistingSF

Re forces (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 :

B

e61

A

Vq (8.30)

dimana:

V = jumlah gaya vertikal yang bekerja

A = luas penampang kaki dinding

e = eksentrisitas yang dihitung dengan MxV . dan

.2

XB

e (8.30a)

B = lebar dinding pengaman.



8.3.2.1.3 Prosedur Desain

Prosedur desaindapat dilihat pada flowchart sebagai berikut :

MULAI




3. Data tanah




Tentukan jenis dan dimensi retaining w all

Tentukan kedalaman tapak dan pondasi

Cek stabilitas

?

Tentukan jenis dan

ukuran pengaman kaki

SELESAI

Ya

Tidak

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.



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 :

33,0

40,0

11

1,1 rs F

h

a

h

h (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;

KaHPa

22/1 (8.32)

Tekanan tanah horizontal;

Ph = Pa cos (8.33)



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 o

r

M

MSF

Bila SF > SFpersyaratan, maka retaining wall aman

b. Gelincir (Sliding)

Koefisien geser;

3

2tanf (8.35)

Gaya geser;

fVF R . (8.36)

Tekanan tanah pasif;

Menurut Bowles (1968), Kp diperoleh dari hubungan kemiringan tanah timbun

( ).

kpHP fp

2

21 (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.

MxV .



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 ;

.8,1N;)1SG(N

HW S33

S

3

amin (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



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

sebesar 40.81 m3/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:




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 0,40 m.

b = 0,6 x 5 = 3 m.

C = H/7 = 5/7 0,70 m.



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 :



33,0

40,0

11

1,1 rs F

h

a

h

h

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

14,0)3,2(81,9

65,0F 1r

3,0

4,0

14,03,2

61,1

3,2

Sh

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.


222 /295,8316,0.)5)(1,2(2

12/1 mtKaHPa

Tekanan tanah tanah horizontal;

20

h m/t169,810Cos295,8P

Tekanan tanah vertikal;

210

v m/t44,110Sin295,8P

Berat tanah timbun;

t28,6)10,2(2

15,1)9,03,4(W

Tabel 8-6. Perhitungan Stabilitas dinding

No Berat (t) lengan (m) momen (t/m)

1. 1/2 (0,42)(4,3)(2,2) = 1,99 1,11 2,21



2. (0,40)(4,3)(2,2) = 3,78 1,45 5,48

3. 44,5)2,2(2

)3,4(15,1 1,83 9,96

4. tanah = 6,280 2,22 13,94

5. 3x0,7(2,2) 4,62 1,50 6,93

Pv = 1,440 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) = )ok(5,141,240,17

01,42

b. Gelincir (Sliding)

Koefisien geser;

444,0)36(3

2tan3

2tanf 0

Gaya geser;

fVF R .

FR = 23,55 (0,444) = 10,36 t

Tekanan tanah pasif;

Menurut tabel 6.2 (Bowles, 1968) untuk ( ) = 100 diperoleh Kp = 3,25.

tkpHP fp 68,7)25,3()5,1)(1,2(2

12

1 22

Angka keamanan untuk gelincir;

)(5,121,2169,8

68,736,10okFS



c. Perhitungan Titik Resultan Tapak Dinding (location of the resultant on

the footing)

Untuk menentukan lokasi (titik) ini dapat dihitung berdasarkan persamaan

berikut.

MxV .

dimana:

V : jumlah gaya vertikal yang bekerja

M : selisih momen tahanan dengan momen guling

.m04,155,23

40,1701,42X

.m46,004,12

3X

2

Be

Berarti titik berat berada pada pusat massa (ok).

d. Daya Dukung

Untukl menguji daya dukung yang dapat ditahan oleh tanah dasar, maka

dihitung:

B

e61

A

Vq

2

max /07,153

)46,0(61

1.3

55,23mtq

22 cm/kg2,3cm/kg507,1 ok

2

min /63,0)08,0(1.3

55,23mtq



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;

gy

V

S

K

y

D

s

250

1

dimana;

K = 0,89, karena tipe retaining wall berupa spill through

Ss = 2,65

2det/81.9 mg , maka dari persamaan (2), diperoleh;

3.281.9

)65.0(

165.2

89.0

3.2

250

x

D

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 ;

.8,1N;)1SG(N

HW S33

S

3

amin



33

3

)165,2()8,1(

)3,2(65,2

= 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 :

046

268

2''

2'

'''

2''

2

''

3

''

4

K

RpyRYpKy

K

RY

K

RY

K

pY

apa

paap

(8.40)

sehingga dapat diperoleh y , dimana y adalah kedalaman sheet pile.

Parameter yang digunakan dalam penentuan kedalaman sheet pile adalah

21 aaa ppp ( Tekanan tanah aktif) (8.40a)

'

2

'

1 aaa KhKhp (8.40b)

222

2221

11

ap

hphp

hpR aaaaa (Resultan gaya) (8.40c)



K‟ = Kp – Ka (Koefisien tanah) (8.40d)

''''

21

'

appp aKKahKhp (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.



MULAI




3. Data tanah




Sketsa Kondisi tipe turap (sheet pile)

Tentukan koefisien tanah aktif dan pasif

Cek

kedalaman turap

?

Tentukan kedalaman

gerusan pada kaki

SELESAI

Tidak

Ya

Tentukan kedalaman sheet pile (D=y+a)

Tentukan ukuran

batu untuk

perlidungan kaki

Gambar 8-29 Flow Chart Langkah Desain Sheet Pile



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:




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.



Gambar 8-30. Data dan Rencana Sheet Pile



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


21 aaa ppp

'

2

'

1 aaa KhKhp

94,105805,1948ap

2/3007 mkgpa

diperoleh:

K

pa a

'

ma 06,1

Gaya resultan (Ra);

222

2221

11

ap

hphp

hpR aaaaa

mkRa /345,11948

Jumlah momen terhadap garis perpotongan sheet pile;

32232)(

2

1 12

11

221

2223

2h

hah

ph

ahph

ah

paapyR aaaaa

345,11948

06983,34145y

my 86,2

Tekanan tanah pasif pada titik perpotongan sheet pile;

''''

21

'

appp aKKahKhp

2' /6412,30086 mkpp



Langkah 4 : Penentuan kedalaman sheet pile (D)

Kedalaman sheet pile dari tekanan tanah pasif;

046

268

2''

2'

'''

2''

2

''

3

''

4

K

RpyRYpKy

K

RY

K

RY

K

pY

apa

paap

3'' /2,2830 mkgK

mK

p p63,10

''

2

''77,33

8m

K

Ra

3'''

2''165,4142

6mpKy

K

Rp

a

4

2''

2'

423,84146

mK

RpyR apa

diperoleh;

0423,841165,41477,3363,10 234 YYYY

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

Kontrol:

''

2

pp

ap

pp

RYpz

dimana;

YKKp app

'''

2/83,18820 mkpp

YKKpp appp

'''''

2'' /47,48907 mkpp

didapat :

z = 1,495 meter.

22

'' Yp

zppRF pppaH

001,4HF ok.



Dengan penambahan 30 % (keamanan), maka kedalaman sheet pile yang

diperlukan adalah:

aYD 30,1

06,165,630,1D

meterD 10

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:

33.0

1

4.0

11

15.2 Frh

a

h

hs

dimana;

h1 = 3 m

V1 = 0,76 m/det

ma 10.0

Fr1 =

1

1

gy

V

= 381.9

76.0

x

= 0.14

Dari persamaan (1) diperoleh;

33.0

4.0

)14.0(3

10.015.2

3

sh

hs = 0.86 m.

Langkah 5 : Penentuan ukuran rock riprap

Berdasarkan bilangan Froude = 0.14 (< 0.8), maka ukuran riprap dapat dihitung

dengan rumus;

gy

V

S

K

y

D

s

250

1

dimana;

K = 1.02, karena sheet pile dianggap dinding vertikal



Ss = 2.65


381.9

)76.0(

165.2

02.1

3

250

x

D

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.



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. Bagian-

bagian 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

Rencana

Pembangunan

Peralatan dan

Material (Bahan)

Pengadaan Tanaman

Implementasi Proyek

Persiapan Lahan

dan Konstruksi

Penanaman

Pengawasan Pemeliharaan



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 pertanyaan-

pertanyaan yang harus dijawab. Komponen ini seperti politik, ekonomi,

klimatologi, fisik, tanah dan komponen biologi. Pertanyaan dan jawaban yang



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.



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



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



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



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 :



MULAI




3. Data tanah




Tentukan tinggi krib

Tentukan sudut orientasi krib

Cek

Stabilitas

?

SELESAI

Tentukan jarak antar groin

Tentukan jarak panjang pengunci

Tentukan ukuran material

Tentukan lebar puncak

Ya

Tidak



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 :

3

WL (8.41)

Langkah 4 : Jarak Antara Groin (spacing)

Untuk menentukan spacing, ada beberapa formula yang dapat digunakan, yaitu :

LaGrone, 1995 ;

5,02

max

3,08,0

11;5,1R

LS

W

L

W

RLS (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 (8.44)



Menurut LaGrone (1995) ;

Untuk : R > 5 W dan tg

LS

LK = Stg - L (8.45)

Untuk : R > 5 W dan S < tg

5,03,0

R

5

L

W

2

LLK (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.



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.

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.

B



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 :

3

BL

410

BL

B

B = 25 m

mB

5,210

mB

25,64

diambil panjang groin (L) = 5 m.

Langkah 4 : Jarak Antara Groin (spacing)

Untuk menentukan spacing, ada beberapa formula yang dapat digunakan, yaitu :

LaGrone, 1995 ;



5,02

max150

511150S

Smax = 38,41 m

3,08,0

25

5

25

1505.5,1S

= 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 tg

LS

L = 5 m

= 200

maka digunakan rumus :

LK = 20. Tg 200 - 5

LK = 2,3 m > 1,2 m ok

Diambil LK = 2,4 m.



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.


Kestabilan struktur groin harus diperhitungkan terhadap:

Guling

Geser

Daya dukung


8.4.2 Spur


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.



Tabel 8-7 Tipe Spur dan Metode Pemilihan



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.



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



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.


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



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



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

33~

71,32305731,0

110

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 :



Gambar 8-38. Posisi /jarak lintasan penempatan Spur

m

x

orrx

αPB

305

250.2360

70

2360

Sehingga jumlah spur yang harus dipasang adalah 305/32,71 +1 = 10,24 11

buah.


Kestabilan struktur spur harus diperhitungkan terhadap:

Guling

Geser

Daya dukung


8.4.3 Guide Bank


Prosedur perencanaan guidebank terdiri dari panjang guidebank, tinggi dan

riprap.

MULAI




3. Data tanah




Tentukan debit yang melew ati bantaran kiri dan

kanan

A



Tentukan debit dengan jarak 30 m dari

bantaran

Cek

Stabilitas

?

SELESAI

Tentukan panjang, tinggi dan lebar guide bank

Ya

Tidak

Tentukan perlindungan kaki

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.

A



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 .



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.


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 m3/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.



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.

2/1S3/2Rn

1V

)eb

hmc

(hmmcBmcP

mc)h

mchmmc(BmcA

212

.eb

.hmeb

Beb

P

hxeb

Beb

A

21

Q = Qmc + Qeb



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:

21322132

21322132

000100350

1100200010

0250

1275300

12

1

////

////

.eb

h.

.eb

h.mc

h.

HH

)SRn

.(eb

.heb

BSRnmc

hmc

mhmcBQ

0300143573080

143578030300

1435740275300

353538

3535

3535

38

///

//

//

ebh.

mch

mch.

ebh.

mch.

mch

ebh,

mch.

mch

/

Dengan mengambil tinggi aliran di bantaran (heb) = 1 m, maka diperoleh

kedalaman di saluran utama (hmc) = 3,35 m.

Kecepatan pada saluran utama :



m/dt..

).()(.bantaran

v

/dt.v

)..)(.(.

).().(.

Smc

h.

SRn

v

//

//

//

//

2860

0001010350

1

8960

0102389620250

1

000103530250

1

0250

1

1

2132

3132

2132

2132

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 = 57,20 m3/dt

Q = 302,431 m3/dt

Q 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.



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 ) :

dt/m80.0695.373

300

A

QV

2n

2n

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.



Untuk bahan material guidebank dapat digunakan tipe rock riprap. Adapun

perhitungan tipe revetment ini dapat dilihat dalam contoh perhitungan detail

riprap.


Kestabilan struktur check dam harus diperhitungkan terhadap:

Guling

Geser

Daya dukung


c. Bangunan Peredam Energi

i. Check Dam

1. Prosedur perencanaan



Prosedur perencanaan secara ringkas dapat dilihat pada flow chart sebagai

berikut.

MULAI




3. Data tanah




Hitung kehilangan energi

Hitung kedalaman gerusan pada kaki

Cek

Stabilitas

?

SELESAI

Tentukan panjang, tinggi dan lebar (dimensi)

cek dam

Ya

Tidak

Tentukan perlindungan kaki

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).



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.

d

2d

du

2u

ut

td

2d

du

2u

u

Zg2

VYZ

g2

VYH

atau;HZg2

VYZ

g2

VY

(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



Untuk memperkuat kaki struktur tersebut dapat digunakan tipe revetment dari

riprap. Prosedur perhitungannya dapat dilihat pada detail perhitungan contoh

soal riprap.

b. Quarrystone

dh

hs= (0,5 – 1,0) (8.52)

masuk dalam kriteria penggunaan toe dari quarrystone (0,5 – 1,0)

Lebar toe Apron (Bt) :

Bt = 2 H

Berat batu toe :

33

S

3

amin

1SGN

HW

dimana NS = angka stabilitas

H

ht

K

)K1(5,1

3/1S

3/1

2

e8,1H

ht

K

K13,1N (8.53)

atau NS = 1,8

1

2 kBsinkht2hsin

kht2K (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.



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.

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.

Gambar 8-43. Rencana Check Dam



Penyelesaian :

Langkah 1 : Hitung kehilangan energi akibat adanya struktur tersebut

Sebelum menghitung kehilangan energi (Ht), beberapa parameter lain yang perlu

dihitung :

- Debit persatuan lebar = Q/B = 170/35 = 4,86 m3/dt/m'

- 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.

m

xx

Zg

VhZ

g

VhH

atauHZg

VhZ

g

Vh

dd

duu

ut

tdd

duu

u

674.1

089.3763.4

081.92

)65.1(95.24.1

81.92

)9.1(25.3

22

;22

22

22

22

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



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 =

1

1

gh

V

= 95.281.9

65.1

x

= 0,31

Berdasarkan bilangan froude di atas, maka ukuran rock riprap untuk pengaman

pada kaki cekdam digunakan persamaan dari rumus Isbash, yaitu;

gh

V

S

K

h

D

smc

2

50

1

dimana;

K = 1,02

SG = 2,65


95.281.9

)65.1(

165.2

02.1

95.2

250

x

D

D50 = 0,17 m.

Diambil D50 = 20 cm.

Perhitungan detailnya dapat dilihat pada detail perhitungan contoh soal riprap.



b. Quarrystone

Bila digunakan quarrystone, maka perlu ditinjau dulu parameter berikut.

0,15,095,2

06,2

hd

hs

masuk dalam kriteria penggunaan toe dari quarrystone

Lebar toe Apron (Bt) :

Bt = 2 H

= 2 x 2,95

= 5,90 m

6 m

Berat batu toe :

33

S

3

amin

1SGN

HW

dimana NS = angka stabilitas

H

ht

K

)K1(5,1

3/1S

3/1

2

e8,1H

ht

K

K13,1N

atau NS = 1,8

1

2 kBsinkht2hsin

kht2K

Dengan menggunakan Ns = 1,8, berat minimum material quarrystone adalah :

3

3

min)165,2(8,1

95,2.65,2W

= 8,41 ton

= 8410 kg



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 Faktor koreksi arah aliran pada jembatan

Tipe-tipe pilar K1 Sudut L/a = 4 L/a = 8 L/a = 12

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

hidung persegi

hidung bundar

silinder

hidung tajam

kelompok silinder

1,1

1,0

1,0

0,9

1,0

0

15

30

45

90

1,0

1,5

2,0

2,3

2,5

1,0

2,0

2,5

3,3

3,9

1,0

2,5

3,5

4,3

5,0

sudut = arah aliran

L = panjang pilar

Proses perencanaan abutment dan pilar jembatan dapat dilhat pada flow chart

sebagai berikut :



Gambar 8-44. Flow Chart Perencanaan Abutment dan Pilar Jembatan

MULAI




3. Data tanah




Tentukan alokasi abutment dan pilar, aliran

bantaran, a/y1, kondisi dasar dan tipe

abutment dan pilar

Cek tegangan geser di

saluran utama dan

bantaran

?

Cek

Stabilitas struktur

?

SELESAI

Ya

Tidak

Diperlukan penangan

khusus agar tegangan

geser dapat teratasiYa

Tentukan kedalaman gerusan lokal pada

abutment dan pilar

Tentukan ukuran batuan untuk riparap pada

abutment dan pilar

Tidak



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.



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 = gh

V

= 0.181.9

286.0

x

= 0,09

Saluran utama

Fr = 35.381.9

896.0

x

= 0,16

Langkah 2: Perhitungan tegangan geser

Tegangan geser yang terjadi dapat dihitung dengan formula berikut.

3/1

h

22

2

o Rv22.2

nv

8

f satuan British

3/122

ho Rvn satuan SI

Tegangan geser yang terjadi pada saluran utama;

23/12

/412,0)35,3(896.01100025.0 mkgxxxo

Tegangan geser yang terjadi pada bantaran;

23/12

/385.0)0.1(286.01100035.0 mkgxxxo

Tegangan geser kritis (izin) di saluran utama ( c)

750164.0 xDc satuan British

75088.0 xDc satuan SI

mmxc 6088.0

2/53,0 mkgc

Untuk saluran utama o > c



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;

115.11

75.2

7.1

111 h

h

h

h

h

a ss

115.110.1

75.20.1

257.1

ss hh

009.91150.11

7.1

ss

hh

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

Menurut Froehlich;

1'

27.2 61.0

43.0

1

21

1

Frh

aKK

y

hs

dimana;

K1 = 1, dan K2 = 1

Atot = (273,65 + 200) m2

= 473,50 m2

Ae = 0,9 Atot

= 0,9x473,50



Ae = 426,15 m2

e

eA

QV

= 15.426

300

= 0,70 m/det.

Diambil a‟ = a = 25 meter, dan

Fr1 =

1gh

Ve

= 0.181.9

70.0

x

= 0,22.

Dari persamaan 20 diperoleh;

1)22.0(0.1

25)1)(1(27.2

0.1

61.0

43.0

sh

hs = 3,50 m.

Menurut Laursen, 1980 untuk o < c.;

111.4

75.2

6/7

o

s

o

s

omc

o

h

h

h

h

hq

Q

dimana;

qo = ho Vo

= 1,0x0,286

= 0,286 m2/det

Qo = qo a

= 0,286x25

= 7,15 m3/det.

det/23.245 3mqmc



diperoleh;

111.40.1

75.20.123.245

872.146/7

ss hh

x

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:

43.0

65.0

1

21

1

0.2 rS Fx

h

axxKxK

h

h

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;

43.0

65.0

16.035,3

0.150.10,10.2

35,3xxxx

hS

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;

50.0125.0

)(2a

hFF

a

hrcr

s



untuk 0 < Fr – Frc < 0,20, berlaku :

30.0125.0

)(84.1a

hF

a

hrc

s

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


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 .



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;

ccU*

=3

3

10

108x

= 8,864x10-3 m/det.

- ;

cU *

6.11

dimana = 9,29x10-7 m2/det

3

7

10.864.8

10.29.96.11 x

= 0,0012 m.

- K = D50, maka;

0012.0

10.050D

= 83,33



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

logaritmik


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

50

1*

11ln

D

XhUV cc

= 10.0

0.135.311ln10.86.8 3 xx

= 0,05 m/det.

- Bilangan Froude kritis;



Frc =

1gh

Vc

= 35.381.9

05.0

x

= 8,7x10-3

Fr – Frc = 0,16 – 8,7x10-3

= 0,1513, berarti 0 < Fr – Frc < 0,20.

Maka untuk air jernih;

30.0125.0

)(84.1a

hF

a

hrc

s

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

di atas, jadi;

50.025.0

)0.1

35.3(15.02

0.1

sh

diperoleh hs = 2,28 m.

03025.03 )

0.1

35.3(107.884.1

0.1x

hs

diperoleh hs = 0,81 m.

Maka diambil harga terbesar yaitu ys = 2,28 m.

3. Persamaan University of Auckland (UAK);

Bila 1850

D

a, dimana a = lebar pilar, digunakan;

3211.2 KKKa

hs

Bila 1850

D

a, maka;

53.0

50

32145.0D

aKKK

a

hs

10.0/150D

a,

= 10, berarti < 18, maka digunakan kondisi pertama.



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:

53.0

10.0

0.1)0.1)(0.1)(0.1(45.0

0.1

sh

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:

1''

32.0

08.0

50

20.0

46.0

1

62.0

1D

aF

a

y

a

aKy rs

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

bila = 90o, maka;

a‟ = L = 8 m, diperoleh;

110.0

8)16.0(

0.1

35.3

0.1

832.0

08.0

20.0

46.062.0

1Kys

Maka diperoleh ys = 2,99 m.



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 o < c 0,20 0,20

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:

yg

V

Ss

K

y

D 250

)1(

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)



Sedangkan untuk bilangan Froude > 0,80 dapat digunakan persamaan dari

Kilgore, 1993, yaitu:

14.02

50

)1( yg

V

Ss

K

y

D

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:

0,1.81,9

286,0

)165,2(

02,1

0,1

250D

mxD 3

50 1015,5

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:

gSs

VKD

2)1(

692,02

50

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.



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).

81,9.2)165,2(

896,0.7,1.5,1692,02

50D

mD 11,050

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


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).



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

Panjang tarik (%)

Tidak mudah berlubang

Tidak mudah robek

Ketahanan terhadap abrasi

Kekuatan jalinan bahan

Ketahanan terhadap kehancuran

ASTM D 4632

ASTM D 4632

ASTM D 4833

ASTM D 4533

ASTM D 3884

ASTM D 4632

ASTM D 3786

200

15

80

50

55

180

320

90

15

40

30

25

50

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).



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



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

1 V : 3 H sampai 4 H

Lebih datar dari 1V : 4 H

2

3

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.

Perencanaan Bangunan Penahan Tebing

Documents

Transcript of Perencanaan Bangunan Penahan Tebing