gerusan lokal - istiarto.staff.ugm.ac.id gerusan lokal.pdf · kecepatan kritis transpor sedimen...
TRANSCRIPT
GERUSAN LOKAL Teknik Sungai 8/1/14 19:02
Mekanisme Prediksi kedalaman gerusan Pengendalian
Gerusan Lokal (Local Scour)
8/1/14 19:02
Erosi Lokal (Local Scour)
8/1/14 19:02
¨ Pilar jembatan ¤ gerusan
¨ Pangkal jembatan ¤ gerusan dan (kemungkinan) endapan
¨ Penyempitan sungai ¤ gerusan
¨ Struktur hidraulik ¤ gerusan dan (kemungkinan) endapan
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
Qs ≠ 0 pilar, pangkal jembatan
penyempitan alur
struktur hidraulika, bendung
8/1/14 19:02
degradasi dasar sungai
gerusan lokal degradasi dasar sungai
Jembatan Kebonagung, S. Progo, Yogyakarta, 2006
Jembatan Srandakan, S. Progo, Yogyakarta, 2001
8/1/14 19:02
Jembatan Kebonagung, S. Progo, Yogyakarta, 2006
8/1/14 19:02
gerusan lokal
gerusan lokal
Jembatan Kereta, S. Comal, Jawa Tengah, 2003
Jembatan Trinil, S. Progo, Magelang, 2010
8/1/14 19:02
Jembatan runtuh akibat gerusan lokal di luar negeri
8/1/14 19:02
gerusan lokal
Groundsill Kretek, S. Opak, Yogyakarta, 2007
8/1/14 19:02
Checkdam AP-D3 di S. Apu, Magelang, Jan-2003
gerusan lokal
gerusan lokal
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
¨ Kapan terjadi? ¤ Apabila kapasitas aliran sungai untuk mengerosi
(menggerus) dan mengangkut sedimen melebihi kapasitas untuk memasok sedimen.
Gerusan Lokal
¨ apabila sedimen terangkut dari gerusan dan tidak ada pasokan kedalamnya
¨ apabila gerusan mendapatkan pasokan sedimen terus-menerus dari proses transpor sedimen di sungai
8/1/14 19:02
Clear-water scour Live-bed scour
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
Qs,in
Qs,out Qs
Qs,in = 0 clear-water scour
live-bed scour Qs,in ≠ 0 Qs,in < Qs,out {
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
¨ Gerusan lokal di sekitar pilar jembatan ¤ U/Ucr < 0.5 tidak ada gerusan ¤ 0.5 < U/Ucr < 1 clear-water scour ¤ U/Ucr > 1 live-bed scour
¤ U : kecepatan aliran ¤ Ucr : kecepatan aliran kritis transpor sedimen
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
Kecepatan kritis transpor sedimen butir sedimen berdistribusi seragam menurut Hjulstrom
Gerusan di sekitar pilar jembatan
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
8/1/14 19:02
Proses Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
¨ Diawali di satu atau dua titik, kemudian membesar, gerusan makin dalam
¨ Dalam aliran seragam dan permanen (uniform and steady flow): ¤ Perkembangan kedalaman gerusan sangat cepat di
awal proses dan melambat setelahnya
8/1/14 19:02
8/1/14 19:02
Prediksi Kedalaman Gerusan
8/1/14 19:02
Clear-water scour
619.0
00022.0 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
ν= p
sDU
d Persamaan Shen (1971)
Prediksi Kedalaman Gerusan
8/1/14 19:02
Clear-water atau live-bed scour
dsDp
= Γ 2.0 tanh hDp
⎛
⎝⎜⎞
⎠⎟ξs ξα Persamaan Breuser et al. (1978)
Γ =
0 untuk UUcr
< 0.5
2 UUcr
−1⎛⎝⎜
⎞⎠⎟untuk 0.5 < U
Ucr
<1.0
1 untuk UUcr
>1.0
⎧
⎨
⎪⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪⎪
Prediksi Kedalaman Gerusan
8/1/14 19:02
Live-bed scour
αξ= 3.2p
sDd Persamaan Raudkivi (1991)
αξξξ= sgp
sDd
0.2
Pengendalian Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
¨ Metoda pengendalian/pencegahan gerusan lokal di sekitar pilar jembatan ¤ Lantai rip-rap di sekitar pilar ¤ Blok fondasi di sekitar pilar, di bawah dasar sungai ¤ Cakram/krah/collar di pilar, di atas dasar sungai ¤ Penempatan pilar semu di depan (hulu) pilar
sesungguhnya ¤ Penempatan pilar searah aliran ¤ Bentuk/tampang pilar menyebabkan hambatan kecil
pada aliran
Pengendalian Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
8/1/14 19:02
• Pengamanan pilar jembatan dengan pemasangan bronjong di sekeliling fondasi atau pilar pada dasar sungai yang telah tergerus.
• Bronjong ditujukan untuk stabilisasi dasar sungai.
• Mercu bronjong sama dengan elevasi dasar sungai.
Jembatan Kebonagung, S. Progo, Yogyakarta, Nov-2007
lantai bronjong
pile cap
lantai bronjong
pile cap
8/1/14 19:02
Jembatan Srandakan, S. Progo, Yogyakarta, 2000
Selimut bronjong di sekitar pilar
• Mempersempit alur
• Memperbesar diameter pilar
cara pengamanan pilar yang tidak benar
8/1/14 19:02
Jembatan Kereta Comal, S. Comal, Jawa Tengah
Selimut sheet pile diisi beton siklop
• Mempersempit alur
• Memperbesar diameter pilar
cara pengamanan pilar yang tidak benar
Gerusan di sekitar pangkal jembatan
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
Pangkal/Abutment Jembatan
8/1/14 19:02
h
ds
LA
B
Prediksi Kedalaman Gerusan
8/1/14 19:02
1untuk2
1untuk2
<ξξ=
>ξξ=
α
α
As
AA
s
As
A
s
Lh
Lh
Ld
Lh
Ld
q Persamaan untuk keperluan preliminary design
Gerusan akibat penyempitan alur
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
Gerusan akibat Penyempitan Alur
8/1/14 19:02
Energi spesifik
Gerusan akibat Penyempitan Alur
8/1/14 19:02
¨ Pada penyempitan alur ¤ Persamaan kontinuiti untuk debit aliran konstan
¤ Energi spesifik
2211 BqBqQ ==
ssss dHHH −== ∗221
Gerusan akibat Penyempitan Alur
8/1/14 19:02
¨ Mekanisme (lihat gambar) ¤ Pada penyempitan terjadi peningkatan debit per satuan
lebar, yang berakibat pada penurunan kedalaman aliran dan peningkatan kecepatan aliran
¤ Peningkatan kecepatan aliran mengakibatkan erosi/gerusan di tempat alur menyempit sehingga dasar sungai turun à ds
¤ ...
12121212 dan UUhhqqBB ><⇒>⇒< ∗∗
Gerusan akibat Penyempitan Alur
8/1/14 19:02
¨ ... ¤ Di hilir penurunan dasar sungai, energi spesifik Hs berubah,
bergeser ke kanan sebesar ds à berakibat pada peningkatan kedalaman aliran dan penurunan kecepatan aliran
¤ Perhatikan alur sebelum menyempit dan sesudah menyempit
n jika ds kecil:
n jika ds besar:
∗∗∗ <>⇒+= 222222 dan UUhhdHH sss
1212 dan UUhh ><
1212 dan UUhh ≈>
Prediksi Kedalaman Gerusan
8/1/14 19:02
731
76
2
1
1
2⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
τ
τ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
cr
oBB
hh
τ o = ρghSo
Gerusan di hilir struktur hidraulik
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
Gerusan di Hilir Struktur Hidraulik
8/1/14 19:02
q = U h
⎪⎩
⎪⎨
⎧
+
=
underflow and -‐overunderflowoverflow
uo
u
o
qqqq
q
Gerusan di Hilir Struktur Hidraulik
8/1/14 19:02
15.01.0
y
3.0Δh1
hd
q
gKdh
m
x
Ms ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛=+
300Δ6.0200Δ15.0Δ10.342.6 1.0
hyhx
hKM
−=
+=
−=
Berlaku untuk butir material dasar sungai 1 < dm [mm] < 28. Jika material dasar sungai berupa batu, dm = 250 mm.
Gerusan di Hilir Struktur Hidraulik
8/1/14 19:02
4.090
6.00.5Δhd
qwdh s =+
3dan6 ≈+
ʹ′≈
+ s
s
s
sdh
Ldh
L
w = 10.35 m0.6/s0.3 untuk submerged jet w = 15.40 m0.6/s0.3 untuk free jet
Contoh soal
Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
8/1/14 19:02