JUDUL JURNAL :

“PERBANDINGAN GERUSAN LOKAL YANG TERJADI DI SEKITAR

ABUTMENT

DINDING VERTIKAL TANPA SAYAP DAN DENGAN SAYAP PADA SALURAN

LURUS, TIKUNGAN 90°, DAN 180° (KAJIAN LABORATORIUM)”

(AGUNG WIYONO1, JOKO NUGROHO2, WIDYANINGTIAS3, EKA RISMA

ZAIDUN4)

(TEMA : GERUSAN DAN SEDIMENTASI)

Budiman (P2301211403)

TUGAS AKHIR SEMESTER

Mata Kuliah : Hidraulika Lanjutan

Dosen : Dr. Ir. Muhammad Arsyad Thaha, MT

Analisis Jurnal

Permasalahan

Teori Dasar

Penelitian terdahulu yang relevan

Variabel yang diteliti

Cara penelitian dan analisis data

Prospek pengembangan penelitian lebih lanjut

Permasalahan

Gerusan adalah fenomena alam yang disebabkan oleh aliran

air yang mengikis dasar saluran. Gerusan yang terjadi pada

pondasi pier atau abutment adalah hal yang biasa terjadi

Keberadaan abutment di sebagian tebing sungai hingga masuk

ke dalam sungai menyebabkan lebar sungai mengalami

penyempitan dan akan menimbulkan pengaruh pada perilaku

aliran yang melewatinya.

Penyempitan badan sungai mengakibatkan bertambahnya

kecepatan, yang menyebabkan terjadinya gerusan lokal.

Gerusan lokal di sekitar abutment, bisa berupa live-bed scour

ataupun clear water scour.

Fenomena alam ini tidak bisa diamati secara langsung. Salah

satu metode untuk menyederhanakannya adalah dengan

pemodelan. Pemodelan fisik, yang umumnya menggunakan

model geometrik.

Teori Dasar

Gerusan di Sekitar Abutment

Untuk memahami terjadi gerusan di sekitar

abutment, perlu dipelajari proses terjadinya

transportasi sediment, jenis dan mekanisme

terjadinya gerusan serta jenis abutment yang

ditinjau.

Lanjutan…

Transportasi sedimen

Secara teoritis saluran stabil adalah suatu keadaandimana gerusan dan pengendapan tidak terjadidisepanjang sungai atau saluran. Dalam prosesmempelajari gerusan, tidak lepas dari karakteristiksedimen yang ada.

Transportasi sedimen dan sifat-sifat aliran, padasungai alam akan terganggu dengan adanya penahansedimen yang dibangun melintang sungai. Saat dasarsungai berubah, perubahan akan berlangsung secaralambat laun sehingga akan tercapai keadaan sungaiyang stabil yang disebabkan oleh sifat-sifat hidraulikaliran dan transportasi sedimen.

Lanjutan…

Jenis dan mekanisme gerusan

Ada beberapa jenis gerusan yang terjadi di sepanjang saluranterbuka selama terjadi aliran dari hulu ke hilir. Gerusan yang terjadipada sungai dapat digolongkan menjadi :

Gerusan umum (general scour) Gerusan umum ini merupakansuatu proses alami yang terjadi pada saluran terbuka.

Gerusan lokal (local scour) Gerusan lokal ini pada umumnyadiakibatkan oleh adanya bangunan air, misalnya tiang, pilar atauabutment jembatan.

Ada dua macam gerusan lokal, yaitu :

Clear water scour

Terjadi jika tegangan geser yang terjadi lebih besar daripadategangan geser kritis.

Live-bed scour

Terjadi karena adanya perpindahan sedimen.

Lanjutan…

Abutment

Abutment adalah struktur penyangga jembatan. Biasanyaterletak di tebing sungai. Pembangunan abutment yang memakan lebar sungai menyebabkan penyempitan (vortex). Pada debit yang sama, penyempitan badan sungai inilahsalah satu kondisi yang mempengaruhi terjadinya gerusanlokal. Gerusan lokal di sekitar abutment, bisa berupa live-bed scour ataupun clear water scour, terjadi di sekitar huluabutment dan berakhir di hilir abutment.

Jenis abutment ada beberapa macam:

1. Spill-through abutment

2. Dinding vertikal tanpa sayap

3. Dinding vertikal dengan sayap

Formula local-scour pada

abutmentMenurut Mellvile (1997)

Berikut adalah formula Melville yang dikembangkan untuk perhitungan kedalamangerusan pada clear-water scour dan live-bed scour:

dimana:

ys : kedalaman gerusan (meter)

ya : kedalaman aliran (meter)

La : panjang abutment (meter)

KyL : faktor kombinasi kedalaman aliran dengan panjang abutment = 10y

Ki : faktor intensitas aliran = U/Ucr

U : kecepatan aliran (m/dt)

Ucr : kecepatan kritis saat sedimen akan bergerak (m/ dt)

K1 : faktor bentuk abutment (dapat dilihat pada Tabel 1)

K2 : faktor alignment abutment

Tabel 1. Koefisien bentuk abutment (Mellvile,

1997)

No Bentuk abutment K1

1 Dinding vertikal 1,00

2 Dinding vertikal dengan sayap 0,75

3 Spill-through abutment 0,45

Faktor koreksi untuk kemiringan abutment

terhadap aliran (Richardson dan Davis,

1995)

Penelitian Terdahulu Yang

Relevan

Menurut Yulistianto dkk. (1998), Gerusan yang terjadi di sekitar abutmenjembatan adalah akibat sistem pusaran (vortex system) yang timbul karenaaliran dirintangi oleh bangunan tersebut. Sistem pusaran yang menyebabkan lubang gerusan (scour hole), berawal dari sebelah huluabutmen yaitu pada saat mulai timbul komponen aliran dengan arah aliranke bawah.

Bonasoundas (1973, dalam Breuser dan Raudkivi, 1991). Chiew (1992) meneliti tentang proteksi gerusan di sekitar pilar jembatan pada kondisiclear-water scour dengan menggunakan riprap, slot dan collar/caissons, yang diuji sendiri-sendiri. Proteksi gerusan menggunakan collar pada dasarmengelilingi pilar silinder dengan diameter sisi luar sebesar dua kali diameter pilar (2D), menunjukkan reduksi 20%.

Melville dan Hadfield (1999), meneliti tentang proteksi gerusan pada pilarjembatan dengan menggunakan tiang-tiang kecil (sacrificial piles) sebagaipengendali, tiang-tiang kecil berjumlah 3 dan 5 yang disusun dalam bentuksegitiga di hulu pilar, bentuk pilar yang diteliti adalah silinder dan persegi(rectangular). Reduksi 26,5 %

Rinaldi (2002), meneliti tentang proteksi gerusan pada abutmen tipe semi sircular end (SCE) dengan kondisi clear-water scour. Proteksi gerusanmenggunakan pelat, dengan variasi jarak pelat terhadap dasar, variasilebar pelat dan variasi sudut pelat. Reduksi 24,75 %

Variabel Yang Diteliti

Variabel bebas :

Kecepatan aliran (V)

Debit (Q)

Luas penampang basah (A) = b x h

Mengukur elevasi awal saluran

Variabel terikat :

Dimensi abutment dinding vertikal tanpa sayap

Kemiringan dasar saluran atau topografi dasarsaluran(i).

Cara Penelitian Dan Analisis

DataModel saluran terbuka

Pemodelan fisik untuk mempelajari perbandingangerusan lokal yang terjadi di sekitar abutment dindingvertikal tanpa sayap dan dengan sayap pada saluranlurus, tikungan 900, dan 1800dilakukan diLaboratorium Uji Model Hidraulika, DepartemenTeknik Sipil, Institut Teknologi Bandung.

Saluran terbuka ini dimodelkan dengan dindingfiberglass dan dasar saluran terbuat dari semen, saluran memiliki bagian lurus serta sudut tikungan 90°dan 180°. Panjang as saluran dari hulu ke hilir adalah12,4 meter, lebar saluran 0,5 meter dan tinggi saluran0,4 meter, dengan dasar pasir yang ditimbun setinggi0,2 meter

Lanjutan…

Material dasar Material dasar yang digunakan dalam penelitian berupa pasir

dari Gunung Galunggung. Butiran pasir ini keras, tidakmudah pecah, sedemikian sehingga tidak mudah tergerus. Penggunaan pasir dari Gunung Galunggung bertujuan untukmempermudah penelitian, yaitu:

Kondisinya relatif sama untuk setiap kali running.

Tidak dibutuhkan dalam jumlah yang banyak karena dapatdigunakan untuk beberapa kali running.

Sudah tersedia di Laboratorium Uji Model Hidraulika ITB.

Tes gradasi agregat juga dilakukan untuk pasir yang hanyutterbawa ke hilir selama proses pengaliran debit 7 liter/detik.

Lanjutan…

Abutment

Abutment yang digunakan ada 2 (dua) jenis; abutment

dinding vertikal tanpa sayap (vertical-wall abutment) dan

abutment dinding vertikal dengan sayap (wingwall

abutment).

Abutment dinding vertikal dengan sayap dan penempatannyapada model saluran terbuka

Abutment dinding vertikal tanpa sayap dan penempatannyapada model saluran terbuka

Lanjutan…Cara Penelitian Dan Analisis

Data

Hasil perhitungan kedalaman gerusan lokaldan analisisnya

Dengan mempertimbangkan analisisparameterparameter pengaliran, seperti debit, Bilangan Froude, dan kedalaman aliran, makaberikut adalah formula-formula yang bisadigunakan untuk menghitung kedalaman gerusanlokal berdasarkan percobaan yang dilakukan diLaboratorium Uji Model Hidraulika:

1. Laursen (1960)

2. Froehlich (1989)

3. Mellvile (1997)

Lanjutan…

Analisis perbandingan kedalaman gerusan disekitar 4 (empat) abutment dinding vertikaltanpa sayap dalam potongan melintang danmemanjang untuk 4 (empat) debit rencana

Selama pengaliran 4 (empat) debit yang direncanakan, apabila dilihat dalam potonganmelintang, gerusan lokal terbesar di sekitarabutment relatif terjadi setelah pengaliran debit 7 liter/detik. Hal ini sangat masuk akal, mengingatsecara logika, debit yang terbesar memangsepantasnya memberikan hasil gerusan yang paling besar pula.

Lanjutan…

Analisis pengamatan kedalaman gerusan yang terjadi selama pengaliran 4 (empat) debit rencanadi model dengan abutment dinding vertikaldengan sayap

Secara umum gerusan paling dalam terjadi padadaerah sekitar tengah abutment. Sedangkansedimentasi tertinggi untuk debit 4, 5, dan 6 liter/detikterjadi di hilir abutment, sementara untuk debit 7 liter/detik terjadi di hulu abutment. Bentuk abutment dinding vertikal dengan sayap ini merupakan salahsatu factor yang menyebabkan perbedaan posisi danbesarnya gerusan maksimum dan sedimentasitertinggi, bila dibandingkan dengan model denganabutment dinding vertikal tanpa sayap.

Segmen Abutment

Segmen abutment 2, posisi gerusan maksimum hasilpenelitian pengairan debit 7 liter/detik

Segmen abutment 2, posisi sedimentasi

tertinggi hasil pengaliran debit 4 liter/detik

Segmen abutment 2 posisi gerusan maksimum hasilpengaliran debit 7 liter/detik

Segmen abutment 2 posisi sedimentasi tertinggi

hasil pengaliran debit 4 liter/detik

Prospek Pengembangan Penelitian Lebih Lanjut,

antara lain :

Sesuai dengan jenis abutment berdasarkan standarinternasional, setelah penelitian abutment dinding vertikaltanpa sayap dan dengan sayap ini perlu juga dilakukanpenelitian untuk abutment spill-through.

Untuk menunjang analisis yang lebih komprehensif, pengukuran kedalaman gerusan dan distribusi kecepatanjam-jaman perlu dilakukan di ketiga abutment lain selainabutment di segmen saluran dengan tikungan 180°. Peralatan pendukung yang sesuai perlu dipersiapkansebelumnya.

Percobaan mengalirkan keempat debit rencana sebaiknyatidak hanya dilakukan sekali untuk masing-masing debit. Hal ini penting sebagai bahan cross check terhadap validasipengukuran dan pengamatan. Untuk itu pertimbangan waktudan biaya penelitian menjadi faktor yang harus diperhatikan.

TERIMA

KASIH