ii. tinjauan pustaka a. model - selamat datang - digital librarydigilib.unila.ac.id/6073/16/bab...

27
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Model Model merupakan benda tiruan dari prototipe dengan skala atau dimensi hidrauliknya diperkecil atau diperbesar dengan skala model tertentu dan terhadap model tersebut akan dilakukan penyelidikan atau penelitian-penelitian hidraulik dengan melakukan percobaan-percobaan pengaliran dengan air. Secara umum, langkah-langkah atau persiapan pembuatan model meliputi : 1. Mengkaji prototype 2. Penentuan jangkauan penyelidikan dan model test yang diperlukan 3. Penentuan prototipe yang akan jadi modeltest 4. Penentuan jenis, jumlah model dan batas bagian prototype yang akan di- modeltest 5. Penentuan lokasi atau tempat model dan batas model 6. Penentuan skala model 7. Penentuan tenaga laboran dan tenaga pembantu penyelidikan B. Skala Model Skala Model dan Penjabaran Skala-skala Model Hidraulik adalah sebagai berikut:

Upload: nguyenduong

Post on 08-Mar-2019

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Model

Model merupakan benda tiruan dari prototipe dengan skala atau dimensi

hidrauliknya diperkecil atau diperbesar dengan skala model tertentu dan terhadap

model tersebut akan dilakukan penyelidikan atau penelitian-penelitian hidraulik

dengan melakukan percobaan-percobaan pengaliran dengan air.

Secara umum, langkah-langkah atau persiapan pembuatan model meliputi :

1. Mengkaji prototype

2. Penentuan jangkauan penyelidikan dan model test yang diperlukan

3. Penentuan prototipe yang akan jadi modeltest

4. Penentuan jenis, jumlah model dan batas bagian prototype yang akan di-

modeltest

5. Penentuan lokasi atau tempat model dan batas model

6. Penentuan skala model

7. Penentuan tenaga laboran dan tenaga pembantu penyelidikan

B. Skala Model

Skala Model dan Penjabaran Skala-skala Model Hidraulik adalah sebagai berikut:

5

1. Sebangun Geometrik

Sebangun geometrik dipenuhi apabila model dan prototip mempunyai bentuk

yang sama tetapi berbeda ukuran. Hal ini berarti bahwa perbandingan antara

semua ukuran panjang yang bersangkutan termasuk kekasaran antara model

dan prototip adalah sama. Perbandingan ini disebut dengan skala geometrik

model (nL) :

ukuran di prototipe

ukuran di model …........……………….….……………….(1)

Semua ukuran yang ada di sebarang titik pada model dan prototip harus

mempunyai skala yang sama.

Skala panjang :

nL

L

L

L

L

m

p

m

p

2

2

1

1

…………………………………………...……….…..(2)

Skala Luas :

2

2

1

2

1

1

1nL

L

L

A

A

m

p

m

p

………………………………………………………(3)

Skala Volume :

3

3

1

3

1

1

1nL

L

L

V

V

m

p

m

p

……………………………………………………….(4)

Sebangun geometrik sempurna tidak selalu mudah dicapai. Sebagai contoh

kekasaran permukaan dari model yang kecil mungkin tidak merupakan hasil

dari skala model, tetapi hanya dibuat permukaan yang lebih kecil daripada

prototip.

m

p

L

LnL =

6

2. Sebangun Kinematik

Sebangun kinematik terjadi antara prototipe dan model jika prototip dan

model sebangun geometrik dengan perbandingan kecepatan dan percepatan di

dua titik yang bersangkutan pada prototip dan model untuk seluruh pengaliran

adalah sama.

v

m

p

m

pn

V

V

V

V

2

2

1

1

………………………………………………….……...(5)

dan

a

m

p

m

pn

a

a

a

a

2

2

1

1

………………………………………………....……...(6)

Besaran kinematik seperti kecepatan, percepatan, debit aliran dan sebagainya

dapat diberikan dalam bentuk skala panjang dan skala waktu.

Skala kecepatan :

nT

nL

T

L

T

L

v

vn

m

m

p

p

m

p

v

……………………………………………………….(7)

Skala Percepatan :

2

2

2

nT

nL

T

L

T

L

a

an

m

m

p

p

m

p

a

……………………………………………………..(8)

Skala debit :

nT

nL

T

L

T

L

Q

Qn

m

m

p

p

m

p

Q

3

3

3

………………………………………………...…..(9)

7

1)(

)(

m

p

Fr

Fr

3. Sebangun Dinamik

Jika prototip model sebangun geometrik dan kinematik, dan gaya-gaya yang

bersangkutan pada model dan prototip untuk seluruh pengaliran mempunyai

perbandingan yang sama dan bekerja pada arah yang sama, maka dikatakan

sebagai sebangun dinamik.

m

p

m

p

F

F

F

FnF

2

2

1

1

……………………………………………………..(10)

4. Penjabaran skala besaran-besaran

a. Skala Kecepatan Aliran (nv)

Yang menentukan macam keadaan aliran adalah bilangan Froude (Fr)

2/1)(gh

vFr ………………………………………………….(11)

Supaya macam aliran di model sama dengan di prototype maka

(Fr)p = (Fr)m ; (Froude criteria, flow pattern criteria).

p = prototype

m = model

Skala bilangan Froude = Frn =

……..………...(12)

mpgh

v

gh

v)

)()

)( 2/12/1

2/1

2/12/1

.)()(

m

p

m

p

m

p

mm

m

pp

p

h

h

g

g

v

v

gg

v

gg

v

)(2/1

hgv nnn

)(2/1

hv nn ..................................................................................... (13)

8

mp gg

b. Skala Waktu Aliran (nt)

Dari rumus : waktu ( t ) = )(

)(

vKecepatan

LJarak

tn =

v

L

n

n (t) =

v

L maka akan didapat

vv = ( hn ) 21

= (t) =

h

L

n

n2

1

......................................... (14)

Untuk undistorted model tn = hn 21

(2.3) Skala Debit

Dengan rumus Q = v . Qn F ; F = luas basah = L . h

Maka :

Qn = vn . Fn

vn = ( hn ) 21

Qn = ( hn ) 21

Ln .........................................(15)

Fn = Ln . hn

c. Skala Koefesien Chezy

Dari rumus Chezy : v = C Ih. (untuk saluran lebar)

Maka :

Qn = vn . ( hn ) 2

1

. ln 21

ln =

L

h

n

n ln =

L

h

n

n2

1

.................(16)

9

vn = hn 21

Untuk undistorted model cn = 1 .................................…..………(17)

d. Skala koefesien Manning

Dari rumus Manning : n

lRv

21

82

dalam metris system

atau : n

lRv

21

82

49.1 dalam feet system maka didapat:

vn =…...................…........................................…………………(18)

Untuk undistorted model : Rn = hn Jadi hn = 6

1

hn . ................. (19)

e. Skala kekasaran untuk undistorted model :

C = 18 log

a

R6 dimana

C = Coeffecient Chezy

R = h, untuk saluran yang lebar

a = tingkat kekasaran = ½ k ; dimana k = kekasaran

v

6.11 dimana v = ghI

= kinematic viscosity

1. Untuk keadaan hidrolis kasar : a >>

18 log k

h12 ................................................................................... (20)

Untuk undistorted model cn = 1 akan memberikan

kn = hn = ..................................................................................... (21)

10

2. Untuk keadaan hidrolis halus dari

n =v

6.11 di dapat;

n = n . 1kvn ; kv

n = 21

hn ....................................................... (22)

n = n . nh-2

Tidak ada efek skala bilamana = nh

na = nh = nl . nh -1/2

nl = nh -3/2

Ini berarti bahwa untuk keadaan hidrolis halus bilamana di

kehendaki tidak terjadi effek skala harus di model dipergunakan

macam zat cair yang lain dengan skala seperti tersebut diatas. Hal

ini biasanya sukar dipenuhi. (bila terbukti pula bahwa efek skala

tidak akan terjadi bilamana bilangan Reynold

Re = 1.

Lv .................................................. (23)

f. Kesalahan Maksimum

Untuk menentukan kesalahan maksimum yang diijinkan ditentukan oleh

persamaan (Shaap, J.J, 1981) sebagai berikut :

Hr = Hm – Kh

Dengan :

Hr = tinggi air di prototip

Hm = tinggi air di model

Kh = ho pada model yaitu tinggi kecepatan = v2/2g

11

Hubungan secara proporsioal antar debit per satuan lebar dengan tinggi air

di atas pelimpah (Hd) adalah :

Q = Cd (Hr 3/2 – Hm 3/2)

Dengan Cd adalah koefisien debit dengan asumsi nilai Cd di prototip dan

di model adalah sama, maka :

Hm

HrQ

23

1 ........................................................................... (24)

Dalam hal ini Q adalah kesalahan maksimum yang selanjutnya diberi

notasi Km, sehingga :

Hm

KhHrKm

)(1

23

................................................................. (25)

Dengan menggunakan persamaan di atas, nilai Km harus lebih kecil

atau sama dengan 5% (≤5%)

g. Perhitungan skala diameter butir dasar sungai untuk penyelidikan

Local Scouring

Dipakai kriteria :

Harga

cr

di model harus sama dengan di prototype. (Brousers, 1967)

= tractive force = g . h . i

cr = critical tractive force

Harga cr = dapat diketahui misalnya dari :

1. Rumus White :

12

wscr

gd = n

6

tg ...................................................... (26)

Dimana;

s = Spesific density dari material dasar

w = Spesific density dari air

= Suatu koefesien yang berhubungan dengan deviasi dari

garis gerak dengan titik berat butir.

n = d2 x jumlah butir persamaan luas

n = packing coefficient n << 1

2. Grafik Shield

Penggunaan grafik Shield lebih mudah dari pada dengan penggunaan

rumus White meskipun pada grafik Shield tidak dimasukkan faktor

yang lebih lengkap ( , dan n).

(a). Dari grafik Shield terlihat bahwa untuk diameter butir d 4

mm, maka cr = 800 d

Dengan demikian skala butir dapat dihitung sebagai berikut :

pcr

p =

mcr

.................................................................... (27)

p

th

pp

d

ppg

800

... =

m

mmmm

d

thg

800

... ................................................ (28)

m

p

d

d =

m

=

mh

h =

mt

t Untuk undistorted model ;

mt

t = 1

dn = n . hn dimana (gp = gm = g )

13

Bilamana di model dipakai material yang spesifikasi densitinya sama

dengan di prototype maka n = 1

Jadi nd = nh .................................................................................. (29)

(b). Bilamana di model dipakai material dengan butir < 4 mm maka

untuk mencari skala butir kita dapat langsung mempergunakan

grafik Shield.

cr

dengan mudah dapat dihitung :

()p = ihgp ... ............................................................................ (30)

cr = akan didapat dari grafik Shield bilamana diameter dp di

prototype diketahui

Selanjutnya :

mcr

=

cr

........................................................................... (31)

mcr

mmm ihghm

... =

cr

p ihgh ... =

mt

t = 1 Untuk undistorted model

(cr)m = (cr)p .

h

hmm . .................................................................. (32)

(cr)m = (cr)p . 1

n

1

hn ............................................................ (33)

Bila kita menentukan/ mengetahui :

o Jenis material di prototype dan jenis material di model yang

dipakai ( n diketahui)

14

o Skala h ( hn diketahui).

Dan (cr)p sudah diketahui maka (cr)m dapat dihitung.

Dengan menggunakan grafik Shield maka dengan harga (cr)m

tertentu kita akan dapati dm, kemudian harga nd = md

d akan

diketahui.

Catatan :

Untuk sungai prototype debit sungai selalu berubah, sehingga

perhitungan skala diameter butir pada suatu macam debit akan

memberikan skala butir lain untuk debit yang lainnya. Dengan

demikian karena banyaknya variasi debit di sungai perhitungan skala

butir tidak mungkin dilakukan dengan tepat, hanyalah pendekatan

saja. Pemilihan diameter butir dasar sungai untuk dipakai di model

merupakan hal yang sulit dalam hydraulic model investigation.

h. Penjabaran skala kecepatan aliran dengan memperhatikan adanya

penggerakan bedload transport di dalam sungai.

Pada rumus-rumus bedload transport antara lain seperti :

1. Meyer-Peter Muller (M.P.M)

S = 8 3d . g

d

hi

- 0,0473/2 ....................................... (34)

Dimana : S = sediment transport rate m3/det/m1

D = diameter butir rata-rata material

w

ws

.................................................................................... (35)

15

s = Spesific density dari material (pasir)

w = Spesific density dari air

g = Percepatan gaya berat

= ripple factor =

23

90

5

c

c o

C50 = Koefesien Chezy dengan perhitungan berdasarkan diameter butir

d50

C90 = Koefesien Chezy dengan perhitungan berdasarkan diameter butir

d90

h = dalamnya air

i = kemiringan garis energy

2. Frylink

X = 5 Y-3/2 e -0.27 ..................................................................... (36)

Y ; dimana X =2

13)( dg

s

Y =

hi

d

3. Einstein

g

s

s

b

.

21

3

1

gd = f

RI

d ........................................................... (37)

Sb = sediment transport rate

secm

N

Dari rumus-rumus diatas terlihat bahwa di dalam setiap selalu terdapat

dua parameter yang tidak berdimensi yaitu yang dinamakan :

a. Transport parameter X =2

13)( dg

s

dan

16

b. Flow parameter Y =

hi

d

Jadi rumus-rumus bedload transport tersebut berbentuk

X = f (Y)

Agar tidak terjadi efek skala maka syaratnya ialah bahwa

harga-harga parameter tersebut sama baik diprototype maupun

di model.

nY = 1

nX = 1

syarat tersebut menghasilkan :

ns = nd3/2 . nΔ ½ dan nh i = nΔd ......................................... (38)

dengan menggunakan rumus Chezy v = C h i maka

persamaan terakhir akan menjadi :

2

vn = dn . 2

cn . 1

vn

..................................................... (39)

Ini adalah merupakan skala kecepatan aliran dimanan terdapat

pergerakan bedload transport.

Skala kecepatan ini disebut ideal velocity scale.

Seperti tersebut di 3.1. berdasarkan flow pattern criteria

(Floerde criteria) :

vn = 21

hn atau 2

vn = hn ..................................................... (40)

Dengan mempersamakan kedua rumus 2

vn tersebut maka

hn = dn . 2

cn . 1

vn

..................................................... (41)

Untuk undistrorted model 2

cn = 1

17

Jadi hn = dn . . 1

vn

...................................................... (42)

Dengan rumus ini maka akan didapat skala diameter butir bila

telah kita tetapkan skala dalam, macam criteria yang dipakai

yang mempengaruhi harga ripple factor.

i. Skala waktu pergerakan sediment tansport/bedload transport

(Undistorted model)

Dapat dijabarkan bahwa skala waktu pergerakan sediment transport adalah

nT

s

h

n

n3

dimana m

p

ss

sn ........................................................................... (43)

Sp = sediment (bedload) transport rate di prototype

Sm = sediment (bedload) transport rate di model

Jadi skala waktu pergerakan air nt tidak sama dengan skala waktu

pergerakan bedload;

nT = 21

hn ................................................................................................ (44)

Catatan : Secara teoritis skala waktu bedload transport tersebut dihitung

tetapi pada prakteknya untuk suatu sungai dimana Sp selalu berubah

berhubungan dengan perubahan debit maka nT juga untuk suatu model

tidak akan tetap harganya. Tetapi bilamana debit yang mengalir disungai

konstan dalam jangka waktu tertentu n masih dapat dihitung.

Harga n juga tidak akan mungkin teliti karena meskipun debit yang

mengalir constant harga S tidak teliti pula (sampai sekarang belum ada

18

rumus bedload transport yang tepat karena banyaknya asumsi-asumsi

parameter antara lain gradasi, ripple factor dan sebagainya).

j. Ringkasan

Ringkasan besaran antara model dan prototype disajikan pada tabel 2.1 di

bawah ini:

Tabel 2.1 Besaran antara Model dengan Protoype

No B e s a r a n Notasi Skala besaran

1 Besaran geometris

- Panjang, lebar

- Dalam, tinggi

L

Ln

2 Kecepatan Aliran H hn

3 Waktu Aliran V

4 D e b i t T vn = 2

1

hn

5 Kekasaran Q tn = 2

1

hn

6 Butir material dasar K Qn = 2

1

hn

7 Koefesien Chezy d kn = 2

1

hn

8 Koefesien Manning C dn = hn

9 V o l u m e N vn = 1

10 G a y a V nn = 6

1

hn

Bedload transport rate G

11 E n e r g y S vn =

s

hn

Percepatan grafitasi E Gn =

3

hn

12

13

Specific density

Skala waktu Pergerakan

Bedload

G

T

sn =ms

p

En

gn =

n =

2

3

h

s

n

n

19

C. Aliran Debris

Aliran debris (debris flow) adalah aliran campuran antara air (air hujan atau

air yang lain) dengan sedimen konsentrasi tinggi yang meluncur kebawah

melalui lereng atau dasar alur berkemiringan tinggi. Aliran ini seringkali

membawa batu-batu besar dan batang-batang pohon, meluncur kebawah

dengan kecepatan tinggi (biasanya masih dibawah kecepatan mudflow)

dengan kemampuan daya rusak yang besar terhadap apa saja yang dilaluinya

seperti bangunan rumah atau fasilitas lainnya sehingga mengancam

kehidupan manusia. Aliran debris tidak terkait langsung dengan letusan

gunung api, namun dapat terjadi di daerah vulkanik maupun non-vulkanik.

Penggunaan terminologi pergerakan massa debris atau sedimen yang tidak

konsisten. Sebagai contoh istilah mudflow dapat dikonotasikan dengan cepat

sebagai suatu proses geologi deformasi plastisitas kemiringan tanah liat mulai

dari sangat lambat sampai dengan sangat cepat (Skempton and Hutchinson,

1969), atau sebagai suatu aliran turbulen air berlumpur yang mengangkut

sedimen berbutir kasar (termasuk batu besar) sebagai angkutan dasar atau bed

load (Kurdin, 1973).

1. Bentuk tipikal aliran debris

a. Tipe bor bergelombang, terjadi apabila aliran debris banyak

mengandung batu-batu yang berukuran besar

20

b. Tipe bor pisau, terjadi apabila aliran debris banyak mengandung

material pasir campur kerikil atau batu-batu berukuran kecil sampai

sedang

c. Tipe bor bergelombang memutar, terjadi apabila aliran debris yang

banyak mengandung lumpur mengalir pada palung sungai yang relatif

halus atau kemiringan dasar sungai landai.

Gambar 2.1 Propile memanjang dan melintang aliran debris

( H.Suwa & S.Okuda, 1985)

2. Sifat Fisik Aliran Debris

Terdapat berbagai macam aliran debris, aliran piroklastik merupakan

aliran debris dengan sedimen yang kering, sedang aliran lahar merupakan

aliran debris dengan sedimen jenuh air. Perbedaan sedimen kering dan

sedimen jenuh air

21

n = t

v

V

V=

tv

v

VV

V

Vt = (l – n) Vt

Vv = Va + Vv = nVt

S = vV

V =

wS = v

w

V

V aS =

v

a

V

V

1 aw SS

= .anS

s = (1-n)1

Gambar 2.2 .; Sifat fisik sedimen aliran debris (sumber: Thomas Blanc, 2008)

Dalam aliran debris sedimen jenuh air, volume fase padat antara 50% s/d 80%,

sedang volume fase cair berkisar antara 20% s/d 50%. Kerapatan fase padat

berkisar antara 2500 kg/m³ s/d 3000 kg/m³, sedang kerapatan fase cair berkisar

n = ruangan pori diantara fase padat

Vv = volume ruangan

Vt = volume total campuran tiga fase tanah

Vs = volume fase padat

V2 = volume fase udara

Vw = volume fase air,

Sα = derajat kejenuhan air

Sw = derajat air dalam ruangan pori

Ss = derajat udara dalam ruangan pori

= kepadatan fase cair (α)

s = kepadatan fase padat

w = kepadatan air (1000 kg/m3 )

s = kepadatan partikel padat (2650 kg/m3)

sediment jenuh air, jika Sa = 0 dan Sw = 1 seluruh ruangan pori terisi air

sediment kering, jika Sa = 1 dan Sw = 0

sediment setengah jenuh air, jika 0 < Sw < 1, ruangan pori terisi oleh air

dan udara

22

antara 1000 kg/m³ s/d 1200 kg/m³. Kekentalan aliran debris sedimen jenuh air,

berkisar antara 0,001 kg/m.dt s/d 0,1 kg/m.dt, sudut geser dalam berkisar antara

250 s/d 450. Oleh karena aliran didominasi face padat, maka yang berlaku hukum

mekanika bukan hukum hidrolika. Faktor air, seperti limpasan hujan dan air tanah,

hanyalah sebagai pemicu terjadinya aliran debris.

3. Ciri – Ciri Aliran Debris

Karakteristik aliran debris sangat berpengaruh terhadap kerusakan yang

ditimbulkan. Beberapa ciri aliran debris penyebab besarnya kerusakan yang

ditimbulkan antara lain adalah :

a. Aliran debris mengalir menuruni lembah atau kelerengan dengan

kecepatan sangat tinggi. Untuk aliran debris tipe batuan (gravel type

debris flow) dengan kandungan batu-batu besar dapat mencapai

kecepatan 5½ - 10 m/dtk, sementara itu aliran debris tipe Lumpur

(mudflow type debris flow) dengan kandungan batu sangat sedikit

mengalir dengan kecepatan 10½ - 20 m/dtk.

b. Aliran debris mengandung batu-batu besar dan seringkali juga

membawa batang-batang kayu. Batu besar yang terbawa di bagian

depan aliran debris dapat mencapai diameter beberapa meter,

sedangkan batang kayu hutan yang terbawa mencapai panjang 10 meter,

sehingga bagian depan aliran debris ini akan mempunyai kekuatan yang

sangat besar.

c. Aliran debris terjadi secara mendadak dan cepat sekali, tidak dapat

diduga sebelumnya karena tanda-tanda awal akan terjadi aliran debris

23

sangat sulit dideteksi. Setelah terjadi baru terdengar suara gemuruh. Hal

inilah yang menyulitkan bagi penduduk untuk menghindar dan

mengungsi karena sulitnya memberikan peringatan secara dini (early

warning sistem), sehingga ketika mengetahui kedatangan aliran debris

dan akan menghindar sudah terlambat.

4. Proses Erosi dan Deposisi

a. Proses erosi

Kemampuan debris saat mengalir (disebut sebagai “aliran debris”)

mengerosi endapan sedimen yang ada di dasar sungai, seperti gambar di

bawah ini.

Gambar.2.3 Sket erosi oleh aliran debris (sumber: Thomas Blanck, 2008)

Laju besarnya endapan sedimen di dasar sungai yang tererosi oleh

aliran debris dirumuskan, sebagai berikut :

hvctvee rsr ....................................................................... (45)

Dimana :

24

er adalah laju besarnya endapan sedimen di dasar sungai yang tererosi

oleh aliran debris. C* adalah konsentrasi volumetrik endapan sedimen

di dasar sungai, θ adalah sudut kemiringan dasar sungai, θe adalah

sudut kemiringan equilibrium dasar sungai, v adalah ratarata kecepatan

aliran debris, h adalah kedalaman aliran, DS adalah jarak yang

ditempuh aliran debris selama waktu Dt.

Selanjutnya dari rumus (9) diperoleh

v

er = s

hc

....................................................................................... (46)

Hukum Egashira mengenai kemampuan aliran debris mengerosi

endapan- endapan sedimen didasar sungai dibangun berdasarkan rumus

(2) dengan memasukan parameter (θ - θe) = arctan (Dh/DS), sehingga

diperoleh;

re = evc tan ........................................................................... (47)

Dengan :

e = tan-1

tan

wws

ws

c

c

................................................... (48)

dimana; VS adalah kepadatan endapan sedimen di dasar sungai yang

tererosi oleh aliran debris. w adalah kepadatan aliran debris, C adalah

konsentrasi sedimen aliran debris, Ø adalah sudut geser dalam endapan

sedimen di dasar sungai, yang kurang lebih besarnya sama dengan

kemiringan kekasaran dasar sungai tan Øb .

25

Berdasarkan penelitian Takahashi (1992), besarnya konsentrasi sedimen

aliran debris C tidak akan melebihi konsentrasi volumetrik endapan

sedimen di dasar sungai, C*, sehingga;

cc 9.0 ............................................................................................ (49)

Menurur Hungr (1995), proses erosi yang terjadi selama perjalanan

aliran debris dirumuskan :

re = Es x h x v .................................................................................... (50)

dimana; h adalah kedalaman aliran debris dan v adalah kecepatan rata-

rata aliran debris. Dalam hal ini, parameter ES adalah laju perpindahan

partikel akibat proses erosi, disebut sebagai laju penambahan erosi,

yaitu; berkurangnya dasar sungai per satuan kedalaman aliran debris.

Ukuran parameter ini “per meter”. Parameter er adalah laju erosi per

satuan waktu dan nilainya tergantung kecepatan aliran debris. ES tidak

tergantung oleh kecepatan aliran debris.

b. Proses deposisi

Apabila θe > θ, maka laju erosi (er) negatif, berarti terjadi pengendapan,

hal ini menyebabkan volume aliran debris berkurang selama perjalanan.

Ketika er > 0, maka dh/dt < 0. Dalam perhitungan, hukum Egashira

menilai besarnya pengendapan tidak berdasarkan pengurangan tinggi

partikel (pengurangan kedalaman aliran debris), melainkan berdasarkan

kecepatan partikel (kecepatan aliran debris) sama dengan 0 m/dt.

Hukum Egashira hanya digunakan untuk menghitung proses erosi.

26

Dengan demikia, jika laju erosinya negatif, berarti tidak terjadi

perubahan volume aliran debris.

D. Aplikasi Pengaman Pilar Jembatan

1. Pengaman Pilar Jembatan Dengan metode Bored Pile

Hampir di setiap proyek konstruksi pondasi tiang merupakan teknologi

pondasi dalam yang telah biasa dipergunakan. Salah satu metode

pemasangan tiang pondasi ini adalah dengan sistem bor. Meski tak

sepopuler pondasi tiang pancang, penggunaan tiang bor ini semakin

banyak dijumpai. Dalam kedalaman dan diameter dari tiang bor dapat

divariasi dengan mudah, pondasi tiang bor dipakai untuk beban ringan

maupun beban berat seperti bangunan bertingkat tinggi dan jembatan. Juga

dipergunakan pada menara transmisi listrik, fasilitas dok, kestabilan

lereng, dinding penahan tanah, pondasi bangunan ringan pada tanah lunak,

pondasi bangunan tinggi, dan struktur yang membutuhkan gaya lateral

yang cukup besar, dan lain-lain. alat yang digunakan disesuai pada kondisi

tanah dan teknik pengeboran tertentu saja. Salah satunya adalah fight

auger. Alat yang sederhana dan ringan ini mempunyai kemampuan

membuat lubang bor berdiameter 0,8-3,6 m. Cara kerjanya, rig akan

berputar masuk ke tanah sampai terisi penuh oleh tanah, kemudian ditarik

kembali ke atas dan diayun supaya tanah yang menempel lepas dari

pisaunya. Alat ini efektif pada jenis tanah clan batuan lunak. Tetapi karena

di lapangan biasanya mengalami kesulitan pada saat pengeboran, maka

dapat meggunakan mesin bor lainnya atau mengganti pisaunya dengan

27

yang lebih baik. Pisau berbenruk spiral melancip akan membantu dalam

pengeboran tanah yang keras dan batuan. Selain itu juga terdapat beberapa

peralatan lain bor seperti bucket auger. Berfungsi unruk mengumpulkan

basil galian dalam keranjang berbentuk spiral dengan cara mengambil

tanah dari galian ke atas dan dibuang, alat ini biasanya berfungsi baik pada

tanah pasir.

a. Metode Konstruksi Tiang Borpile

Cara konvensional untuk konstruksi tiang bored pile adalah dengan

menggali secara manual, kemudian melakukan pengecoran beton. Jenis

tiang bor yang dikerjakan dengan cara ini sering disebut tiang Strauz.

Cara ini amat membatasi kedalaman dan jenis tanah yang dapat

ditembus, sehingga terutama hanya digunakan untuk bangunan

residential atau bangunann ringan lainnya. Dengan ditemukannya alat-

alat bored pile modern, maka pelaksanaan konstruksi menjadi lebih

mudah. Untuk suatu jenis alat pembor, lama waktu pemboran

tergantung dari kemampuan dan tenaga dari mesin.

b. Pengeboran dengan cara kering (dry method)

Cara ini membutuhkan tanah jenis kohesif dan muka air tanah berada

pada kedalaman di bawah dasar lubang bor, atau jika permeabilitas

tanah sedernikian kecilnya sehingga pengecoran beton dapat dilakukan

sebelum pengaruh air terjadi.

28

c. Pemboran dengan Casing

Casing diperlukan karena runtuhan tanah (caving) atau deformasi

lateral dalam lubang bor dapat terjadi. Perlu dicatat bahwa slurry perlu

dipertahankan sebelum cosing masuk. Dalam kondisi tertentu, casing

harus dimasukkan dengan menggunakan vibrator. Penggunaan casing

harus cukup panjang dan mencakup seluruh bagian tanah yang dapat

runtuh akibat penggalian dan juga diperlukan bila terdapat tekanan

artesis. Casing juga dibutuhkan pada pengecoran di atas tanah atau di

tengah-tengah air misalnya pada pondasi untuk dermaga atau iembatan.

d. Pelaksanaan dengan Slurry

Metode borpile ini hanya dapat dilakukan untuk suatu situasi yang

membutuhkan casing. Tinggi slurry dalam lubang bor harus mencukupi

untuk memberikan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan air di sekitar

lubang bor. Bentonite yang dicampur dengan air adalah bahan yang

dipakai sebagai slurry. Umumnya diperlukan bentonite sebanyak 4%

hingga 6% untuk pencampuran tersebut.

Dalam penggunaan slurry, umumnya, dikehendaki agar tidak

membiarkan bahan ini terlalu lama dalam lubang galian sehingga

campuran tersebut tidak menyebabkan suatu bentuk bahan kental (cake)

yang menempel di dinding lubang bor. Bila lubang bor telah siap, maka

anyaman tulangan segera dimasukkan. selanjutnya dimasukkan

treminya.

29

Bilamana tiang bor hanya hanya memikul beban lateral di kepala tiang,

maka tulangan tidak harus sampai ke dasar pondasi. Cukup sampai

posisi di mana gaya- gaya tersebut harus dipikul oleh beton dan

tulangan bersama-sama.Tetapi bilamana tiang bor digunakan sebagai

shoulder pile, tuiangan umumnya harus dipasang pada seluruh

kedalaman. Karena momen terbesar berada di sekitar kedalaman batas

galian, maka kerapatan tulangan lebih besar pada lokasi tersebut.

Aspek penting lain dalam tulangan adalah kekakuan yang harus

dipertahankan pada saat pengangkatan tulangan, agar tidak berubah

bentuk dan tetap lurus pada saat rnasuk ke dalam lubang bor. Untuk

memproleh bentuk yang silindris kadang-kadang diperlukan pengkaku

(stiffener) pada penampang melintang dan tulangan. Tahu beton

(concrete decking) dapat diperlukan untuk mempertahankan adanya

selimut beton pada sisi luar tulangan.

Ada beberapa jenis pondasi bored pile yaitu:

1. Bored pile lurus unuk tanah keras;

2. Bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk bel;

3. Bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk trapesium

4. Bored pile lurus untuk tanah berbatuan

2. Pengaman Pilar Jembatan Dengan metode Sheet pile

Sheet pile merupakan salah satu jenis retaining wall. Sheet pile terbuat

dari baja, beton, kayu atau sheet pile dari plastik yang saling

30

berhubungan satu sama lainnya membentuk dinding yang kontinu

sepanjang tebing saluran. 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 Parameter yang digunakan dalam

penentuan kedalaman sheet pile adalah

Pa = Pa1 + Pa2 (tekanan tanah aktif) ............................................... (51)

Pa = γh1Ka + γ h2K a ...................................................................... (52)

K = Kp – Ka (Koefisien tanah) ........................................................... (53)