mekanika tanah - ocw.upj.ac.id ?· mekanika tanah modul 4 rembesan dan teori jaringan universitas...

Download MEKANIKA TANAH - ocw.upj.ac.id ?· MEKANIKA TANAH MODUL 4 REMBESAN DAN TEORI JARINGAN UNIVERSITAS PEMBANGUNAN…

Post on 08-Jul-2019

213 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • MEKANIKA TANAH MODUL 4

    REMBESAN DAN TEORI JARINGAN

    UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA Jl. Boulevard Bintaro Sektor 7, Bintaro Jaya Tangerang Selatan 15224

  • PENDAHULUAN

    Konsep pemakaian koefisien permeabilitas k untuk menjelaskan keadaan aliran fluida yang melalui medium berpori telah dibahas sebelumnya. Sekarang pembahasan lebih lanjut adalah menentukan seberapa besar jumlah rembesan yang melalui suatu massa tanah..

  • PENDAHULUAN

    Dua tipe kondisi aliran, confined dan unconfined

    Lapisan A adalah lapisan confined

    lapisan B adalah lapisan unconfined

    Dibatasi oleh lapisan dengan permeabilitas rendah

  • PENDAHULUAN

    Perkiraan jumlah rembesan sangat penting apabila akan digunakan dinding penghalang untuk membatasi masuknya air ke dalam suatu galian.

    Bahan-bahan yang dipakai dapat berupa dinding beton pracetak, turap baja atau kombinasi dari material-material lainnya.

  • PENDAHULUAN

    Suatu bendungan dengan pizometer pada gambar di atas. Total kehilangan energi/tekanan adalah 19 m ( hL).

    a) Hitung tinggi tekanan hp dan total head h untuk pizometer A sampai E

    b) Tentukan tekanan ke atas pada dasar bendungan di titik C

  • Tekanan ke atas (uplift pressure)

    kPasmmkgpzhhgzhgghp

    C

    CLCLWCCWpWC

    19620/81.9/1000 23

  • SEEPAGE (REMBESAN)

    DEFINISI PROSES MENGALIRNYA AIR MELALUI TANAH

    2 DIMENTIONAL SEEPAGE

    SYARAT ALIRAN STEADY

    KEADAAN STEADY (tidak tergantung waktu)

    Tercapai bila tanah jenuh Perbedaan tegangan Massa tanah Kecepatan aliran

    TETAP

  • Penyelesaian masalah seepage dapat dilakukan dengan beberapa metode, al : Grafis ( penggambaran flow net) Analitis (finite element method) model

  • PERSAMAAN KONTINUITAS ALIRAN AIR TANAH

    Dalam keadaan yang sebenarnya, air mengalir dalam tanah tidak hanya dalam satu arah saja dan tidak juga seragam untuk seluruh luasan yang tegak lurus arah aliran.

    jaringan aliran (flow net)

    Hukum kontinuitas Persamaan Laplace (keadaan aliran tunak di suatu titik pada massa tanah. )

    apabila tanah jenuh penuh, gradien hidrolik tidak berubah, massa tanah yang ditinjau konstan dan tingkat aliran itu sendiri juga konstan

  • Pers. Laplace : Garis aliran : garis sepanjang aliran air yang mengalir dari hulu ke hilir

    melaluitanah tembus air ( F G H) Garis ekipotensial : garis yang memiliki tinggi tekanan (pressure head ) sama (JK

    atau LM)

  • (a) Satu turap yang dipasang ke dalam lapisan tembus air

    (b) aliran pada elemen massa tanah A

    + . + +

    . . . + . . = 0

    RATE OF IN FLOW = RATE OF OUT FLOW

    . +

    . = 0

    +=

  • HUKUM DARCY

    x

    hkikv xxxx

    z

    hkikv zzzz

    DAN

    +=

    MAKA : 02

    2

    2

    2

    z

    hk

    x

    hk zx

    Bila medium tanah isotropik , maka kx = kz

    Persamaan kontinuitas menjadi : 0

    2

    2

    2

    2

    z

    h

    x

    h

  • Persamaan di atas tersebut menghasilkan sekelompok kurva yang memotong bidang XY

    Salah satu kurva merupakan jalur aliran dari sebuah partikel air dari A menuju B, dan kurva lainnya merupakan garis tinggi tekan h yang konstan disebut garis ekipotensial

    Pada titik C, kemiringan kurva AB adalah yang dihitung sebagai berikut :

  • x

    hkv xx

    y

    hkv yy

    dan

    xhk

    yhk

    v

    v

    x

    y

    x

    y

    tan dari gambar

    Dengan ketentuan bahwa di setiap garis tekanan konstan, misal dari titik C ke D , h = konstan dan karena turunan dh = 0, tetapi turunan dh adalah :

    02

    2

    2

    2

    dhdy

    y

    hkdx

    x

    hk yx

    yhk

    xhk

    dx

    dy

    y

    x

    Membaginya dengan dx akan diperoleh:

    Kebalikan dari tan :

    maka kelompok kurva yang didefinisikan oleh persamaan Laplace selalu saling berpotongan tegak lurus

    Garis dimana vektor kecepatan ( dari hulu ke hilir) ditinjau sebagai garis aliran (flow line). Garis dimana energi atau tinggi tekan total = konstan disebut garis ekipotensial

    Kombinasinya FLOW NET

  • JARINGAN ALIRAN (FLOW NET)

    Flow net digunakan untuk perhitungan aliran air di dalam tanah dan elevasi dari tinggi tekan di dalam medium tanah

    Garis aliran merupakan garis sepanjang mana butir butir air akan bergerak dari bagian hulu ke bagian hilir sungai melalui media tanah yang tembus air (permeable)

    (A)(B)

  • PERSYARATAN DALAM PEMBUATAN JARINGAN ALIRAN

    Perpotongan garis ekipotensial dengan garis alir membentuk sudut siku-siku Elemen flow net mendekati bujur sangkar Penggambaran dilakukan dengan cara coba-coba dengan mengingat syarat batas

    SYARAT BATAS

    Permukaan di hulu dan hilir dari lapisan permeabel (AB dan EF) terdapat

    garis ekipotensial

    Karena AB dan EF garis ekipotensial , maka semua garis alir yang

    memotongnya harus membentuk sudut siku-siku

    Kondisi batas pada lapisan kedap air , GH adalah garis alir dan juga

    permukaan sheet pile yang kedap air BCDE adalah garis alir

    Garis garis ekipotensial yang memotong BCDE dan GH membentuk sudut

    siku-siku

  • PERHITUNGAN SEEPAGE

    Debit air yang melalui saluran alir (flow chanel) per satuan panjang ( bidang tegak lurus arah alir), masing-masing ada sebagai berikut : q1 = q2 = .....= q

    Dari hukum Darcy :

    =

    =

    =

    Karena elemen2 flow net berbentuk bujur sangkar, maka penurunan tinggi tekan dari garis ekipotensial yang berdampingan adalah sama dan disebut potential drop

    1 2 = 2 3 = =

  • PERHITUNGAN SEEPAGE

    =

    Dimana : H = beda tinggi tekan di hulu dan di hilir Nd = number of drop

    Jika jumlah saluran air (number of flow chanel) pada suatu flow net adalah nf, maka :

    =

    =

  • TEKANAN KE ATAS (UPLIFT PRESSURE)

    Beda tinggi tekan hulu dan hilir = 7 m Nd = 7

    Jadi kehilangan tinggi tekan tiap drop = H/nd = 7/7 = 1 m

    Air dalam keadaan statis di dalam tanah akan mengakibatkan tekanan hidrostatis yang arahnya ke atas (uplift )

  • Titik A : hA = [ (7 +2) (7/7)] = 8 m

    Titik B : hB = [ (7 +2) 2 (7/7)] = 7 m

    Titik C : hC = [ (7 +2) 3 (7/7)] = 6 m

    Titik D : hD = [ (7 +2) 4 (7/7)] = 5 m

    Titik E : hE = [ (7 +2) 5 (7/7)] = 4 m

    Titik F : hF = [ (7 +2) 6 (7/7)] = 3 m

    PRESSURE HEAD

    UPLIFT PRESSURE

    Titik A : hA . w = 8 x 1 t/m3 = 8 t/m3

    Titik B : hB . w = 7 x 1 t/m3 = 7 t/m3 dst

  • DIAGRAM UPLIFT PRESSURE

  • Contoh soal

    Pertanyaan : 1) Kehilangan energi total 2) Vol total aliran 3) Tinggi energi total P

  • Contoh soal

    Gambar aliran flow net