GERUSAN LOKAL 8/1/14 19:02
Teknik Sungai
Gerusan Lokal (Local Scour) Mekanisme Prediksi kedalaman gerusan Pengendalian
8/1/14 19:02
Erosi Lokal (Local Scour) ¨
Pilar jembatan ¤ gerusan
¨
Pangkal jembatan ¤ gerusan
¨
dan (kemungkinan) endapan
Penyempitan sungai ¤ gerusan
¨
Struktur hidraulik ¤ gerusan
dan (kemungkinan) endapan 8/1/14 19:02
Gerusan Lokal
Qs ≠ 0
pilar, pangkal jembatan
penyempitan alur
struktur hidraulika, bendung 8/1/14 19:02
Jembatan Srandakan, S. Progo, Yogyakarta, 2001 Jembatan Kebonagung, S. Progo, Yogyakarta, 2006 degradasi dasar sungai
gerusan lokal
degradasi dasar sungai 8/1/14 19:02
Jembatan Kebonagung, S. Progo, Yogyakarta, 2006
8/1/14 19:02
Jembatan Kereta, S. Comal, Jawa Tengah, 2003
gerusan lokal
Jembatan Trinil, S. Progo, Magelang, 2010
gerusan lokal 8/1/14 19:02
Jembatan runtuh akibat gerusan lokal di luar negeri
8/1/14 19:02
Groundsill Kretek, S. Opak, Yogyakarta, 2007
gerusan lokal
8/1/14 19:02
Checkdam AP-D3 di S. Apu, Magelang, Jan-2003
gerusan lokal
gerusan lokal 8/1/14 19:02
Gerusan Lokal ¨
Kapan terjadi? ¤ Apabila
kapasitas aliran sungai untuk mengerosi (menggerus) dan mengangkut sedimen melebihi kapasitas untuk memasok sedimen.
8/1/14 19:02
Gerusan Lokal Clear-water scour ¨
apabila sedimen terangkut dari gerusan dan tidak ada pasokan kedalamnya
Live-bed scour ¨
apabila gerusan mendapatkan pasokan sedimen terus-menerus dari proses transpor sedimen di sungai
8/1/14 19:02
Gerusan Lokal
Qs,in Qs
Qs,out
Qs,in < Qs,out
{
Qs,in = 0 clear-water scour Qs,in ≠ 0 live-bed scour 8/1/14 19:02
Gerusan Lokal ¨
Gerusan lokal di sekitar pilar jembatan ¤ U/Ucr
< 0.5 ¤ 0.5 < U/Ucr < 1 ¤ U/Ucr > 1
tidak ada gerusan clear-water scour live-bed scour
¤ U
: kecepatan aliran ¤ Ucr : kecepatan aliran kritis transpor sedimen
8/1/14 19:02
Gerusan Lokal
Kecepatan kritis transpor sedimen butir sedimen berdistribusi seragam menurut Hjulstrom 8/1/14 19:02
Gerusan Lokal Gerusan di sekitar pilar jembatan
8/1/14 19:02
8/1/14 19:02
Proses Gerusan Lokal 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
8/1/14 19:02
Prediksi Kedalaman Gerusan Clear-water scour ⎛ U Dp ⎞ ⎟⎟ d s = 0.00022 ⎜⎜ ⎝ ν ⎠
0.619
Persamaan Shen (1971)
8/1/14 19:02
Prediksi Kedalaman Gerusan Clear-water atau live-bed scour ⎛ ds h ⎞ = Γ ⎜ 2.0 tanh ⎟ ξ s ξα Persamaan Breuser et al. (1978) Dp Dp ⎠ ⎝ ⎧ U untuk < 0.5 ⎪ 0 U cr ⎪ ⎪⎪ ⎛ U ⎞ U Γ = ⎨ ⎜2 − 1⎟ untuk 0.5 < < 1.0 U cr ⎪ ⎝ U cr ⎠ ⎪ U untuk > 1.0 ⎪ 1 U cr ⎪⎩ 8/1/14 19:02
Prediksi Kedalaman Gerusan Live-bed scour ds = 2.3 ξ α Dp
Persamaan Raudkivi (1991)
ds = 2.0 ξg ξ s ξ α Dp
8/1/14 19:02
Pengendalian Gerusan Lokal ¨
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 8/1/14 19:02
Pengendalian Gerusan Lokal
8/1/14 19:02
Jembatan Kebonagung, S. Progo, Yogyakarta, Nov-2007
pile cap lantai bronjong
• Pengamanan pilar jembatan dengan pemasangan bronjong di sekeliling fondasi atau pilar pada dasar sungai yang telah tergerus.
pile cap lantai bronjong
• Bronjong ditujukan untuk stabilisasi dasar sungai. • Mercu bronjong sama dengan elevasi dasar sungai. 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
8/1/14 19:02
Gerusan Lokal Gerusan di sekitar pangkal jembatan
8/1/14 19:02
Pangkal/Abutment Jembatan B
LA
h ds 8/1/14 19:02
Prediksi Kedalaman Gerusan q
Persamaan untuk keperluan preliminary design ds = 2 ξ s ξα LA
untuk
h >1 LA
ds h =2 ξ s ξα LA LA
untuk
h <1 LA
8/1/14 19:02
Gerusan Lokal Gerusan akibat penyempitan alur
8/1/14 19:02
Gerusan akibat Penyempitan Alur
Energi spesifik
8/1/14 19:02
Gerusan akibat Penyempitan Alur ¨
Pada penyempitan alur ¤ Persamaan
kontinuiti untuk debit aliran konstan
Q = q1 B1 = q2 B2 ¤ Energi
spesifik
H s1 = H s∗2 = H s2 − d s
8/1/14 19:02
Gerusan akibat Penyempitan Alur ¨
Mekanisme (lihat gambar) ¤ Pada
penyempitan terjadi peningkatan debit per satuan lebar, yang berakibat pada penurunan kedalaman aliran dan peningkatan kecepatan aliran B2 < B1 ⇒ q2 > q1 ⇒ h2∗ < h1 dan U2∗ > U1
¤ Peningkatan
kecepatan aliran mengakibatkan erosi/ gerusan di tempat alur menyempit sehingga dasar sungai turun à ds
¤ ...
8/1/14 19:02
Gerusan akibat Penyempitan Alur ¨
... ¤
Di hilir penurunan dasar sungai, energi spesifik Hs berubah, bergeser ke kanan sebesar ds à berakibat pada peningkatan kedalaman aliran dan penurunan kecepatan aliran
H s2 = H s∗2 + d s ⇒ h2 > h2∗ dan U2 < U2∗ ¤ Perhatikan
alur sebelum menyempit dan sesudah menyempit
n jika
ds kecil:
h2 < h1 dan U2 > U1
n jika
ds besar:
h2 > h1 dan U2 ≈ U1 8/1/14 19:02
Prediksi Kedalaman Gerusan h2 h1
⎛ B1 ⎞ = ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ B2 ⎠
67
⎛ τo1 ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ τcr ⎠
37
τ o = ρ ghSo
8/1/14 19:02
Gerusan Lokal Gerusan di hilir struktur hidraulik
8/1/14 19:02
Gerusan di Hilir Struktur Hidraulik overflow ⎧qo ⎪ q = ⎨qu underflow ⎪q + q over -‐ and underflow ⎩ o u
q=Uh
8/1/14 19:02
Gerusan di Hilir Struktur Hidraulik
1 ⎛⎜ Δhy q x h + d s = K M 0.3 g ⎜⎝ dm 0.1
⎞ 0.15 ⎟ h ⎟ ⎠
Berlaku untuk butir material dasar sungai 1 < dm [mm] < 28. Jika material dasar sungai berupa batu, dm = 250 mm.
K M = 6.42 − 3.10 Δh 0.1 x = 0.15 + Δh 200 y = 0.6 − Δh 300 8/1/14 19:02
Gerusan di Hilir Struktur Hidraulik
h + ds = w
Δh0.5 q 0.6 d90 0.4
Ls Lʹ′s ≈ 6 dan ≈3 h + ds h + ds
w = 10.35 m0.6/s0.3 untuk submerged jet w = 15.40 m0.6/s0.3 untuk free jet
8/1/14 19:02
Gerusan Lokal Contoh soal
8/1/14 19:02
8/1/14 19:02
