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