GERUSAN YANG TERJADI DI SEKITAR ABUTMENT BERSAYAP PADA JEMBATAN (KAJIAN LABORATORIUM) Oleh : EKA RISMA ZAIDUN PEMBIMBING

Transkripsi

1 GERUSAN YANG TERJADI DI SEKITAR ABUTMENT BERSAYAP PADA JEMBATAN (KAJIAN LABORATORIUM) TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL Oleh : EKA RISMA ZAIDUN PEMBIMBING Dr. Ir. AGUNG WIYONO H.S.,M.Eng PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG TUGAS AKHIR GERUSAN YANG TERJADI DI SEKITAR ABUTMENT BERSAYAP PADA JEMBATAN (KAJIAN LABORATORIUM) Oleh : EKA RISMA ZAIDUN DISETUJUI Oleh PEMBIMBING Dr. Ir. Agung Wiyono H.S., M.Eng. MENGETAHUI KELOMPOK KEPAKARAN TEKNIK SUMBER DAYA AIR KOORDINATOR TUGAS AKHIR PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL KETUA Dr. Ir. Iwan Kridasantausa Dr. Ir. Herlien D. Setio BANDUNG, JUNI 2008

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas limpahan karunia dan rahmat Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Gerusan yang Terjadi di Sekitar Abutment Bersayap pada Jembatan (Kajian Laboratorium). Tugas akhir ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana teknik di Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Dalam tugas akhir ini di lakukan perbandingan kedalaman gerusan pada abutment dari hasil pengamatan dengan perhitungan yang menggunakan beberapa metode, seperti Froehlich(1989), Laursen (1960) dan Mellvile (1993). Dalam menyelesaikan pembuatan Laporan Tugas Akhir ini penulis mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih, terutama kepada : 1. Bapak Dr. Ir. Agung Wiyono, selaku dosen pembimbing dalam mengerjakan dan menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Dr. Ir. Joko Nugroho dan Dr. Ir Dhemi yang telah bersedia menjadi dosen penguji dalam memberikan masukan serta ilmunya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Iwan Kridasantausa, Ph.D, sebagai koordinator tugas akhir ini. 4. Dr. Ir Indratmo selaku Ketua Kelompok Kepakaran Teknik Sumberdaya Air, Program Studi Teknik Sipil ITB beserta Ibu Dr. Ir. Herlien D. Setio, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil ITB. 5. Seluruh dosen Teknik Sipil ITB yang telah memberikan pengetahuan dan ilmunya mengenai dunia teknik sipil. 6. Seluruh pegawai di Lingkungan Program Studi Teknik Sipil, diantaranya pegawai Tata Usaha, Perpustakaan, Laboratorium-laboratorium, dan lainnya. 7. Kedua orang tua saya dan teman-teman Sipil ITB seluruhnya yang telah banyak memberikan dorongan dan bantuan bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. ii

4 Penulis menyadari masih terdapat keterbatasan kemampuan dan kendala yang dihadapi dalam pembuatan tugas akhir ini sehingga laporan tugas akhir ini belum sepenuhnya sempurna. Untuk itu, kritik dan saran sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan laporan ini di masa yang akan datang. Demikian kata pengantar dari penulis yang berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat dan pengetahuan bagi semua pihak. Sekian dan terima kasih. Bandung, Juni 2008 Penulis iii

5 ABSTRAK GERUSAN YANG TERJADI DI SEKITAR ABUTMENT BERSAYAP PADA JEMBATAN (KAJIAN LABORATORIUM), Eka Risma Zaidun ( ), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung Suatu wilayah yang terpisah akibat keberadaan sungai biasanya di hubungkan dengan menggunakan jembatan. Di mana peran jembatan menghubungkan dua jalan yang terhalang sungai. Sehingga kegiatan pemerintahan dan perekonomian antara kedua wilayah dapat berlangsung dengan baik. Struktur bawah dari jembatan biasanya menggunakan abutment sebagai tumpuan utama untuk menyalurkan beban. Akan tetapi, dengan adanya abutment ini akan mempengaruhi perubahan morfologi sungai. Apabila terjadi debit aliran dengan kecepatan aliran yang besar pada sungai yang kemudian memicu terjadinya gerusan disekitar abutment pada jembatan. Penelitian ini menggunakan kajian laboratorium dengan eksperimen menggunakan suatu model saluran terbuka menikung. Pemasangan abutment pada empat titik, yaitu pada saluran lurus, saluran dengan tikungan 180, saluran lurus di antara tikungan, dan saluran dengan tikungan 90. Model saluran ini akan di aliri empat debit rencana, dengan debit rencana terkecil dari 4 lt/dtk dan debit rencana terbesar 7 lt/dtk. Pada laporan ini di lakukan perbandingan kedalaman gerusan pada abutment dari hasil pengamatan fisik pada percobaan dengan perhitungan yang menggunakan beberapa metode, seperti Froehlich(1989), Laursen (1960) dan Mellvile (1993). Selain itu di lakukan percobaan abutment kaca untuk menghitung kedalaman gerusan terhadap waktu dengan menggunakan periskop dan perhitungan kecepatan aliran pada keadaan initial condition, yaitu kondisi di mana dasar saluran tanpa ada gerusan. Kata Kunci : Sungai, saluran, abutment, sedimentasi, gerusan iv

6 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN...i KATA PENGANTAR...ii ABSTRAK...iv DAFTAR ISI...v DAFTAR TABEL...x DAFTAR GAMBAR...xii DAFTAR LAMPIRAN...xvii SYMBOLS...xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...I Topografi dan Morfologi Sungai...I Debit Sungai...I Maksud dan Tujuan...I Maksud...I Tujuan...I Ruang Lingkup Penelitian...I Kajian Penelitian...I Sistematika Pembahasan Laporan...I-8 v

7 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Aliran Air di Saluran Terbuka...II Perilaku Aliran...II Regime Aliran...II Distribusi Kecepatan...II Mengukur Kecepatan Aliran...II Pengukuran Kecepatan dengan Metode Apung...II Pengukuran Kecepatan dengan Metode Currentmeter...II Menghitung Luas Penampang Aliran...II Sungai...II Pergerakan Awal Angkutan Sedimen...II Perhitungan Angkutan Sediman...II Gerusan...II Jenis-Jenis Gerusan...II Parameter yang Berhubungan dengan Gerusan pada Abutment...II Abutment...II Analisi Perhitungan Gerusan pada Abutment...II Analisis Nondimensional...II Pendekatan Empiris...II Pendekatan Analitik...II-23 vi

8 BAB III METODE PENELITIAN LABORATORIUM 3.1 Peralatan dan Bahan...III Model Saluran Terbuka...III Material Dasar...III Abutment...III Alat Ukur Kecepatan Currentmeter...III Alat Ukur Topografi Dasar Saluran dan Muka Air...III Alat Ukur Berat...III Pompa Air...III Alat Ukur Debit (Thomson Weir)...III Peralatan Bantu...III-10 BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN DATA 4.1 Hasil Pengamatan Fisik...IV Penentuan Perhitungan Hasil Pengamatan Fisik Kecepatan Aliran...IV Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal dan Kecepatan Aliran...IV Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal pada Debit Rencana 4 L/dtk....IV Kondisi Dasar Saluran untuk Rencana 4L/dtk...IV Distribusi Kecepatan untuk Rencana 4L/dtk....IV Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal pada Debit Rencana 5 L/dtk....IV-10 vii

9 Kondisi Dasar Saluran untuk Rencana 5 L/dtk...IV Distribusi Kecepatan untuk Rencana 5 L/dtk....IV Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal pada Debit Rencana 6 L/dtk....IV Kondisi Dasar Saluran untuk Rencana 6 L/dtk...IV Distribusi Kecepatan untuk Rencana 6 L/dtk....IV Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal pada Debit Rencana 7 L/dtk....IV Kondisi Dasar Saluran untuk Rencana 7 L/dtk...IV Distribusi Kecepatan untuk Rencana 7 L/dtk....IV Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan pada Berbagai Debit Rencana...IV Kedalaman Gerusan di Awal Abutment....IV Kedalaman Gerusan di Bagian Sayap I Abutment....IV Kedalaman Gerusan di Tengah Abutment...IV Kedalaman Gerusan di Bagian Sayap II Abutment....IV Kedalaman Gerusan di Akhir Abutment....IV Potongan Memanjang Kedalaman Gerusan...IV Hasil Perhitungan Parameter Fisik...IV Angkutan Sedimen...IV Material Dasar Saluran...IV Hasil Perhitungan Kedalaman Gerusan Lokal...IV-47 viii

10 4.7.1 Froehlich (1989)...IV Laursen (1960)...IV Mellvile (1993)...IV Analisa Data Perbandingan Hasil Pengamatan Fisik dan Hasil Perhitungan Kedalaman Gerusan...IV Analisa Data Perbandingan Hasil Pengamatan Fisik dan Hasil Perhitungan Kedalaman Gerusan untuk Saluran Lurus (Abutment 1)...IV Analisa Data Perbandingan Hasil Pengamatan Fisik dan Hasil Perhitungan Kedalaman Gerusan untuk Saluran Tikungan 180 o (Abutment 2)...IV Analisa Data Perbandingan Hasil Pengamatan Fisik dan Hasil Perhitungan Kedalaman Gerusan Saluran Lurus Diantara Tikungan (Abutment 3)...IV Analisa Data Perbandingan Hasil Pengamatan Fisik dan Hasil Perhitungan Kedalaman Gerusan untuk Saluran Tikungan 45 o (Abutment 4)...IV-65 BAB V PERCOBAAN ABUTMENT KACA DAN INITIAL CONDITION 5.1 Percobaan Abutment Kaca...V Distribusi Kecepatan...V Percobaan Initial Condition...V-9 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan...VI Saran...VI-2 DAFTAR PUSTAKA...xx ix

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Cara Pengukuran Kecepatan Aliran...II-7 Tabel 2.2 Macam-Macam Model Abutment...II-18 Tabel 4.1 Perhitungan Kalibrasi...IV-4 Tabel 4.2 Kedalaman Gerusan Lokal tiap Abutment untuk Debit Rencana 4 L/dtk...IV-6 Tabel 4.3 Distribusi Kecepatan untuk Debit Rencana 4 L/dtk...IV-9 Tabel 4.4 Kedalaman Gerusan Lokal tiap Abutment untuk Debit Rencana 5 L/dtk...IV-11 Tabel 4.5 Distribusi Kecepatan untuk Debit Rencana 5 L/dtk...IV-14 Tabel 4.6 Kedalaman Gerusan Lokal tiap Abutment untuk Debit Rencana 6 L/dtk...IV-16 Tabel 4.7 Distribusi Kecepatan untuk Debit Rencana 6 L/dtk...IV-19 Tabel 4.8 Kedalaman Gerusan Lokal tiap Abutment untuk Debit Rencana 7 L/dtk...IV-21 Tabel 4.9 Distribusi Kecepatan untuk Debit Rencana 7 L/dtk...IV-24 Tabel 4.10 Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Aliran dan Gerusan Lokal...IV-26 Tabel 4.11 Jenis Perpindahan Sedimen untuk Setiap Debit Rencana...IV-46 Tabel 4.12 Kedalaman Gerusan Maksimum Menurut Froehlich (1989)...IV-48 Tabel 4.13 Kedalaman Gerusan Maksimum Menurut Laursen (1960)...IV-52 Tabel 4.14 Penentuan Jenis Abutment...IV-56 Tabel 4.15 Kedalaman Gerusan Maksimum Menurut Mellvile (1996)...IV-57 Tabel Kedalaman Gerusan Lokal Berdasarkan Hasil Perhitungan dan Hasil Pengamatan...IV-60 Tabel 4.17 Kedalaman Gerusan Lokal untuk Saluran Lurus (Abutment 1)...IV-62 Tabel 4.18 Prosentase Kesalahan untuk Saluran Lurus (Abutment 1)...IV-62 x

12 Tabel 4.19 Kedalaman Gerusan Lokal untuk Saluran Tikungan 180 o (Abutment 2)...IV-63 Tabel 4.20 Prosentase Kesalahan untuk Saluran Tikungan 180 o (Abutment 2)...IV-63 Tabel 4.21 Kedalaman Gerusan Lokal untuk Saluran Lurus Diantara Tikungan (Abutment 3)...IV-64 Tabel 4.22 Prosentase Kesalahan untuk Saluran Lurus Diantara Tikungan (Abutment 3)...IV-64 Tabel 4.23 Kedalaman Gerusan Lokal untuk Saluran Tikungan 90 o (Abutment 4)...IV-65 Tabel 4.24 Prosentase Kesalahan untuk Saluran Tikungan 90 o (Abutment 4)...IV-65 Tabel 5.1 Data Perubahan Kedalaman pada Abutment...V-3 Tabel 5.2 Data Kecepatan Rata-Rata...V-6 Tabel 5.3 Distribusi Kecepatan initial condition untuk Debit 4 L/dtk...V-10 Tabel 5.4 Distribusi Kecepatan initial condition untuk Debit 5 L/dtk...V-11 Tabel 5.5 Distribusi Kecepatan initial condition untuk Debit 6 L/dtk...V-12 Tabel 5.6 Distribusi Kecepatan initial condition untuk Debit 7 L/dtk...V-13 xi

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Model Abutment dan Saluran (flume)...i-5 Gambar 1.2 Bagan Langkah-Langkah Percobaan dan Pengolahan Data...I-6 Gambar 1.3 Kegiatan Saat Pengambilan Data Kecepatan...I-6 Gambar 2.1 Distribusi Kecepatan Aliran...II-5 Gambar 2.2 Jenis-Jenis Pelampung...II-6 Gambar 2.3 Gambar Mean Section Method...II-8 Gambar 2.4 Gambar Mid Section Method...II-9 Gambar 2.5 Jenis-Jenis Sungai...II-10 Gambar 2.6 Diagram Distribusi Ukuran Sedimen dan Jenis Angkutan Sedimen pada Sungai...II-10 Gambar 2.7 Sungai Lurus dan Sungai Berliku...II-11 Gambar 2.8 Sungai Anastomosing dan Sungai Berburai...II-11 Gambar 2.9 Gaya-Gaya yang Bekerja pada Suatu Partikel...II-12 Gambar 2.10 Keruntuhan Jembatan yang Melewati Sungai...II-15 Gambar 2.11 Faktor Koreksi untuk Kemiringan Abutment terhadap Aliran...II-18 Gambar 2.12 Pola Pergerakan Abutment pada Aliran...II-19 Gambar 2.13 Abutment Jembatan yang Melewati Sungai...II-19 Gambar 3.1 Denah Saluran...III-2 Gambar 3.2 Kurva Distribusi Butiran Pasir...III-4 Gambar 3.3 Sketsa Abutment...III-5 xii

14 Gambar 3.4 Penempatan Abutment pada Saluran...III-6 Gambar 3.5 Currentmeter...III-6 Gambar 3.6 Meteran Taraf...III-7 Gambar 3.7 Timbangan Tepung...III-7 Gambar 3.8 Pompa Listrik...III-8 Gambar 3.9 Pelimpah Thomson (Thomson Weir)...III-9 Gambar 3.10 Sketsa Pengukuran Muka Air pada Pelimpah Thomson...III-10 Gambar 3.11 Kantung Penangkap Pasir...III-10 Gambar 4.1 Gambar Model Saluran Terbuka di Lab. Uji Model Hidraulika...IV-2 Gambar 4.2 Kalibrasi Currentmeter...IV-5 Gambar 4.3 Kedalaman Gerusan Maksimum untuk Debit Rencana 4 L/dtk...IV-7 Gambar 4.4 Bentuk Topografi Dasar Saluran Setelah Dialiri Debit 4 L/dtk...IV-8 Gambar 4.5 Kedalaman Gerusan Maksimum untuk Debit Rencana 5 L/dtk...IV-12 Gambar 4.6 Bentuk Topografi Dasar Saluran Setelah Dialiri Debit 5 L/dtk...IV-13 Gambar 4.7 Kedalaman Gerusan Maksimum untuk Debit Rencana 6 L/dtk...IV-17 Gambar 4.8 Bentuk Topografi Dasar Saluran Setelah Dialiri Debit 6 L/dtk...IV-18 Gambar 4.9 Kedalaman Gerusan Maksimum untuk Debit Rencana 7 L/dtk...IV-22 Gambar 4.10 Bentuk Topografi Dasar Saluran Setelah Dialiri Debit 7 L/dtk...IV-23 Gambar 4.11 Kedalaman Gerusan Maksimum Tengah Abutment untuk Beberapa Debit...IV-27 Gambar 4.12 Segmen pada Awal Abutment...IV-28 Gambar 4.13 Kedalaman Gerusan pada Segmen Awal Abutment 1...IV-29 xiii

15 Gambar 4.14 Kedalaman Gerusan pada Segmen Awal Abutment 2...IV-29 Gambar 4.15 Kedalaman Gerusan pada Segmen Awal Abutment 3...IV-30 Gambar 4.16 Kedalaman Gerusan pada Segmen Awal Abutment 4...IV-30 Gambar 4.17 Segmen pada bagian Sayap I...IV-31 Gambar 4.18 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap I Abutment 1...IV-32 Gambar 4.19 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap I Abutment 2...IV-32 Gambar 4.20 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap I Abutment 3...IV-33 Gambar 4.21 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap I Abutment 4...IV-33 Gambar 4.22 Segmen pada Tengah Abutment...IV-34 Gambar 4.23 Kedalaman Gerusan pada Segmen Tengah Abutment 1...IV-35 Gambar 4.24 Kedalaman Gerusan pada Segmen Tengah Abutment 2...IV-35 Gambar 4.25 Kedalaman Gerusan pada Segmen Tengah Abutment 3...IV-36 Gambar 4.26 Kedalaman Gerusan pada Segmen Tengah Abutment 4...IV-36 Gambar 4.27 Segmen pada bagian Sayap II...IV-37 Gambar 4.28 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap II Abutment 1...IV-38 Gambar 4.29 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap II Abutment 2...IV-38 Gambar 4.30 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap II Abutment 3...IV-39 Gambar 4.31 Kedalaman Gerusan pada Segmen Sayap II Abutment 4...IV-39 Gambar 4.32 Segmen pada Akhir Abutment...IV-40 Gambar 4.33 Kedalaman Gerusan pada Segmen Akhir Abutment 1...IV-41 Gambar 4.34 Kedalaman Gerusan pada Segmen Akhir Abutment 2...IV-41 Gambar 4.35 Kedalaman Gerusan pada Segmen Akhir Abutment 3...IV-42 xiv

16 Gambar 4.36 Kedalaman Gerusan pada Segmen Akhir Abutment 4...IV-42 Gambar 4.37 Potongan Melintang Saluran...IV-43 Gambar 4.38 Potongan Melintang Kedalaman Gerusan pada Sumbu Saluran di segmen Saluran Lurus 1...IV-44 Gambar 4.39 Potongan Melintang Kedalaman Gerusan pada Sumbu Saluran di segmen Saluran Menikung 1...IV-44 Gambar 4.40 Potongan Melintang Kedalaman Gerusan pada Sumbu Saluran di segmen Saluran Lurus 2...IV-45 Gambar 4.41 Potongan Melintang Kedalaman Gerusan pada Sumbu Saluran di segmen Saluran Menikung 2...IV-45 Gambar 5.1 Abutment Kaca pada Segmen 180 yang di Lengkapi dengan Periskop...V-1 Gambar 5.2 Perubahan Kedalaman pada Abutment 2 (segmen 180 ) untuk Debit 4 L/dtk...V-2 Gambar 5.3 Grafik Kedalaman Gerusan terhadap Waktu pada Debit 4 L/dtk...V-4 Gambar 5.4 Grafik Kedalaman Gerusan terhadap Waktu pada Debit 5 L/dtk...V-4 Gambar 5.5 Grafik Kedalaman Gerusan terhadap Waktu pada Debit 6 L/dtk...V-5 Gambar 5.6 Grafik Kedalaman Gerusan terhadap Waktu pada Debit 7 L/dtk...V-5 Gambar 5.7 Grafik Distribusi Kecepatan Rata-Rata untuk Debit 4 L/dtk...V-7 Gambar 5.8 Grafik Distribusi Kecepatan Rata-Rata untuk Debit 5 L/dtk...V-7 Gambar 5.9 Grafik Distribusi Kecepatan Rata-Rata untuk Debit 6 L/dtk...V-8 Gambar 5.10 Grafik Distribusi Kecepatan Rata-Rata untuk Debit 7 L/dtk...V-8 Gambar 5.11 Dasar Saluran yang Sudah di Lapisi Seng...V-9 Gambar 5.12 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 1 (Initial Condition)...V-14 xv

17 Gambar 5.13 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 1 (Runing Condition)...V-14 Gambar 5.14 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 2 (Initial Condition)...V-15 Gambar 5.15 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 2 (Runing Condition)...V-15 Gambar 5.16 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 3 (Initial Condition)...V-16 Gambar 5.17 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 3 (Runing Condition)...V-16 Gambar 5.18 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 4 (Initial Condition)...V-17 Gambar 5.19 Grafik Distribusi Kecepatan pada Abutment 4 (Runing Condition)...V-17 xvi

18 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A (DATA ELEVASI) LAMPIRAN B (KECEPATAN RUNING CONDITION) LAMPIRAN C (KECEPATAN INITIAL CONDITION) LAMPIRAN D (TEST GRADASI PASIR) LAMPIRAN E (TEST PASIR YANG TERTINGGAL DI SALURAN) LAMPIRAN F (TEST PASIR YANG TERTINGGAL DI KANTONG PASIR) xvii

19 SYMBOLS xviii

20 xix