Transcript FAKULTAS TEKNIK JURUSAN SIPIL UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG MEKANIKA TANAH PERTEMUAN 04: REMBESAN #1 OLEH ABDUL ROCHIM.

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
MEKANIKA TANAH
PERTEMUAN 04: REMBESAN #1
OLEH
ABDUL ROCHIM
KONSEP ALIRAN MELALUI POROUS MEDIA
Latar Belakang:
Tanah merupakan material yang permeable karena adanya pori
dalam tanah yang memungkinkan air mengalir dalam tanah. Air
akan mengalir dalam tanah dari titik yang memiliki energi lebih
tinggi ke titik yang memiliki energi lebih rendah. Jumlah air yang
mengalir dalam tanah akibat rembesan ini perlu diketahui untuk
berbagai kondisi hidrolis.
Aplikasi konsep aliran melalui porous media:
-Masalah pemompaan air tanah dari konstruksi bawah tanah
- Analisis stabilitas earth dam
- Struktur penahan tanah yang mengalami gaya rembesan
Aliran Air Melalui Porous Media

Gambar memperlihatkan
aliran air dari titik A
menuju titik B.

Air tersebut tidak mengalir
mengikuti suatu garis lurus
dengan kecepatan yang
konstan, akan tetapi air
tersebut akan mengalir
berliku-liku seperti terlihat
pada gambar.

Pada persoalan geoteknik
air tersebut dapat
diasumsikan mengalir dari
A ke B mengikuti suatu
garis lurus dan dengan
kecepatan tertentu.
PERSAMAAN BERNOULLI
h = hp + he + hv = konstan
dengan:
h = total head’
hp = u/w = pressure head,
he = z = elevation head,
hv = v2/2g,
u = tekanan air pori,
z = elevasi dari suatu titik
terhadap suatu datum,
v = kecepatan pengaliran, dan
g = percepatan gravitasi
PERSAMAAN
TOTAL HEAD
Persamaan total head:
h=
u
+Z
w
pressure head
elevation head
Kehilangan head (head loss) antara titik A dan B dihitung dengan rumus:
h = hA - hB
Gradien hidrolik:
i = h
L
i = gradien hidrolik
L = panjang aliran yang mengalami kehilangan tinggi tekan
HUKUM DARCY
Persamaan Darcy:
dengan:
v = kecepatan pengaliran
i = hydraulic gradient
k = koefisien permeabilitas (cm/detik)
h3  h 4
Qk
AkiA
L
h3  h 4
Q  v A dengan v  k
ki
L
HYDRAULIC GRADIENT
ALIRAN AIR SATU DIMENSI
 Aliran air terjadi akibat perbedaan total head
 Elevasi dari datum untuk menentukan elevation head dapat
diambil sembarang
ALIRAN AIR SATU DIMENSI (LANJUTAN)
DOWNWARD FLOW / Aliran kebawah
UPWARD FLOW / Aliran Keatas
PENURUNAN PERSAMAAN KONTINUITAS
PENURUNAN PERSAMAAN KONTINUITAS (lanjutan)
PENURUNAN PERSAMAAN KONTINUITAS (lanjutan)
PENURUNAN PERSAMAAN KONTINUITAS (lanjutan)
PENURUNAN PERSAMAAN LAPLACE
PENURUNAN PERSAMAAN LAPLACE
PERHITUNGAN REMBESAN
MENGGUNAKAN FLOWNET
• Aliran air terjadi akibat perbedaan total head
• Aliran air (rembesan) akan terjadi dari titik dengan tinggi tekan
lebih tinggi ke titik dengan tinggi tekan yang lebih rendah
• Flownet  menggambarkan pola aliran air dalam tanah
Solusi Masalah Seepage



Close-form solution
Model solution
Approximate Solution
Graphical method → Flow net
 Numerical method

PERHITUNGAN REMBESAN
MENGGUNAKAN FLOWNET
ANALISIS REMBESAN PADA KONSTRUKSI
SHEETPILE DENGAN FLOWNET
ANALISIS REMBESAN PADA KONSTRUKSI BENDUNG
DENGAN FLOWNET
KONSEP ANGKA KEAMANAN
Konsep Angka Keamanan dalam Analisis Stabilitas Lereng
Angka keamanan = perbandingan antara gaya-gaya yang meruntuhkan
dengan gaya-gaya yang menahan
Konsep Angka Keamanan Kondisi “quick” dalam Analisis Rembesan
Angka keamanan = perbandingan antara gradien hidrolik yang terjadi dengan
gradien hidrolik kritis untuk tanah tersebut.
Perhitungan Jumlah Rembesan dengan Flow Net

Sekumpulan flow lines &
equipotential line, menurut Darcy:

dimana:
Nd = equipotential drops

Total flow-nya menjadi:

atau:

untuk a =b persamaan menjadi:
H = h1 – h2 = head loss from
upstream to downstream
h
q  Av  Aki  a 1k
b
h1  h 2 H
h 

Nd
Nd
a  h1  h 2 

q   q N f k 
b  Nd 
Nf
a
qk
H 
Nd
b
Nf
qk
H
Nd
i available = 0.2
i critic = 0.5
SF = 2.5
Tahap 4a3a: Perhitungan tegangan tanah
initial dan tekanan air pori initial
Tegangan tanah initial
Tahap 4b: Perhitungan tegangan tanah
initial dan tekanan air pori initial
Tekanan air pori initial
Tahap 4d: Perhitungan konstruksi bertahap
(steady state seepage)
Rembesan di bawah bendung
Tahap 4d: Perhitungan konstruksi bertahap
(steady state seepage)
Equipotential line
Tahap 4d: Perhitungan konstruksi bertahap
(steady state seepage)
Tekanan air akibat rembesan
Hasil Analisis
Equipotential line
Hasil Analisis
Equipotential line
Hasil Analisis
Rembesan di bawah bendung