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 = + Z pressure head elevation head Kehilangan head (head loss) antara titik A dan B dihitung dengan rumus: h = hA - hB Gradien hidrolik: i = 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)
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 Numerical method → Flow net
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: DH = h1 – h2 = head loss from upstream to downstream
i available = 0.2 i critic = 0.5 SF = 2.5
Tahap 4a3a: Perhitungan tegangan tanah initial dan tekanan air pori initial
Tahap 4b: Perhitungan tegangan tanah initial dan 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