Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran

7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran

1/10

MODUL PERKULIAHAN

Mekanika

Tanah

Rembesan dan Jaringan Aliran

Fakultas Program Studi Tatap Muka Kode MK Disusun Oleh

Teknik Perencanaan

dan Desain

Teknik Sipil

3

Ir. Desiana Vidayanti, MT

Abstract Kompetensi

Aliran air dalam tanah membentuksuatu pola aliran tertentu yang dapatdigambarkan secara grafisberdasarkan jaring aliran. Jaring aliranini digunakan untuk menghitungbesarnya debit rembesan yang terjadiakibat adanya aliran air tanah.

Mahasiswa mampu memahami,

menjelaskan dan menggambar dengan

akurat jaring aliran/ flownet dan serta

menghitung besarnya debit rembesan/

seepage yang terjadi sebagai salah satu

unsur perencanaan geoteknik.


2/10

132 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id

1. Pengertian Dasar

Konsep dari tinggi energi dan kehilangan energi ketika air mengalir melalui tanah telah

disebutkan dalam modul sebelumnya. Ketika air mengalir melalui medium berpori seperti

tanah akan terjadi kehilangan energi yang terserap oleh tanah. Seperti pada gambar di

bawah di mana air mengalir melalui bawah bendung atau di bawah sheet pile cofferdam

(gb..1)

Gambar.1. Contoh-contoh kehilangan energi karena rembesan melalui tanah


3/10


2. Aliran Dua Dimensi di Bawah Bendung

Pada gambar 2. menunjukkan bagaimana energi atau kehilangan energi di bawah bendung.

Terlihat bahwa tinggi muka air dalam piezometer berkurang sebagaimana air mengalir dari

hulu ke kaki bendung.

Gambar 2.Contoh dari tinggi tekanan dan kehilangan energi akibat rembesan

di bawah bendung

3. Jaringan Aliran

Garis aliran adalah suatu garis sepanjang mana butir-butir akan bergerak dari bagian hulu

ke bagian hilir sungai melalui media tanah yang tembus air (permeable). Garis ekipotensial

adalah suatu garis sepanjang mana tinggi potensial di semua titik pada garis tersebut adalah

sama. Jadi apabila alat-alat piezometer diletakkan di beberapa titik yang berbeda-beda di

sepanjang suatu garis ekipotensial, air di dalam piezometer tersebut akan naik pada

ketinggian yang sama. Gambar 3 a menunjukkan definisi garis aliran dan garis ekipotensial

untuk aliran di dalam lapisan tanah yang tembus air (permeable layer) di sekeliling jajaran

turap yang ditunjukkan pada gambar tersebut (untuk kx = kz = k)


4/10


Kombinasi dari beberapa garis aliran dan garis ekipotensial dinamakan jaringan aliran (flow

net). Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa jaringan aliran dibuat untuk menghitung

aliran air tanah.

Gambar.3 a) Definisi garis aliran dan garis ekipotensial.

b) Gambar jaringan aliran yang lengkap


5/10


3.1 Penggambaran Jaringan Aliran

Dalam pembuatan jaringan aliran, garis-garis aliran dan ekipotensial digambar sedemikian

rupa sehingga :

1. Garis ekipotensial memotong tegak lurus aliran

2. Elemen-elemen aliran dibuat kira-kira mendekati bentuk bujur sangkar.

Gambar 3. b adalah suatu contoh jaringan aliran yang lengkap. Contoh lain dari jaringan

aliran dalam lapisan tanah yang tembus air yang isotropic diberikan dalam gambar.4.

Penggambaran suatu jaringan aliran biasanya harus dicoba berkali-kali. Selama

menggambar jaringan aliran, harus selalu diingat kondisi-kondisi batasnya. Untuk jaringan

aliran yang ditunjukkan dalam gambar.4 , keadaan batas yang dipakai adalah :

1. Permukaan lapisan tembus air pada bagian hulu dan hilir dari sungai (garis ab dan

de) adalah garis-garis ekipotensial.

2. Karena garis ab dan de adalah garis-garis ekipotensial, semua garis-garis alirannya

memotomh tegak lurus.

3. Batas lapisan kedap air, yaitu garis fg, adalah garis aliran ; begitu juga permukaan

turap kedap air, yaitu garis acd.

4. Garis-garis ekipotensial memotong acddan fgtegak lurus.

Gambar 4. Jaringan aliran di bawah bendungan.


6/10


3.2 Perhitungan Rembesan dari Suatu Jaringan Aliran

Di dalam jaringan aliran (flow net), daerah di antara dua garis aliran yang berdekatan

dinamakan saluran aliran (flow channel). Untuk memahami perhitungan rembesan yang

melalui saluran aliran per satuan lebar (tegak lurus terhadap bidang gambar) perhatikan

gambar.5. Dengan melihat persegi dengan dimensi a x b. Dapat dilihat bahwa gradien

hidrolik adalah :

b

NdhL

b

h

l

hi

/

dimana : lb . Penurunan energi potensial (potential drop) di antara 2 garis adalah :

NdhLh / , dimana Nd adalah jumlah total potential drop, dan hL adalah kehilangan

energi total dalam sistem. Dari hukum darcy kita tahu bahwa jumlah aliran tiap flow channel

adalah :

ab

NdhLkA

l

hkq

/

dan q total per satuan kedalaman adalah :

Nd

Nf

b

ahLkqNfq

di mana :

Nf : jumlah total flow channeldalam flow net.

Nd: jumlah potential drop (banyaknya bidang bagi kehilangan energi potensial)k : koefisien permeabilitas tanah

hL : kehilangan energi total (perbedaan tinggi muka air pada bagian hulu dan hilir)

q : banyaknya air yang mengalir (jumlah total aliran).

Di dalam menggambar flow net , semua alirannya tidak harus dibuat bujur sangkar. Hanya

perhitungan menjadi lebih mudah apabila perbandingan panjang dan lebar dibuat sama

( a = b)


7/10


Gambar 5. Flow net yang mengilustrasikan definisi perhitungan debit

3.3 Tekanan Ke atas (Uplift Pressure) pada Dasar Bangunan Air

Jaringan aliran dapat dipakai untuk menghitung besarnya tekanan ke atas yang bekerja

pada dasar sautu bangunan air . Cara perhitungannya dapat ditunjukkan denga suatu

contoh yang sederhana. Gambar .6 menunjukkan sebuah bendungan dimana dasarnya

terletak pada kedalaman 6 ft di bawah muka tanah. Jaringan aliran yang diperlukan sudah

digambar (dianggap kx = ky = k). Gambar distribusi tegangan yang bekerja pada dasar

bendungandapat ditentukan dengan cara mengamati garis-garis ekipotensial yang telah

digambar.

Ada tujuh buah penurunan energi potensial (Nd) dalam jaringan aliran tersebut, dan

perbedaan muka air pada bagian huku dan hilir sungai adalah H = 21 ft. Jadi kehilangan

tinggi energi untuk tiap-tiap penurunan energi potensial adalah H/ 7 = 21/7 = 3. Tekanan ke

atas (uplift pressure) pada titik-titik berikut adalah :

Titik a (ujung kiri dasar bendungan) = (tinggi tekanan pada titik a ) x (w)

= ((21 +6)-3) w = 24 w

Dengan cara yang sama, pada b = (27-(2)(3) w = 21w

Dan pada f = (27 (6)(3) w = 9 w


8/10


Tekanan ke atas tersebut yang telah dihitung tersebut kemudian digambar seperti

ditunjukkan dalam gambar .6.b. Gaya ke atas (uplift force) persatuan panjang, yang diukur

sepanjang sumbu bendungan, dapat dihitung dengan menghitung luas diagram teganganyang digambar tersebut.

Gambar 6. (a)Bendungan, (b) Gaya angkat ke atas yang bekerja pada dasar suatu

bangunan air


9/10


SOAL TUGAS :

1.

a) Gambarkan jaringan aliran untuk rembesan di bawah suatu struktur seperti pada

gambar berikut dan hitunglah besarnya rembesan jika koefisien permeabilitas tanahadalah 5 x 10-5 m/detik.

b) Berapakah gaya angkat (uplift) pada dasar struktur ?


10/10


Daftar Pustaka

a. M Das, Braja, Indrasurya B Mochtar dan Noor Endah. Mekanika Tanah

(Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis),jilid 1. Jakarta : Erlangga.

b. Craig . R.F dan Budi Susilo. 1989. Mekanika Tanah.Jakarta : Erlangga

c. Kovacs, WD dan Holtz.An Introduction to Geotechnical Engineering.

d. Bowlesh,E Joseph.1984.Physical and Geotechnical Properties of Soils.

McGraw Hill.

Documents

Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran