BAB 1 PENDAHULUAN
1. PE PENG NGER ERTI TIAN AN UMUM UMUM BEN BENDU DUNGA NGAN N
Bendungan Bendungan adalah suatu bangunan air yang dibangun khusus untuk membendung (menahan) aliran air yang berfungsi untuk memindahkan aliran air atau menampung sementara dalam jumlah tertentu kapasitas/volume kapasitas/volume air dengan menggunakan menggunakan struktur timbunan tanah homogen (Earthfill Dam), timbunan batu dengan lapisan kedap air (Rockfill Dam), konstruksi beton (oncrete Dam) atau berbagai tipe konstruksi lainnya! Dengan Dengan pesatny pesatnyaa perkem perkemban bangan gan teknolo teknologi gi dalam dalam perenca perencanaa naan n dan pelaksan pelaksanaan aan pembangunan bendungan telah mengaburkan batasan secara jelas pengelompokan tipe bendungan, karena sebagai akibat dari usaha para perancang concrete dams dan geotech geotechnic nical al engineer engineerss dalam dalam mengata mengatasi si permasala permasalahan han bendun bendungan gan timbuna timbunan n (Embankment Dams) untuk menurunkan biaya konstruksi, pemeliharaan serta untuk mendapatkan nilai ekonomis yang lebih tinggi! "saha untuk mendapatkan nilai yang lebih kompetitif diantaranya adalah # $ %ingg %ingginy inyaa biaya biaya memba membang ngun un lapisa lapisan n inti inti ked kedap ap air air dan dan tan tanah ah liat liat diga digant ntii dengan dengan timbunan batu dan melapisi kedap air pada dinding dinding permukaan sisi hulu bendungan! $ %ing %inggi giny nyaa biaya biaya tena tenaga ga kerj kerja, a, per peral alat atan an dan dan lam laman anya ya dur duras asii &akt &aktu u pelaksanaan pada bendungan beton (oncrete Dam) diatasi dengan pembangunan dengan beton tuang yang langsung langsung dipadatkan dipadatkan (Roller (Roller ompacted ompacted oncrete Dams)! $ %ingg %ingginy inyaa biaya biaya pem pemba bang ngun unan an dan dan peli pelimp mpah ah dar darura uratt (Emer (Emerge genc ncy y 'pil 'pill& l&ay ay)) diatasi diatasi dengan dengan mengiji mengijinka nkan n air melimp melimpah ah melalui melalui tubuh tubuh bendung bendungan an yang telah telah diranca dirancang ng tersendi tersendiri ri baik baik pada pada bendun bendungan gan timbun timbunan an (Emban (Embankme kment nt Dams) Dams) maupun struktur beton (oncrete Dam)! $ enyelidikan yang menerus terhadap perilaku bendungan dan pengaruh terhadap gempa akan memperbaiki laboratorium test dinamis (Dynamic aboratory *ethod) dan perbaikan pada teknik pembangunan oncrete Dams dan Embankment Dams! Berbagai usaha untuk memperoleh Bendungan yang layak terhadap kelayakan teknis, ekonomis dan lingkungan terus diusahakan hingga saat ini! Bendungan terdiri dari beberapa komponen, yaitu #
+! Badan bendungan (body of dams) dalah tubuh bendungan yang berfungsi sebagai penghalang air! Bendungan umumnya memiliki tujuan untuk menahan air, sedangkan struktur lain seperti pintu air atau tanggul digunakan untuk mengelola atau mencegah aliran air ke dalam daerah tanah yang spesifik! -ekuatan air memberikan listrik yang disimpan dalam pompa air dan ini dimanfaatkan untuk menyediakan listrik bagi jutaan konsumen! .! ondasi (foundation) dalah bagian dari bendungan yang berfungsi untuk menjaga kokohnya bendungan! ! intu air (gates) Digunakan untuk mengatur, membuka dan menutup aliran air di saluran baik yang terbuka maupun tertutup! Bagian yang penting dari pintu air adalah # a! Daun pintu (gate leaf) dalah bagian dari pintu air yang menahan tekanan air dan dapat digerakkan untuk membuka , mengatur dan menutup aliran air! b! Rangka pengatur arah gerakan (guide frame) dalah alur dari baja atau besi yang dipasang masuk ke dalam beton yang digunakan untuk menjaga agar gerakan dari daun pintu sesuai dengan yang direncanakan! c! ngker (anchorage) dalah baja atau besi yang ditanam di dalam beton dan digunakan untuk menahan rangka pengatur arah gerakan agar dapat memindahkan muatan dari pintu air ke dalam konstruksi beton! d! 0oist dalah alat untuk menggerakkan daun pintu air agar dapat dibuka dan ditutup dengan mudah! 1! Bangunan pelimpah (spill &ay) dalah bangunan beserta intalasinya untuk mengalirkan air banjir yang masuk ke dalam &aduk agar tidak membahayakan keamanan bendungan! Bagian$bagian penting dari bangunan pelimpah # a! 'aluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures) Digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatan alirannya kecil tetapi debit airnya besar! b! 'aluran pengangkut debit air (saluran peluncur, chute, discharge carrier, flood &ay) *akin tinggi bendungan, makin besar perbedaan antara permukaan air tertinggi di dalam &aduk dengan permukaan air sungai di sebelah hilir bendungan! pabila kemiringan saluran pengangkut debit air dibuat kecil, maka ukurannya akan sangat panjang dan berakibat bangunan menjadi mahal! 2leh karena itu, kemiringannya terpaksa dibuat besar, dengan sendirinya disesuaikan dengan keadaan topografi setempat! c! Bangunan peredam energy (energy dissipator) Digunakan untuk menghilangkan atau setidak$tidaknya mengurangi energi air agar tidak merusak tebing, jembatan, jalan, bangunan dan instalasi lain di sebelah hilir bangunan pelimpah! 3! -anal (canal) Digunakan untuk menampung limpahan air ketika curah hujan tinggi! 4! Reservoir
Digunakan untuk menampung/menerima limpahan air dari bendungan! 5! 'tilling basin *emiliki fungsi yang sama dengan energy dissipater! 6! -atup (kelep, valves) 7ungsinya sama dengan pintu air biasa, hanya dapat menahan tekanan yang lebih tinggi (pipa air, pipa pesat dan tero&ongan tekan)! *erupakan alat untuk membuka, mengatur dan menutup aliran air dengan cara memutar, menggerakkan kea rah melintang atau memenjang di dalam saluran airnya! 8! Drainage gallery Digunakan sebagai alat pembangkit listrik pada bendungan 2. TIPE DAN FUNGSI BENDUNGAN
.!+! Tipe Bendungan Dalam penentuan tipe bendungan dapat ditinjau dari berbagai pandangan, misal # $ embagian tipe didasarkan pada ukurannya! Bendungan besar (arge Dams) Bendungan kecil ('mall Dams) $ embagian tipe didasarkan pada tujuan pembangunannya! Bendungan dengan tujuan tunggal ('ingle urpose Dams) Bendungan serba guna (*ulti urpose Dams)$ embagian tipe didasarkan pada jalannya air pelimpah! Bendungan untuk dapat dile&ati air (2verflo& Dams) $
endungan untuk dapat menahan air (9on 2verflo& Dams) embagian tipe didasarkan pada material konstruksinya! Bendungan beton (oncrete Dams)
Bendungan timbunan (Embankment Dams)! ada umumnya yang sering digunakan adalah pembagian tipe bendungan berdasarkan material yang digunakan untuk konstruksi yaitu Bendungan tipe beton dan Bendungan tipe timbunan! 2.2. Bendungan Beton (on!"ete Da#$% a.
U#u#
rinsip dalam dasar yang harus diperhatikan didalam bendungan beton diantaranya adalah # $ ondasi Bendungan terletak pada lapisan batuan keras (Rock foundation) $ Beton merupakan bentuk struktur yang kaku (rigid) sehingga sangat kuat menahan tekanan (ompressive strength) tetapi lemah terhadap gaya tarik (%ensile strength)! 2leh karena itu, bentuk dari konstruksi Bendungan beton diusahakan sekecil mungkin mengakibatkan terjadinya tarikan (tensile strength)! (Li&at Ga#'a" .1) Bendungan Beton (on!"ete Da#%%
'. Be'e"apa tipe 'endungan 'eton dianta"an*a ada+a& ,
$ Bendungan Dams)
tipe
:ravity
(:ravity
ada dasarnya bendungan ini mampu menahan beban dari &aduk/ Reservoir melalui daya tahan gesekan akibat dari berat bendungan pada pondasi! ada bentang melebar bendungan dapat diasumsikan bias$bias kantilever dengan mengusahakan sekecil mungkin gaya tarik akibat momen untuk menahan gaya guling (2verturning)! apisan batuan yang menahan pondasi harus mampu terhadap beban gesek dan daya dukungnya dengan faktor keamanan sesuai yang berlaku! (Li&at Ga#'a" G"a-it*%
.2)
Bendungan
Tipe
$ Bendungan tipe engkung (urved gravity Dams), apabila panjang as bendungan sempit, maka sebagian dari gaya yang bekerja pada bendungan dialihkan ke tebing (abutment)! "ntuk menghindari terjadinya gaya tarik pada tubuh Bendungan beton, maka bentuk bendungan disesuaikan dengan penyebaran arah gaya ya ng terjadi, dan yang paling mendekati kea rah tegak lurus ke abutment adalah membuat bentuk lengkung (urved) atau busur (rch)! (Li&at Ga#'a" .) Bendungan Tipe Leng/ung (u"-ed G"a-it* Da#%%
$ Bendungan tipe Busur (rch Dams) pabila bendung tipe lengkung (urved Dams) terjadi dengan pengalihan beban ke abutment lebih besar, akibat bentuk topografi yang lebih curam
dan lebih sempit, maka untuk memperoleh bentuk Bendungan yang lebih sesuai dengan penyebaran gaya yang terjadi dengan arah tekan ke dinding abutment, maka bentuk struktur menjadi lengkung busur atau Bendungan tipe Busur (rch Dams)! Bentuk diperlukan dinding sandaran abutment yang kokoh! (Li&at Ga#'a" .0) Bendungan Tipe Bu$u" (A"!& Da#$%% $ Bendungan dengan enyangga (Buttress Dams) %ipe bendungan ini merupakan alternative penyelesaian untuk bendungan tipe gravity bentang yang cukup panjang dengan lebih mengintensifkan tenaga pelaksana dan memperkecil volume beton yang diperlukan! Bentuk Bendungan dapat merupakan kombinasi antara :ravity, urved atau rch Dams diantara kolom penyangganya! 9amun pemilihan dari bentuk Bendungan ini masih tergantung dari kondisi geologi dan problem yang ditemui di lapangan! (Li&at Ga#'a" .) Bendungan Tipe Pen*angga (Butt"e$$ Da#%%
!. ang pe"+u dipe"&ati/an untu/ Bendungan Beton
314
Ponda$i (Foundation%
ondasi merupakan permasalahan kritis untuk erencanaan Bendungan Beton (oncrete Dams), untuk harus memperhatikan hal$hal diantaranya sebagai berikut # *odulus Deformasi (Deformation *odulus) Deformasi yang tinggi yang disebabkan oleh adanya konsentrasi tegangan di dalam struktur batuan harus dapat diketahui, namun variable deformasi pada pondasi harus mengetahui material properties yang ada di lapangan! "ntuk itu diperlukan penyelidikan/test batuan fondasi lebih rinci! 'tabilitas Blok (Block 'tability) Diperlukan pemetaan batuan pondasi rinci untuk mengindikasi adanya potensi bentuk kehancuran didalam pondasi akibat pengaruh beban! ;ndikasi terhadap faults (patahan), shlaris (geseran), &eathering profiles (profil perlemahan) dan
%es kekuatan geser (shear strength) terkait dengan perubahan relative sesuai pada bentuk pondasi! erbaikan ondasi (7oundation %reatment) ermasalah pondasi dapat diketahui selama masa tahap penyelidikan batuan dasar pondasi! erbaikan pondasi mungkin diantaranya adalah membuang blok batuan yang tidak stabil, menambah system perkuatan, memasang system drainage untuk mengurangi "p lift (tekanan keatas akibat tekanan air) dan memberikan material ke dalam pondasi dengan injeksi (grouting) untuk memperbaiki daya dukung (strength) pada =ona yang lemah dan menaikkan tingkat permeabilitas pada dasar pondasi! 324
Penga"u& Te#pe"atu" (Te#pe"atu"e E55e!t
%$engaruh temperature terkait dengan desain tipe beton untuk Bendungan terhadap panas hidrasi dari beton pada kondisi batas! pabila batas temperatur (ambient temperature) tidak dijaga dengan baik, kemungkinan akan terjadi retakan pada beton! "ntuk mengatasi kondisi tersebut, diperlukan langkah$langkah untuk mengatasi diantaranya adalah dengan memasang sambungan$sambungan di dalam massa beton atau melakukan pendinginan a&al (re ooling) pada material beton dan menga&asi secara teliti pada proses pembuatan beton, atau melakukan pendinginan setelah pengecoran beton dengan memasang jaringan pipa pendingin (ost ooling)! 34 S&aping%
Bentu/ St"u/tu" (St"u!tu"e
erubahan bentuk yang tajam (patah) diusahakan untuk dihindari, karena dapat menimbulkan penempatan konsentrasi tegangan! -onsentrasi tegangan ini merupakan bagian yang kritis terutama apabila terjadi gempa!
2.. Bendungan Ti#'unan (E#'an/#ent Da#$% a.
U#u#
%ipe Bendungan %imbunan/"rugan (Embankment Dams) pada umumnya didasarkan pada material yang digunakan untuk pembangunan bendungan tersebut, dapat dari tanah atau batuan (Earth fill atau Rock fill)! engelompokkan selanjutnya diklasifikasikan oleh penempatan lapisan inti kedap air, ada yang
ditempatkan didalam tubuh bendungan (ditengah/miring, homogen), ada juga yang ditempatkan di permukaan sisi hulu tubuh bendungan! 'tabilitas bendungan timbunan adalah didasarkan pada berat sendiri dari massa materian Bendungan memenuhi syarat untuk menahan tekanan/beban yang terjadi, dengan susunan gradasi material timbunan untuk menurunkan garis tekan hidrolis antara timbunan dengan pondasi, sehingga rembesan (leakage) diharapkan sekecil mungkin dan tanpa ada material yang ikut terhanyut (ter erosi)! %ipe bendungan timbunan batu (Rock fill Dams) pada a&alnya untuk -onstruksi yang kecil dengan lapisan kedap air pada bagian permukaan hulu, namun dengan kemajuan technologi pada saat ini Rock fill Dams cukup kompetitif untuk bendungan besar dengan lapisan ini kedap air dibagian dalam tubuh bendungan! "ntuk menghindari settlement di kemudian hari batuan harus juga dipadatkan dengan pengaturan lapisan gradasi secara teliti! Embankment 'heel (pelapis timbunan) biasanya terdiri dari material random (campuran) atau abu batu berfungsi sebagai pengisi antara struktur dan lapisan kedap air! %imbunan dibagian permukaan hulu tubuh bendung biasanya dilindungi oleh timbunan batu keras dengan susunan gradasi dan bentuk yang sesuai, bila tidak tersedia dapat dilapisi dengan tanah bercampur semen ('oil cement facing)! 'edangkan untuk lapisan pelindung dibagian permukaan hilir tubuh bendungan dari erosi terhadap hujan dapat dilapisi dengan gebalan rumput atau tana man keras! erlu diperhatikan bah&a lapisan pelindung pada bagian hilir permukaan tubuh bendung jangan sampai menjadi lapisan kedap air! Dimensi besaran lapisan inti kedap air sangat tergantung dari ketersediaan material didaerah pembangunan bendungan ! "ntuk lapisan kedap air dibagian permukaan hulu dapat terbuat dari lapisan sphalt atau beton, dengan menggunakan metode cetakan berjalan ('lipforming methods) dan ikatan (key) kedalam lapisan kedap air, pondasi batuan keras atau cut off! apisan material kedap air tidak mungkin dapat menghilangkan +>>? rembesan dan hanya dapat memperkecil rembesan! 2leh karena itu harus disiapkan lapisan drainase untuk mengalirkan rembesan secara aman didalam tubuh
bendungan tanpa memba&a serta material timbunan bendungan melalui lapisan halus sampai kasar (finer =ones to courser =ones)! Drainase galeri dan sumuran (Drainage galleries dan relief &ell) juga perlu dipersiapkan!
.
ang pe"+u dipe"&ati/an untu/ Bendungan Ti#'unan
3A4
Ponda$i
(Foundation%
ondasi bendungan timbunan dapat dibangun diatas batuan keras atau tidak! Bila dibangun diatas massa batuan keras maka penurunan/'ettlement yang terjadi lebih kecil bila dibandingkan bendungan yang dibangun diatas massa batuan lunak karena terdapat tambahan penurunan pada pondasi (onsulidate) dan penurunan lebih kecil pada a&al masa operasinya!
3B4 Pe#utu$ a+i"an
(ut
o55
%$ut off sangat diperlukan oleh pondasi pada massa batuan lunak dan batuan pecah (9on Rock atau 7ractured rock) untuk mengurangi tekanan rembesan
(seepage), cut off dipasang dibagian hulu dari as puncak bendungan!
34
Si5at
Pe+una/an (Li6ue5a!tion%
-ejenuhan akan mengakibatkan penurunan kepadatan material halus dan akan menjadi tidak stabil bila ditambah dengan beban gempa! 'elama terjadi gempa, konfigurasi butiran akan menjadi lebih padat yang mengakibatkan menaikkan tekanan air pori dan lepas!
'istem drainase tidak berfungsi dengan baik dan air akan
membuat
perilaku
pondasi
menjadi
meleleh/mencair!
3D4
Reta/an dan $ta'i+ita$ ti#'unan
(E#'an/#ent Sta'i+it* and
" a ! / i n g %
Bendungan
timbunan
harus
direncanakan
aman
terhadap
kemungkinan terjadinya retakan, khususnya
retakan melintang/vertikal (transverse cracks), mungkin disebabkan akibat kerusakan oleh bocoran (piping)! Retakan melintang
ini
kemungkinan
disebabkan oleh # akibat terjadinya
juga
perbedaan settlement pada lereng abutment, kurang sempurnanya prosedur penempatan material, permasalahan pondasi atau sebab lainnya!
3E4 Tinggi 7agaan (F"ee 'oa"d%
%inggi jagaan disiapkan untuk melindungi terhadap kemungkinan melimpahnya volume air atau overtopping akibat gelombang, gempa bumu, dan sebab lainnya!
