irigasi asri.docx

TUGAS TERSTRUKTUR PERENCANAAN BENDUNG

disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Rekayasa Irigasi II Dosen: Drs. Odih Supratman, ST., MT.

Disusun oleh: Asrinia Desilia 1404149

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL-S1 DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA 2017

REKAYASA IRIGASI II PERANCANGAN BANGUAN AIR

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang selalu memberikan hidayah dan rahmat-Nya. Sehingga penulis diberi kemampuan untuk menyelesaikan tugas terstruktur ini. Tugas ini diajukan sebagai salah satu persyaratan akademik bagi penulis pada mata kuliah Rekayasa Irigasi 2 pada Program Studi Teknik Sipil S1, Departemen Pendidikan Teknik Sipil, Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan, Universitas Pendidikan Indonesia. Dalam penulisan laporan ini, penulis menyadari bahwa selama pengerjaan tugas ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bpk. Drs. Odih Supratmana, ST, MT dan Ibu Mardiani, M.Eng selaku dosen Irigasi dan Bangunan Air II 2. Bambang Eko Widyanto, ST yang telah membimbing penyelesaian tugas ini 3. Teman dan rekan – rekan

yang memberikan dukungan dalam

mengerjakan laporan ini. Tugas ini bukanlah karya yang sempurna karena masih memiliki banyak kekurangan, baik dalam hal isi maupun sistematika dan teknik penulisannya. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan tugas ini. Akhirnya semoga tugas ini bisa memberikan manfaat bagi penulis dan bagi pembaca.

Bandung, Mei 2017

Penulis

ASRINIA DESILIA | 1404149

i


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................. ................................................................... ............................................ .......................... .... i DAFTAR ISI .................................................... .......................................................................... ............................................. ................................. .......... ii DAFTAR GAMBAR ............................................................. ................................................................................... ................................. ........... v BAB 1 ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. ............................. ...... 1 PENDAHULUAN ........................................... ................................................................. ............................................ ................................. ........... 1 1.1 Latar Belakang ........................................... ................................................................. ............................................ ............................. ....... 1 1.2 Tujuan ................................... ......................................................... ............................................ ............................................. ............................. ...... 1 1.3 Sistematika Penulisan ............................................ ................................................................... ........................................ ................. 2 BAB II ............................................... ...................................................................... ............................................. ............................................. ......................... .. 3 STUDI PUSTAKA .......................................... ................................................................ ............................................ ................................. ........... 3 2.1. Pemilihan Pemi lihan Lokasi dan Jenis Bendung......................................... ........................................................... .................. 3 2.2. Perencanaan Bangunan Utama ............................................... ..................................................................... ...................... 6 2.3 Stabilitas .......................................... ................................................................ ............................................ ...................................... ................ 26 BAB III ANALISIS PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG ......................... ......................... 33 3.1. Data Perencanaan ............................................................ .................................................................................. ........................... ..... 33 3.2. Kemiringan Rata-rata ............................................................. ................................................................................. .................... 34 3.3. Penentuan Kurva Debit ............................................ ................................................................... .................................. ........... 34 3.4. Lebar Rerata .......................................... ................................................................ ............................................ ............................... ......... 35 3.5 Penentuan Lebar Efektif Bendung .................................................. .............................................................. ............ 36 3.6. Desain Mercu ............................................ .................................................................. ............................................ ........................... ..... 39 3.7. Desain Kolam Olak (Bucket) .......................................... ................................................................. ........................... .... 42 3.8. Desain Intake .................................. ........................................................ ............................................ ...................................... ................ 44 3.9. Desain Pembilas .......................................................... ................................................................................ ............................... ......... 47 3.10. Kurva Pengempangan............................................. .................................................................... .................................. ........... 50 3.11. Lantai Muka ............................................ .................................................................. ............................................ ........................... ..... 52 3.12. Keamana Terhadap Rembesan dan Tekanan Air ..................................... ..................................... 54 3.13. Stabilitas Bendung.......................................... ................................................................ .......................................... .................... 57 BAB IV ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................. ....................... 66 PENUTUP............................................................... ...................................................................................... .............................................. ....................... 66 4.1

Simpulan ............................................ .................................................................. ............................................ ............................... ......... 66


ii


4.2

Saran ........................................................................................................ 66

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 67


iii


DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Harga-harga perkiraan daya dukung yang diizinkan (British Standar Code of Practice CP 2004) .............................................................11 Tabel 2. 2. Sudut Gesekan dalam dan kohesi c ............................................11 Tabel 2. 3. nilai-nilai hubungan H1/r dan C0 ..............................................13 Tabel 2. 4. nilai – nilai hubungan p/H1 dan C1 ...........................................14 Tabel 2. 5. nilai-nilai hubungan p/H1 , dan kemiringan muka hulu bendun .15 Tabel 2. 6. Harga K dan n ..........................................................................16 Tabel 2. 7. harga-harga ξ ............................................................................ 27 Tabel 3. 1. Kemiringan Rata-rata

34

Tabel 3. 2. Nilai B Rerata ...........................................................................36 Tabel 3. 3. Koefisien Kontraksi...................................................................37 Tabel 3. 4. Koordinat Mercu ......................................................................39 Tabel 3. 5. Pengempangan .......................................................................... 51 Tabel 3. 6. Weight Creep Ratio...................................................................52 Tabel 3. 7. Harga-harga minimum angka rembesan Lane ............................54 Tabel 3. 8. Uplift kondisi normal ................................................................55 Tabel 3. 9. Uplift Kondisi Banjir Rencana ...................................................56 Tabel 3. 10. Besaran gaya yang bekerja pada bendung kondisi normal .........57 Tabel 3. 11. Besaran gaya yang bekerja pada bendung kondisi banjir .... Error!

Bookmark not defined.


iv


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Grafik perencanaan ukuran pasangan batu kosong .................. 7 Gambar 2. 2. Contoh filter antara pasangan batu kosong dan bahan asli (tanah dasar) Gambar 2. 3. Detail BronjongBahan Pondasi ..............................................10 Gambar 2. 4. Tipe Mercu bulat...................................................................13 Gambar 2. 5. grafik koefisien debit .............................................................13 Gambar 2. 6. Grafik Hubungan P/H1dan C1 .............................................14 Gambar 2. 7. Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu tipe Ogee dengan muka hulu melengkung ..................................................................15 Gambar 2. 8. Mercu tipe Ogee....................................................................16 Gambar 2. 9. bentuk-bentuk Jeruji kisi-kisi penyaring dan harga-harga β .....19 Gambar 2. 10. tipe-tipe pintu pengambilan pintu sorong kayu dan baja........20 Gambar 2. 11. pintu pengambilan tipe radial...............................................20 Gambar 2. 12. Geometri Pembilas ..............................................................21 Gambar 2. 13. Pembilas samping................................................................22 Gambar 2. 14. metode menemukan tinggi dinding pemisah .........................23 Gambar 2. 15. macam-macam pintu pembilas.............................................26 Gambar 2. 16. gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi buatan .......................................................................................................27 Gambar 2. 17. contoh jaringan aliran bawah dam pasangan batu dan pasir ..28 Gambar 2. 18. gaya angkat pada pondasi bendung ......................................29 Gambar 2. 19. Unsur-Unsur Persamaan Distribusi tekananTekanan vertikal pondasi: ..................................................................................................... 31 Gambar 3. 1. Peta Situasi Sungai BN-3

33

Gambar 3. 2. Kurva Debit BN-3 ........................................................................... 35 Gambar 3. 3. Kurva Mercu Rencana ..................................................................... 41 Gambar 3. 4 Tipe Mercu Bulat ............................................................................. 41 Gambar 3. 5. Ruang Olakan Bucket ..................................................................... 43 Gambar 3. 6. Menentukan jari-jari minimum bak................................................. 44 Gambar 3. 7. Bentuk Bendung dan Kolam Olakan ............................................... 44 ASRINIA DESILIA | 1404149

v


Gambar 3. 8. Saluran Intake.................................................................................. 46 Gambar 3. 9. Kondisi Pintu dibuka Setinggi Undersluice .................................... 49 Gambar 3. 10. Kondisi Pintu dibuka setinggi mercu ............................................ 49 Gambar 3. 11. Kurva Pengempangan ................................................................... 51 Gambar 3. 12. Sketsa Bendung dengan Lantai Muka ........................................... 53


vi


BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Air merupakan kebutuhan manusia yang sangat mendasar, air pada umumnya berasal dari air hujan, mata air, air tanah, dan air permukaan sungai. Air tersebut dapat dimanfaatkan untuk irigasi pertanian, bahan baku air bersih, dan lain-lain. Kebutuhan air saat ini dari segi kualitas maupun kuantitas menjadi bertambah dan meningkat, sedangkan cadangan air yang ada saat ini sangat terbatas. Adanya peningkatan kebutuhan air untuk kebutuhan sehari-hari dan irigasi memerlukan banyak pengembangan sumber air untuk menjaga keseimbangan antara kebutuhan dan ketersediaan air. Pengembangan sumber daya air didefinisikan sebagai aplikasi cara struktural dan non-struktural untuk mengendalikan, mengolah sumber daya air agar memberikan manfaat bagi mahluk hidup dan manfaat untuk tujuantujuan lingkungan. Cara nonstuktural adalah program-program pengendalian dan pengolahan sumber daya air yang tidak membutuhkan fasilitas-fasilitas yang harus dibangun, sedangkan cara structural adalah program-program pengendalian dan pengolahan sumber daya air dengan membangun fasilitas yang dibutuhkan. Untuk menaikan permukaan air sungai agar air sungai dapat dialirkan ke daerah dialirkan ke daerah irigasi, perlu dibuat bendung. Bendung terbagi 2 macam. Ada bendung tetap dan bendung Sementara.

1.2 Tujuan Tujuan secara umum dari laporan tugas besar ini adalah untuk mengetahui secara jelas tentang Perencanaan Hidrolis Bendung untuk meningkatkan pemahaman teknik irigasi pada mahasiswa teknik sipil. Adapun tujuan khusus dari laporan tugas ini adalah.untuk mengetahui tahapan perencanaan hidrolis bendung tetap dengan baik dan benar termasuk syarat-syarat apa saja yang harus dipenuhi. ASRINIA DESILIA | 1404149

1


1.3 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN : Dalam bab ini dibahas mengenai latar belakang, maksud dan tujuan, serta sistematika penulisan.

BAB II STUDI PUSTAKA: Dalam bab ini dibahas mengenai teoriteori yang akan digunakan dalam perencanaan.

BAB III METODE PERENCANAAN: Dalam bab ini akan dibahas deskripsi lokasi perencanaan dan tahapan desain perencanaan hidraulis,

BAB IV KESIMPULAN : Pada bab ini berisi kesimpulan mengenai hasil perencanaan.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


2


BAB II STUDI PUSTAKA

2.1. Pemilihan Lokasi dan Jenis Bendung 2.1.1 Pemilihan Lokasi Dalam pemilihan bendung hendaknya dipilih lokasi yang paling menguntungkan dari beberapa segi. Misalnya dilihat dari segi perencanaan, pengamatan bendung, pelaksanaan, pengoperasian, dampak pembangunan dan sebagainya. Selain itu dipertimbangkan pula atas beberapa pengalaman dalam memilih lokasi bendung ditetapkan berdasarkan persyaratan yang dominan. Pemilihan lokasi bendung agar dipertimbangkan pula terhadap pengaruh timbal balik antara morfologi sungai dan bangunan lain yang ada dan akan dibangun. Lokasi bendung dipilih atas pertimbangan beberapa aspek yaitu :

a. Keadaan topografi dari rencana daerah irigasi yang akan diairi. b. Kondisi topografi dari lokasi bendung, harus mempertimbangkan beberapa aspek yaitu : 

Ketinggian bendung tidak terlalu tinggi, bila bendung dibangun di palung sungai, maka sebaiknya ketinggian bendung dari dasar sungai tidak lebih dari tujuh meter, sehingga tidak menyulitkan pelaksanaannya.



Trace saluran induk terletak ditempat yang baik, misalnya penggaliannya tidak terlalu dalam dan tanggul tidak terlalu tinggi, untuk tidak menyulitkan pelaksaan, penggalian saluran induk dibatasi sampai dengan kedalaman 8 meter, bila masalah ini dijumpai maka sebaliknya lokasi bendung dipindah ktempat lain, catatan untuk kedalaman saluran induk yang diijinkan sampai tanah dasar cukup baik dan saluran tidak terlalu panjang.



Penempatan lokasi intake yang tepat dilihat dari segi hidraulik dan angkutan sedimen, sehingga aliran ke intake tidak mengalami gangguan dan angkutan sedimen yang akan masuk ke intake juga dapat dihindari, untuk menjamin aliran lancer masuk ke intake,


3


salah satu syratnya, intake harus terletak di tikungan luar aliran atau bagian sungai yang lurus dan harus dihindari penemapatan intake di tikungan dalam aliran.

c. Kondisi hidraulik dan morfologi sungai di lokasi bendung, termasuk angkutan sedimennya adalah faktor yang harus dipertimbangkan pula dalam pemilihan lokasi bendung yang meliputi : 

Pola aliran sungai, kecepatan, dan arahnya pada waktu debit banjir, sedang dan kecil.



Kedalaman dan lebar muka air pada waktu debit banjir, sedang dan kecil.



Tinggi muka air pada debit rencana.



Potensi dan distribusi angkutan sedimen. Bila persyaratan di atas tidak terpenuhi maka dipertimbangkan

pembangunan bendung di lokasi lain misalnya di sudetan sungai atau dengan jalan membangun pengendalian sungai.

d. Kondisi tanah pondasi, bendung harus ditempatkan di lokasi dimana tanah pondasinya cukup baik sehingga bangunan akan stabil. Faktor lain yang harus dipertimbangkan pula yaitu potensi kegempaan, potensi gerusan karena arus dan sebagainya, secara teknik bendung dapat ditempatkan di lokasi sungai dengan tanah pondasi yang kurang baik, tetapi bangunan akan membutuhkan biaya yang tinggi, peralatan yang lengkap dan pelaksanaanya yang tidak mudah.

e. Biaya pelaksanaan beberapa alternative lokasi harus dipertimbangkan, yang selanjutnya biaya pelaksanaan dapat ditentukan dan cara pelaksanaannya, peralatan dan tenaga. Biasanya biaya pelaksanaan ditentukan

berdasarkan

pertimbangan

terakhir.

Dari

beberapa

alternative lokasi ditinjau pula dari segi biaya yang paling murah dan pelaksanaan yang tidak terlalu sulit.

f. Faktor-faktor lain yang harus dipertimbangkan dalam memilih lokasi bendung yaitu penggunaaan lahan di sekitar bendung, kemungkinan pengembangan daerah di sekitar bendung, perubahan morfologi sungai,


4


derah genangan yang tidak tidak terlalu luas dan ketinggian tanggul banjir.

2.1.2 Penentuan Jenis Bendung a. Bendung Tetap

Bendung tetap adalah jenis bendung yang tinggi pembendungannnya tidak dapat

diubah sehingga muka air dihulu bendung tidak dapat

diatur sesuai yang dikehendaki. Berdasarkan ambangnya, bendung tetap dibedakan menjadi 2, yaitu : 

Ambang tetap yang lurus dari tepi ke tepi kanan sungai: as ambang tersebut berupa garis lurus yang menghubungkan dua titik tepi sungai



Ambang tetap yang berbelok-belok seperti gigi gergaji: diperlukan bila panjanh ambang tidak mencukupi dan biasanya untuk sungai dengan lebar yang kecil tetapi debit airnya besar dna disarankan dipakai pada saluran, dengan syarat : 

Debit relative stabil



Tidakmembawa material terapung berupa atang – batang pohon



Efektivitas panjang bendung gergaji terbatas pada kedalaman air pelimpasan tertentu.

b. Bendung Gerak

Bendung gerak adalah jenis bendung yang tinggi pembendungannya dapat diubah sesuai dengan yang dikehendaki Tipe bendung gerak berdasarkan pintu-pintunya : 

Pintu geser atau sorong: banyak digunakan untuk lebar dan tinggi bukaan yang kecil dan sedang



Pintu radial: daun pintu berbentuk lengkung (busur)dengan lengan pintu yang sendinya tertanam ditembok sayap atau pilar, alat penggerak pintu dapat pula dilakukan secara hidrolik dengan peralatan pendorong dan penarik mekanik yang tertanam pada tembok sayap atau pilar. c.

Pemilihan Tipe BendungPemilihan tipe bendung didasarkan

pada pengaruh air balik akibat pembendungan (back water)


5

REKAYASA IRIGASI II PERANCANGAN BANGUAN AIR 

Jika pengaruh air balik akibat pembendungan tersebut berdampak pada daerah yang tidak terlalu luas (missal didaerah hulu) maka bendung tetap merupakan pilihan yang tepat



Jika pengaruh air balik akibat pembendungan tersebut berdampak pada daerah yang luas maka dipilih bendung gerak.



Jika sungai mengangkut batu-batuan bongkahan pada saat banjir, maka peredam energy yang sesuai adalah tipe bak tenggelam. Bagian hulu muka

pelimpah

direncanakan

mempunyai

kemiringan

untuk

mengantisipasi agar batu-batu bongkahan dapat terangkut lewat atas pelimpah, jika sungai tidak mengankut batu-batuan pada saat banjir, maka peredam energy sesuai tipe kolam olakan.

2.2. Perencanaan Bangunan Utama 2.1.3 Penggunaan Bahan Khusus A. Lindungan Permukaan Tipe

dan

ukuran

sedimen

yang

diangkut

oleh

sungai

akan

mempengaruhi pemilihan bahan yang akan dipakai untuk membuat permukaan bangunan yang langsung bersentuhan dengan aliran air. Ada tiga tipe bahan yang bisa dipakai untuk melindungi bangunan terhadap gerusan (abrasi), yakni: 

Beton, jika direncana dengan baik dan dipakai di tempat yang benar, merupakan bahan lindungan yang baik pula, beton yang dipakai untuk lindungan permukaan sebaiknya mengandung agregat berukuran kecil, bergradasi baik dan berkekuatan tinggi.



- Baja, kadang-kadang dipakai di tempat yang terkena hempasan berat oleh air yang mengandung banyak sedimen. Khususnya blok halang di kolam olak dan lantai tepat di bawah pintu dapat dilindungi dengan pelat-pelat baja.

B. Lindungan dari Pasangan Batu Kosong Pasangan batu kosong (rip-rap) dipakai sebagai selimut lindung bagi tanah asli (dasar sungai) tepat di hilir bangunan. Batu yang dipakai untuk pasangan batu kosong harus keras, padat dan awet, serta berberat jenis 2,4. ASRINIA DESILIA | 1404149

6


Panjang lindungan dari pasangan batu kosong sebaiknya diambil 4 kali kedalaman lubang gerusan lokal, dihitung dengan rumus empiris. Rumus ini adalah rumus empiris Lacey untuk menghitung kedalaman lubang gerusan: R=0,47

() Q

⁄

1

3

f

di mana: R = kedalaman gerusan dibawah permukaan air banjir, m Q = debit, m3/dt f = faktor lumpur Lacey f = 1,76 Dm 0,5 D m = Diameter nilai tengah (mean) untuk bahan jelek, mm Untuk menghitung turbulensi dan aliran yang tidak stabil, R ditambah 1,5 nya lagi (data empiris). Tebal lapisan pasangan batu kosong sebaiknya diambil 2 sampai 3 kali d40, dicari dari kecepatan rata-rata aliran dengan bantuan Gambar 1. Gambar 1 dapat dipakai untuk menentukan d40 dari campuran pasangan batu kosong dari kecepatan rata-rata selama terjadi debit rencana di atas ambang bangunan. d40 dari campuran berarti bahwa 60% dari campuran ini sama diameternya atau lebih besar. Ukuran batu hendaknya hampir serupa ke semua arah.

Gambar 2. 1. Grafik perencanaan ukuran pasangan batu kosong


7


C. Filter Filter (saringan) berfungsi mencegah hilangnya bahan dasar halus melalui bangunan lindung. Filter harus ditempatkan antara pasangan batu kosong dan tanah bawah atau antara pembuang dan tanah bawah. Ada tiga tipe filter yang bisa dipakai: 

filter kerikil-pasir yang digradasi



kain filter sintetis



ijuk. Di sini akan dijelaskan pembagian butir filter. Kain filter sintetis makin

mudah didapat dan kalau direncanakan dengan baik bisa memberi keuntungan-keuntungan ekonomis. Mereka yang akan memakai kriteria ini dianjurkan untuk mempelajari brosur perencanaan dari pabrik. Penggunaan ijuk biasanya terbatas pada lubang pembuang di dinding penahan. Pemakaiannya di bawah pasangan batu kosong dan pada pembuang-pembuang besar, belum didukung oleh kepustakaan yang ada; jadi sebaiknya tidak dipraktekan.

Gambar 2. 2. Contoh filter antara pasangan batu kosong dan bahan asli (tanah dasar) Filter yang digradasi hendaknya direncana menurut aturanaturan berikut : 1.) Kelulusan tanah (USBR, 1973) : Perbandingan 5 – 40 seperti yang disebutkan di atas dirinci lagi sebagai berikut: 

butir bulat homogen (kerikil) 5 – 10



butir runcing homogen (pecahan kerikil, batu) 6 – 20


8


butir bergradasi baik 12 – 40

2.) Stabilitas, Perbandingan d 15/d 85 (Bertram, 1940) : 

butir bulat homogen (kerikil) 5 – 10



butir runcing homogen (pecahan kerikil, batu) 10 – 30



butir bergradasi baik 12 – 60

Agar filter tidak tersumbat, maka d5 harus sama atau lebih besar dari 0,75 mm untuk semua lapisan filter. 

Tebal minimum untuk filter yang dibuat di bawah kondisi kering adalah:



pasir, krikil halus 0,05 sampai 0,10 m



kerikil 0,10 sampai 0,20 m



batu 1,5 sampai 2 kali diameter batu yang lebih besar.

Bila filter harus ditempatkan di bawah air, maka harga-harga ini sebaiknya ditambah 1,5 sampai 2 kali.

D. Bronjong Bronjong dibuat di lapangan, berbentuk bak dari jala-jala kawat yang diisi dengan batu yang cocok ukurannya. Matras jala-jala kawat ini diperkuat dengan kawat-kawat besar atau baja tulangan pada ujung-ujungnya. Ukuran yang biasa adalah 2 m x 1 m x 0,5 m. Bak-bak yang terpisah-pisah ini kemudian diikat bersama-sama untuk membentuk satu konstruksi yang homogen. Bronjong tidak boleh digunakan untuk bagian-bagian permanen dari bangunan utama; bronjong hanya boleh dipakai untuk pekerjaan-pekerjaan pengatur sungai di hulu atau hilir bangunan bendung dari batu atau beton. Keuntungan menggunakan bronjong adalah: 

kemungkinan membuat lindungan berat dengan batu-batu yang berukuran lebih kecil dan lebih murah.



fleksibilitas konstruksi tersebut untuk dapat mengikuti tinggi permukaan yang terkena erosi. Untuk mencegah agar tidak ada bahan pondasi yang hilang, di antara

tanah dasar dan lindungan dari bronjong harus selalu diberi filter yang ASRINIA DESILIA | 1404149

9


memadai. Ijuk adalah saringan yang baik dan dapat ditempatkan di bawah semua bronjong.

Gambar 2. 3. Detail Bronjong

B. Bahan Pondasi Metode untuk menghitung besarnya daya dukung (bearing pressure) serta harga-harga perkiraan diberikan dalam KP - 06 Parameter Bangunan. Parameter bahan seperti sudut gesekan dalam dan kohesi untuk bahan bahan pondasi yang sering dijumpai, diberikan pada Tabel 6.1 dan 6.2 bersama-sama dengan perkiraan daya dukung sebagai harga-harga teoritis untuk perhitungan-perhitungan pendahuluan.


10


Tabel 2. 1. Harga-harga perkiraan daya dukung yang diizinkan (British Standar Code of Practice CP 2004)

Tabel 2. 2. Sudut Gesekan dalam dan kohesi c

Bangunan bendung biasanya dibangun pada permukaan dasar yang keras seperti batuan keras atau kerikil dan pasir yang dipadatkan dengan baik. Dalam hal ini penurunan bangunan tidak menjadi masalah. Jika bahan pondasi ini tidak dapat diperoleh, maka pondasi bangunan harus direncana dengan memperhitungkan gaya-gaya sekunder yang ditimbulkan oleh penurunan yang tidak merata maupun risiko terjadinya erosi bawah tanah (piping) akibat penurunan tersebut.

2.2.2. Perencanaan Mercu A. Mercu Bulat Bendung dengan mercu bulat memiliki harga koefisien debit yang jatuh lebih tinggi dibandingkan dengan koefisien bendung ambang lebar. Bendung akan memberikan banyak keuntungan bagi sungai, karena bangunan ini akan


11


mengurangi tinggi muka air hulu selama banjir. Harga koefisien debit menjadi lebih tinggi, karena lengkung streamline dan tekanan negative pada mercu. Tekanan pada mercu adalah fungsi perbandingan antara HI dan r (HI/r). untuk bendung dengan dua jari-jari (R 2), jari-jari hilir akan digunakan untuk menemkan harga koefisien debit. Untuk menghindari bahaya kavitasi local, tekanan minimum pada mercu bendung harus dibatasi sampai dengan -4m tekanan air, jika bnagunan tersebut dari beton. Untuk konstruksi pasangan batu, tekanan sub atmosfer sebaiknya dibatasi sampai dengan -1 m tekanan air. Persamaan energy dan debit untuk bendung ambang pendek dengan pengontrol segi empat adalah sebagai berikut :

Dimana

:

Q C 2⁄3  2⁄3 .g.b.H.

Q

= Debit (m3/dt)

Cd

= Koefisien debit ( Cd = C0 C1 C2 )

g

= Percepatan gravitasi ( 9,8 m/ dt2 )

b

= Bentang efektif bendung ( m )

H1

= Tinggi energi di atas ambang ( m )

C0

= Fungsi H1/ r

C1

= Fungsi p/ H1

C2

= Fungsi p/ H1 dan kemiringan muka hulu bendung


12


Gambar 2. 4. Tipe Mercu bulat Nilai koefisien debit (Cd) bendung tetap dengan mercu bulat adalah hasil dari C0, C1 dan C2. Dimana: 

Nilai C0 merupakan fungsi H1/r



Nilai C1 merupakan fungsi p/H1



Nilai C2 merupakan fungsi p/H1 dan kemiringan muka hulu bendung



Nilai C0, C1 dan C2 diberikan dalam masing-masing grafik berikut.

Gambar 2. 5. grafik koefisien debit


13


Tabel 2. 3. nilai-nilai hubungan H1/r dan C0 H1/r

C0

0.50

1.05

1.00

1.17

2.00

1.33

3.00

1.41

4.00

1.46

≥ 5.00

1.49

Gambar 2. 6. Grafik Hubungan P/H1dan C1



Pendekatan nilai-nilai hubungan p/H1 dan C1 berdasarkan grafik diberikan dalam tabel berikut

Tabel 2. 4. nilai – nilai hubungan p/H1 dan C1


p/H1

C1

0.00

0.65

0.25

0.86

0.50

0.93

0.75

0.95

1.00

0.97

1.50

0.99

14


Gambar 2. 7. Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu tipe Ogee dengan muka hulu melengkung 

Pendekatan nilai-nilai hubungan p/H1 , dan kemiringan muka hulu bendung dan C2 berdasarkan grafik diberikan dalam tabel berikut

Tabel 2. 5. nilai-nilai hubungan p/H1 , dan kemiringan muka hulu bendung C2 p/H1 1

0.667

0.333

0.25

1.030

1.025

1.008

0.50

1.012

1.017

1.005

0.75

1.004

1.010

1.004

1.00

0.998

1.006

1.002

1.50

0.993

1.000

1.000

0.00

B. Mercu Ogee Mercu ogee berbentuk tirai luapan bawah dari bendung ambang tajam (aerasi). Oleh karena itu, mercu tidak akan memberikan tekanan sub atmosfer pada permukaan mercu sewaktu bendung mengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit yang lebih rendah, air akan memberikan tekanan ke bawah pada mercu. ASRINIA DESILIA | 1404149

15


Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, U.S. Army Corps of Engineers telah mengembangkan persamaan berikut: Y hd



1 K

X  hd 

n

di mana X dan Y adalah koordinat-koordinat permukaan hilir dan hd adalah tinggi energi rencana di atas mecu. Harga-harga K dan n adalah parameter yang diberikan dalam tabel berikut.

Tabel 2. 6. Harga K dan n

Dengan memasukkan nilai K dan n diperoleh persamaan untuk masingmasing bentuk mercu.

Gambar 2. 8. Mercu tipe Ogee


16


Bangunan hulu mercu bervariasi disesuaikan dengan kemiringan permukaan hilir. Persamaan antara tinggi energy dan debit untuk bendung ogee adalah :

Q  C 2⁄3  2⁄3 .g.b .g.b.H.H.

Q = Debit (m3/dt) Cd

= Koefisien debit ( Cd = C0 C1 C2 )

g = Percepatan gravitasi ( 9,8 m/ dt2 ) b = Bentang efektif bendung bendung ( m ) H1 = Tinggi energi di atas ambang ( m ) C0

= Fungsi H1/ r

C1

= Fungsi p/ H1

C2

= Fungsi p/ H1 dan kemiringan muka hulu bendung

2.2.3. Perencanaan Bangunan Pengambil dan Pembilas A. Bangunan Pengambilan Pembilas pengambilan dilengkapi dengan pintu dan bagian depannya terbuka untuk menjaga jika terjadi muka air tinggi selama banjir, besarnya bukaan pintu bergantung kepada kecepatan aliran masuk yang diizinkan. Kecepatan ini bergantung kepada ukuran butir bahan yang dapat diangkut. Kapasitas pengambilan harus sekurang-kurangnya 120% dari kebutuhan pengambilan (dimension requirement) guna menambah fleksibilitas dan agar dapat memenuhi kebutuhan yang lebih tinggi selama umur proyek. Rumus dibawah ini memberikan perkiraan kecepatan yang dimaksud:

di mana:

 ⁄ h V ≥32(d)  d

v : kecepatan rata-rata, m/dt h : kedalaman air, m d : diameter butir, m Dalam kondisi biasa, rumus ini dapat disederhanakan menjadi: v ≈ 10 d0,5 ASRINIA DESILIA | 1404149

17


Dengan kecepatan masuk sebesar 1,0 – 2,0 m/dt yang merupakan besaran perencanaan

normal, dapat diharapkan bahwa butir-butir

berdiameter 0,01 0,01 sampai 0,04 m dapat masuk. Q = μ b a di mana:

√ 2gz2gz

Q = debit, m3/dt μ = koefisiensi debit: untuk bukaan di bawah permukaan air dengan

kehilangan tinggi energi, μ = 0,80 b = lebar bukaan, m a = tinggi bukaan, m g = percepatan gravitasi, m/dt2 (≈ 9,8) z = kehilangan tinggi energi pada bukaan, m Bila pintu pengambilan dipasangi pintu radial, maka μ = 0,80 jika ujung pintu bawah tenggelam 20 cm di bawah muka air hulu dan kehilangan energi sekitar 10 cm. Untuk yang tidak tenggelam, dapat dipakai rumus-rumus dan grafikgrafik yang diberikan pada pasal 4.4. Elevasi mercu bendung direncana 0,10 di atas elevasi pengambilan yang dibutuhkan untuk mencegah kehilangan air pada bendung akibat gelombang. Elevasi ambang bangunan pengambilan ditentukan dari tinggi dasar sungai. Ambang direncana di atas dasar dengan ketentuan berikut: - 0,50 m jika sungai hanya mengangkut lanau - 1,00 m bila sungai juga mengangkut pasir dan kerikil - 1,50 m kalau sungai mengangkut batu-batu bongkah. Harga-harga itu hanya dipakai untuk pengambilan yang digabung dengan pembilas terbuka; jika direncana pembilas bawah, maka kriteria ini tergantung pada ukuran saluran pembilas bawah. Dalam hal ini umumnya ambang pengambilan direncanakan 0 < p < 20 cm di atas ujung penutup saluran pembilas bawah. Bila pengambilan mempunyai bukaan lebih dari satu, maka pilar sebaiknya dimundurkan untuk menciptakan kondisi aliran masuk yang lebih mulus. ASRINIA DESILIA | 1404149

18


Pengambilan hendaknya selalu dilengkapi dengan sponeng skot balok di kedua sisi pintu, agar pintu itu dapat dikeringkan untuk keperluan-keperluan pemeliharaan dan perbaikan. Guna mencegah masuknya benda-benda hanyut, puncak bukaan direncanakan di bawah muka air hulu. Jika bukaan berada di atas muka air, maka harus dipakai kisi-kisi penyaring. Kisi-kisi penyaring direncana dengan rumus berikut: Kehilangan tinggi energi melalui saringan adalah:

Dimana :

c =

 ⁄    sin

 v Hf c 2g

Hf = kehilangan tinggi energy v = kecepatan dating g = percepatan gravitasi c = koefisien yang bergantung kepada: β = faktor bentuk

s = tebal jeruji, m L = panjang jeruji, m b = jarak bersih antar jeruji b ( b > 50 mm), m δ= sudut kemiringan dari horisontal, dalam derajat

Gambar 2. 9. bentuk-bentuk Jeruji kisi-kisi penyaring dan harga-harga β

B. Pintu Pengambilan Pintu pengambilan berfungsi mengatur banyaknya air yang masuk saluran dan mencegah masuknya benda-benda padat dan kasar ke dalam


19


saluran. Pada bendung, tempat pengambilan bisa terdiri dari dua buah, yaitu kanan dan kri, dan bisa juga hanya sebuah tergantung dari letak daerah yang akan diari. Bila tempat pengambilan dua buah menuntut adanya bangunan penguras dua buah pula. Kadang-kadang bila salah satu pengambilan debitnya kecil, pengambilannya lewat gorong-gorong yang dibuat pada tubuh bendung. Dengan demikian kita tidak perlu membuat 2 bangunan penguras, dan cukup satu saja. Biasanya pintu pengambilan adalah pintu sorong kayu sederhana (lihat Gambar 2.10). Bila di daerah yang bersangkutan harga kayu mahal, maka dapat dipakai baja. Jika air di depan pintu sangat dalam, maka eksploitasi pintu sorong mungkin sulit. Kalau demikian halnya, pintu radial atau segmen akan lebih baik.

Gambar 2. 10. tipe-tipe pintu pengambilan pintu sorong kayu dan baja

Gambar 2. 11. pintu pengambilan tipe radial


20


C. Pembilas Lantai pembilas merupakan kantong tempat mengendapnya bahan bahan kasar di depan pembilas pengambilan. Sedimen yang terkumpul dapat dibilas dengan jalan membuka pintu pembilas secara berkala guna menciptakan aliran terkonsentrasi tepat di depan pengambilan. Pengalaman yang diperoleh dari banyak bendung dan pembilas yang sudah dibangun, telah menghasilkan beberapa pedoman menentukan lebar pembilas: 

lebar pembilas ditambah tebal pilar pembagi sebaiknya sama dengan 1/6 – 1/10 dari lebar bersih bendung (jarak antara pangkal-pangkalnya), untuk sungai-sungai yang lebarnya kurang dari 100 m.



lebar pembilas sebaiknya diambil 60% dari lebar total pengambilan termasuk pilar-pilarnya. Juga untuk panjang dinding pemisah, dapat diberikan harga empiris.

Dalam hal ini sudut a pada Gambar dibawah sebaiknya diambil sekitar 600 sampai 700.

Gambar 2. 12. Geometri Pembilas Pintu pada pembilas dapat direncana dengan bagian depan terbuka atau tertutup. Pintu dengan bagian depan terbuka memiliki keuntungankeuntungan berikut: 

ikut mengatur kapasitas debit bendung, karena air dapat mengalir melalui pintu-pintu yang tertutup selama banjir.


21


pembuangan benda-benda terapung lebih mudah, khususnya bila pintu dibuat dalam dua bagian dan bagian atas dapat diturunkan Kelemahan-kelemahannya:



sedimen akan terangkut ke pembilas selama banjir; hal ini bisa menimbulkan masalah, apalagi kalau sungai mengangkut banyak bongkah. Bongkah-bongkah ini dapat menumpuk di depan pembilas dan sulit disingkirkan.

 

benda-benda hanyut bisa merusakkan pintu. karena debit di sungai lebih besar daripada debit di pengambilan, maka air akan mengalir melalui pintu pembilas; dengan demikian kecepatan menjadi lebih tinggi dan membawa lebih banyak sedimen. Sekarang kebanyakan pembilas direncana dengan bagian depan tebuka.

Jika bongkah yang terangkut banyak, kadang-kadang lebih menguntungkan untuk merencanakan pembilas samping (shunt sluice), lihat Gambar 2.13 Pembilas tipe ini terletak di luar bentang bersih bendung dan tidak menjadi penghalang jika terjadi banjir.

Gambar 2. 13. Pembilas samping Bagian atas pemisah berada di atas muka air selama pembilasan berlangsung. Untuk menemukan elevasi ini, eksploitasi pembilas tersebut harus dipelajari. Selama eksploitasi biasa dengan pintu pengambilan terbuka, pintu pembilas secara berganti-ganti akan dibuka dan ditutup untuk mencegah penyumbatan. ASRINIA DESILIA | 1404149

22


Pada waktu mulai banjir pintu pengambilan akan ditutup (tinggi muka air sekitar 0,50 m sampai 1,0 m di atas mercu dan terus bertambah), pintu pembilas akan dibiarkan tetap tertutup. Pada saat muka air surut kembali menjadi 0,50 sampai 1,0 m di atas mercu dan terus menurun, pintu pengambilan tetap tertutup dan pintu pembilas dibuka untuk menggelontor sedimen. Karena tidak ada air yang boleh mengalir di atas dinding pemisah selama pembilasan (sebab aliran ini akan mengganggu), maka elevasi dinding tersebut sebaiknya diambil 0,50 atau 1,0 m di atas tinggi mercu. Jika pembilasan harus didasarkan pada debit tertentu di sungai yang masih cukup untuk itu muka dinding pemisah, dapat ditentukan dari Gambar 2.14 . Biasanya lantai pembilas pada pada kedalaman rata-rata sungai. Namun demikian, jika hal ini berarti terlalu dekat dengan ambang pengambilan, maka lantai itu dapat ditempatkan lebih rendah asal pembilasan dicek sehubungan dengan muka air hilir (tinggi energi yang tersedia untuk menciptakan kecepatan yang diperlukan).

Gambar 2. 14. metode menemukan tinggi dinding pemisah

D. Pembilas Bawah Pembilas bawah direncana untuk mencegah masuknya angkutan sedimen dasar fraksi pasir yang lebih kasar ke dalam pengambilan. “Mulut” pembilas bawah ditempatkan di hulu pengambilan di mana ujung penutup pembilas membagi air menjadi dua lapisan: lapisan atas mengalir ke


23


pengambilan dan lapisan bawah mengalir melalui saluran pembilas bawah lewat bending. Pintu di ujung pembilas bawah akan tetap terbuka selama aliran air rendah pada musim kemarau pintu pembilas tetap ditutup agar air tidak mengalir. Untuk membilas kandungan sedimen dan agar pintu tidak tersumbat, pintu tersebut akan dibuka setiap hari selama kurang lebih 60 menit. Apabila benda-benda hanyut mengganggu eksploitasi pintu pembilas sebaiknya di pertimbangkan untuk membuat pembilas dengan dua buah pintu, di mana pintu atas dapat diturunkan agar benda-benda hanyut dapat lewat. Jika kehilangan tinggi energi bangunan pembilas kecil, maka hanya diperlukan satu pintu, dan jika dibuka pintu tersebut akan memberikan kehilangan tinggi energi yang lebih besar di bangunan pembilas. Bagian depan pembilas bawah biasanya direncana di bawah sudut dengan bagian depan pengambilan. Dimensi-dimensi dasar pembilas bawah adalah: 

tinggi saluran pembilas bawah hendaknya lebih besar dari 1,5 kali diameter terbesar sedimen dasar di sungai



tinggi saluran pembilas bawah sekurang-kurangnya 1,0 m,



tinggi sebaiknya diambil 1/3 sampai 1/4 dari kedalaman air di depan pengambilan selama debit normal. Dimensi rata-rata dari pembilas bawah yang direncanakan dan

dibangun berkisar dari: - 5 sampai 20 m untuk panjang saluran pembilas bawah - 1 sampai 2 m untuk panjang tinggi saluran pembilas bawah - 0,20 sampai 0,35 m untuk tebal beton bertulang. Luas saluran pembilas bawah (lebar kali tinggi) harus sedemikian rupa sehingga kecepatan minimum dapat dijaga (v = 1,0 – 1,5 m/dt). Tata letak saluran pembilas bawah harus direncana dengan hati-hati untuk menghindari sudut mati (dead corner) dengan kemungkinan terjadinya sedimentasi atau terganggunya aliran. ASRINIA DESILIA | 1404149

24


Sifat tahan gerusan dari bahan dipakai untuk lining saluran pembilas bawah membatasi kecepatan maximum yang diizinkan dalam saluran bawah, tetapi kecepatan minimum bergantung kepada ukuran butir sedimen yang akan dibiarkan tetap bergerak. Karena adanya kemungkinan terjadinya pusaran udara, di bawah penutup atas saluran pembilas bawah dapat terbentuk kavitasi, lihat Gambar 5.8. Oleh karena itu, pelat baja bertulang harus dihitung sehubungan dengan beton yang ditahannya a. Pintu Bilas Ada bermacam-macam pintu bilas yang bisa digunakan, yakni: - satu pintu tanpa pelimpah (bagian depan tertutup, lihat Gambar 2.15 a) - satu pintu dengan pelimpah (bagian depan terbuka, lihat Gambar 2.15 b) - dua pintu, biasanya hanya dengan pelimpah (lihat Gambar 2.15 c) - pintu radial dengan katup agar dapat membilas benda-benda terapung (lihat Gambar 2.15 d) Apabila selama banjir aliran air akan lewat di atas pintu, maka bagian atas pintu harus direncana sedemikian rupa, sehingga tidak ada getaran dan tirai luapannya harus diaerasi secukupnya. (lihat Gambar 5.14). Dimensi kebutuhan aerasi dapat diperkirakan dengan pertolongan rumus berikut:

qara =o, y. 

Dimana :



= udara yang diperlukan untuk aerasi per m’ lebar pintu, m3/dt

q air

= debit di atas pintu, m3/dt.m

yp

= kedalaman air di atas tirai luapan, m

h1

= kedalaman air di atas pintu, m


25


Gambar 2. 15. macam-macam pintu pembilas

2.3 Stabilitas Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan bendung dan mempunyai arti penting dalam perencanaan adalah :

a. Tekanan air dalam dan luar Gaya tekan air dapat dibagi menjadi gaya hidrostatik dan gaya hidrodinamik. Tekanan hidrostatik adalah fungsi kedalaman di bawah permukaan air. Tekanan air akan selalu bekerja tegak lurus terhadap muka bangunan. Oleh sebab itu agar perhitungannya lebih mudah, gaya horisontal dan vertikal dikerjakan secara terpisah. Tekanan air dinamik jarang diperhitungkan untuk stabilitas bangunan bendung dengan tinggi energi rendah.

Gaya tekan ke atas. Bangunan bendung mendapat tekanan air bukan hanya pada permukaan luarnya, tetapi juga pada dasarnya dan dalam tubuh bangunan itu. Gaya tekan ke atas, yakni istilah umum untuk tekanan air dalam, menyebabkan berkurangnya berat efektif bangunan diatasnya.


26


Rumus gaya tekan ke atas untuk bangunan yang didirikan pada pondasi batuan adalah :

di mana:

W  cτw[h + 1⁄2 εh −h]A

c = proposi luas di mana tekanan hidrostatik bekerja (c = 1, untuk semua tipe pondasi) τw = berat jenis air, kN/m3

h2 = kedalaman air hilir, m ξ = proposi tekanan (proportion of net head) diberikan pada Tabel 6.3

h1 = kedalaman air hulu, m A = luas dasar, m2 Wu = gaya tekan ke atas resultante, kN

Gambar 2. 16. gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi buatan

Tabel 2. 7. harga-harga ξ

Gaya tekan ke atas untuk bangunan pada permukaan tanah dasar (subgrade) lebih rumit. Gaya angkat pada pondasi itu dapat ditemukan ASRINIA DESILIA | 1404149

27


dengan membuat jaringan aliran (flownet), atau dengan asumsi-asumsi yang digunakan oleh Lane untuk teori angka rembesan (weighted creep theory). Gaya tekan ke atas untuk bangunan pada permukaan tanah dasar (subgrade) lebih rumit. Gaya angkat pada pondasi itu dapat ditemukan dengan membuat jaringan aliran (flownet). Dalam hal ditemui kesulitan berupa keterbatasan waktu pengerjaan dan tidak tersedianya perangkat lunak untuk menganalisa jaringan aliran, maka perhitungan dengan asumsi-asumsi yang digunakan oleh Lane untuk teori angka rembesan (weighted creep theory) bisa diterapkan. Jaringan aliran dapat dibuat dengan: (1) plot dengan tangan (2) analog listrik atau (3) menggunakan metode numeris (numerical method) pada komputer. Dalam metode analog listrik, aliran air melalui pondasi dibandingkan dengan aliran listrik melalui medan listrik daya-antar konstan. Besarnya voltase sesuai dengan tinggi piezometrik, daya-antar dengan kelulusan tanah dan aliran listrik dengan kecepatan air . Untuk pembuatan jaringan aliran bagi bangunan utama yang dijelaskan disini, biasanya cukup diplot dengan tangan saja. Contoh jaringan aliran di bawah bendung pelimpah diberikan pada Gambar.

Gambar 2. 17. contoh jaringan aliran bawah dam pasangan batu dan pasir


28


Gambar 2. 18. gaya angkat pada pondasi bendung Dalam bentuk rumus, ini berarti bahwa gaya angkat pada titik x di sepanjang dasar bendung dapat dirumuskan sebagai berikut:

di mana:

P H − LL ∆H

Px = gaya angkat pada x, kg/m2 L = pnjang total bidang kontak bendung dan tanah bawah, m Lx = jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai x, m ΔH = beda tinggi energi, m

Hx = tinggi energi di hulu bendung, m Dan di mana L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung kepada arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 450 atau lebih terhadap bidang horisontal, dianggap vertikal.

b. Tekanan Lumpur Tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu bendung atau terhadap pintu dapat dihitung sebagai berikut:

 τ h  Ps 2 (1−sinϑ 1+sinϑ)


29


di mana: Ps : gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman adri atas lumpur yang bekerja secara horisontal τs : berat lumpur, kN

h : dalamnya lumpur, m Φ : sudut gesekan dalam, derajat.

Beberapa andaian/asumsi dapat dibuat seperti berikut:

τ τ′ G−1G

di mana:

τs’ = berat volume kering tanah ≈ 16 kN/m3 (≈ 1.600 kgf/m3) λ = berat volume butir = 2,65

menghasilkan τs = 10 kN/m3 (≈ 1.000 kgf/m3) Sudut gesekan dalam, yang bisa diandaikan 300 untuk kebanyakan hal, menghasilkan: Ps = 1,67 h2

c. Gaya Gempa Harga-harga gaya gempa diberikan dalam bagian Parameter Bangunan. Harga-harga tersebut didasarkan pada peta Indonesia yang menujukkan berbagai

daerah

dan

risiko.

Faktor

minimum

yang

akan

dipertimbangkanadalah 0,1 g perapatan gravitasi sebagai harga percepatan. Faktor ini hendaknya dipertimbangkan dengan cara mengalikannya dengan massa bangunan sebagai gaya horisontal menuju ke arah yang paling tidak aman, yakni arah hilir.

d. Berat Bangunan Berat bangunan bergantung kepada bahan yang dipakai untuk membuat bangunan itu. Untuk tujuan-tujuan perencanaan pendahuluan, boleh dipakai harga-harga berat volume di bawah ini. pasangan batu 22 kN/m3 (≈ 2.200 kgf/m3) beton tumbuk 23 kN/m3 (≈ 2.300 kgf/m3) beton bertulang 24 kN/m3 (≈ 2.400 kgf/m3)


30


Berat volume beton tumbuk bergantung kepada berat volume agregat serta ukuran maksimum kerikil yang digunakan. Untuk ukuran maksimum agregat 150 mm dengan berat volume 2,65, berat volumenya lebih dari 24 kN/m3 (≈ 2.400 kgf/m3).

e. Reaksi Pondasi Reaksi pondasi boleh diandaikan berbentuk trapesium dan tersebar secara linier.

Gambar 2. 19. Unsur-Unsur Persamaan Distribusi tekananTekanan vertikal pondasi adalah:

dimana:

p ∑WA + ∑WeI m

p = tekanan vertikal pondasi Σ (W) = keseluruhan gaya vertikal, termasuk tekanan ke atas, tetapi

tidak termasuk reaksi pondasi. A = luas dasar, m2 e = eksentrisitas pembebanan, atau jarak dari pusat gravitasi dasar (base) sampai titik potong resultante dengan dasar


31


I = momen kelembaban (moment of inertia) dasar di sekitar pusat gravitasi m = jarak dari titik pusat luas dasar sampai ke titik dimana tekanan dikehendaki Untuk dasar segi empat dengan panjang ℓ dan lebar 1,0 m, I = ℓ3/12 dan A = 1, rumus tadi menjadi:

p ∑AW {1+ 12eE m}


32


BAB III ANALISIS PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG

3.1. Data Perencanaan Lokasi As Bendung

: BN-3

Debit Q 1

: 13,0 m3/sec

Debit Q 100

: 55,3 m3/sec

Jenis Tanah Dasar

: Kerikil pasir

Material Sedimen

: Bongkahan

Tipe Bendung

: Bulat

Standar perencanaan yang digunakan berupa peraturan dan standar yang telah ditetapkan secara nasional, seperti Kriteria Perencanaan Bagian Perencanaan Bangunan Utama (KP-02)

Gambar 3. 1. Peta Situasi Sungai BN-3


33


3.2. Kemiringan Rata-rata Dalam mencari kemiringan rata-rata dilihat dari potongan memanjang dalam pelaksanaan jaringan sumber air Benanain. Data yang dibutuhkan adalah data elevasi tanah eksisting dan panjang (L).

Tabel 3. 1. Kemiringan Rata-rata STA

Elevasi Aktual (M)

Jarak ke (m)

ΔH (m)

ΔL (m)

I

SB11

369

0

0.4

47.27

0.0085

SB10

368.6

47.27

0.6

10.34

0.0580

SB9

368

36.93

0.99

12.29

0.0806

SB8

367.01

49.22

0.7

4.3

0.1628

SB7

366.31

44.92

0.65

7.25

0.0897

SB6

365.66

37.67

1.66

15.74

0.1055

SB5

364

21.93

0.25

11.62

0.0215

SB4

363.75

33.55

0.26

7.51

0.0346

SB3

363.49

26.04

0.49

10.6

0.0462

SB2

362.95

22.11

0

7.58

0.0000

SB1

363

14.53

0.5

2.07

0.2415

BN2

362.5

12.46

2.2

18.44

0.1193

BN3

360.3

30.9

0.8

3.26

0.2454

BN4

359.5

34.16

0.19

27.8

0.0068

BN5

359.31

6.36

7.19

104.07

0.0691

BN6

55.63 54.8

0

0.83

0.0000

BN9

356.5 352.12

0

39.06

0.0000

BN7

352.92

15.74

0.48

5.08

0.0945

BN8

352.44

10.66

0.72

18.74

0.0384

BN10

351.72

29.4

0.29

14.09

0.0206

BN11

351.43

15.31

1.34

36.78

0.0364

BN12

350.09

52.09

0

52.09

0.0000

I total

1.4794

I rata-rata

0.0672

Rata-rata kemiringan yang didapat adalah 0,0672

3.3. Penentuan Kurva Debit Data yang digunakan yaitu ketinggian, luas dan keliling basah dari profil sungai. Profil yang dijadikan sebagai as bendung yaitu BN-3


34


BN3

H (m) (1) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

A (m2) P (m) (2) (3) 1.1908 4.882 1.7148 5.858 2.334 6.8343 3.0569 7.9953 3.892 9.156

R (m) (4)=(2)/(3) 0.244 0.293 0.342 0.382 0.425 Q h b

V (m/s) (5)=k.R^(2/3).I^(1/2) 4.556 5.145 5.701 6.147 6.597

Q (m3/s) (6)=(5)*(2) 5.425 8.822 13.307 18.791 25.676 13 0.69 6.57

BN3 0.95

y = 0.0195x + 0.4196 R² = 0.9824

0.85 0.75 0.65 0.55 0.45 0.35 10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

20.000

22.000

24.000

26.000

28.000

Gambar 3. 2. Kurva Debit BN-3

3.4. Lebar Rerata Data yang digunakan yaitu Q 2 = 13,0 m3/det. Nilai ketinggian (h) pada saat Q 2 diinterpolasi dengan nilai Q dalam table kurva debit.


35


Tabel 3. 2. Nilai B Rerata No

Segmen

h (m)

b (m)

1

SB2

0.3767986

12.41

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

SB1 BN2 BN3 BN4 BN6 BN5 SB11 SB9 SB10 BN7 BN8

0.37499118 0.76643293 0.69439985 0.46750123 0.88277589 0.68107877 0.62735804 0.32125114 0.32967953 0.72573082 0.55487098

16.48 9.77 6.57 12.58 4.15 9.36 13.41 15.23 14.74 5.0955 9.5289

13

BN9

1.03738242

3.547

14 15 16 17 18 19 20 21 22

BN10 BN11 BN12 S8 S7 S6 S5 S4 S3 Rata-rata

0.70132355 0.51900636 1.15610886 0.37150352 0.37641177 0.47082257 0.81408122 0.32758853 13

4.8811 6.1999 3.6551 15.74 13.56 12.15 5.01 16.73 14.95 9.99

Didapat B rata-rata = 9,99 m

3.5 Penentuan Lebar Efektif Bendung Lebar bendung, yaitu jarak antara pangkal (abutment). Sebaiknya lebar bendung ini sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil (bagian yang lurus). Biasanya lebar total bendung diambil 1,0 – 1,2 dari lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil. Agar pembuatan peredam energy tidak terlalu mahal, maka aliran per satuan lebar hendaknya dibatasi sampai sekitar 12-14 m3/sec/m dan memberikan tinggi energy maksimum 3,5 – 4,5 m





Be = B - 2 n .Kp + Ka H1 dimana; Be : Lebar Efektif Bendung ASRINIA DESILIA | 1404149

36


B : Jumlah Bendung (Lebar total – lebar pilar) N : jumlah pilar Kp: Koef. Kontraksi Pilar Ka : Koef. Kontraksi Pangkal Bendung H1 : Tinggi Energi

Tabel 3. 3. Koefisien Kontraksi

Maka diambil Ka = 0,00 Kp = 0,01

(Bulat Bersudut 45 o) (Berujung Bulat)

Data Awal: Jumlah Pilar (n)

=3

Kp

= 0.01

Ka

=0

Lebar Rerata (Br)

= 1,1 x 9,99 = 11,0 m

Lebar Pilar (Bp)

=1

Lebar Bendung (B)

= Bt – (Bp x n) = 11,0 – (3 x 1) = 7,99 m

Lebar Efektif (Be)

= B - 2 x (n x Kp+Ka) x H1 = 7,99 – 2 x (3 x 0,01 + 0) x 1,93 = 7,95 m

Q 100

= 55,2 m3/sec

P

=2m

Be

= B -2 x (n x Kp+Ka) x H1


37


= 7,99 - 3 x (2 x 0.01 + 0) x H1 = 7,99 – 0,04H1

Untuk mencari tinggi energi, dilakukan dengan cara trial. Trial dihentikan ketika He awal dan He koreksi telah sama. Setelah dilakukan beberapa kali trial, maka didapat nilai He yaitu 1,93 m dengan uraian sebagai berikut: B

= 7,99m

He = H1 = 1,93 Be

… Trial (3,5 – 4,5 Max, dibawah 3,5 boleh)

= 7,99 – 0,04 x 0,4832 = 7,95 m

q

= Q 100 / Be = 55,2 / 7,95 = 6,94 m3/det/m

v=

q (P+He)

Ha = Hc = Hd

v2 2xg

6,94

=

=

(2 + 1,93) 1,93

= 1,76

2

2 x 9,81

=0,19

  

2 1/3

q 2

1/3

g

9,81 = He – Ha

=

6,94

= 0,16

= 1,93 – 0,19 = 1,77 H/Hd

= 2,115/1,93 = 1,09

p/Hd

= 2/1,93

p/H1

= 2/2,115/ = 1,03

= 1,13

Dipakai bendung mercu tipe Bulat: Maka didapat:

Cd

C0

= 1,37

C1

= 1,1

C2

= 1,005

= C0 x C1 x C2


… Konstanta

= 1,37x 1,1 x 1,005

= 1,514 38


C

= Cd x 1,7048949 = 1,514 x 1,7048949 = 2,582

He=

   55,2  1,93 Q 100

2/3

2/3

= C x Be 2,58x 7,99 He trial = He → 1,93 = 1,93

=

Jadi lebar efektif (Be) = 7,99 m

3.6. Desain Mercu Diketahui : Upstream

= 1 : 01

Downstream

=1:1

Hd

= 1,774 m

k=2

n = 1,85

Rumus : Xn = k.Hdn-1.Y Jadi persamaannya : X1,85

= 2 . 1,774,1,85-1 . Y

Y

= X1,85 / 1,628

Untuk downstream 1:1, maka dy/dx = 1/1 = 1 Y = X1,85 / 1,628 dy/dx = 1,85 . X0,85 / 1,628 = 1 1,85 . X0,85 = 1,628 X0,85 = 0,88 Didapat :

X = 1,774 Y = 2,581

Tabel 3. 4. Koordinat Mercu


Y

X

0

0

0.1

0.545

0.2

0.793

0.3

0.987 39



0.4

1.154

0.5

1.301

0.6

1.436

0.7

1.561

0.8

1.678

0.9

1.788

1

1.893

1.1

1.993

1.2

2.089

1.3

2.181

1.4

2.271

1.5

2.357

1.6

2.440

1.7

2.522

1.774

2.581

1.8

2.601

1.9

2.678

2

2.753

2.1

2.827

2.2

2.899

2.3

2.969

2.4

3.038

2.5

3.106

2.6

3.173

2.7

3.238

2.8

3.302

2.9

3.366

3

3.428

40


Koordinat Mercu Bendung X

0

0.2 0.4 0.6 0.8

1

1.2 1.4 1.6 1.8

2

2.2 2.4 2.6 2.8

3

3.2 3.4 3.6

0 0.5 1 1.5 Y

2 2.5 3 3.5

Gambar 3. 3. Kurva Mercu Rencana

Gambar 3. 4 Tipe Mercu Bulat

Untuk upstream tegak : R = 0,68 Hd = 0,68 . 1,925= 1,309 m Panjang tegak busur = 0,139 Hd = 0,139 . 1,925 = 0,268 m R = 0,21 Hd = 0,21 . 1,925= 0,404 m Panjang tegak busur = 0,237 Hd = 0,237 . 1,925= 0,466 m Tinggi jagaan pangkal bendung (elevasi dinding bendung) biasanya 0,75 1,5 dari elevasi air yang terbendung Tinggi Jagaan = Hd+1,5 = 3,468 m P=2m ASRINIA DESILIA | 1404149

41


Elevasi Dasar Sungai = 360,3 m Elevasi dinding bendung = 3,425 + 2 + 360,3 = 365,725 m Elevasi Mercu = 2 + 360,3 = 362,3 m

3.7. Desain Kolam Olak (Bucket) Elevasi Dasar Sungai

: +360,3 m

Tinggi Muka Air Banjir

: 1,09 m

Elevasi muka air di hilir bendung

: +361,39 m

Elevasi mercu bendung

: +362,3 m

Tinggi muka air diatas mercu(Hd) : 17,74 m K (Ha)

: 0,16 m

Elevasi ruang olak yang diambil

: +360,3 m

B efektif

: 7,99 m

Q 100

: 55,2 m3/det

Menghitung kecepatan aliran di kaki bendung V=

√ − 2 g (H

Y1)

Karena Y1 belum diketahui maka kecepatan di kaki bendung dianggap sebagai berikut: V H

=

√ − 2 g (H

0,5Hd)

= (Elevasi mercu bendung + tinggi muka air diatas mercu) – elevasi ruang olak yang diambil

H

= (362,3 + 1,925) – 360,3

H

= 4,412 m

V1= V1=

√ √

− 5,312 −

(2 x 9,8 × (H (2 x 9,8 × (

(0,5 × Hd) (0,5 × 1,925)

8,32

m/det

Menghitung kedalaman air kritis Hc=

  =   

    1,637

Jari – Jari minimum bak = 2,71 m ~ 2,8 m  Plot grfik

Δ

Menghitung Batas minimum tinggi air hilir (Tmin) ASRINIA DESILIA | 1404149

42


Tmin =

1.64  2,117 3,446 ~ 3,5 

Batas minimum tinggi air hilir (Tmin) diberikan pada Gambar 4.24. Untuk _H/hc di atas 2,4 garis tersebut merupakan “envelope” batas tinggi air hilir yang diberikan oleh USBR bagi batas minimum tinggi air hilir (bak bercelah), “sweepout limit”, batas minimum tinggi air hilir yang dipengaruhi oleh jari-jari bak dan batas tinggi air hilir untuk bak tetap. Dibawah _H/hc = 2,4 garis tersebut menggambarkan kedalaman konjugasi suatu loncat air. Dengan pertimbangan bahwa kisaran harga _H/hc yang kurang dari 2,4 berada di luar jangkauan percobaan USBR, maka diputuskanlah untuk mengambil kedalaman konjugasi sebagai kedalaman minimum air hilir dari bak untuk harga _H/hc yang lebih kecil dari 2,4. Pengalaman telah menunjukkan bahwa banyak bendung rusak akibat gerusan lokal yang terjadi tepat di sebelah hilirnya dan kadang-kadang kerusakan ini diperparah lagi oleh degradasi dasar sungai. Oleh karena itu, dianjurkan untuk menentukan kedalaman air hilir berdasarkan perkiraan degradasi dasar sungai yang akan terjadi di masa datang.

Gambar 3. 5. Ruang Olakan Bucket


43


Gambar 3. 6. Menentukan jari-jari minimum bak

End Sill Tinggi cut off = R x 0,6 = 2,8 x 0.6 = 1,68 m Elevasi End Sill +359,568m

Hd

1 , 7 7 4

7 3 6 , 1

Hc

+ 362,3

m 8 , 2 = R

+ 360,3 + 358,85

x

a

+ 361,4

1,3

d

8 , 1

8 , 0

1

b

1

c

5 , 3

8 6 , 1

e 0,5

g

f

8 , 0

6 7 , 5

0,5

h

i

5 , 1

j

l 1

2

m p

1

k

2

1

n

5 , 1

o

2

q t 8 , 0

r

2

8 , 0

0,5

s

u 5 , 1

v

1,5

w

Gambar 3. 7. Bentuk Bendung dan Kolam Olakan

3.8. Desain Intake Pengambilan yang digabung dengan pembilas terbuka, Elv. Ambang bangunan pengambilan ditentukkan dari tingginya dasar sungai. Ambang


44


direncanakan diatas dasar sungai dengan ketentuan sebagai berikut : (KP-02 hal. 124) 

X min 0,50 m jika sungai menyangkut lanau.



X min 1,00m bila sungai juga menyangkut pasir dan kerikil.



X min 1,50m kalau sungai menyangkut batu – batu bongkah

Jika direncanakan pembilas bawah, maka criteria ini bergantung pada ukuran saluran pembilas bawah, dalam hal ini umumnya ambang pengambilan direncanakan 0 < P < 20 cm diatas ujung penutup saluran pembilas bawah.

Diketahui: ● ●

Elevasi mercu bendung Elevasi dasar sungai

: :

362,3 360,3

m m

Debit untuk irigasi (Qu) : 3,190 m3/det Debit untuk pengurasan kantong lumpur ● (Qp) Untuk keperluan-keperluan perencanaan, debit pembilasan diambil 20% lebih besar dari debit normal pengambilan (KP-02, 1986). Qp : 1,2 x 3,190 ●

● ● ● ● ●

: Elevasi MA hulu intake = elevasi mercu 0,1 = kehilangan energi pada bukaan (z) = Elevasi MA hilir intake = elevasi MA hulu z= Tinggi saluran 1-2 m Tebal beton bertulang = 0.2 - 0.35 m


3,833

m3/det

362,2

m

0,35

m

361,85

m

45


Untuk pembilas Undersluice

Gambar 3. 8. Saluran Intake

Mengambil tipe pengambilan aliran tenggelam

V μ× √ 2 ×g×z √ Debit koefisien ( μ) V= 0,8 × n

= 0,8

2 × 9,8 × 0,35 =2,095 m/det

= 0,05 m

Tinggi bukaan pintu (a)

= Elevasi MA hilir – elevasi ambang intake – n = 60,93 – 60,73 – 0,05 = 0,15 … diambil 0,5



Lebar bukaan pintu b =

Qp V×a

=

3,1941 2,095 × 0,5

=3,66 m

Diambil 3,7 m Tinggi pintu (H)

= elevasi MA hulu – elevasi ambang intake = 362,2 – 361,65 = 0,55 m

H’

= elevasi dinding bending – elevasi ambang intake = 362,2 – 361,65 = 3,92 m


46


3.9. Desain Pembilas Perhitungan dimensi pintu penguras bending dengan under sluice 1. Lubang under sluice Dimensi under sluice ditentukan berdasarkan ketentuan-ketentuan sebagai berikut (KP-02, 1986): -

Tinggi saluran pembilas bawah hendaknya lebih besar dari 1,5 kali di terbesar sedimen dasar sungai

-

Tinggi sebaiknya diambil 1/3 sampai dengan ¼ dari kedalaman air didepan pengambilan selama debit normal Ukuran saluran under sluice tersebut adalah sebagi berikut: - Tinggi saluran

:1m

- Lebar saluran

: 0,25 m

- Pintu penguras under sluice 2 buah

-

Tinggi

:1m

Lebar

: 0,25 m

Pintu penguras bendung 2 buah Tinggi

: 1m

Lebar

: 0,25 m

Kecepatan aliran dibawah pintu penguras under sluice Dimana; Vup

: Kecepatan aliran di under sluice dibawah pintu (m/sec)

z

: Perbedaan elevasi permukaan air di hulu dan di hilir under sluice (m)

k

: koefisien pengairan di under sluice karena sempurna dan tidak

sempurnanya pengaliran pada bnendung (keadaan sempurna k=1) g

: kecepatan gravitasi (m/sec2)

μ

: koefisien kontraksi (0,80)

z

= elevasi MA hulu intake + Hd - elevasi MAB hilir = 362,3 + 1,925 – 361,39 = 2,69 m

Vupμ×√ 2 ×g×k×z0,8×√ 2 ×9,8 ×1×2,69 5,81 m/det ASRINIA DESILIA | 1404149

47


keceparan aliran di dalam under sluice di dalam under sluice dibawah pintu penguras pada keadaan: -

Elevasi di hulu bendung setinggi mercu

-

Pengaliran dalam keadaan sempurna dan air dihilir bendung setinggi bagian bawah plat under sluice Kecepatan aliran pada system under sluice pada keadaan permukaan air

di hulu sungai setinggi elevasi mercu bendung, sedangkan elevasi permukaan air di hilir setinggi elevasi (rata dengan plat under sluice bagian bawah) dan pintu penguras bendung dibuka penuh maka besarnya debit melalui lubang under sluice:

Q A x V

Dimana : Qup

: Debit air pada lubang under sluice (m3/sec)

A

: Luas penampang under sluice dibawah pintu penguras (m2)

Vup

: Kecepatan aliran di under sluice dibawah pintu (m/sec)

Diketahui: A

= 1 x 1 = 1 m2

Vup

=

5,6319 Q A x V Q 1 x 5,5955,595 m3/sec m/sec

Maka,

Dari hasil perhitungan tersebut maka kecepatan pada mulut under sluice adalah:

us Qup Aus

Dimana: Vus

: Kecepatan pada mulut under sluice (m/sec)

Qup

: Debit air pada lubang under sluice (m3/sec)

Aus

: Luas penampang mulut under sluice (m2)


48


Diketahui:

1,452

m3/sec

Qup

:

Aus

: 1 x 0,25 = 0,25 m2

Vus 1,4152 5,81 m/sec

Keadaan pintu dibuka setinggi undersluice

Gambar 3. 9. Kondisi Pintu dibuka Setinggi Undersluice

 ( )  (

Q=μ × b × y 2g × P -

1

2y

Q=0,8 × 1 × 0,25 2 × 9,8 × 2 -

1 2

)

× 1 =1,085 m3 /det

Keadaan pintu dibuka setinggi mercu

Gambar 3. 10. Kondisi Pintu dibuka setinggi mercu Q = μ × b × h

√

√

2g × z = 0,8 × 1 × 0,25 2 × 9,81 × 2,874 =


0,723

m3 /det

49


3.10. Kurva Pengempangan N

: 0,022 (Koefisien Manning)

Q100

: 55,2 m3/sec

g

: 9,81 m/sec2

So

: 0,06725 (i rata-rata)

P

:2m

Hd

: 1,77 m

Tinggi Air di Hulu

: 3,77 m

Contoh Perhitungan: R

= A/P = 33,11 / 22,08 = 1,50 m

R 2/3

= 1,50/3 = 1,31 m

R 4/3

= 1,504/3 = 1,72 m

V

= Q100 / A = 55,2/22,08 = 1,67 m/s

E

= H + V2 / (2 x g) = 2,77 + 1,67 2 / (2 x 9,81) = 2,91 m

E2-E1 = 0,89 Sf

= (n2 x v2) / R 4/3 = (0,022 x 1,67)/ 1,50 4/3 = 0.0007993


50


Tabel 3. 5. Pengempangan h (m)

A (m2)

P (m)

R (m)

R 2/3

R 4/3

V (m/s)

E (m)

∆E (m)

Sf

Sf/2

So(Sf/2)

3.77

69.91

38.21

1.83

1.50

2.24

0.79

3.81

0.00

0.0001376

0.00

0.07

0.00

0.00

2.77

33.11

22.08

1.50

1.31

1.72

1.67

2.91

0.89

0.0007993

0.00

0.07

13.38

13.38

1.77

14.88

16.43

0.91

0.94

0.88

3.71

2.47

0.44

0.0077572

0.00

0.06

6.95

20.33

1.43

8.68

13.5704

0.64

0.74

0.55

6.36

3.49

1.02

0.0362614

0.02

0.05

20.78

27.73

1.09

5.78

11.09

0.52

0.65

0.42

9.56

5.74

2.25

0.1075499

0.05

0.01

167.18

174.12

∆x (m)

X (m)

Kurva Pengempang 4.00 3.50 3.00 2.50

) m2.00 ( h

1.50 1.00 0.50 0.00 0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

x (m)

Gambar 3. 11. Kurva Pengempangan


51


3.11. Lantai Muka Rumus yang digunakan berdasarkan teori Lane’s: L = Lv + 1/3 LH Dimana: L

= Panjang total creep

LV

= Panjang vertikal creep

LH

= Panjang horizontal creep

Dalam desain ini material sedimennya yaitu lempung pasir

Tabel 3. 6. Weight Creep Ratio

L / DH = 4 dimana: L

= panjang total creep

DH

= kehilangan tekanan (beda elevasi mercu dengan elevasi dasar hilir)


52


Hd

1 , 7 7 4

7 3 6 , 1

Hc

+ 362,3

m 8 2 , = R

+ 360,3 + 358,85

x

a

+ 361,4

1,3

d

8 , 1

8 , 0

1

b

1

c

5 , 3

8 6 , 1

e 0,5

g

f

8 , 0

6 7 , 5

0,5

h

i

5 , 1

j

l 1

2

m p

1

k

2

1

n

5 , 1

2

q t 8 , 0

r

2

8 , 0

0,5

s

o

u 5 , 1

v

1,5

w

Gambar 3. 12. Sketsa Bendung dengan Lantai Muka

Kondisi tidak ada aliran: Q

=0

Elevasi mercu

= +362,3

Elevasi end sill

= +358,8

DH

= 2,73 m

Panjang rayapan seharusnya: Lb

= 4 x 2,73 = 10,36 m

Berdasarkan gambar: Lh

= 13,3 m

Lv

= 19,26 m

Lp

= Lv + 1/3Lh = 23,693 m

Lp > Lb

= 23,693 m > 10,,36 m … Aman


53


Kondisi Banjir: = 55,2 m3/det

Q

Elevasi MAB Hulu = + 362,3 Elevasi MAB Hilir

= + 362,39

DH

= 5,4 m

Panjang rayapan seharusnya: Lb = 4 x 4,5 = 18,024 m Lp > Lb = 23,693 > 18,024 m … Aman

3.12. Keamana Terhadap Rembesan dan Tekanan Air A. Kondisi Normal Elevasi mercu

= +362,3

Elevasi end sill

= +358,85

Hw

= elevasi mercu – elevasi end sill = 3,45 m

Cw

=3

Tabel 3. 7. Harga-harga minimum angka rembesan Lane


54


Tabel 3. 8. Uplift kondisi normal Koordinat Titik

x (m)

(m)

a

0.00

360.30

b c d e f

y

0.00

Jalur

i j k l m n o p q r s t u v w

H/3

(m)

(m)

(m)

2.00

0.00

0.00

b-c

0.00

1.00

0.33

c-d

1.00

0.00

0.00

d-e

0.00

1.30

0.43

e-f

0.80

0.00

0.00

0.00

0.50

0.17

0.80

0.00

0.00

h-i

0.00

0.40

0.13

i-j

2.00

0.00

0.00

j-k

0.00

1.00

0.33

k-l

1.50

0.00

0.00

358.30

1.00

358.30

1.00

359.30

2.30

359.30

2.30

358.50

2.80

358.50 g-h

h

H

a-b

f-g g

V

2.80

357.70

3.20

357.70

3.20

355.70

4.20

355.70

4.20

357.20

6.20

l-m

0.00

2.00

0.67

m-n

2.00

0.00

0.00

n-o

0.00

1.00

0.33

o-p

1.50

0.00

0.00

p-q

0.00

2.00

0.67

q-r

0.80

0.00

0.00

r-s

0.00

0.50

0.17

s-t

0.80

0.00

0.00

t-u

0.00

2.00

0.67

u-v

1.50

0.00

0.00

v-w

0.00

1.50

0.50

3.62

0.00

0.00

18.32

13.20

357.20

6.20

355.20

7.20

355.20

7.20

356.70

9.20

356.70

9.20

355.90

9.70

355.90

9.70

356.70

11.70 11.70 13.20

356.70 355.20 355.20

Jumlah

lw

Lo ss es

L os ses

h=lw/Cw

h=lw/Cw

H

H

(m)

(m)

kN/m 2

(m)

0.00

0.00

0.00

2.00

20.00

2.00

0.29

2.86

4.00

40.00

2.33

0.33

3.34

4.00

40.00

3.33

0.48

4.77

3.00

30.00

3.77

0.54

5.39

3.00

30.00

4.57

0.65

6.53

3.80

38.00

4.73

0.68

6.77

3.80

38.00

5.53

0.79

7.91

4.60

46.00

5.67

0.81

8.10

4.60

46.00

7.67

1.10

10.97

6.60

66.00

8.00

1.14

11.44

6.60

66.00

9.50

1.36

13.59

5.10

51.00

10.17

1.45

14.54

5.10

51.00

12.17

1.74

17.40

7.10

71.00

12.50

1.79

17.88

7.10

71.00

14.00

2.00

20.02

5.60

56.00

14.67

2.10

20.98

5.60

56.00

15.47

2.21

22.12

6.40

64.00

15.63

2.24

22.36

6.40

64.00

16.43

2.35

23.50

5.60

56.00

17.10

2.45

24.46

5.60

56.00

18.60

2.66

26.60

7.10

71.00

19.10

2.73

27.32

7.10

71.00

kN/m 2

4.40

Angka Rembesan Lane’s: Cw = 19,10 / 2,73 = 6,99 > 3

… OK

B. Kondisi Banjir Rencana Muka air hulu

= +364,23

Muka air hilir

= +361,39

Hw

= 2,69 m


55


Tabel 3. 9. Uplift Kondisi Banjir Rencana Koordinat Titik

a b c d e f g h i j k l m

x

y

(m)

(m)

0.00

360.30

0.00 1.00 1.00 2.30 2.30 2.80 2.80 3.20 3.20 4.20 4.20 6.20

Jalur

o p

q r s t u

v w

6.20 7.20 7.20

9.20 9.20 9.70 9.70 11.70

11.70 13.20

H

H/3

lw

(m)

(m)

(m)

(m)

a-b

2.00

b-c

0.00

c-d

1.00

d-e

0.00

e-f

0 .80

f-g

0 .00

g-h

0.80

h-i

0 .00

358.30

0.00

0.00

1.00

0.33

0.00

0.00

1.30

0.43

0.00

0.00

0.50

0.17

0.00

0.00

0.40

0.13

0.00

0.00

1.00

0.33

0.00

0.00

2.00

0.67

358.30

359.30

359.30

358.50

358.50

357.70

357.70

i-j

2.00

j-k

0.00

355.70

355.70

k-l

1 .50

l-m

0.00

357.20

357.20

m-n

n

V

2.00

355.20

0.00

0.00

1.00

0.33

0.00

0.00

2.00

0.67

0.00

0.00

n-o

0.00

o-p

1.50

p-q

0.00

q-r

0.80

r-s

0 .00

0.50

0.17

s-t

0 .80

0.00

0.00

t-u

0.00

2.00

0.67

u-v

1.50

0.00

0.00

v-w

0.00

1.50

0.50

3.62

0.00

0.00

18.32

13.20

355.20

356.70

356.70

355.90

355.90 356.70 356.70

355.20

355.20

Lane’s: Cw = 67,11 > 3


L os ses

Lo ss es

h=lw/Cw

h=lw/Cw

(m)

H

kN/m 2

(m)

H

kN/m 2

0.00

0.00

0.00

3.77

37.74

2.00

0.28

2.81

5.77

57.74

2.33

0.33

3.28

5.77

57.74

3.33

0.47

4.69

4.77

47.74

3.77

0.53

5.30

4.77

47.74

4.57

0.64

6.42

5.57

55.74

4.73

0.67

6.66

5.57

55.74

5.53

0.78

7.78

6.37

63.74

5.67

0.80

7.97

6.37

63.74

7.67

1.08

10.78

8.37

83.74

8.00

1.13

11.25

8.37

83.74

9.50

1.34

13.36

6.87

68.74

10.17

1.43

14.30

6.87

68.74

12.17

1.71

17.11

8.87

88.74

12.50

1.76

17.58

8.87

88.74

14.00

1.97

19.69

7.37

73.74

14.67

2.06

20.63

7.37

73.74

15.47

2.18

21.75

8.17

81.74

15.63

2.20

21.98

8.17

81.74

16.43

2.31

23.11

7.37

73.74

17.10

2.40

24.05

7.37

73.74

18.60

2.62

26.16

8.87

88.74

19.10

2.69

26.86

8.87

88.74

4.40

… OK

56


3.13. Stabilitas Bendung A. Stabilitas Bendung Kondisi Normal STABILITAS NORMAL

K2

W1

S1

Titik O

G2

K1

K10 K9

G1

G10

G9 K3

K5

G3

K4

G5

K7 K6

K8

G7 G4

G6

G8

Pa

U1

U2

U3

U4

U5

Pp

U6

Tabel 3. 10. Besaran gaya yang bekerja pada bendung kondisi normal GAYA TOTAL VERTIKAL 1. Berat Sendiri Bendung Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

G1

16.41

-39.38

9.50

-374.12

G2

16.18

-38.84

7.35

-285.45

G3

11.64

-27.94

8.00

-223.55

G4

9.71

-23.31

6.55

-152.58

G5

13.69

-32.86

5.01

-164.45

G6

3.43

-8.22

3.75

-30.83

G7

12.09

-29.01

2.51

-72.67

G8

13.57

-32.56

0.75

-24.42

G9

1.31

-3.16

0.79

-2.49

G10

1.09

-2.62

0.22

-0.58

TOTAL

-237.89424

-1331.146792

2. Gaya Uplift Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

U1

5.46

13.09

19.02

249.05

U2

3.65

8.75

16.17

141.49

U3

5.31

12.75

13.07

166.63


57


U4

3.50

8.41

10.00

84.06

U5

3.15

7.57

5.48

41.49

U6

4.37

10.48

1.57

16.46

TOTAL

61.05

699.17

GAYA TOTAL HORIZONTAL 1. Berat Sendiri Bendung Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

K1

16.41

3.94

0.605

2.38

K2

16.18

3.88

0.4

1.55

K3

11.64

2.79

2.3

-6.43

K4

9.71

2.33

3.31

-7.72

K5

13.69

3.29

2.57

-8.44

K6

3.43

0.82

3.31

-2.72

K7

12.09

2.90

2.755

-7.99

K8

13.57

3.26

3.5

-11.39

K9

1.31

0.32

0.825

0.26

K10

1.09

0.26

0.615

0.16

TOTAL

23.789424

-40.34

2. Gaya Hidrostatis Profil

A (m2)

W1

F (t)

-

L (m)

2

1.21

M (t.m)

2.42

3. Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

Pa

-

2.676

8.26

-22.10

Pp

-

2.9

7.68

22.27

TOTAL

5.576

0.168

4. Tekanan Tanah Lumpur Profil

A (m2)

-

S1 TOTAL

L

= 21,52 m

Rv

= -176,84 t

Rh

= 31,87 t

Mv

= -631,97 tm

Mh

= -37,155 tm

Mo

= 5-669,13 tm


F (t)

L (m)

0.5 31.865424

1.19

M (t.m)

0.595 -37.155

58


h= v= e= 1 6

Mh Rh Mv Rv L 2

−

× L=

−1,17 3,57

=

m

=

m

Mo Rv 1 6

=3,448

×21,529=

e < 1/6 L

3,59

…OK

Tekanan tanah dibawah bendung S=

Rv L

( ) 1±

6e L

Smin = 0,111 Smax = 294,952 nilai koefisien tanah pasif

( ∅)

Kp = tan2 45+

2

Kp = 5,83 Tekanan tanah pasif s

= 18 kN/m3

w

= 10 kN/m3

h

= 5,2

Ep1

= ½ x (s - w) x 0,5 h x Kp x g = ½ x (18 – 10) x 0,5 x 5,2 x 5,83 x 9,81 = 39,789 kN

Ep2

= ½ x h x Ep1 = ½ x 5,2 x 39,789 = 103,452 kN

Maka, total tekanan tanah pasif adalah Ep

= Ep1 + Ep2 = 39,789 + 103,452 = 103,45 kN


59


Keamanan terhadap gelincir S=f×

Rv Rh -

∑

Ep

=0,5 ×

1562,35

,

1164 22 - 103,45

=3,61

S > 2 … Aman terhadap gelincir

Keamanan terhadap erosi dibawah tanah (piping) Harga keamanan terhadap erosi tanah harus sekurang-kurangnya 2, untuk mencegah pecahnya bagian hilir bangunan.

 

s 1+ S=

a s

hs

Keterangan: S

= 2 (factor tekanan)

s

= kedalaman tanah

a

= tebal lapisan pelindung

hs

= 0,574

S

= 9,059

Ketahanan terhadap gempa Dari peta daerah-daerah gempa, dapat dihitung koefisien gempa ( lihat KP-06 Parameter Bangunan) ad

= n (ac x z ) m

E

= ad /g

dimana: ad

= percepatan gempa rencana (cm/det2)

n,m

= koefisien jenis tanah (0,5 dan 1,89)

ac

= percepatan gempa dasar (160 cm/det2)

E

= koefisien gempa

g

= percepatan gravitasi (10 m/det2)

z

= factor yang bergantung pada letak geografis (NTB = 0,6)

Maka, ad

= 212,164 cm/det 2

E

= 0,216 ~ 0,2


60


Gaya horizontal tambahan ke arah hilir adalah: ΣG

= 3265,803 kN

He

= E x ΣG = 0,216 x 3265,803 = 706,3065 kN

h

= 1,42 m

He x h = 1005,536 kN m Momen tambahan

= 1005,536 kN m

Jumlah momen sekarang menjadi = 6522,75 kN.m e=

L 2

− 9 − 6522,75 ( ) 9( Mo Rv

=

10,5 2

1562,359

=0,275

Tekanan tanah S=

Rv L

1±

6e

=

L

1562,359

1+

10,5

9)

6 x 0,275 10,5

= 170,523 kN.m² < 200 …OK

A. Stabilitas Bendung Kondisi Banjir STABILITAS BANJIR

W3

W2

W4 K2

W1

S1

G1

W7

W6 K3

K7

G5

K4

G10

G9

K5

G3

K6

K8

G7 G4

G6

G8

Pa

U2

U3

U4

K10

W8 K9

W5

U1

Titik O

W9

G2

K1

U5

Pp

U6

Tabel 3. 11. Besaran gaya yang bekerja pada bendung kondisi normal GAYA TOTAL VERTIKAL 1. Berat Sendiri Bendung Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

G1

16.41

-39.38

9.50

-374.12


61


G2

16.18

-38.84

7.35

-285.45

G3

11.64

-27.94

8.00

-223.55

G4

9.71

-23.31

6.55

-152.58

G5

13.69

-32.86

5.01

-164.45

G6

3.43

-8.22

3.75

-30.83

G7

12.09

-29.01

2.51

-72.67

G8

13.57

-32.56

0.75

-24.42

G9

1.31

-3.16

0.79

-2.49

G10

1.09

-2.62

0.22

-0.58

W3

-

2

9.495

-18.99

W4

-

2

6.98

-13.96

W5

-

2

4.495

-8.99

W6

-

2

3.75

-7.50

W7

-

2

2.5

-5.00

W8

-

2

0.98

-1.96

W9

-

2

0.22

-0.44

TOTAL

-223.89

-1387.99

2. Gaya Uplift Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

U1

5.46

13.09

19.02

249.05

U2

3.65

8.75

16.17

141.49

U3

5.31

12.75

13.07

166.63

U4

3.50

8.41

10.00

84.06

U5

3.15

7.57

5.48

41.49

U6

4.37

10.48

1.57

16.46

TOTAL

61.05

699.17

GAYA TOTAL HORIZONTAL 1. Berat Sendiri Bendung Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

K1

16.41

3.94

0.61

2.38

K2

16.18

3.88

0.40

1.55

K3

11.64

2.79

2.30

-6.43

K4

9.71

2.33

3.31

-7.72

K5

13.69

3.29

2.57

-8.44

K6

3.43

0.82

3.31

-2.72

K7

12.09

2.90

2.76

-7.99

K8

13.57

3.26

3.50

11.39

K9

1.31

0.32

0.83

0.26


62


K10

1.09

0.26

TOTAL

0.62

23.79

0.16 -17.55

2. Gaya Hidrostatis Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

W1

-

2

1.21

2.4200

W2

-

2

3.39

6.7800

3. Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

Pa

-

2.676

8.26

-22.10376

Pp

-

2.9

7.68

22.272

TOTAL

5.576

0.168

4. Tekanan Tanah Lumpur Profil

A (m2)

F (t)

L (m)

M (t.m)

S1

-

0.5

1.19

0.595

TOTAL

L

= 21,52 m

Rv

= -162,84 t

Rh

= 33,87 t

Mv

= -688,81 tm

Mh

= -7,59 tm

Mo

= -696,40 tm

h= v= e= 1 6

Mh Rh Mv Rv L 2

−

× L=

31.865424

-7.586

−1,17 3,57

=

m

=

m

Mo Rv 1 6

=3,448

×21,529=

e < 1/6 L

3,59

…OK

Tekanan tanah dibawah bendung S=

Rv L

( ) 1±

6e L

Smin = 0,111 Smax = 294,952 ASRINIA DESILIA | 1404149

63


nilai koefisien tanah pasif

( ∅)

Kp = tan2 45+

2

Kp = 5,83 Tekanan tanah pasif s

= 18 kN/m3

w

= 10 kN/m3

h

= 5,2

Ep1

= ½ x (s - w) x 0,5 h x Kp x g = ½ x (18 – 10) x 0,5 x 5,2 x 5,83 x 9,81 = 39,789 kN

Ep2

= ½ x h x Ep1 = ½ x 5,2 x 39,789 = 103,452 kN

Maka, total tekanan tanah pasif adalah Ep

= Ep1 + Ep2 = 39,789 + 103,452 = 103,45 kN

Keamanan terhadap gelincir S=f×

Rv Rh -

∑

Ep

=0,5 ×

1562,35

,

1164 22 - 103,45

=3,61

S > 2 … Aman terhadap gelincir

Keamanan terhadap erosi dibawah tanah (piping) Harga keamanan terhadap erosi tanah harus sekurang-kurangnya 2, untuk mencegah pecahnya bagian hilir bangunan.

 

s 1+ S=

a s

hs

Keterangan: S

= 2 (factor tekanan)

s

= kedalaman tanah


64


a

= tebal lapisan pelindung

hs

= 0,574

S

= 9,059

Ketahanan terhadap gempa Dari peta daerah-daerah gempa, dapat dihitung koefisien gempa ( lihat KP-06 Parameter Bangunan) ad

= n (ac x z ) m

E

= ad /g

dimana: ad

= percepatan gempa rencana (cm/det2)

n,m

= koefisien jenis tanah (0,5 dan 1,89)

ac

= percepatan gempa dasar (160 cm/det2)

E

= koefisien gempa

g

= percepatan gravitasi (10 m/det2)

z

= factor yang bergantung pada letak geografis (NTB = 0,6)

Maka, ad

= 212,164 cm/det 2

E

= 0,216 ~ 0,2

Gaya horizontal tambahan ke arah hilir adalah: ΣG

= 3265,803 kN

He

= E x ΣG = 0,216 x 3265,803 = 706,3065 kN

h

= 1,42 m

He x h = 1005,536 kN m Momen tambahan

= 1005,536 kN m

Jumlah momen sekarang menjadi = 6522,75 kN.m e=

L 2

−

Mo Rv

=

10,5 2

9 − 6522,75

1562,359

=0,275

Tekanan tanah S=

Rv L

( ) 1±

6e L

=

9(

1562,359 10,5


1+

9)

6 x 0,275 10,5

= 170,523 kN.m² < 200 …OK 65


BAB IV PENUTUP

4.1

Simpulan Berdasarkan hasil perhitungan yang telah telah dilakukan dapat

disimpulkan bahwa: 1.

Tinggi energi yang didapat pada bendung adalah sebesar 1,933 m ; lebar total sebesar 11,0 m; dan lebar efektif sebesar 7,99 m

2.

Mercu yang digunakan adalah tipe bulat dengan perbandingan 1:01

3.

Dikarenakan sedimen pembawa pada bending adalah bongkahan maka kolam olak digunakan tipe bucket

4.

Dimensi intake yang dipakai adalah lebar 1 m dan tinggi 1,3 m dengan jumlah pintu sebanyak 2 buah

5.

Pintu pembilas menggunakan 2 buah pintu dan menggukanan

under

sluice.

4.2

Saran Pada saat perencanaan bangunan utama bendung, data-data yang

mendukung haruslah baik dan akurat sehingga desain bendung sesuai dengan kondisi yang diinginkan.


66


DAFTAR PUSTAKA

Anonim 1, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 01, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Anonim 2, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 02, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Anonim 3, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 03, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Anonim 4, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 04, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Supratman, O. (2013) Perencanaan Bendung Tetap, Jurusan Pendidikan Teknik Bangunan FPTK UPI Triatmodjo, B., 2008, Hidraulika II , Penerbit Beta Offset, Yogyakarta.


67

irigasi asri.docx

Recommend Documents