5. BAB V PERENCANAAN STRUKTUR PERENCANAAN STRUKTUR

Transkripsi

1 5. BAB V PERENCANAAN STRUKTUR PERENCANAAN STRUKTUR 5.1. TINJAUAN UMUM Perencanaan struktur dam meliputi perhitungan perhitungan konstruksi tubuh dam dan PLTMH yaitu perencanaan spillway yang meliputi bentuk dan ukuran crest spillway, peralihan mercu spillway ke saluran peluncur, koordinat lengkung mercu spillway bagian hulu dan hilir, saluran peluncur sampai bangunan peredam energi. Dalam perencanaan tubuh dam, komponenkomponen yang perlu diperhatikan adalah dimensi dan stabilitas dam. Perencanaan PLTMH meliputi perhitungan daya yang dihasilkan, penentuan turbin, pipa pesat dan instalasi pengatur air serta perencanaan saluran pembuangan. 5.. PERENCANAAN TUBUH DAM Tinggi Dam Tinggi tubuh dam ditentukan berdasarkan kapasitas desain kolam dam yang terpilih yaitu 57795,503 m3. Berdasarkan grafik hubungan antara elv. dan kapasitas kolam maka direncanakan puncak bendung terletak pada elevasi +179,45 m. Dari hasil flood routing didapat elv. muka air banjir +183,34 m. Sedangkan Elevasi dasar kolam +165 dan elevasi tanah dasar dam +165 ditambah tinggi jagaan, maka tinggi dam adalah : Tinggi dam = ( (+183,34) - (+165) ) = 18,34 m Gambar 5-1 Menentukan Tinggi Dam HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

2 5... Tinggi Puncak Dam Untuk mendapatkan tinggi puncak dam maka perlu dicari tinggi jagaan. Tinggi jagaan adalah jarak bebas antara mercu dam dengan permukaan air maksimum rencana. Tinggi jagaan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : h e H f h + (h w atau ) + ha + h i h e H f h w + + ha + h i (Sosrodarsono & Takeda, 1999) di mana : H f h h w h e h a hi = tinggi jagaan (tinggi kemungkinan kenaikan permukaan air dam) (m) = tinggi kenaikan permukaan air akibat timbulnya banjir abnormal(m) = tinggi ombak akibat tiupan angin (m) = tinggi ombak akibat gempa (m) = tinggi kemungkinan kenaikan permukaan air dam, apabila terjadi kemacetan-kemacetan pada pintu bangunan pelimpah. (m) = tinggi tambahan yang didasarkan pada tingkat urgensi dari dam(m) Untuk mendapatkan tinggi jagaan, maka perlu dicari h, h w, h e, h a, hi. 1. Tinggi kenaikan permukaan air yang disebabkan oleh banjir abnormal (h) dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut : h Q 0. 3 Q h. A h 1 Q T (Sosrodarsono & Takeda, 1999) di mana : Q o = Debit banjir rencana (m³/dt ) Q h A = Debit Outflow bangunan pelimpah untuk banjir abnormal(m³/dt) = 0, untuk bangunan pelimpah terbuka = 1,0 untuk bangunan pelimpah tertutup = kedalaman pelimpah rencana (m) = luas permukaan air dam pada elevasi banjir rencana (km²) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

3 T = durasi terjadinya banjir abnormal (1 s/d 3 jam) Untuk perhitungan digunakan data-data sebagai berikut : Qo Q h A = 95,414 m³/dt = 95,19 m³/dt = m = 0,067 km² T h = = 3 jam. 3 0,.95, ,19 0, ,19.3 h = 0,67 m. Tinggi jangkauan ombak yang disebabkan oleh angin (hw) Tinggi jangkauan ombak yang disebabkan oleh angin sangat dipengaruhi oleh panjangnya lintasan ombak (F) dan kecepatan angin di atas permukaan air dam. Panjang lintasan ombak yang dipakai adalah F eff sebesar 53 m. Sedangkan kecepatan angin (maksimal) di atas permukaan air dam diambil dari data di stasiun BMG Semarang yaitu 0 m/det. Dengan kemiringan hulu 1:3 dan permukaan lereng hulu direncanakan terdiri dari hamparan batu pelindung (kasar). Perhitungan tinggi ombak (hw) ini menggunakan grafik metode SMB (gambar 5.). Dari grafik diperoleh tinggi jangkauan ombak (hw) yang didapat adalah 0,15 m. HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

4 Gambar 5- Panjang Lintasan Ombak Efektif Lereng dengan Permukaan Halus Lereng dengan Permukaan Kasar terdiri dari Hamparan Batu Pelindung Gambar 5-3 Grafik Perhitungan Metode SMB (Sosrodarsono, 1989) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

5 3. Tinggi ombak yang disebabkan oleh gempa (he) Digunakan data-data pada tabel berikut : Tabel 5.1 Koefisien Gempa Zone Koefisien (Z) Keterangan A B C D E F 1,90-,00 1,60-1,90 1,0-1,60 0,80-1,0 0,40-0,80 0,0-0,40 SEMARANG (Sumber : DHV Consultant, 1991) Tabel 5. Percepatan Dasar Gempa Periode Ulang (tahun) (Sumber : DHV Consultant, 1991) Percepatan dasar gempa (Ac) (cm/dt²) 98,4 119,6 151,7 181,1 15,81 71,35 3,35 48,80 564,54 Tabel 5.3 Faktor Koreksi Tipe Batuan Rock Foundation Diluvium (Rock Fill Dam) Aluvium Soft Aluvium (Sumber : DHV Consultant, 1991) Faktor (V) 0,9 1,0 1,1 1, HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

6 Dari data pada tabel-tabel di atas, maka dapat ditentukan harga yang akan digunakan yaitu: (1). Koefisien gempa (z) = 0,80 (). Percepatan dasar gempa (Ac) = 181,1 cm/dt² (3). Faktor koreksi (V) = 1,1 (4). Percepatan grafitasi ( g ) = 980 cm/dt² HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

7 Gambar 5-4 Pembagian Zona Gempa di Indonesia (SNI Gempa 00) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

8 Perhitungan intensitas seismis horisontal, dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : V e = z. Ac. g 1 e = 0,8.181, e = 0,147 Didapatkan tinggi ombak yang disebabkan oleh gempa adalah : e. h e g. H 0 (Sosrodarsono & Takeda, 1999) di mana : e = Intensitas seismis horizontal = Siklus seismis ( 1 detik ) H 0 = Kedalaman air di dalam waduk (m) = elv.hwl elv.dasar = +183,34 - (+165) = + 18,34 (MSL) 0,147 h e = 9,81.18, 34 3,14 = 0,66 m h e Jadi tinggi puncak ombak di atas permukaan air rata-rata = 0,313 m. 4. Kenaikan permukaan air dam yang disebabkan oleh ketidaknormalan operasi pintu pintu bangunan pelimpah (ha) Ketidak-normalan operasi pintu-pintu mengakibatkan terjadinya kenaikan permukaan air waduk (ha) melampaui batas maximum rencana. Karena pertimbangan-pertimbangan ekonomis. Biasanya sebagai standard diambil ha = 0,5 m (Sosrodarsono & Takeda, 1999). HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

9 5. Angka tambahan tinggi jagaan yang didasarkan pada tipe dam (hi) Mengingat limpasan melalui mercu dam urugan sangat riskan, maka untuk dam tipe ini angka tambahan tinggi jagaan (hi) ditentukan sebesar 1,0 m (hi = 1,0 m). (Sosrodarsono & Takeda, 1978). Berdasarkan data perhitungan tersebut di atas di mana : h h w h e h a h i 0,67 m 0,15 m 0,313 m 0,5 m 1,0 m Tinggi jagaan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : h e H f h + (h w atau ) + ha + h i (Sosrodarsono & Takeda, 1978) h e H f h w + + ha + h i Alternatif tinggi jagaan 1 H f h + h w + h a + h i H f = 0,67 + 0,15 + 0,5 + 1,0 =,017 m Alternatif tinggi jagaan h e H f h + + ha + h i Hf = 0,67 + 0, ,5 + 1,0 =,080 m Alternatif tinggi jagaan 3 h e H f h w + + ha + h i Hf = 0,15 + 0, ,5 + 1,0 =,063 m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

10 Didasarkan pada tinggi bendungan yang direncanakan, maka angka standard untuk tinggi jagaan pada bendungan urugan adalah sebagai berikut: Lebih rendah dari 50 m H f,0 m Dengan tinggi jagaan 50 s/d 100 m H f 3,0 m Lebih Tinggi dari 100 m H f 3,5 m (Sosrodarsono & Takeda, 1978) Dari ketiga alternatif tinggi jagaan tersebut diambil tinggi jagaan 3 m. Tinggi puncak Dam = tinggi dam + tinggi jagaan = 18, = 1,34 m. Jadi elevasi puncak dam = Elevasi dasar dam + Tinggi Puncak = +165,00 + 1,34 m = + 186,34 m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

11 5..3. Kemiringan Tubuh Tanggul Kemiringan lereng tanggul adalah perbandingan antara panjang garis vertikal yang melalui puncak dengan panjang garis horizontal yang melalui tumit masing masing. Untuk kemiringan lereng hulu = 1 : 3 Untuk kemiringan hilir = 1 :,5 Tabel 5.4 Kemiringan Tanggul yang diajurkan Material Urugan 1. Urugan homogen. Urugan majemuk a.urugan batu dengan inti lempung atau dinding diafragma b. Kerikil-kerakal dengan inti lempung atau dinding diafragma (Sumber: Ibnu Kasiro dkk,1994) Material Utama CH CL SC GC GM SM Pecahan batu Kerikilkerakal Kemiringan Lereng Vertikal : Horisontal Hulu Hilir 1 : 3 1 :,5 1 : 1,50 1 : 1,5 1 :,50 1 : 1, Panjang Dam Panjang dam adalah panjang seluruh panjang mercu dam yang bersangkutan, termasuk bagian yang digali pada tebing-tebing sungai di kedua ujung mercu tersebut. Panjang dam Gambir adalah 108,39 m pada elevasi puncak dam + 186,34 m. HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

12 5..5. Lebar Dam Lebar mercu dam minimum dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut : B = 3,6 H 1/3 3,0 (Sosrodarsono & Takeda, 1978) di mana : H = Tinggi Dam ( 1,34 m ) Maka B = 3,6 (1,34) 1/3 3,0 = 6,968 m Karena digunakan dam urugan tipe homogen, maka untuk memberikan rasa aman terhadap kestabilan terhadap longsornya lapisan kedap air lebar dam dibagian puncak dam diambil 7 m PERHITUNGAN STABILITAS TUBUH DAM Tinjauan stabilitas tubuh dam meliputi tinjauan terhadap : 1. Stabilitas lereng dam terhadap filtrasi. Stabilitas lereng dam terhadap longsor Stabilitas Lereng Dam Terhadap Aliran Filtrasi Stabilitas lereng dam terhadap rembesan ditinjau dengan cara sebagai berikut: 1. Formasi garis depresi tubuh bendung kondisi sesuai dengan garis parabola diketahui : h = 18,34 m (kondisi FSL) l 1 = 54,70 m l = 58,57 m = 3,96º d = 0,333. l1 l = (0, ,70) + 58,57 = 76,743 m maka : HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

13 Y0 h d d (Sosrodarsono & Takeda, 1978) = 18,34 76,743 76, 743 =,136 m Parabola bentuk dasar dapat diperoleh dengan persamaan : y y0. x y0 (Sosrodarsono & Takeda, 1978) =.,136. x,136 Dan diperoleh koordinat parabola sebagai berikut : X - 1, Y 0,000,136 5,091 6,876 8,85 9,487 10,553 11,51 x y 1,413 13,45 14,09 14,770 15,477 16,15 16,800 17,44 Untuk kurang dari 30 0, harga a = d cos d cos h sin maka dapat ditentukan nilai : y0 a a = 1 cos,136 = 4,787 m 1 cos 3,96 d a = cos d cos h sin = 76,743 cos 3,96 76,743 cos 3,96 18,34 sin 3,96 = 13,011 m Sehingga didapat nilai : a = 13,011 m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

14 0 = 4,787 13,011 = 11,776 m Dari hasil perhitungan didapat garis depresi aliran yang keluar melalui lereng hilir dam sehingga tidak aman terhadap bangunan untuk itu perlu digunakan drainase kaki maupun drainase alas dpl MAB dpl a + da = dpl y0 =.136 d = L1 = L = a0 = Gambar 5-5 Garis Depresi Pada Bendungan Homogen (Sesuai Dengan Garis Parabola). Formasi garis depresi tubuh bendung kondisi dengan menggunakan drainase kaki diketahui : h = 18,34 m (kondisi FSL) l 1 = 54,70 m l = 53,57 m = 135º d = 0,333. l1 l = (0,333 x 54,70) + 53,57 = 71,74 m maka : Y0 h d d = 18,34 71,74 71,74 =,80 m Parabola bentuk dasar dapat diperoleh dengan persamaan : y y x y =.,80x, HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

15 Dan diperoleh koordinat parabola sebagai berikut : x -1, y 0,80 5,91 7,17 8,579 9,818 10,918 11,916 x y 1,837 13,697 14,505 15,71 16,000 16,697 17,367 18,011 C = Untuk = 135 0, berdasarkan grafik pada Gambar.13 didapat nilai da a d a y0 a da = 1 cos 0,15 = a 1,335 = 0,15 maka dapat ditentukan nilai :,80 1 0,707 = 1,335 m da = 0,15. 1,335 = 0,00 a = 1,335 0,00 = 1, dpl MAB dpl L1 = dpl d = L = Gambar 5-6 Garis Depresi Pada Bendungan Homogen Dengan Drainase Kaki da = 0.00 a = Jaringan Trayektori aliran filtrasi (seepage flow-net) Kapasitas aliran filtrasi asumsi Kh = Kv Dengan menggunakan rumus jaringan trayektori aliran sebagai berikut: N f Qf k H L Ne (Sosrodarsono & Takeda, 1978) di mana : Q f = kapasitas aliran filtrasi (kapasitas rembesan) (m 3 /dt) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

16 N f = angka pembagi dari garis trayektori aliran filtrasi N e = angka pembagi dari garis equipotensial k = koefisien filtrasi H = tinggi tekanan air total (m) L = panjang profil melintang tubuh dam (m) Dari data yang ada di dapat : N f = 4 (asumsi) N e = 8 (asumsi) k = 5x10-6 cm/det = 5x10-8 m/dt (asumsi) H = L = 18,34 m 113,85 m Maka debit aliran filtrasi adalah sebagai berikut : 4 8 Q = ,34 113, 85 8 = 5,161 x 10-5 m³/dt = 5,161 x = 4,459 m³/hari Syarat, Q < % Q inflow (0,0 x 95,414 =1,908 m³/dt)rata-rata waduk MAB Gambar 5-7 Jaringan Trayektori 4. Tinjauan terhadap gejala sufosi (piping) dan sembulan (boiling) Kecepatan aliran keluar ke atas permukaan lereng hilir yang komponen vertikalnya dapat mengakibatkan terjadinya perpindahan butiran-butiran bahan dam, kecepatannya dibatasi sebagai berikut : HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

17 c w. g 1 F. (Sosrodarsono & Takeda, 1978) di mana : c = kecepatan kritis w 1 = g = F = berat butiran bahan dalam air = 0,9 t/m³ gravitasi = 9,8 m/det² luas permukaan yang menampung aliran filtrasi maka : = m x 1 m = m²(untuk per satuan meter panjang bidang) c = 0,9.1.9,8 =,13 m/det Kecepatan rembesan yang terjadi pada dam adalah : V = k. i = h k. l (Sosrodarsono & Takeda, 1978) di mana : k i = koefisien filtrasi = 5 x 10-8 m/det = gradien debit h = tekanan air rata-rata = 7,59 m l = panjang rata-rata berkas elemen aliran filtrasi pada bidang keluarnya aliran = 8,45 m maka : V = 5 x ,59. 8,45 = 4,491 x 10-8 m/det < c =,13 m/det Aman Stabilitas Lereng Dam Terhadap Longsor Stabilitas lereng dam ditinjau dalam tiga keadaan, yaitu pada saat muka air dam mencapai elevasi penuh, dam baru selesai dibangun dan belum dialiri HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

18 air, dan pada saat air dam mengalami penurunan mendadak (Rapid Drawdown). Perhitungan menggunakan metode irisan bidang luncur. Data Teknis Tinggi Dam = 0,34 m Tinggi Air = 18,34 m Elevasi Air Waduk = + 183,34 m (FSL) Lebar Mercu Dam = 7 m Kemiringan Hulu = 1 : 3 Kemiringan Hilir = 1 :,5 Tabel 5.5 Kondisi Perencanaan Teknis Material Urugan sebagai Dasar Perhitungan Zone tubuh γ timbunan dalam beberapa kondisi Intensitas beban Kekuatan Geser dam Basah Kering seismis horisontal C (t/m³) Φ ( 0 ) γsat (t/m³) γd (t/m³) (e) Zone kedap air 0,6 18 1,71 1,09 0,147 Untuk perhitungan kestabilan terhadap longsor digunakan persamaan berikut Cl N U N e. tg Fs ; F s > 1, T T (Sosrodarsono & Takeda, 1978) e HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

19 Gambar 5-8 Stabilitas Tubuh Dam Kondisi Baru Selesai dibangun Bagian Hulu HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

20 Tabel 5.6 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Dam Baru Selesai dibangun Bagian Hulu θ r π deg rad 111,77 3,14 18,000 0,314 Irisan A (m^) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W sin α Te = e.w cos α N = W cos α e Ne = e.w sin α 1 6,650 1,71 11, ,035-0,035 0,999-0,397,048 11,378 0,147-0,07 0,000 1,000 0,000,0 3,90 0,000 0,000 0,35 3,71 30,460 1,71 5, ,05 0,05 0,999,730 9,374 5,076 0,147 0,491 0,000 1,000 0,000 3,0 5,853 0,000 0,000 0,35 16, ,108 1,71 8, ,140 0,139 0,990 11,464 14,681 81,560 0,147,064 0,000 1,000 0,000 5,0 9,755 0,000 0,000 0,35 5, ,338 1,71 101, ,7 0,5 0,974,855 17,817 98,983 0,147 4,114 0,000 1,000 0,000 5,0 9,755 0,000 0,000 0,35 30, ,841 1,71 109, ,33 0,36 0,946 35,588 18, ,339 0,147 6,406 0,000 1,000 0,000 5,0 9,755 0,000 0,000 0,35 31, ,110 1,71 104,61 3 0,401 0,391 0,90 40,884 17,334 96,30 0,147 7,359 0,000 1,000 0,000 5,0 9,755 0,000 0,000 0,35 8, ,374 1,71 86,41 8 0,489 0,470 0,883 40,49 13,706 76,144 0,147 7,89 0,000 1,000 0,000 5,0 9,755 0,000 0,000 0,35, ,799 1,71 33, ,593 0,559 0,89 18,956 5,058 8,099 0,147 3,41 0,000 1,000 0,000 6,0 11,706 0,000 0,000 0,35 8,0 Jumlah 17,571 98, ,880 31, ,37 0, ,947 h γw u = h.γw sudut pias l U = u.l U = ul/cos α tan θ (N-Ne- U)tan θ C 1,6 C.L 175,593 Cl N U N e Fs T T e. tg ; F s > 1, 175, ,947 Fs 1,67 > F s Syarat = 1,...AMAN!!! 17,571 98,618 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

21 Gambar 5-9 Stabilitas Tubuh Dam Kondisi Baru Selesai dibangun Bagian Hilir HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

22 Tabel 5.7 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Dam Baru Selesai dibangun Bagian Hilir θ r π deg rad 77,961 3,14 18,000 0,314 Irisan A (m^) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W sin α Te = e.w cos α N = W cos α e Ne = e.w sin α 1 31,46 1,71 53, ,698 0,643 0,766 34,63 7,47 41,6 0,147 6,3 0,000 1,0 0,0 9 1,48 0,000 0,000 0,35 11,383 67,39 1,71 115, ,541 0,515 0,857 59,4 17,801 98,895 0,147 10,696 0,000 1,0 0,0 8 10,887 0,000 0,000 0,35 8,66 3 7,14 1,71 13,507 0,384 0,375 0,97 46,67 0,61 114,514 0,147 8,38 0,000 1,0 0,0 8 10,887 0,000 0,000 0,35 34, ,46 1,71 108, ,6 0,59 0,966 8,10 18, ,946 0,147 5,06 0,000 1,0 0,0 8 10,887 0,000 0,000 0,35 3, ,157 1,71 73, ,1 0,1 0,993 9,004 13,00 73,335 0,147 1,61 0,000 1,0 0,0 7 9,56 0,000 0,000 0,35 3, ,146 1,71 0, ,017-0,017 1,000-0,363 3,74 0,790 0,147-0,065 0,000 1,0 0,0 1 1,361 0,000 0,000 0,35 6,777 Jumlah 177,073 81, ,741 31, ,795 0, ,09 h γw u = h.γw sudut pias l U = u.l U = ul/cos α tan θ (N-Ne- U)tan θ C 1,6 C.L 195,8 Cl N U N e Fs T T e. tg ; F s > 1, Fs 1.85 > F s Syarat = 1....AMAN!!! HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

23 Gambar 5-10 Stabilitas Tubuh Dam pada saat Mencapai Elevasi Penuh Bagian Hulu HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

24 Tabel 5.8 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Dam Mencapai Elevasi Muka Air Banjir Bagian Hulu θ r π deg rad 111,77 3,14 18,000 0,314 Irisan A (m^) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W sin α Te = e.w cos α N = W cos α e Ne = e.w sin α 1 6,650 0,755 5, ,035-0,035 0,999-0,175 0,903 5,018 0,147-0,03 1,375 1,000 1,4,0 3,90 5,365 5,368 0,35-0,104 30,460 0,755, ,05 0,05 0,999 1,04 4,134,966 0,147 0,17 4,160 1,000 4, 3,0 5,853 4,346 4,379 0,35-0, ,108 0,755 36,3 8 0,140 0,139 0,990 5,056 6,474 35,968 0,147 0,910 6,15 1,000 6, 5,0 9,755 60,630 61,6 0,35-8, ,338 0,755 44, ,7 0,5 0,974 10,079 7,857 43,65 0,147 1,814 7,54 1,000 7,5 5,0 9,755 73,40 75,333 0,35-10, ,841 0,755 48, ,33 0,36 0,946 15,694 8,03 45,573 0,147,85 8,051 0,0 5,0 9,755 0,000 0,000 0, ,110 0,755 46, ,401 0,391 0,90 18,030 7,645 4,469 0,147 3,45 7,737 1,000 7,7 5,0 9,755 75,474 81,994 0,35-13,899 h γw u = h.γw sudut pias l U = u.l U = ul/cos α tan θ (N-Ne- U)tan θ C 1,6 C.L 193, ,88 1,71 8,358 45,49 0,755 34,347 9,1053 1,71 15,588 5,6933 0,755 4,98 8 0,489 0,470 0,883 3,94 1,38 7,380 0,147 0,706 6,49 1,000 6,5 5,0 9,755 63,334 71,73 0,35-1, ,593 0,559 0,89 8,718,36 1,93 0,147 1,569,946 1,000,9 6,0 11,706 34,487 41,600 0,35-9,89 Jumlah 6,530 38,871 15,948 11, ,37 337,0,37-64,89 Cl N U N e Fs T T e. tg ; F s > 1, 193,153 ( 64,89) Fs 1,65 > F s Syarat = 1,...AMAN!!! 6,530 3,871 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

25 Gambar 5-11 Stabilitas Tubuh Dam pada saat Mencapai Elevasi Penuh Bagian Hilir HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

26 Tabel 5.9 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Dam Mencapai Elevasi Muka Air Banjir Bagian Hilir θ r π deg rad 77,961 3,14 18,000 0,314 Irisan 1 A (m^) γ W (t.m) 10,843 0,755 8,17 15,6379 1,71 6,77 α α rad sin α cos α T = W sin α Te = e.w cos α N = W cos α e Ne = e.w sin α 40 0,698 0,643 0,766 5,54 1,17 6,60 0,147 0,946 4,18 1,0 4, 9,0 1,48 51,656 67,437 0,35-0,188 h γw u = h.γw sudut pias l U = u.l U = ul/cos α tan θ (N-Ne- U)tan θ C C.L,846 0,755, ,541 0,515 0,857 1,107 0,33 1,84 0,147 0,199 8,19 1,0 8, 8,0 10,887 89, ,050 0,35-33,79 64,545 1,71 110, ,14 1,71 13,507 0,384 0,375 0,97 46,7 0,61 114,511 0,147 8,39 8,709 1,0 8,7 8 10,887 94,813 10,61 0,35 1, ,46 1,71 108, ,6 0,59 0,966 8,14 18, ,945 0,147 5,06 7,78 1,0 7,7 8 10,887 84,133 87,10 0,35 4, ,157 1,71 73, ,1 0,1 0,993 9,006 13,00 73,335 0,147 1,61 5,448 1,0 5,4 7 9,56 51,897 5,87 0,35 6, ,146 1,71 0, ,017-0,017 1,000-0,363 3,74 0,790 0,147-0,065 1,966 1,0,0 1 1,361,675,675 0,35 5,908 Jumlah 89,399 57,903 31,683 16, , ,359-35,818 1,6 3,180 Cl N U N e Fs T T e. tg ; F s > 1, 33,180 ( 35,818) Fs 1,7 > F s Syarat = 1,...AMAN!!! 89,399 57,903 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

27 Gambar 5-1 Stabilitas Tubuh Dam pada Kondisi Dam Mengalami Penurunan Air Mendadak Bagian Hulu HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

28 Tabel 5.10 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Dam Mengalami Penurunan Air Mendadak (Rapid Dradown) θ r π deg rad ,14 18,000 0,314 Irisan A (m^) γ W (t.m) 1 6,650 0,755 5, ,035 α α rad sin α cos α - 0,035 T = W sin α Te = e.w cos α N = W cos α e Ne = e.w sin α h γw u = h.γw sudut pias l U = u.l U = ul/cos α 0,999-0,175 0,903 5,018 0,147-0,03 1,38 1,000 1,375 3,90 5,365 5,369 0,35-0,104 30,460 0,755, ,05 0,05 0,999 1,04 4,134,966 0,147 0,17 4,16 1,000 4, ,853 4,349 4,38 0,35-0, ,108 0,755 36,3 8 0,140 0,139 0,990 5,056 6,474 35,968 0,147 0,910 6, 1,000 6,15 5 9,755 60,68 61,4 0,35-8, ,338 0,755 44, ,7 0,5 0,974 10,079 7,857 43,65 0,147 1,814 7,54 1,000 7,54 5,0 9,755 73,398 75,39 0,35-10,884 tan θ (N-Ne- U)tan θ C C.L 5 6 1,414 1,71,41 57,46 0,755 43,357 5,050 1,71 4,886 31,060 0,755 3, ,33 0,36 0,946 0,788 0,41,89 0,147 0,14 8,051 1,000 8,051 5,0 9,755 78,539 83,066 0,35-6,96 3 0,401 0,391 0,90 16,759 7,106 39,476 0,147 3,017 7,737 1,000 7,737 5,0 9,755 75,476 81,996 0,35-14,798 1,6 45, ,033 1,71 77,096 0,341 0,755 0,58 8 0,489 0,470 0,883 36,199 1,53 68,070 0,147 6,516 6,49 1,000 6,49 5,0 9,755 63,331 71,79 0,35-3, ,799 1,71 33, ,593 0,559 0,89 18,956 5,058 8,099 0,147 3,41,946 1,000,946 6,0 11,706 34,487 41,600 0,35-5,496 Jumlah 88,866 44,197 45,538 15, ,37 415,573-69,917 Cl N U N e Fs T T e. tg ; F s > 1, 45,831 ( 69,917) Fs 1,3 > F s Syarat = 1,...AMAN!!! 88,866 44,197 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

29 5.4. PERENCANAAN PELIMPAH (SPILLWAY) Spillway atau bangunan pelimpah adalah bangunan yang berfungsi untuk mengalirkan air banjir di dalam reservoir sehingga air banjir tersebut tidak merusak tubuh dam. Dalam perencanaan ini, bangunan pelimpah yang akan direncanakan adalah ambang berbentuk bendung pelimpah. Bangunan pelimpah biasanya terdii dari empat bagian utama yaitu: 1. Saluran pangarah aliran. Saluran pengatur aliran 3. Saluran peluncur 4. Peredam energi Saluran Pengarah aliran Saluran pengarah aliran dimaksudkan agar aliran air senantiasa dalam kodisi hidrolika yang baik dengan mengatur kecepatan alirannya tidak melebihi 4 m/det dengan lebar semakin mengecil ke arah hilir. Apabila kecepatan aliran melebihi 4 m/det, maka aliran akan bersifat helisoidal dan kapasitas alirannya akan menurun. Disamping itu aliran helisoidal tersebut akan mengakibatkan peningkatan beban hidrodinamis pada bangunan pelimpah tersebut. Berdasarkan pengujian-pengujian yang ada saluran pengaruh aliran ditentukan sebagai berikut : H V Saluran pengarah aliran Ambang pengatur debit W V < 4 m/det Gambar 5-13 Saluran Pengarah Aliran dan Ambang Pengatur Debit pada Bangunan Pelimpah HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

30 Dari analisis data sebelumnya di mana didapat : Ketinggian air di atas mercu H = 183,34 179,45 = 3,989 m Q out yang melewati spillway Q = 95,19 m³/det Maka : 1 W. H 5 (Sosrodarsono & Takeda, 1978) 1 W 3,989 = 0,797 m 5 W dipakai = m > 0,797 m Saluran Pengatur Aliran Tipe Bendung Pelimpah (over flow weir type) Dipakai tipe bendung pelimpah dengan menggunakan metode yang dikembangkan oleh U.S.B.R. Dari analisis data sebelumnya, maka hasil perhitungannya adalah sebagai berikut : Q = Q out lewat spillway L = lebar mercu bendung = 95,19 m³/det = 1 m Tinggi tekanan kecepatan aliran di dalam saluran pengarah : Hv +183,34 V He Hd d + 179,,45 h +177,45 Gambar 5-14 Saluran Pengarah Aliran dan Ambang Pengatur Debit pada Bangunan Pelimpah HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

31 Asumsi Bef = B = 1 m Misal kedalaman air dalam saluran h = 5,989 m, maka : Luas penampang basah di dalam saluran ini adalah : A = 5,989 x 1 = 71,868 m² Kecepatan aliran : Q V A 95,19 71,868 1,34 m/det Jadi tinggi kecepatan aliran : h v Hd V g 1,34 x9,8 0,089 m = 183,34 m 179,45 m = 3,989 m Tinggi energi He = Hd + hv = 3,989 m + 0,089 m. = 4,078 m Penampang Bendung Bentuk dan Ukuran Crest Spillway dihitung berdasarkan Civil Engineering Department US Army US & DS Profile. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Rumus DS Profile x 1.85 Hd 0.85 y (Sosrodarsono & Takeda, 1978). Rumus untuk US Profile r1 0.50Hd r 0.0Hd (Sosrodarsono & Takeda, 1978) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

32 Hv = 0,089 b He = 4,078 a Hd = 3,989 x titik nol dari koordinat X,Y + 179,45 y + 177,45 r r1 poros bendungan X 1,85 = Hd 0,85 Y Gambar 5-15 Koordinat Penampang Memanjang Ambang Pengatur Debit pada Bangunan Pelimpah dimana : US Profile DS Profile x y a b = profil bangunan pelimpah bagian hulu = profil bangunan pelimpah bagian hilir = absis = ordinat = 0,175 Hd = 0,8 Hd Koordinat Lengkung Mercu Spillway Bagian Hilir Penampang lintang sebelah hilir dari titik tertinggi mercu bendung dapat diperoleh dengan Rumus lengkung Harold sebagai berikut: Rumus lengkung Harold Y h d 1.85 X. hd. Y X Bagian yang lebih ke hilir dari lengkung diteruskan dengan rumus : 1 Y X 0.85 hd 0.85 X 1,096. hd. Y' HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

33 Tabel 5.11 Koordinat Penampang Ambang Bendung Pelimpah Koordinat Lengkung Koordinat Setelah Lengkung X y x y 0,8 0,014 0,8 0,095 0,55 0,051 0,55 0,17 0,83 0,108 0,83 0,4 1,10 0,184 1,10 0,309 1,38 0,78 1,38 0,374 1,65 0,390 1,65 0,437 1,93 0,518 1,93 0,498,0 0,663,0 0,558,48 0,85,48 0,617,75 1,00,75 0,674 3,03 1,196 3,03 0,731 3,30 1,404 3,30 0,787 3,58 1,69 3,58 0,843 3,85 1,868 3,85 0,898 4,13,1 4,13 0,95 4,40,391 4,40 1,005 Lengkung Mercu Spillway Bagian Hulu Penampang lintang sebelah hulu dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut: Untuk r1 = 0,5. Hd = 0,5. 3,989 = 1,994 m a = 0,175. Hd = 0,175. 3,989 = 0,698 m r = 0,. Hd = 0,. 3,989 = 0,797 m b = 0,8. Hd = 0,8. 3,989 = 1,14 m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

34 Saluran Transisi Saluran transisi diperlukan karena adanya perubahan bentuk penampang saluran pengatur dengan saluran peluncur. Bentuk saluran transisi ditentukan sebagai berikut : O = 1,5 y Gambar 5-16 Skema Bagian Transisi Saluran Pengarah pada Bangunan Pelimpah Dengan ketentuan tersebut diatas dan keadaan topografi yang ada dimana b1 = 1 m, b = 8 m maka : y = m l = y/tgθ = 9 m s = 1 : 10 M A B ,3 4 M A N ,4 5 A ,4 5 B S = 1 : m 9.00 m 0.90 m C Gambar 5-17 Penampang Melintang Saluran Pengatur (Hasil Analisa) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

35 Saluran Peluncur Peralihan Mercu Spillway ke Saluran Peluncur Pada perencanaan bangunan pelimpah antara tinggi mercu dengan bangunan peredam energi diberi saluran peluncur (flood way). Saluran peluncur ini berfungsi untuk mengalirkan air, agar air yang melimpah dari mercu dapat mengalir dengan lancar tanpa hambatan-hambatan hidrolis. Untuk mencari kedalaman air di bagian kaki spillway, dengan menggunakan rumus : V 1 Hd g z (Sosrodarsono & Takeda, 1978) Q q dan B dimana : y u y u q V1 = kedalaman air pada bagian kaki spillway B eff = lebar spillway ( 1 m ) Hd Q = 3,989 m = Q out lewat spillway = 95,19 m³/det Misal kedalaman air dalam saluran = 5,989 m Dalam kondisi tersebut kecepatan aliran pada lereng bagian hilir spillway tidak dipengaruhi koefisien debit, maka : 3,989 V1 9,81 5,989 8,196 m/det 95,19 q 11,608 m /det 8,196 Sehingga : yu 11,608 1,415 m 8,196 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

36 Perhitungan Saluran Peluncur Data perencanaan yang telah diperoleh dari perhitungan sebelumnya adalah sebagai berikut : Q outflow = 95,19 m³/det a. Kedalaman kritis (Yc) saluran peluncur : Yc Yc q g 11,608 9,81 3,706 m Bila diperoleh nilai y u = 1,415 m Maka : y u < Yc, berarti aliran yang terjadi adalah aliran super kritis. b. Kecepatan kritis (Vc) Vc q Yc 11,608 Vc 3,13 m/det 3,706 Saluran peluncur direncanakan dengan penampang berbentuk segi empat untuk aliran kritis maupun non kritis, saluran peluncur direncanakan dengan kemiringan seperti tertera pada gambar 5.18 ke arah hilir hingga berakhirnya spillway. Saluran peluncur direncanakan dengan kemiringan saluran sebesar 1/ ke arah hilir hingga berakhirnya spillway. Saluran peluncur ini disambung dengan bangunan peredam energi ( energy dissipater ). Saluran peluncur dalam perencanaan ini dibentuk sebagai berikut : Tampak atas lurus. Penampang melintang berbentuk segi empat. Kemiringan diatur sebagai berikut : 5 m tahap pertama dengan kemiringan = 0,5 dengan lebar saluran = 8 m, kemudian 0 m tahap kedua dengan kemiringan = 0,5 tetapi penampang melebar dari 8 m menjadi 10,4 m. HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

37 PENAMPANG LURUS 4 1 PENAMPANG TEROMPET SALURAN PELUNCUR Gambar 5-18 Penampang Memanjang Saluran Peluncur (Hasil Analisa) Bagian yang berbentuk terompet pada ujung saluran peluncur bertujuan agar aliran dari saluran peluncur yang merupakan aliran super kritis dan mempunyai kecepatan tinggi, sedikit demi sedikit dapat dikurangi akibat melebarnya aliran dan aliran tersebut menjadi semakin stabil. 8 m m Gambar 5-19 Bagian Berbentuk Terompet pada Ujung Hilir Saluran Peluncur 0 m Bagian yang berbentuk terompet pada ujung saluran peluncur bertujuan agar aliran dari saluran peluncur yang merupakan aliran super kritis dan mempunyai kecepatan tinggi, sedikit demi sedikit dapat dikurangi akibat melebarnya aliran dan aliran tersebut menjadi semakin stabil. HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

38 Rencana Teknis Hidrolis MAB MAN A B C D E 8.80 m 9.00 m 5.00 m 0.00 m Gambar 5-0 Potongan Memanjang Spillway (Hasil Analisa) Garis dasar saluran ditentukan dengan perhitungan hidrolik yang dilakukan dengan rumus Bernoulli sebagai berikut : hv1 hl V1 1 hd1 h1 hv l1 V hd l Gambar 5-1 Skema Penampang Memanjang Aliran pada Saluran HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

39 Elevasi ambang hilir = elevasi ambang udik V1 V hd1 hd g g h e (Sosrodarsono & Takeda, 1978) hv hv 1 V 1 g V g h e V g V1 g n R. V 4 3. l 1 n. V S 4 3 R h L S. l 1 di mana : V 1 V : kecepatan aliran air pada bidang-1 : kecepatan aliran air pada bidang- hd 1 : kedalaman air pada bidang-1 hd : kedalaman air pada bidang- l 1 : panjang lereng dasar diantara bidang-1 dan bidang- l : jarak horisontal diantara bidang-1 dan bidang- R : radius (jari-jari) hidrolika rata-rata pada potongan saluran yang diambil S 0 S h l h e : kemiringan dasar saluran : kemiringan permukaan aliran : kehilangan energi karena gesekan dan lain-lain : perbedaan tinggi antara garis energi dengan permukaan air n : angka kekasaran saluran = 0,013 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

40 Di titik A : Kecepatan aliran V = 1,34 m/det (V 1 ) Luas tampang hidrolis A = 71,868 m² Tinggi tekanan kecepatan aliran hv = 0,089 m = he-hd Tinggi aliran Hd = 3,989 m Asumsi Bef B = 1 m Q out lewat spillway = 95,19 m³/det Jari-jari hidrolis rata-rata R = A/(Hd+ B) Dengan menggunakan rumus : = 3,597 m Di titik B : Tinggi energi potensial di bidang B l = 8,80 m l 1 = 9,43 m = hd + he = 3,989 + ( 179,45 17,65 ) = 3, ,595 = 10,584 m Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di B (V ) = 8 m/det, maka : Hd = Q b.v 95,19 = = 0,991 m 18 A = 1 x 0,991 = 11,898 m R = A (. hd b ) 11, 898 = 0,991 1 = 0,850 m R t = 3,597 0,64 1,34 8 V t = h e V g V1 n. V 4 g 3 R =,11 m = 4,66 m/det. l = 3,6 + 0, ,005 = 3,354 1 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

41 Dengan demikian tinggi tekanan total diperoleh : Hd + he = 0, ,354 = 4,345 m < 10,584 m Dicoba lagi dengan asumsi kecepatan aliran yang berbeda : V B hd A R Rrata Vrata Hv hv1 hl he+hd ,610 7,3 0,554 0,996 7,16 8,614 0,089 0,08 9,395 13, ,571 6,855 0,5 0,938 7,606 9,89 0,089 0,100 10, ,567 6,799 0,518 0,931 7,66 9,990 0,089 0,103 10,749 Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 13,883 m/det didapatkan hd+he = 10,584 m ~ 10,584 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka: he = (he+hd) hd = 10,584 m 0,571 = 10,013 m hv = he hl = 10,013 0,100 = 9,913 m Froude number pada titik B adalah : Fr = V g.hd (Sosrodarsono & Takeda, 1978) = 13,887 9,81* 0,571 = 5,867 Di titik C : Tinggi energi potensial di bidang C = hd + he = 3,989 + (179,45 171,75 ) = 3, ,495 = 11,484 m l = 17,8 m l 1 = 18,476 m Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di C berturut-turut sesuai tabel sehingga didapatkan : V B hd A R Rrata Vrata Hv hv1 hl he+hd ,567 6,799 0,518 0,931 7,66 9,990 0,089 0,0 10,847 14, ,547 6,558 0,501 0,901 7,90 10,738 0,089 0,1 11, ,59 6,346 0,486 0,874 8,16 11,468 0,089 0,49 1,335 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

42 Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 14,437 m/det didapatkan hd+he = 11,484 m ~ 11,484 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka: he = (he+hd) hd = 11,484 0,547 = 10,937 m hv = he hl = 10,937 0,1 = 10,87m Froude number pada titik C adalah : Fr = V g.hd 14,437 = = 6,3 9,81* 0,547 Di titik D : Tinggi energi potensial di bidang D = hd + he = 3,989 + (179,45 165,5 ) = 3, ,745 = 17,734 m l = 4,8 m l 1 = 44,45 m Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di D berturut-turut sesuai tabel sehingga didapatkan : V B hd A R Rrata Vrata Hv hv1 hl he+hd ,467 5,599 0,433 0,779 9,16 14,730 0,089 0,876 16,16 17,81 1 0,445 5,341 0,414 0,745 9,573 16,187 0,089 1,014 17, ,441 5,88 0,411 0,738 9,66 16,514 0,089 1,046 18,090 Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 17,81 m/det didapatkan hd+he = 17,735 m ~ 17,734 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka: he = (he+hd) hd = 17,735 0,445 = 17,90 m hv = he hl = 17,90 1,014 = 14,138 m Froude number pada titik D adalah : Fr = V g.hd 17,735 = = 8,488 9,81* 0,445 Di titik E : Tinggi energi potensial di bidang E = hd + he HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

43 = 3,989 + (179,45 160,5 ) = 3, ,745 =,734 m l = 6,8 m l 1 = 64,860 m Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di E berturut-turut sesuai tabel sehingga didapatkan : V B hd A R Rrata Vrata Hv hv1 hl he+hd ,418 5,010 0,390 0,70 10,16 18,400 0,089 1,814 0,70 19, ,399 4,787 0,374 0,673 10,605 0,156 0,089,091, ,397 4,760 0,37 0,669 10,66 0,387 0,089,19 3,00 Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 19,886 m/det didapatkan hd+he =,735 m ~,734 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka: he = (he+hd) hd =,735 0,399 =,336 m hv = he hl =,336,091 = 0,45 m Froude number pada titik E adalah : Fr = V g.hd 19,886 = = 10,051 9,81* 0, Peredam Energi Bangunan peredam energi digunakan untuk menghilangkan atau setidaknya mengurangi energi air yang melimpah dengan energi yang tinggi dari bangunan pelimpah agar tidak merusak bangunan atau instalasi lain di sebelah hilir bangunan pelimpah. Suatu bangunan peredam energi yang berbentuk kolam, dimana prinsip peredam energinya yang sebagian besar terjadi akibat proses pergesekan di antara molekul-molekul air, sehingga timbul olakan-olakan di dalam kolam tersebut dinamakan peredam energi tipe kolam olakan. Dalam perencanaan dam ini menggunakan bangunan peredam energi tipe kolam olak USBR. Penggolongan tipe kolam olak USBR adalah : USBR I : Bilangan Froude < 4,5 USBR II : Bilangan Froude > 4,5 dengan kecepatan < 15 m/detik HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

44 USBR III : Bilangan Froude > 4,5 dengan kecepatan > 15 m/detik USBR IV : Bilangan Froude,5 < Fr < 4,5 Perhitungan kolam olak digunakan rumus-rumus sebagai berikut : Y q V Fr V g Y (Sosrodarsono & Takeda, 1978) Dimana : V = Kecepatan awal loncatan (m/dt) g = Percepatan gravitasi = 9,81 m²/dt B = Lebar saluran = 1 m Fr = Bilangan froude Y = tinggi konjugasi Perhitungan : V = 19,886 m³/dt Y = Q/B V Y = 95,19 / (1 x 19,886) Y = 0,398 m Fr = V = 19,886 / ( 9,81. 0,398) 0,5 gy = 10,051 Tipe kolam olak yang digunakan ditentukan berdasarkan nilai Fr dan V. Fr = 10,051 V = 19,886 m/det Digunakan kolam olak USBR III dengan dimensi sebagai berikut HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

45 Gambar 5- Bentuk Kolam Olakan a Panjang kolam olakan Ukuran panjang kolam olakan tergantung pada bilangan Froude aliran yang akan melintasi kolam tersebut. Karena Froude number > 4,5 maka digunakan kolam olak type USBR type III. Gambar 5-3 Panjang Loncatan Hidrolis pada Kolam Olakan Datar Kondisi sesungguhnya pada kolam olakan type I HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

46 Kondisi sesungguhnya pada kolam olakan type II Kondisi sesungguhnya pada kolam olakan type III - Dengan Fr = 10,051, dari grafik didapatkan nilai L/d =,7 1 - D /D 1 = 0,5 x 1 8F 1 (Sosrodarsono & Takeda, 1978) - D /0,398 = 0,5 x (1 8.10,051 ) -1 - D = 5,6 m - L =,7 x 5,6 = 14,09 m ~ dipakai 15 m b Gigi-gigi pemencar aliran, gigi-gigi benturan dan ambang ujung hilir kolam olakan Gigi-gigi pemencar aliran yang berfungsi sebagai pembagi berkas aliran terletak di ujung saluran sebelum masuk ke dalam kolam olakan. Sedangkan gigi-gigi benturan yang berfungsi sebagai penghadang aliran serta mendeformir loncatan hidrolis menjadi pendek terletak pada dasar kolam olakan. Adapun ambang ujung hilir kolam olakan dibuat rata tanpa bergerigi. 0.3h3 d1 d1 0.5d1 h3 0.5h3 d1 0.75h3 h3 0.8d Gambar 5-4 Ukuran gigi-gigi pemencar dan gigi-gigi benturan aliran 1. Dimensi kolam olakan Ukuran kolam olakan adalah 10,40 m x 15 m Ukuran gigi-gigi pemencar aliran adalah Dl = 0,398 m 0,4 m, karena lebar ujung saluran peluncur adalah 10 m maka jumlah gigigigi dibuat = 5 40 cm, jarak antara gigi-gigi = 40 cm dan jarak tepi ke dinding masing-masing = 40 cm cek jumlah jarak = 13 x 0,4 + 1 x 0,4 + x 0,4 = 10,40 m Ukuran gigi pembentur aliran dengan mengacu pada gambar 5.5 didapatkan nilai h3/d1 =,4 h3 =,4 x 0,398 = 0,955 0,93 m, HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

47 karena lebar kolam olakan adalah 15 m maka jumlah gigi-gigi dibuat = 9 0,95 m, jarak antara gigi-gigi = 0,75 x h3 = 0,75 x 0,95 = 0,71 m 0,7 m dan jarak tepi ke dinding masing-masing = 0,5 x h3 = 0,5 x 0,95 = 0,475 m 0,5 m. cek jumlah jarak = 9 x 0, x 0,7 + x 0,5 = 15,00 m. Ukuran ambang ujung hilir kolam olakan dengan mengacu pada gambar 5.5 didapatkan nilai h4/d1 = 1,50 h4 = 1,50 x 0,398 = 0,597 m dengan kemiringan 1 : Jarak antara gigi-gigi pemencar aliran s/d gigi-gigi benturan (tepi ke tepi) adalah : 0,8 d = 0,8 x 5,6 = 4,09 m Gambar 5-5 Tinggi Gigi Benturan dan Ambang Hilir pada Kolam Olakan Datar. Tinggi jagaan Type III Tinggi jagaan pada bangunan pelimpah (spillway) dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : F b = C. V. d (Sosrodarsono & Takeda, 1978) atau 1 3 F b = 0,6 + 0,037. V. d F b minimal F b C V d = 0,5 s/d 0,6 m di atas permukaan al = tinggi jagaan = koefisien = 0,1 untuk penampang saluran berbentuk persegi panjang dan 0,13 untuk penampang berbentuk trapesium = kecepatan aliran (m/det) = kedalaman air di dalam saluran (m) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

48 Tinggi jagaan pada kolam olakan adalah sebagai berikut : d = 5,6 m b = 10 m A = 5,6. 10,4 = 54,74 m² V = Q/A = 95,19/54,74 = 1,739 m/det Tinggi jagaan : F b = 0,10. 1,739. 5,6 F b = 0,915 Atau Fb = 0,6 + (0,037. 1,739. 5,6 1/3 ) F b = 0,71 m Dipakai nilai tertinggi yaitu F b = 0,915 m F b = 1,00 m 5.5. ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PELIMPAH Perhitungan stabilitas konstruksi bangunan pelimpah ditinjau dengan dua kondisi sebagai berikut : 1. Kondisi muka air normal Akibat Berat Sendiri Rumus : Dimana : G G Vol = Berat konstruksi (ton) V = Volume (m 3 ) = Berat jenis pasangan batu (, ton/m 3 ) Jarak ditinjau ke titik G selanjutnya perhitungan disajikan dalam tabel berikut : Tabel 5.1 Perhitungan Gaya Akibat Berat Sendiri No X Y γ G =vol. γ jarak momen (ton) (m) (ton m) G1,00,00, 8,80 1,00 8,80 G 6,00 1,00, 1,10 5,00 60,5 G3 6,00 4,00, 6,40 6,00 158,4 G4 1,00 1,00, 1,10 5,87 6,45 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

49 No X Y γ G =vol. γ jarak momen (ton) (m) (ton m) G5,60 1,00, 5,7 7,50 4,90 G6 1,60 4,50, 15,84 8,30 131,47 G7 1,60 0,50, 1,17 8,03 9,43 Jumlah 71,13 36,13 (sumber: perhitungan) Akibat Gaya Gempa Gaya akibat beban gempa berupa gaya horizontal (He) dan momen (M), besarnya : He E G Dimana E adalah koefisien gempa = 0,14 Tabel 5.13 Gaya Akibat Gaya Gempa No Berat bangunan E Gaya jarak momen (ton) Horizontal (He=G.0,14) (m) (ton m) G1 8,80 0,14 1,3 1,00 1,3 G 1,10 0,14 1,69 4,75 8,05 G3 6,40 0,14 3,70 4,00 14,78 G4 1,10 0,14 0,15 5,87 0,90 G5 5,7 0,14 0,80 7,50 6,01 G6 15,84 0,14, 8,30 18,41 G7 1,17 0,14 0,16 8,03 1,3 (sumber: perhitungan) Akibat Gaya Angkat (Uplift Pressure) Tekanan air tanah (Px) dihitung dengan rumus : Px Hx H Dimana : Px = tekanan air pada titik x (T/m ) Lx = jarak jalur rembesan pada titik x (m) L = panjang total jalur rembesan (m) Hw = beda tinggi energi 9,96 50,70 Hx = tinggi energi di hulu bendung pada titik x (m) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

50 Titik Tabel 5.14 Perhitungan Panjang Jalur Rembesan dan Tekanan Air Garis Lane Panjang Rembesan H=Lw/Cw V H 1/3H Lw Cw = 5,98 Hx Px=Hx-H A 0,00 0,00,00,00 A-B 1,00 B 1,00 0,17 3,00,83 B-C 0,5 0,08 C 1,08 0,18 3,00,8 CD 0,50 D 1,58 0,6,50,4 D-E 1,00 0,33 E 1,9 0,3,50,18 E-F 0,50 F,4 0,40 3,00,60 F-G 0,50 0,17 G,58 0,43 3,00,57 G-H 0,50 H 3,08 0,5,50 1,98 H-I 1,00 0,33 I 3,4 0,57,50 1,93 I-J 0,50 J 3,9 0,65 3,00,35 J-K 0,50 0,17 K 4,08 0,68 3,00,3 K-L 0,50 L 4,58 0,77,50 1,73 L-M 1,00 0,33 M 4,9 0,8,50 1,68 M-N 3,00 N 7,9 1,3 5,00 3,68 N-O,60 0,87 O 8,78 1,47 5,00 3,53 O-P 1,00 P 9,78 1,64 4,00,36 P-Q 3,0 1,07 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

51 Titik Garis Lane Panjang Rembesan H=Lw/Cw V H 1/3H Lw Cw = 5,98 Hx Px=Hx-H Q 10,85 1,81 4,00,19 Q-R 1,00 R 11,85 1,98 5,00 3,0 R-S,00 0,67 S 1,5,09 5,00,91 S-T 1,50 T 14,0,34 3,75 1,41 T-U 5,00 8,33 U,35 3,74 3,75 0,01 U-V 0,50 V,85 3,8 4,5 0,43 V-W 0,5 0,08 W,93 3,83 4,5 0,4 W-X 1,00 X 3,93 4,00 3,5-0,75 Jumlah 11,50 37,30 1,43 (sumber: perhitungan) Lv 1 Lh Angka rembesan (Cw) = = Hw 4 = 5,98 Gaya Tabel 5.15 Perhitungan Gaya Angkat Luas x Tekanan Gaya Vertikal Jarak Momen Vertikal (ton) (m) (ton m) U1 (,6.3,53)+(0,5.3,53.(3,68-3,53)) 9,37 7,50 70,87 U (1.,36)+(0,5.1.(3,53-,36)),948 1,10 3,43 U3 (3,.,19)+(0.5.3,.(,36-,19)) 7,8 4,75 34,59 U4 (.,91)+(0,5..(3,0-,91)) 5,98 1,00 5,98 Jumlah 5, ,049 Gaya Tabel 5.16 Perhitungan Gaya Hidrostatis Luas x Tekanan Gaya Horizontal Jarak Momen Vertikal (ton) (m) (ton m) W1 0,5..,000 4,17 8,333 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

52 Gaya Luas x Tekanan Gaya Horizontal Jarak Momen Vertikal (ton) (m) (ton m) W 3.1,68 5,035 1,50 7,55 0,5.3.(3,68-1,68),998 1,00,998 W3 1.,36 -,365 0,50-1,18 0,5.1.(3,53-,36) -0,07 0,33-0,04 W4 1.,19,187 0,50 1,093 0,5.1.(3,0-,19) 0,416 0,33 0,139 W5 0,5.1.0,4 0,09 1,33 0,78 Jumlah 10,407 19,187 Akibat Tekanan Tanah Berdasarkan data penyelidikan tanah dari laboratorium mekanika tanah Teknik Sipil Undip menghasilkan parameter tanah berupa, (φ) = 18, (γ sat ) = 1,715 T/m 3. Tekanan tanah dihitung dengan rumus sebagai berukut : Pa 1 sat Ka H (Penerbit Gunadarma,1997) Dimana : Ka = tan (45 ) = tan (45 18 ) = 0,58 Pa = 1 sat Ka H = =9,1 T/m Gaya Tabel 5.17 Perhitungan Tekanan Tanah Luas x Tekanan Gaya horizontal Jarak Momen vertikal (ton) (m) (ton m) Pa 0,5.9,1.3,5 15,96 1,17 18,6 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

53 Gaya Luas x Tekanan Gaya horizontal Jarak Momen vertikal (ton) (m) (ton m) Jumlah 15,96 18,6 No. Tabel 5.18 Resume Gaya-gaya pada Kondisi Normal Jenis Gaya V (ton) Gaya H (ton) MV (ton m) 1 Berat sendiri 71,133 36,16 Momen MH (ton m) Gempa 9,959 50,698 3 Uplift Pressure 5, ,049 4 Hidrostatis 10,407 19,187 5 Tekanan Tanah 15,964 18,65 Jumlah 96,663 36, ,176 88,509 Kontrol Stabilitas Pada Kondisi Normal a. Terhadap Guling MV Sf 1.5 (KP-0, 1986) MH = 5,38 > 1,5 (aman) Dimana : Sf = faktor keamanan MV = jumlah momen vertikal MH = jumlah momen horizontal b. Terhadap Geser RV Sf f 1.5 (KP-0, 1986) RH = =,00>1,5 (aman) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

54 Dimana : Sf = faktor keamanan RV = jumlah gaya vertikal RH = jumlah gaya horizontal f = 0,75 c. Terhadap Eksentrisitas MV MH a (KP-0, 1986) RV = = 4, e ( B a) B 6 e = = -0,51 < 1,17 (aman) d. Terhadap Daya Dukung Tanah Dari data tanah pada lokasi dam diperoleh : γ = 1,715 T/m 3 c = 1,6 φ = 18 Dari grafik Terzaghi diperoleh : Nc = 15,78 Nq = 6, Nγ = 4 B = 7 m Rumus daya dukung tanah Terzaghi adalah sebagai berikut : qult c. Nc. Nq 0,5.. B. N (Penerbit Gunadarma,1997) = 1,6.15,78+1,715.6,+0,5.1, = 59,84 T/m qult qall T / m 3 RV 1 6e B B RV 1 6e 7.77kN max < qall (aman) B B m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

55 RV 1 6e 19.85kN min < qall (aman) B B m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

56 Gambar 5-6 Panjang Jalur Rembesan dan Tekanan Air HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

57 Gambar 5-7 Diagram Kondisi Air Normal HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

58 . Kondisi muka air banjir Pada saat banjir gaya-gaya yang bekerja ada yang mengalami perubahan seperti gaya tekan ke atas (Uplift Pressue) dan hidrostatis Gaya Tekan ke atas Tabel 5.19 Perhitungan Panjang Jalur Rembesan dan Tekanan Ai Banjir Titik Garis Lane Panjang Rembesan H=Lw/Cw V H 1/3H Lw Cw =.96 Hx Px=Hx- H A 0,00 0,00 5,99 5,99 A-B 1,00 B 1,00 0,33 6,99 6,66 B-C 0,5 0,08 C 1,08 0,36 6,99 6,63 CD 0,50 D 1,58 0,53 6,49 5,96 D-E 1,00 0,33 E 1,9 0,64 6,49 5,85 E-F 0,50 F,4 0,81 6,99 6,18 F-G 0,50 0,17 G,58 0,86 6,99 6,13 G-H 0,50 H 3,08 1,03 6,49 5,46 H-I 1,00 0,33 I 3,4 1,14 6,49 5,35 I-J 0,50 J 3,9 1,31 6,99 5,68 J-K 0,50 0,17 K 4,08 1,36 6,99 5,63 K-L 0,50 L 4,58 1,53 6,49 4,96 L-M 1,00 0,33 M 4,9 1,64 6,49 4,85 M-N 3,00 N 7,9,64 8,99 6,35 N-O,60 0,87 O 8,78,93 8,99 6,06 O-P 1,00 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

59 Titik Garis Lane Panjang Rembesan H=Lw/Cw V H 1/3H Lw Cw =.96 Hx Px=Hx- H P 9,78 3,7 7,99 4,7 P-Q 3,0 1,07 Q 10,85 3,6 7,99 4,37 Q-R 1,00 R 11,85 3,96 8,99 5,03 R-S,00 0,67 S 1,5 4,18 8,99 4,81 S-T 1,50 T 14,0 4,68 7,74 3,06 T-U 5,00 8,33 U,35 7,46 7,74 0,8 U-V 0,50 V,85 7,63 8,4 0,61 V-W 0,5 0,08 W,93 7,66 8,4 0,58 W-X 1,00 X 3,93 7,99 7,4-0,75 Jumlah 11,50 37,30 1,43 (sumber : perhitungan) Akibat kondisi banjir : 1. Muka air hulu = +183,34 m. Bagian hilir = +175,5 m 3. Hw = 183,34-175,5 = 7,989 m Cw = Gaya Tabel 5.0 Perhitungan Gaya Angkat Luas x Tekanan Gaya Vertikal Jarak Momen Vertikal (ton) (m) (ton m) U1 (.6.6,06)+( (6,35-6,06)) 16,15 7,50 10,934 U (1.4.7)+(0.5.1.( )) U3 (3,.4,37)+(0,5.3..(4,7-4,37)) 14,545 4,75 69,088 U4 (.4,81)+(0,5..(5,03-4,81)) 9,844 1,00 9,844 Jumlah 50,904 05,796 HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

60 Gaya Tabel 5.1 Perhitungan Gaya Hidrostatis Luas x Tekanan Gaya Horizontal Jarak Momen Vertikal (ton) (m) (ton m) W1 0,5.5,99.5,99 17,934 5,50 98,57 W 3.4,85 14,543 1,50 1,815 0,5.3.(6,35-4,85),48 1,00,48 W3 1.4,7-4,73 0,50 -,36 0,5.1.(6,06-4,7) -0,145 0,33-0,048 W4 1.4,37 4,367 0,50,184 0,5.1.(5,03-4,37) 0,333 0,33 0,111 W5 0,5.1.0,58 0,9 1,33 0,389 Jumlah 34,850 1,909 No. Tabel 5. Resume Gaya-gaya pada Kondisi Banjir Jenis Gaya V (ton) Gaya H (ton) MV (ton m) 1 Berat sendiri 71,133 36,16 Momen MH (ton m) Gempa 9,959 50,698 3 Uplift Pressure 50,904 05,796 4 Hidrostatis 34,850 1,909 5 Tekanan Tanah 15,964 18,65 Jumlah 1,037 60,77 567,9 19,31 Kontrol Stabilitas Pada Kondisi Banjir a. Terhadap Guling MV Sf 1,5 (KP-0, 1986) MH = 1, =,95 > 1,5 (aman) Dimana : Sf = faktor keamanan MV = jumlah momen vertikal MH = jumlah momen horizontal HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

61 b. Terhadap Geser RV Sf f 1.5 (KP-0, 1986) RH = = 1,51 >1,5 (aman) Dimana : Sf = faktor keamanan RV = jumlah gaya vertikal RH = jumlah gaya horizontal f = 0,75 (Joetata dkk, 1997) c. Terhadap Eksentrisitas MV MH a (KP-0, 1986) RV = = 3, e ( B a) B 6 e = 0,4 < 1,17 (aman) d. Terhadap daya Dukung Tanah Dari data tanah pada lokasi dam diperoleh : γ = 1,715 T/m 3 c = 1,6 φ = 18 Dari grafik Terzaghi diperoleh : Nc = 15,78 Nq = 6, Nγ = 4 B = 7 m Rumus daya dukung tanah Terzaghi adalah sebagai berikut : qult c. Nc. Nq 0,5.. B. N (Penerbit Gunadarma,1997) = 1,6.15,78+1,715.6,+0,5.1, = 59,84 T/m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

62 qult qall T / m 3 RV 1 6e B B RV 1 6e 19.88kN max < qall (aman) B B m RV 1 6e 1.56 kn min < qall (aman) B B m HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

63 Gambar 5-8 Diagram Kondisi Air Banjir HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

64 5.6. PERENCANAAN PIPA PESAT (PENSTOCK) Data design : Material pipa pesat = plat baja Tegangan ijin : - Tarik dan tekan = 100 kg/cm - Geser = 750 kg/cm Efisiensi sambungan 1as = 0,85 Korosi ijin = mm Beban rencana : - Tinggi terjun maksimum = 18.4 m - Tinggi terjun design = 14.5 m Dimensi Pipa Pesat a. Diameter pipa pesat Dihitung dengan Gordon dan Penman : Q andalan = Debit air = m 3 /det Do = 0,7 * (Q air ) 0.5 = 0,7*(0.113) 0.5 = 0.4 m = 4. cm Direncanakan diameter pipa pesat 5 cm b. Tebal plat pipa pesat P * Do to * (Mosonyi,1991) Di mana: to = Tebal plat (mm) P = Tekanan air dalam pipa pesat (kg/cm ) = 0,1 * Hdyn = 0,1*(1,*Ho) Ho = Tinggi terjun desain maksimum = 18.4 m = Tegangan ijin plat baja (= 1300 kg/cm ) η = Efisiensi sambungan las (0,85) ε = Korosi plat yang diijinkan (1-3 mm), diambil mm. HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

65 Perhitungan P = 0,1 * (1,*18.4) =.19 kg/cm to.19 * 50 *1300 * 0,85 =,49 mm Menurut Technical Standard for Gates and Penstock tebal plat minimum tidak boleh lebih kecil dari 6 mm, sehingga tebal plat pipa pesat yang dipakai adalah 6 mm Stabilitas Pipa Pesat Tekanan air maksimum akibat Water Hammer Konstanta Allievi P * Vo 1 * g * Ho (Mosonyi,1991) Vo Q 1 * * Do 4 (Mosonyi,1991) Di mana : α = Ho = Vo = Kecepatan rambat gelombang tekanan (m/dt) Tekanan Hidrostatis (m) Kecepatan rata-rata dalam aliran (m/dt) Rumus pendekatan 1000 Do 50 k * to (Mosonyi,1991) dengan harga perhitungan : 1 k = 0,5 untuk baja k = 1 untuk besi tuang HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA

66 * 0,006 α = 31,46 m/dt Vo * * =.4580 m/dt 31,46*.4580 P *9.81*18.4 P = 0,16 < 1....AMAN!!!!! Karena P < 1, maka tekanan akibat water hammer tidak banyak mempengaruhi stabilitas pipa pesat tersebut. Pipa pesat dari baja ada kriteria : 1. Pipa kecil apabila : P * D <10000 kg/cm Maka pipa tidak perlu pakai sabuk/ beugel.. Apabila P*D > kg/cm Maka pipa memerlukan beugel perkuatan. P = tekanan air Hdyn P kg / cm 10 (Mosonyi,1991) Di mana : D Hdyn Perhitungan : = diameter pipa = tinggi terjun dinamis (m) P = 184/10 = 18.4 kg/cm P < kg/cm Maka digunakan pipa jenis pertama yaitu pipa kecil tanpa sabuk atau beugel. Tekanan Lingkar Akibat Tekanan Hidrostatis σ P * R ( kg / cm to - (Mosonyi,1991) Di mana : ) HILALUDIN LA JOKO SANTOSO LA