KATA PENGANTAR. Bandung, September 2018 Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi

Transkripsi

1

2 KATA PENGANTAR Modul 4 ini merupakan mata diklat pada Modul Pelatihan Perencanaan Bangunan Sabo, yang menjelaskan tentang Persyaratan, Parameter, desain, dan perhitungan dimensi Bangunan Sabo, Perencanaan dimensi bangunan Sabo harus mengacu pada peraturan dan kebijakan nasional, agar hasilnya tepat guna dan berdaya guna. Modul ini disusun untuk memenuhi kebutuhan kompetensi dasar Aparatur Sipil Negara (ASN) di bidang Sumber Daya Air. Modul Perencanaan Dimensi Bangunan Sabo ini di susun dalam 4 materi yang terbagi atas Materi 1: Komponen Bangunan Sabo, Materi 2: Perencanaan dimensi Main Dam bangunan sabo, Materi 3: Perencanaan dimensi subdam dan lantai lindung (Apron) bangunan sabo, Materi 4: Perencanaan Dimensi tembok tepi dan lubang Alir (Drip Hole),Penyusunan modul yang sistematis diharapkan mampu mempermudah peserta pelatihan dalam memahami persyaratan, parameter desain, dan perhitungan dimensi bangunan sabo. Penekanan orientasi pembelajaran pada modul ini menonjolkan partisipasi aktif dari para peserta. Proses penyusunan modul ini telah melibatkan berbagai pihak baik dari para praktisi, akademisi maupu birokrasi. Akhirnya, PT.Blantickindo Aneka menyampaikan ucapan terimakasih dan penghargaan kepada semua pihak yang telah mendukung tersusunnya modul perencanaan sabo, sehingga modul ini dapat diselesaikan dengan baik. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa terbuka sesuai dengan perkembangan situasi, kebijakan, dan peraturan yang terus menerus terjadi. Semoga modul ini dapat memberikan manfaat dalam peningkatan kompetensi ASN di bidang Sumber Daya Air. Bandung, September 2018 Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi Ir. Yudha Mediawan, M.Dev. Plg NIP i

3 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR TABEL... iv DAFTAR GAMBAR... v PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL... vi KERANGKA BERPIKIR... vii PENDAHULUAN Latar Belakang Deskripsi Singkat Manfaat Modul Hasil Belajar Indikator Hasil Belajar Materi Pokok... 2 MATERI POKOK I KOMPONEN BANGUNAN SABO Keluaran Komponen Bangunan Sabo Rangkuman Latihan... 7 MATERI POKOK II PERENCANAAN DIMENSI MAIN DAM BANGUNAN SABO Keluaran Tinggi Efektif Main Dam Lebar Dasar Pelimpah (Spillway) Main Dam Tinggi Limpasan Diatas Pelimpah (Spillway) Tinggi Jagaan Tinggi Pelimpah Kontrol Tinggi Pelimpah terhadap Debit Puncak Aliran Debris Tebal Mercu Pelimpah Kedalaman Pondasi Main Dam Kemiringan Badan Main Dam Desain Sayap Lindung (Wing) Rangkuman Latihan Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi ii

4 MATERI POKOK III PERENCANAAN DIMENSI SUBDAM DAN LANTAI LINDUNG (APRON) BANGUNAN SABO Keluaran Tinggi Subdam Sub Bangunan Sabo Tebal Mercu Pelimpah Sub Dam Lantai lindung (Apron) Pondasi Subdam Kemiringan Badan Subdam Konstruksi Sayap Lindung Subdam Rangkuman Latihan MATERI POKOK IV PERENCANAAN DIMENSI TEMBOK TEPI DAN LUBANG ALIR (DRIP HOLE) Keluaran Konstruksi Tembok Tepi Lubang Alir Rangkuman Latihan PENUTUP Kesimpulan Tindak Lanjut DAFTAR PUSTAKA GLOSARIUM Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi iii

5 DAFTAR TABEL Tabel Nilai koefisien limpasan (a) Tabel Tinggi jagaan pada pelimpah bangunan Sabo Tabel Tebal mercu pelimpah (menurut Buku Petunjuk Pekerjaan Sabo) Tabel Tebal mercu pelimpah (menurut SNI 2851 : 2015) Tabel Tebal apron pada dasar sungai pasir dan kerikil Tabel Penetrasi sayap dinding vertikal ke dalam tanah Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi iv

6 DAFTAR GAMBAR Gambar II. 1 - Potongan melintang sungai dan konstruksi sabo... 5 Gambar II. 2 - Potongan memanjang sungai dan konstruksi sabo... 6 Gambar III. 1 Tinggi efektif main dam Gambar III. 2 - Lebar dasar pelimpah main dam Gambar III. 3 - Potongan melintang pelimpah Gambar III. 4 - Lebar muka diatas pelimpah dan tinggi muka air diatas pelimpah main dam Gambar III. 5 - Tinggi jagaan pada pelimpah main dam Gambar III. 6 - Tebal mercu pelimpah Gambar III. 7 - Kedalaman pondasi main dam Gambar III. 8 - Kemiringan permukaan sayap lindung main dam (B < i) Gambar III. 9 - Kemiringan permukaan sayap lindung main dam (B<i dan B>i) Gambar III Tebal permukaan sayap lindung sabodam Gambar III Penetrasi sayap lindung sabodam kedalam lapisan tanah pasir dan kerikil di lereng curam Gambar III Penetrasi sayap lindung sabodam kedalam lapisan tanah pasir dan kerikil di lereng landai Gambar IV. 1 - Sketsa tinggi subdam Gambar IV. 2 - Jarak bangunan utama dan Sub-bangunan Sabo tanpa Apron Gambar IV. 3 - Jarak bangunan utama dan Sub-bangunan Sabo dengan Apron Gambar IV. 4 - Panjang apron datar Gambar IV. 5 - Sketsa panjang lantai lindung Gambar IV. 6 - Tebal apron Gambar IV. 7 - Sketsa tebal lantai lindung Gambar IV. 8 - Sketsa pondasi subdam Gambar IV. 9 - Sketsa konstruksi sabodam Gambar V.1 - Tinggi tembok tepi Gambar V. 2 - Letak lubang alir Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi v

7 PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL Modul pelatihan dan pendidikan perencanaan Bangunan Sabo disusun dalam 6 mata diklat yang diurutkan secara sistematis dan saling terkait. Untuk dapat mengerti, menjelaskan, dan merencanakan Bangunan Sabo, peserta Diklat harus mempelajari dan memahami isi tiap modul secara berurutan, sesuai dengan nomor mata Diklat. Untuk dapat memahami dan melakukan perencanaan dimensi bangunan sabo. Peserta Diklat harus sudah memahami parameter dan variabel apa saja yang diperlukan dalam perencanaan bangunan Sabo, survei dan investigasi sabo, serta memahami dan bisa melakukan analisis hidrologi dan sedimen yang sudah dijelaskan dalam modul Mata Diklat- 1 sampai modul Mata Diklat-3. Persyaratan, parameter desain, dan perhitungan dimensi bangunan sabo dijelaskan dalam modul-4. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi vi

8 KERANGKA BERPIKIR Gambar I. 1 Kerangka pikir perencanaan dimensi bangunan sabo Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi vii

9 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perencanaan dimensi bangunan Sabo merupakan kegiatan lanjutan dari berbagai proses mulai dari survei dan investigasi, analisis hidrologi, serta analisis sedimen. Perencanaan dimensi bangunan Sabo dibutuhkan untuk merencanakan dimensi struktur dari pembangunan suatu sistem Sabo. Modul sejenis yang menguraikan tentang perencanaan dimensi bangunan Sabo telah ada dan kemungkinan telah diterapkan dalam kegiatan kursus atau diklat pada beberapa waktu sebelumnya. Modul yang sudah ada antara lain: Seri Buku Teknologi Sabo, Petunjuk Pekerjaan Sabo Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Desain), yang diterbitkan oleh Satuan Kerja Direktorat Sungai, Danau, Dan Waduk, Direktorat Sungai Dan Pantai, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Kementerian Pekerjaan Umum, Oktober Modul-4 ini meliputi materi pokok perencanaan dimensi bangunan Sabo dan merupakan satu bagian dari seri modul lain yang saling terkait. Materi pokok Perencanaan Dimensi Bangunan Sabo meliputi uraian tentang: komponen bangunan sabo, perencanaan dimensi main dam bangunan sabo, perencanaan dimensi subdam dan lantai lindung (apron), perencanaan dimensi tembok tepi dan lubang alir. Modul-4 ini diharapkan dapat digunakan sebagai acuan peserta Diklat dalam mendesain bangunan sabo terutama menentukan dimensi-dimensi bangunan sabo dam Deskripsi Singkat Modul-4 ini menguraikan gambaran singkat tentang kegiatan perencanaan dimensi bangunan sabo yang perlu dilakukan terkait perencanaan bangunan Sabo. Mengingat aliran sedimen pada umumnya merupakan kejadian yang sangat mungkin mengakibatkan kerusakan dan korban harta maupun jiwa, maka perencanaan bangunan Sabo harus didasarkan pada perhitungan dimensi bangunan yang akurat, aman dan serbacakup (comprehensive). Hal ini juga disebabkan karena karakter dan kejadian banjir aliran sedimen tidak sama antara tempat satu dan lainnya. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 1

10 Perencanaan dimensi bangunan Sabo dilakukan guna menentukan rencana dimensi yang sesuai dengan kondisi lapangan. Penentuan dimensi dari bangunan Sabo didasarkan pada kegiatan survei dan analisis lingkungan sekitar lokasi aliran sungai yang terbangun. Perencanaan sangat menentukan kondisi keamanan dan kelayakan dari suatu bangunan sabo Manfaat Modul Mempelajari Mata Diklat Perencanaan Dimensi Bangunan Sabo, peserta diklat kompeten dalam: 1. Memahami komponen bangunan sabo; 2. Merencanakan dimensi main dam; 3. Merencanakan dimensi subdam dan lantai lindung (apron); 4. Merencanakan dimensi tembok tepi (side wall) dan lubang alir (drip hole) Hasil Belajar Setelah mengikuti semua kegiatan pembelajaran dalam mata diklat ini, peserta diharapkan mampu: 1. Mengetahui komponen yang terdapat dalam bangunan Sabo; 2. Mampu mendesain main dam dan subdam; 3. Mampu melakukan perhitungan dimensi lantai lindung (apron); 4. Mampu melakukan perhitungan dimensi tembok tepi; 5. Mampu melakukan perhitungan dimensi lubang alir Indikator Hasil Belajar Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diklat diharapkan mampu: 1. Menjelaskan komponen yang terdapat dalam bangunan Sabo; 2. Mendesain main dam yang sesuai dengan kondisi bencana dan lapangan; 3. Mendesain subdam yang sesuai dengan kondisi bencana dan lapangan; 4. Mendesain lantai terjun (apron) yang sesuai dengan kondisi bencana dan lapangan; 5. Mendesain dinding tepi yang sesuai dengan kondisi bencana dan lapangan; 6. Mendesain lubang alir yang sesuai dengan kondisi bencana dan lapangan Materi Pokok Modul-4 ini memuat materi pokok yaitu Perencanaan Dimensi Bangunan Sabo yang meliputi: 1. Komponen bangunan sabo; Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 2

11 2. Desain main dam; 3. Desain subdam; 4. Desain lantai terjun (apron); 5. Desain dinding tepi; 6. Desain lubang alir. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 3

12 MATERI POKOK I KOMPONEN BANGUNAN SABO Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan dapat menjelaskan komponen bangunan sabo 2.1. Keluaran Keluaran dari perencanaan dimensi bangunan sabo berupa: 1. Komponen bangunan sabo Komponen Bangunan Sabo Teknologi Sabo yaitu teknologi yang digunakan untuk mengendalikan pergerakan sedimen/pasir yang berlebihan serta menanggulangi bencana yang diakibatkannya, dapat diterapkan dalam mengendalikan sedimentasi yang berlebihan. Teknologi ini telah banyak dimanfaatkan untuk penanggulangan bencana khususnya di daerah gunungapi. Sedimentasi hasil erupsi gunungapi, longsoran bukit, longsoran tebing sungai dan erosi lahan pada umumnya mengendap terlebih dahulu di bagian hulu. Setelah terjadi hujan, besar kemungkinan endapan sedimen tersebut akan terangkut dan mengalir melalui alur sungai menuju ke daerah hilir yang disebut sebagai aliran sedimen/debris. Jika hal ini terjadi, maka dikhawatirkan aliran sedimen/debris ini akan melimpas ke lahan pertanian dan kawasan penduduk sehingga dapat menyebabkan bencana dan korban jiwa. Fenomena yang merugikan ini dapat dikendalikan dengan dibangunnya bangunan sabodam. Tujuan utama bangunan sabo sebagai pengendali sedimen/debris adalah menahan aliran sedimen/debris, mengurangi kecepatan aliran sedimen/debris, menampung sedimen, menjaga erosi permukaan tanah, dan menstabilkan dasar serta tebing sungai. Bangunan sabodam sedapat mungkin diletakkan pada tanah dasar atau tebing yang keras dengan harapan agar struktur yang dibuat mampu menahan aliran sedimen/debris. Namun jika memang tidak ditemukan tanah atau tebing yang keras, maka konstruksi bangunan sabodam dapat dilakukan pada tanah hasil endapan dan harus dilengkapi dengan subdam dan lantai lindung (apron). Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 4

13 Bangunan Sabodam adalah konstruksi pembendung aliran sedimen/debris yang dibuat melintang sungai dengan ketinggian mercu tertentu sesuai dengan kaidah perencanaan bangunan Sabo. Sabodam akan berperan paling dominan dalam menjalankan fungsi mereduksi volume hanyutan sedimen dengan menampungnya dalam kolam hulunya sehingga tidak memasuki bendung. Tinggi dan banyaknya dam harus mampu mengubah aliran sedimen/debris (massive transport) menjadi angkutan dasar (bed-load transport type). Komponen utama bangunan sabo dam terbagi menjadi 2 bagian, yaitu: 1. Dam utama (main dam) dan bangunan pelimpah (spillway); 2. Struktur bangunan pendukung (supporting structures), berupa lantai lindung (apron), tembok tepi (side wall), dan subdam. Gambar II.1 - Potongan melintang sungai dan konstruksi sabo Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 5

14 Gambar II.2 - Potongan memanjang sungai dan konstruksi sabo Keterangan: 1. Mercu pelimpah; 2. Pelimpah; 3. Sayap lindung; 4. Kemiringan bagian hilir; 5. Kemiringan bagian hulu; 6. Lubang alir (drip hole); 7. Lebar bawah bendung; 8. Lantai lindung; 9. Tembok tepi; 10. Subdam Rangkuman Teknologi sabo digunakan untuk mengendalikan kelebihan sedimen/pasir yang berlebihan dan mencegah bencana yang ditimbulkan. Proses terjadinya bencana diawali dengan longsoran bukit atau hasil letusan gunung berapi yang mengendap di daerah hulu. Setelah terjadinya hujan, endapan tersebut akan terangkut dengan kecepatan tertentu sehingga mempunyai kemungkinan terjadinya bencana. Untuk mencegah bencana tersebut, dapat dilakukan dengan membangun bangunan sabo. Bangunan Sabodam adalah konstruksi pembendung aliran sedimen/debris yang dibuat melintang sungai dengan ketinggian mercu tertentu sesuai dengan kaidah perencanaan bangunan Sabo. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 6

15 Komponen utama bangunan sabo dam terbagi menjadi 2 bagian, yaitu: 1. Dam utama (main dam) dan bangunan pelimpah (spillway); 2. Struktur bangunan pendukung (supporting structures), berupa lantai lindung (apron), tembok tepi (side wall), dan subdam Latihan A. Soal Pilihan Ganda 1. Tujuan utama sabo adalah sebagai berikut, kecuali A. Mengurangi kecepatan aliran debris B. Menampung sedimen C. Menjaga erosi permukaan tanah D. Menstabilkan aliran sungai 2. Aliran debris yang terjadi pada sungai berasal dari hal-hal berikut, kecuali A. Sedimentasi hasil erupsi gunungapi B. Penebangan liar C. Longsoran tebing sungai D. Longsoran bukit 3. Komponen utama bangunan sabo terdiri dari A. Dam utama dan struktur bangunan pendukung B. Dam utama dan jalan inspeksi C. Struktur bangunan pendukung dan dinding penahan tanah D. Dinding penahan tanah dan jalan inspeksi 4. Teknologi bangunan sabo mempunyai fungsi sebagai A. Menstabilkan aliran air pada sungai B. Pengendali pergerakan aliran sedimen/pasir yang berlebihan C. Menjaga tinggi muka air D. Membendung aliran sungai guna pengambilan air untuk pertanian 5. Demi keamanan bangunan sabo terhadap gaya luar yang bekerja, maka bangunan sabo sebaiknya diletakkan pada A. Tanah dasar B. Tanah lunak C. Tanah dengan kedalaman 5 m Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 7

16 D. Dasar sungai B. Soal Uraian 1. Jelaskan tujuan utama bangunan sabo sebagai pengendali sedimen! 2. Sebutkan komponen-komponen bangunan sabo! 3. Apa yang dimaksud dengan teknologi sabo? 4. Jika tidak ditemukan tanah dasar/keras, maka bagaimana pelaksanaan konstruksi bangunan sabo? 5. Gambarkan potongan memanjang bangunan sabo! Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 8

17 MATERI POKOK II PERENCANAAN DIMENSI MAIN DAM BANGUNAN SABO Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan mampu mendesain dimensi main dam yang meliputi tinggi efektif, lebar pelimpah, tinggi limpasan diatas pelimpah, tinggi jagaan, tebal mercu pelimpah, kedalam pondasi, dan kemiringan tubuh Keluaran Keluaran dari perencanaan dimensi bangunan sabo berupa: 1. Tinggi efektif main dam; 2. Lebar pelimpah (spillway) main dam; 3. Tinggi muka air diatas pelimpah; 4. Tinggi jagaan; 5. Tebal mercu pelimpah main dam; 6. Kedalaman pondasi main dam; 7. Kemiringan tubuh main dam Tinggi Efektif Main Dam Dimensi bangunan sabo didesain sedemikian rupa agar mampu menahan gaya-gaya yang akan terjadi serta agar mampu menahan kecepatan serta volume aliran sedimen/debris. Selain itu, dimensi bangunan sabo juga didesain dengan mempertimbangkan kondisi alur sungai yang ada. Tinggi efektif main dam direncanakan pada ketinggian tertentu guna menghasilkan kemiringan dasar sungai stabil, akan tetapi untuk memperoleh tinggi main dam sesuai dengan yang direncakan sangatlah sulit. Hal ini dikarenakan tinggi tebing disebelah kiri dan kanan yang berbeda-beda dan tidak memungkinkan untuk mendapatkan tinggi yang tepat. Oleh sebab itu apabila tinggi tebing tidak sesuai dengan yang diharapkan maka tinggi main dam didasarkan pada tinggi tebing di sebelah kiri atau kanan sungai yang ada di lokasi yaitu berada di bawah tinggi tebing agar apabila tampungan sedimen telah penuh aliran air masih mampu ditampung oleh alur sungai. Kemiringan dasar sungai stabil dapat dihitung menggunakan rumus berikut: 80, 9 d B Is = ( )10 7 ( g 102 n Qd )6 7 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 9

18 keterangan: I s d : kemiringan dasar sungai stabil; : diameter butiran material dasar sungai (m); g : percepatan gravitasi (m/dt 2 ); B : bentang sungai (m); n : koefisien kekasaran Manning; Q d : Debit banjir rencana (m 3 /dt). Langkah perhitungan Berikut adalah langkah-langkah perhitungan tinggi efektif main dam. 1. Menyiapkan data geometri sungai; 2. Mencari kemiringan dasar sungai stabil; 3. Mencari elevasi dasar sungai theoritis; 4. Mencari perbedaan tinggi tebing dengan dasar sungai; 5. Menentukan tinggi main dam. CONTOH 1 Diketahui data geometri sungai sebagai berikut: Elevasi dasar sungai pada hilir bangunan sabo dam sebelum lokasi Elevasi dasar sungai dilokasi Panjang sungai antar bangunan sebelum sampai ke lokasi Elevasi tebing sungai sebelah kiri Elevasi tebing sungai sebelah kanan Diameter butiran material dasar sungai (d) Bentang sungai = +740,55 m = +709,79 m = 600 m = +723,96 m = +723,47 m = 2,75 m = 77,31 m Koefisisen kekasaran Manning (n) = 0,04 Debit banjir rencana (Q d) Rencanakan tinggi efektif main dam! Kemiringan dasar sungai stabil, Is = ( 80,9 d g 10 2 )10 7 ( B n Qd )6 7 = ( 80,9 0,0275 9, )10 = ,31 7 ( 0,04 142,58 )6 7 = 142,58 m 3 /dt Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 10

19 Elevasi dasar sungai theoritis, Elevasi dasar sungai = Elv. Dasar sungai bag. Hilir bangunan (panjang sungai x I s ) = 740, x = +739,61 m Karena elevasi dasar sungai theoritis > elevasi tebing sungai sebelah kanan (+739,61m > +723,47m), maka yang digunakan sebagai dasar penentuan tinggi efektif main dam adalah elevasi tebing sungai sebelah kanan. Perbedaan tinggi tebing dan dasar sungai Perbedaan tinggi = elevasi tebing sungai elevasi dasar sungai dilokasi = 723,47 709,79 = 13,68m Tinggi efektif main dam harus lebih pendek dari tinggi tebing sungai, hal ini dikarenakan apabila terjadi limpasan pada main dam, air tetap dapat ditampung oleh tebing sungai. Dari hasil perhitungan didapatkan perbedaan tinggi antara tebing sungai dan dasar sungai adalah 13,68 m, oleh sebab itu tinggi main dam (h) dapat direncakan 11 m. Gambar III.1 Tinggi efektif main dam 3.3. Lebar Dasar Pelimpah (Spillway) Main Dam Pelimpah atau spillway adalah salah satu kontruksi bangunan sabo yang memiliki fungsi ganda, yaitu sebagai pelimpas air dan sebagai penahan tekanan yang disebabkan oleh Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 11

20 aliran sedimen atau debris. Pelimpah (spillway) dibangun tepat berada di tengah alur sungai, sehingga air yang mengalir pada alur sungai dapat melimpas serta tertahan oleh adanya spillway. Lebar pelimpah atau spillway direncanakan dengan berbagai pertimbangan, sebagai berikut: 1. Lebar pelimpah (spillway) direncanakan berdasarkan besarnya debit rencana yang ditetapkan, biasanya berdasarkan hujan kala ulang 50 atau 100 tahun. Diharapkan spillway yang direncanakan dapat dilewati oleh debit rencana; 2. Kondisi topografi dan geologi di sebalah hulu, hilir dan site bangunan sabo; 3. Bentuk pelimpah (spillway) bangunan sabodam adalah trapesium, dengan tebal pelimpah sekurang-kurangnya 3 meter untuk dam utama (main dam). Untuk menghitung lebar pelimpah, input data yang digunakan adalah koefisien limpasan dan data debit rencana. Besarnya koefisien limpasan tergantung dari luas DAS yang ditinjau. Berikut adalah nilai koefisien limpasan untuk masing-masing luas DAS, dapat dilihat pada Tabel Tabel Nilai koefisien limpasan (a) Luas Daerah Aliran Sungai Koefisien Limpasan (DAS) (a) A 1 km² km² A 10 km² km² A 100 km² 3-5 A 100 km² 3-6 (Sumber : Tim proyek pengendalian banjir lahar gunung merapi, Yogyakarta, 1988) Sedangkan rumus yang digunakan untuk menghitung lebar pelimpah adalah sebagai berikut: B 1 = a Q d keterangan: B 1 Q d a : lebar dasar pelimpah (m); : debit banjir rencana (m 3 /dt); : koefisien limpasan. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 12

21 CONTOH 2 Diketahui data sebagai berikut: Debit banjir rencana = 142,58 m 3 /dt Luas DAS = 8,9731 km 2 Rencanakan lebar dasar pelimpah (spillway)! Luas DAS adalah sebesar 8,9731 km 2, maka berdasarkan Tabel 3. 1 nilai koefisien limpasan (a) adalah 4. Lebar dasar pelimpah, B1 = a Qd = 4 142,58 = 47,76 m 48 m. Dari hasil perhitungan didapatkan lebar dasar pelimpah (spillway) main dam adalah 48 m. Gambar III. 2 - Lebar dasar pelimpah main dam 3.4. Tinggi Limpasan Diatas Pelimpah (Spillway) Tinggi limpasan diatas pelimpah dihitung dengan tujuan agar debit banjir rencana dapat mengalir tanpa terjadi luapan. Potongan melintang pelimpah disajikan dalam Gambar III.3. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 13

22 Gambar III.3 - Potongan melintang pelimpah Kedalaman aliran pada debit banjir dihitung dengan Rumus Bendung (weir) bentuk trapesium sebagai berikut: Q d = 2 15 C 2g (3B 1 + 2B 2 ) h B2 = B1 + 2m2 x h3 Q d : debit banjir rencana (m 3 /dt) C : koefisien pelimpah (0,60 0,66) g : percepatan gravitasi (9,8 m/dt 2 ) B 1 : lebar dasar pelimpah (m) B 2 : lebar muka diatas pelimpah (m) h 3 : tinggi muka air diatas pelimpah (m) m 2 : kemiringan tepi pelimpah (0,5) CONTOH 3 Diketahui data sebagai berikut: Debit banjir rencana (Q d ) = 142,58 m 3 /dt Koefisien pelimpah (C) = diambil 0,63 Percepatan gravitasi (g) = 9,81 m/dt 2 Lebar dasar pelimpah (B 1 ) = 48 m Lebar muka diatas pelimpah (B 2 ) = B 1 + 2m 2 x h 3 Kemiringan tepi pelimpah (m 2 ) = 0,5 Carilah tinggi muka air diatas pelimpah (h 3 )! Qd = 2 15 C 2g (3B 1 + 2B 2 ) h Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 14

23 142,58 = ,63 2 9,81 ( ( ,5 h 3) h ,58 = 0,3720 ( h 3 ) h ,20 = 240h h 3 2 Setelah dilakukan trial and error, maka didapatkan nilai h3 (tinggi muka air diatas pelimpah) adalah 1,356 m dibulatkan menjadi 1,4 m. B 2 = x 0,5 x 1,4 = 49,4 m. Dari hasil perhitungan didapatkan lebar muka diatas pelimpah diatas pelimpah adalah 49,4 m. Gambar III.4 - Lebar muka diatas pelimpah dan tinggi muka air diatas pelimpah main dam 3.5. Tinggi Jagaan Tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari puncak saluran ke permukaan air pada kondisi debit rencana. Tinggi jagaan berfungsi untuk menghindari meluapnya aliran air ke samping. Tinggi jagaan ini diperhitungkan berdasarkan ketinggian banjir rencana, sehingga jikalau terjadi banjir rencana maka air tersebut masih tertahan oleh adanya tinggi jagaan. Tinggi jagaan pada debit rencana bangunan sabo tergantung pada debit banjir rencana, seperti yang ditampilkan dalam Tabel Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 15

24 Tabel Tinggi jagaan pada pelimpah bangunan Sabo Debit desain (Q) (m 3 /sec) Tinggi jagaan (F) (m) 0,60 0,80 1,00 1,20 1,50 Sumber : SNI 2851 : 2015 Desain Bangunan Penahan Sedimen CONTOH 4 Diketahui debit banjir rencana yang terjadi adalah sebesar 142,58 m 3 /dt. Rencanakan tinggi jagaan berdasarkan debit banjir tersebut! Q d = 142,58 m 3 /dt, Maka, berdasarkan Tabel tinggi jagaan direncanakan 1,00 m. Gambar III. 5 - Tinggi jagaan pada pelimpah main dam 3.6. Tinggi Pelimpah 1. Tinggi pelimpah (H c ) adalah jumlah ketinggian air diatas pelimpah pada debit banjir rencana (h 3 ) ditambah tinggi jagaan (F) Hc = h3 + F keterangan: H c : tinggi pelimpah (m); h 3 : tinggi muka air diatas pelimpah (m); F : tinggi jagaan (m). Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 16

25 2. Bangunan sabo untuk aliran debris, tinggi Hc dikontrol terhadap diameter maksimum batuan yang ada, dipilih yang paling besar antara Hc dan diameter maksimum batuan. CONTOH 5 Diketahui tinggi muka air diatas pelimpah adalah 1,4 m, tinggi jagaan adalah 0,8 m. Rencanakan tinggi pelimpah! h 3 F Hc = 1,4 m = 0,8 m = h3 + F = 1,4 + 0,8 = 2,2 m Dari hasil perhitungan didapatkan tinggi pelimpah (Hc) adalah 2,2 m Kontrol Tinggi Pelimpah terhadap Debit Puncak Aliran Debris Untuk bangunan Sabo di wilayah aliran debris, tinggi pelimpah Hc harus dikonfirmasikan terhadap tinggi aliran debris pada debit puncaknya yaitu: h d = Q d B U = nq d B (Sin) 0.5 keterangan: h d : kedalaman aliran debris (m); Q d : debit banjir rencana (debit puncak aliran debris) (m3/dt); B : lebar sungai (m); n : koefisien kekasaran manning; U : Kecepatan aliran debris (m/dt). CONTOH 6 Diketahui data sebagai berikut: Q d B U H c = 142,58 m 3 /dt = 77,41 m = 13 m/dt = 2,2 m Kontrol kedalaman aliran debris dengan tinggi pelimpah! h d = 142,58 77,41 x 13 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 17

26 = 0,1416 m Dari hasil perhitungan didapatkan ketinggian aliran debris (hd) < ketinggian pelimpah (Hc), yaitu 0,1416 m < 2,2 m Tebal Mercu Pelimpah Tebal mercu pelimpah (b) (crest opening) direncanakan berdasarkan perkiraan kerusakan yang ditimbulkan akibat adanya aliran debris dan debit banjir rencana, segi stabilitas, dan melihat kondisi material dasar sungai. Mercu pelimpah direncanakan sedemikian rupa agar tahan terhadap gaya pukul (impact) sedimen maupun gerusan batu yang melewatinya. Menurut Buku Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), mercu pelimpah didesain berdasarkan Tabel 3. 3 berikut. Tabel Tebal mercu pelimpah (menurut Buku Petunjuk Pekerjaan Sabo) Tebal pelimpah mercu pelimpah (W) (b) (m) Material dasar sungai Pasir dan kerikil (sand and gravel ) Kerikil dan batu (sand and gravel ) Keterangan gambar dan kondisi aliran sedimen 3,0 4,0 Batu dan batu besar (cobble and boulder ) Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Jika menurut SNI 2851 : 2015, Desain Bangunan Pengendali Sedimen, mercu pelimpah didesain berdasarkan Tabel 3. 4 berikut. Tabel Tebal mercu pelimpah (menurut SNI 2851 : 2015) Sedimen Sifat Hidraulik Aliran Tebal Mercu Pelimpah (b) (m) Pasir dan kerikil atau Gerakan mandiri (lepas) 1,5 2,0 Kerikil dan batu-batu kecil Batu-batu besar Gerakan massa (debris flow) 3,0 4,0 Sumber : SNI 2851 : 2015, Desain Bangunan Pengendali Sedimen Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 18

27 Biasanya dipergunakan tebal mercu pelimpah 2,0 m atau 3,0 m, tergantung kondisi aliran sedimennya dan kondisi yang sebenarnya di lapangan. Tebal mercu pelimpah dapat pula didesain sesuai dengan kebutuhan. Tebal mercu dibuat lebih tebal dari nilai yang tertera didalam Tabel 3.3 jika pelimpah akan dimanfaatkan sebagai jembatan penyeberangan atau destinasi wisata. CONTOH 7 Diketahui data sebagai berikut: Q d = 142,58 m 3 /dt, Jenis material dasar sungai = batu-batu besar. Tentukan tebal mercu pelimpah menurut SNI! Tebal mercu pelimpah direncanakan berdasarkan kondisi material dasar sungai. Diketahui di lokasi proyek jenis material dasar sungai adalah batu-batu besar. Sehingga berdasarkan SNI 2851 : 2015, tebal mercu pelimpah (b) ditentukan 4 m. Gambar III. 6 - Tebal mercu pelimpah Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 19

28 3.9. Kedalaman Pondasi Main Dam Pondasi merupakan konstruksi yang paling penting dan fatal dalam suatu bangunan. Peranan penting pondasi adalah sebagai penahan atau penopang beban bangunan yg ada di atasnya untuk diteruskan ke lapisan tanah yang ada di bawahnya. Agar kontruksi dapat berdiri kokoh dan mampu menahan semua gaya yang terjadi, maka pondasi harus di desain sebaik mungkin dan sesuai dengan kaidah-kaidah desain pondasi. Selain menahan gaya luar yang bekerja pada konstruksi, pondasi juga berfungsi untuk menahan gaya berat sediri kontruksi. Sehingga dalam perhitungan desain pondasi, gaya berat konstruksi juga harus dimasukkan dalam perhitungan. Petimbangan dalam pemilihan pondasi suatu konstruksi adalah jenis tanah, kekuatan dan daya dukung tanah dan beban bangunan itu sendiri. Pada tanah yang memiliki daya dukung baik, maka pondasinya juga membutuhkan konstruksi yang sederhana. Jika tanahnya labil dan memiliki daya dukung yg jelek, maka penentuan pondasinya juga harus lebih teliti. Untuk menghitung kedalaman pondasi, dapat digunakan rumus sebagai berikut: hp = ( 1 4 sampai 1 3 ) (h 3 + h) keterangan: h p : kedalaman pondasi main dam (m); h 3 : tinggi muka air diatas pelimpah (m); h : tinggi bendung utama (main dam) (m). CONTOH 8 Diketahui data sebagai berikut: h 3 h = 1,4 m = 11 m Rencanakan kedalaman pondasi main dam! hp = ( 1 4 sampai 1 3 ) (h 3 + h) = ( 1 sampai 1 ) (1,4 + 11) 4 3 = 3,10 m sampai 4,13 m Dari hasil perhitungan, kedalaman pondasi dapat didesain pada kedalaman 3,10 m sampai 4,13 m. Sehingga kedalaman pondasi (hp) direncanakan pada kedalaman 4 m. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 20

29 Gambar III. 7 - Kedalaman pondasi main dam Kemiringan Badan Main Dam Badan main dam memiliki 2 sisi, yaitu bagian hulu dan bagian hilir. Masing masing bagian memiliki sifat dan fungsi masing-masing. Begitupun dengan kemiringan badan main dam, terdiri dari kemiringan pada hulu dan hilir. Kemiringan Hilir Badan Main Dam (n) Kemiringan pada hilir lebih kecil daripada kemiringan pada hulu, hal ini berfungsi untuk menghindari benturan akibat batu-batuan yang melimpas dari pelimpah main dam yang dapat menyebabkan abrasi pada bagian hilir main dam. Selain hal tersebut di atas, kemiringan hilir sangat mempengaruhi kestabilan dari main dam. Kemiringan standar sisi hilir bangunan Sabo ditetapkan 1 : 0,2. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kerusakan akibat benturan dan abrasi oleh jatuhan material debris serta supaya aliran tidak menyusur permukaan bendung bagian hilir/aman terhadap benturan batuan yang jatuh (SNI 2851 : 2015). Kemiringan sisi hilir tersebut dapat dibuat lebih landai daripada kemiringan standar jika debit sedimen dan ukuran butiran material debris kecil. Kemiringan dapat ditentukan dengan rumus berikut: 1 n n = U 2 g h t Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 21

30 keterangan: n : kemiringan badan main dam bagian hilir, U : kecepatan aliran debris (m/dt); g : percepatan gravitasi (m/dt 2 ); h t : tinggi total main dam (h p + h) (m); h p : kedalaman pondasi main dam (m); h : tinggi main dam (m). CONTOH 9 Diketahui data sebagai berikut: U = 13 m/dt g = 9,81 m/dt 2 h p h = 4 m = 11 m Rencanakan kemiringan badan main dam bagian hilir (n)! n = ,81 (4+11) = 0,34 0,3 Dari hasil perhitungan didapatkan kemiringan badan main dam bagian hilir adalah 1 : 0,3. Kemiringan Hulu Badan Main Dam (m) Kemiringan bagian hulu dari main dam harus ditentukan berdasarkan syarat stabilitas bangunan menggunakan rumus berikut: (1 + α)m 2 + {2(n + β) + n(4α + γ) + 2αβ} m (1 + 3α) + αβ(4n + β) + γ(3nβ + β 2 + n 2 ) = 0 keterangan: n : kemiringan main dam bagian hilir; α = h 3 h t : perbandingan tinggi muka air diatas pelimpah dan tinggi total main dam; h 3 : tinggi muka air diatas pelimpah (m); h t : tinggi total main dam (h p + h) (m); Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 22

31 h p : kedalaman pondasi (m); h : tinggi main dam (m); m : kemiringan main dam bagian hulu; β = b h t : perbandingan tebal mercu pelimpah dan tinggi total main dam; b : lebar pelimpah (m); γ = γ beton atau batu kali γ air : perbandingan berat isi main dam dengan berat isi air. CONTOH 10 Diketahui data sebagai berikut: n = 0,2 h 3 h p h b = 1,4 m = 4 m = 11 m = 4 m γ batu kali = 2,35 ton/m 3 γ air = 1,20 ton/m 3 Rencanakan kemiringan badan main dam bagian hulu (m)! ht = hp + h = = 15 m α = h 3 h t = 1,4 15 = 0,093 β = b h t = 4 15 = 0,267 γ = γ batu kali γ air = 2,35 1,20 = 1,958 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 23

32 (1 + α)m 2 + {2(n + β) + n(4α + γ) + 2αβ}m (1 + 3α) + αβ (4n + β) + γ(3nβ + β 2 + n 2 ) = 0 (1 + 0,093)m 2 + [2(0,2 + 0,267) + 0,2(4 0, ,958) + 2 0,093 0,267]m ( ,093) + 0,093 0,267 (4 0,2 + 0,267) + 1,958 (3 0,2 0, , ,2 2 ) = 0 1,093 m 2 + 3,314 m 1,578 = 0 m1,2 = 3,314± 3, ,093 ( 1,578) 2 1,093 m1 = 0,418 m2 = -3,449 diambil m = 0,5. Dari hasil perhitungan, didapatkan kemiringan tubuh main dam bagian hulu (m) adalah 0, Desain Sayap Lindung (Wing) Pada prinsipnya bagian sayap lindung Sabo tidak diperkenankan dilimpasi aliran debris atau sedimen. Sayap lindung harus aman terhadap tekanan gaya luar yang diterimanya. Kriteria desain bagian permukaan (crest) sayap sebagai berikut: 1. Kemiringan permukaan sayap lindung sabodam di wilayah aliran debris harus dibuat sama dengan kemiringan dasar sungai asli yang ada atau paling tidak dibuat sama dengan kemiringan garis sedimentasi rencana. 2. Tebal permukaan sayap lindung sabodam biasanya dibuat sama dengan tebal mercu pelimpah atau lebih tipis. 3. Permukaan sayap lindung sabodam harus masuk (penetrasi) ke dalam tebing batuan sebagai faktor pengaman seperti pada pondasi bangunan. a. Kemiringan permukaan sayap lindung Kemiringan permukaan sayap lindung disajikan dalam Gambar III. 8 dan Gambar III. 9 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 24

33 Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Gambar III. 8 - Kemiringan permukaan sayap lindung main dam (B < i) Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Gambar III. 9 - Kemiringan permukaan sayap lindung main dam (B<i dan B>i) b. Tebal permukaan sayap lindung Tebal permukaan sayap lindung harus 2 meter. Untuk bangunan Sabo dengan tinggi maksimum 4m, lebar 10m, tebal sayap lindung disarankan 1 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 25

34 meter, dengan mempertimbangkan diameter batuan sungai 0,50 m. Tebal permukaan sayap lindung sabodam disajikan dalam Gambar III. 10 Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Gambar III Tebal permukaan sayap lindung sabodam c. Penetrasi sayap lindung sabodam ke dalam tebing Kedua sayap lindung sabodam diperkirakan akan mengalami gaya pukul (impact force) akibat aliran debris maupun limpasan banjir yang dapat merusak permukaan sayap lindung dan tubuh bangunan karena erosi.pada lapisan tanah pasir dan kerikil, kedalaman penetrasi permukaan sayap lindung antara 2,0-4,0 meter. Pada lereng tebing curam, permukaan galian dibuat bertangga. Penetrasi tebing curam disajikan dalam Gambar III. 11 dan Gambar III. 12 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 26

35 Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Gambar III Penetrasi sayap lindung sabodam kedalam lapisan tanah pasir dan kerikil di lereng curam Tabel Tebal ambang pelimpah (crest opening) I1 I2 b1 b2 h1 h2 4,0 2,5 3,5 m 1,0 m 2,0 m 5,0 m 6,0 m Sumber : DPWH JICA Technical Standard and Guidelines for Planning and Design, 2002 Pada tanah pasir dan berkerikil, lereng tebing landai permukaan galian tidak perlu dibuat bertangga. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 27

36 Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Gambar III Penetrasi sayap lindung sabodam kedalam lapisan tanah pasir dan kerikil di lereng landai Rangkuman Dimensi bangunan sabo di desain sedemikian rupa agar mampu menahan gaya-gaya yang akan terjadi serta agar mampu menahan kecepatan serta volume aliran sedimen/debris dan di desain dengan mempertimbangkan kondisi alur sungai yang ada. Tinggi efektif main dam direncanakan pada ketinggian tertentu guna menghasilkan kemiringan dasar sungai stabil. Apabila tinggi tebing tidak sesuai dengan yang diharapkan maka tinggi main dam didasarkan pada tinggi tebing di sebelah kiri atau kanan sungai yang ada di lokasi yaitu berada di bawah tinggi tebing agar apabila tampungan sedimen telah penuh aliran air masih mampu ditampung oleh alur sungai. Pelimpah atau spillway adalah salah satu kontruksi bangunan sabo yang memiliki fungsi ganda, yaitu sebagai pelimpas air dan sebagai penahan tekanan yang disebabkan oleh aliran sedimen atau debris. Lebar pelimpah (spillway) direncanakan berdasarkan besarnya debit rencana yang ditetapkan, baisanya berdasarkan hujan kala ulang 50 atau 100 tahun. Bentuk pelimpah (spillway) bangunan sabo adalah trapesium, dengan tebal pelimpah sekurang-kurangnya 3 meter untuk main dam (dam utama). Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 28

37 Tinggi muka air diatas pelimpah dihitung dengan tujuan agar debit banjir rencana dapat mengalir tanpa terjadi luapan. Tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari puncak saluran ke permukaan air pada kondisi debit rencana yang berfungsi untuk menghindari meluapnya aliran air ke samping. Tebal mercu pelimpah direncanakan berdasarkan perkiraan kerusakan yang ditimbulkan akibat adanya aliran sedimen/debris dan debit banjir rencana, segi stabilitas, dan melihat kondisi material dasar sungai. Pondasi bangunan sabo berfungsi sebagai penahan atau penopang beban bangunan yg ada diatasnya dan berat sendiri struktur untuk diteruskan ke lapisan tanah yang ada dibawahnya. Kemiringan badan main dam pada hilir lebih kecil daripada kemiringan pada hulu, hal ini berfungsi untuk menghindari benturan akibat batu-batuan yang melimpas dari pelimpah main dam yang dapat menyebabkan abrasi pada bagian hilir main dam. Konstruksi sayap lindung sabodam (wing), merupakan konstruksi yang tidak diperkenankan dilimpasi aliran sedimen/debris maupun sedimen dan direncanakan mempunyai kemiringan kearah dalam dari kedua sisi main dam Latihan Diketahui data-data sebagai berikut: Elevasi dasar sungai pada hilir bangunan sabo dam sebelum lokasi = +738,37 m Elevasi dasar sungai dilokasi = +707,25 m Panjang sungai antar bangunan sebelum sampai ke lokasi = 635 m Elevasi tebing sungai sebelah kiri = +721,72 m Elevasi tebing sungai sebelah kanan = +721,83 m Diameter butiran material dasar sungai = 2,75 m Lebar sungai (B) = 75,40 m Debit banjir rencana (Q d ) = 295,1658 m 3 /dt Koefisien kekasaran Manning (n) = 0.04 Luas DAS (A) = 87 km 2 Nilai koefisien limpasan (a) = 4 Koefisien pelimpah (C) = diambil 0,63 Percepatan gravitasi (g) = 9,81 m/dt 2 Kemiringan tepi pelimpah (m 2 ) = 0,5 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 29

38 Kecepatan aliran debris (U) = 4,68 m/dt Jenis material dasar sungai = batu-batu besar γ batu kali = 2,35 ton/m 3 γ air = 1,20 ton/m 3 Dari data diatas, hitunglah: 1. Tinggi efektif main dam; 2. Lebar dasar pelimpah (spillway) main dam; 3. Tinggi muka air diatas pelimpah (spillway); 4. Tinggi jagaan; 5. Tinggi pelimpah; 6. Kontrol tinggi pelimpah terhadap debit puncak aliran debris; 7. Tebal mercu pelimpah; 8. Kedalaman pondasi main dam; 9. Kemiringan badan main dam bagian hilir dan hulu. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 30

39 MATERI POKOK III PERENCANAAN DIMENSI SUBDAM DAN LANTAI LINDUNG (APRON) BANGUNAN SABO Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan mampu mendesain dimensi subdam lantai lindung (apron) yang meliputi tinggi efektif, lebar pelimpah, tebal mercu pelimpah, kedalam pondasi, dan kemiringan tubuh, tebal dan panjang lantai lindung Keluaran Keluaran dari perencanaan dimensi bangunan sabo berupa: 1. Tinggi efektif subdam; 2. Lebar pelimpah (spillway) subdam; 3. Tebal mercu pelimpah subdam; 4. Kedalaman pondasi subdam; 5. Kemiringan tubuh subdam; 6. Tebal lantai lindung; 7. Panjang lantai lindung Tinggi Subdam Sub dam bangunan sabo dan bagian-bagiannya seperti tubuh sub dam, pelimpah sub dam, lantai lindung (apron), pondasi sub dam, dan sayap sub dam dibuat serupa dengan bangunan utama (main dam). Subdam bangunan sabo memiliki fungsi yang hampir sama dengan main dam. Namun dengan ukurannya lebih kecil dari main dam. Tinggi subdam dibuat lebih kecil dari main dam. Perencanaan tinggi subdam menggunakan rumus berikut: h 2 = ( 1 4 sampai 1 3 ) (h + h p) keterangan: h 2 h h p : tinggi mercu sub dam dari dasar lantai lindung (apron) (m); : tinggi efektif main dam (m); : kedalaman pondasi main dam (m). CONTOH 9 Diketahui data sebagai berikut: h = 11 m Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 31

40 h p = 4 m Rencanakan tinggi subdam! h2 = ( 1 4 sampai 1 3 ) (h + h p) = ( 1 sampai 1 ) (11 + 4) 4 3 = 3,75 m sampai 5 m Dari hasil perhitungan dihasilkan bahwa tinggi subdam dapat direncanakan pada ketinggian 3,75 meter sampai 5,00 meter. Sehingga tinggi subdam (h2) direncanakan 4,50 meter. Gambar IV. 1 - Sketsa tinggi subdam 4.3. Sub Bangunan Sabo Sub-bangunan Sabo dan bagian-bagiannya, seperti ambang pelimpah, tubuh bangunan, pondasi, maupun sayap sub-bangunan dibuat serupa dengan bangunan utama (main dam). Sub-bangunan Sabo dapat dibuat tanpa apron atau dengan apron. Jarak antara bangunan utama dengan sub-bangunan tergantung tinggi bangunan utama dan tinggi aliran diatas mercu pelimpah. 1. Sub-bangunan Sabo tanpa Apron Jika: L adalah jarak bangunan utama ke sub-bangunan Sabo. H 1 adalah beda elevasi permukaan ambang pelimpah dengan perpotongan lapisan dasar batuan dan sisi hulu tubuh sub-bangunan Sabo. H 2 adalah beda elevasi antara ambang pelimpah sub-bangunan dengan dasar bangunan utama h 3 adalah tinggi muka air diatas pelimpah bangunan utama Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 32

41 Maka : L = 1,5 ( H 1 + h 3 ) dan H 2 = 1 4 (h) Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Gambar IV. 2 - Jarak bangunan utama dan Sub-bangunan Sabo tanpa Apron 2. Sub-bangunan Sabo dengan Apron L = 1,5 ( H 1 + h 3 ) dan H 2 = 1 4 (h) Sumber : Petunjuk Pekerjaan Sabo, Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Design), 2010 Gambar IV. 3 - Jarak bangunan utama dan Sub-bangunan Sabo dengan Apron 4.4. Tebal Mercu Pelimpah Sub Dam Lebar pelimpah subdam direncanakan sesuai dengan perhitungan lebar pelimpah main dam. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 33

42 4.5. Lantai lindung (Apron) Struktur apron dibuat untuk melindungi bangunan utama terhadap gerusan lokal (scouring) di hilirnya, menjaga stabilitas pondasi bangunan Sabo dan melindungi terhadap runtuhnya kedua tebing. Jika kemiringan dasar sungai landai maka permukaan apron biasanya dibuat datar, namun apabila kemiringan dasar sungai sangat curam, ada baiknya permukaan apron dibuat miring. Kemiringan apron dibuat ½ dari kemiringan dasar sungai. Panjang Apron Lantai apron dapat dibuat datar dan dapat dibuat miring. Untuk Apron Datar Panjang apron dihitung dengan rumus empiris: L = 1, 5 (H 1 + h 3 ) nh keterangan: L : Jarak dinding vertikal ke ujung apron paling hulu (m); h : Tinggi main dam (m); H 1 : Perbedaan elevasi antara mercu pelimpah bangunan utama dan ujung paling hulu apron (m); h 3 : Tinggi muka air diatas pelimpah bangunan utama (m); n : Nilai rasio n : 1 kemiringan sisi hilir bangunan utama. Gambar IV. 4 - Panjang apron datar Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 34

43 Untuk Apron tidak Datar Panjang apron dihitung dengan rumus empiris: keterangan: i L = i{1, 5(H 1 x h 3 ) nh} i 1, 5 : Bilangan penyebut kemiringan dasar sungai; i : Kemiringan dasar sungai ( I = I/I ); i : Kemiringan Apron ( I = ½ I ). Untuk Apron Miring Apron dibuat miring dengan mempertibangkan kecuraman dasar sungai (kemiringan dasar sungai). Rumus empiris yang digunakan untuk menghitung panjang lantai lindung adalah sebagai berikut: L = (1, 50 sampai 2, 00) (H 1 + h 3 ) H 1 = h + h p t keterangan: L : jarak antara main dam dan subdam (m); H 1 : beda tinggi antara mercu pelimpah main dam sampai permukaan Lantai lindung (apron) (m); h : tinggi efektif main dam (m); h p : kedalaman pondasi main dam (m); t : tebal lantai lindung (m). Sedangkan rumus hidrauliknya adalah sebagai berikut: L = I w + X + b 2 I w = V 0(H h 3) 1 2 g x = β h j h j = ( h 1 2 )( 1 + 8F V 1 F 1 = 2gh 1 Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 35

44 keterangan: h 1 = q 1 V 1 q 1 = Q d B V 0 = q 1 h 3 V 1 = 2g(H 1 + h 3 ) I w : tinggi terjunan (m); h 3 : tinggi muka air diatas pelimpah main dam (m); β : koefisien (4,50 sampai 5,00); h j F 1 : ketinggian muka air ditas mercu subdam sampai permukaan laintai lantai lindung : angka Froude dari aliran jet pada titik jatuh; (m); h 1 : tinggi air pada titik jatuh terjunnya (m); q 1 : debit specifik (m 3 /det m); Q d : debit banjir rencana (m 3 /det); B : lebar pelimpah main dam (m); g : percepatan gravitasi (9,80 m/det 2 ); b 2 : tebal mercu pelimpah subdam (m). CONTOH 11 Diketahui data sebagai berikut: H 2 = 4,50m h = 11m h p = 4m h 3 = 1,40m β = 4,75 t = 2m Q d B = 140,89m 3 /det = 48m g = 9,80m/det 2 b 2 = 4m Rencanakan panjang lantai lindung menggunakan rumus empiris dan rumus hidarulik! Rumus empiris, Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 36

45 H1 = h + h p t = = 13 m L = (1,50 sampai 2,00) (H 1 + h 3 ) = (1,50 sampai 2,00) (13 + 1,40) = 21,60 m sampai 28,80 m Dari perhitungan rumus empiris, panjang lantai lindung dapat direncanakan 21,60 meter sampai 28,80 meter. Panjang lantai lindung direncanakan 25 m. Rumus hidraulik, Gambar IV. 5 - Sketsa panjang lantai lindung q1 = Q d B = 140,89 48 = 2,935 m 3 /det m V0 = q 1 h 3 = 2,935 1,40 = 2,097 m/det V1 = 2g(H 1 + h 3 h1 = q 1 V 1 = 2 9,81 (13 + 1,40) = 16,92 m/det Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 37

46 = 2,935 16,92 = 0,173 m V F1 = 1 2gh 1 = 16,92 2 9,81 0,173 = 9,189 hj = ( h 1 2 )( 1 + 8F = ( 0,173 2 )( , = 2,163 m Iw = V 0(H h 3) 2 g 1 = 2,097 ( ,40) 2 9,80 = 0,792 m X = β h j = 4,75 2,163 = 10,274 m L = I w + X + b = 0, , = 15,07 m 16 m Dari perhitungan rumus hidraulik, panjang lantai lindung direncanakan 16 m. Tebal Apron Tebal lantai lindung dapat direncankan berdasarkan hitungan dan dapat direncankan berdasarkan erodibilitas dasar sungai dan ukuran batu-batu besar yang ada di dasar sungai. Berikut adalah rumus yang digunakan untuk merencanakan tebal lantai lindung. t = c (0, 60 h + 3 h 3 1) Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 38

47 keterangan: t : tebal lantai lindung (m); c : koefisien untuk pelindung air (0,1 bila menggunakan pelindung); (0,2 bila tanpa pelindung); h : tinggi main dam (m); h 3 : tinggi air diatas pelimpah (m). Jika perencanaan tebal lantai lindung didasarkan pada erodibilitas dasar sungai dan ukuran batu-batu besar yang ada di dasar sungai, maka digunakan tabel berikut. Tabel Tebal apron pada dasar sungai pasir dan kerikil Tinggi Main Dam (ht) Tebal Apron Tinggi Main Dam (ht) Tebal Apron (m) (m) (m) (m) keterangan: h t 6 1,0 11 1,5 7 1,0 12 1,5 8 1,2 13 1,5 9 1,2 14 1,5 10 1,5 15 2,0 Sumber : Technical Standard and Guidelines for Planning and Design, JICA : tinggi bangunan bendung utama, diukur dari toe ke permukaan mercu pelimpah. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 39

48 Gambar IV. 6 - Tebal apron Tebal minimum apron untuk dasar pasir dan kerikil adalah 1m, sedangkan untuk dasar batuan adalah 0,7m. Jika hasil perhitungan diperoleh tebal apron (t) > 3m maka tebal apron (t) = 3m. Jika bangunan Sabo terletak pada lapisan batuan keras, struktur apron tidak diperlukan. Akan tetapi jika bangunan Sabo terletak pada lapisan batuan lunak, maka tebal apron antara 0,7 m hingga 1 m. CONTOH 10 Diketahui data sebagai berikut: h = 11m h 3 = 1,40m Rencanakan tebal lantai lindung tanpa dan menggunakan pelindung! Menggunakan pelindung, t = 0,1 (0, ,40 1) = 0,98 m 1 m Bila menggunakan pelindung, tebal lantai lindung direncanakan 1,00 m. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 40

49 Tanpa pelindung, t = 0,2 (0, ,40 1) = 1,96 m 2 m Bila tanpa pelindung, tebal lantai lindung direncanakan 2,00 m. Jika perencanaan didasarkan pada pada erodibilitas dasar sungai dan ukuran batu-batu besar yang ada di dasar sungai, maka tebal lantai lindung direncanakan 1,50 m. Gambar IV. 7 - Sketsa tebal lantai lindung 4.6. Pondasi Subdam Kedalaman pondasi subdam, direncanakan berdasarkan scouring yang akan terjadi pada hilir. Jika scouring terlalau dalam, akan menyebabkan pondasi menjadi dalam pula. DI hilir subdam biasanya diberi bronjong untuk mengurangi kedalaman scouring, bronjong biasanya didesain dengan batu kali berdiameter 10 cm dengan ketebalan bronjong 1,50 m. Rumus yang digunakan untuk menghitung scouring adalah persamaan dari Zimmerman & Naniak sebagai berikut: Z s = 2, 89 ( q0,82 d 0,23) ( keterangan: Z s : scouring yang terjadi (m); d : diameter batu kali (m); q : debit per meter pelimpah (m 3 /det m); h h : tinggi air dihulu main dam (m). h 0,93 h q 0,667) h h Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 41