TINJAUAN ANALISIS STABILITAS BENDUNG TETAP (STUDI KASUS BENDUNG NJAEN PADA SUNGAI BRAMBANGAN SUKOHARJO)

Transkripsi

1 TINJAUAN ANALISIS STABILITAS BENDUNG TETAP (STUDI KASUS BENDUNG NJAEN PADA SUNGAI BRAMBANGAN SUKOHARJO) TUGAS AKHIR Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya Program D-III Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Dikerjakan oleh : SULARNO NIM : I PROGRAM STUDI D-III INFRASTRUKTUR PERKOTAAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011 i

2 LEMBAR PERSETUJUAN TINJAUAN ANALISIS STABILITAS BENDUNG TETAP (STUDI KASUS BENDUNG NJAEN PADA SUNGAI BRAMBANGAN SUKOHARJO) TUGAS AKHIR Dikerjakan Oleh: SULARNO NIM : I Telah disetujui untuk dipertahankan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Diperiksa dan disetujui ; Dosen Pembimbing Ir. J.B SUNARDI WIDJOJO, MSi NIP ii

3 LEMBAR PENGESAHAN TINJAUAN ANALISIS STABILITAS BENDUNG TETAP (STUDI KASUS BENDUNG NJAEN PADA SUNGAI BRAMBANGAN SUKOHARJO) TUGAS AKHIR Dikerjakan Oleh: SULARNO NIM : I Dipertahankan didepan tim penguji: 1. Ir. J.B SUNARDI WIDJOJO, Msi :... NIP Ir. SUYANTO, MM :... NIP Ir. SUDARTO, Msi :... NIP Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Disahkan, Ketua Program D-III Teknik Jurusan Teknik Sipil FT UNS Ir. BAMBANG SANTOSA, MT NIP ACHMAD BASUKI, ST, MT NIP Mengetahui, a.n. Dekan Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS KUSNO ADI SAMBOWO, ST, Msc, PhD NIP iii

4 MOTTO Sedikit pengetahuan disertai tindakan adalah lebih berharga daripada banyak pengetahuan namun tak ada tindakan apapun.. Tugas Akhir dipersembahkan kepada : PERSEMBAHAN Allah SWT, hanya padamulah aku berserah diri, meminta cahaya penerangan dan ketabahan dalam hidupku Kedua orang tuaku dan kakakku yang tak pernah henti-hentinya memberikan dukungan, semangat, doa serta kasih sayangnya. Inilah persembahanku, semoga bisa selalu menjadi bagian dari banyak kebahagiaan yang kita syukuri My Dreams. yang menjadikan putus asaku menjadi sebuah semangat untuk maju. Anak anak kost genk GapLE terimakasih buat bantuannya selama ini. Teman-teman infras 08 yang telah memberikan bantuan dan semangatnya dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini Seluruh pihak yang telah membantu terselesaikannya Laporan Tugas Akhir ini... ^_^ iv

5 KATA PENGANTAR Segala puji syukur penyusun panjatkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul TINJAUAN ANALISIS STABILITAS BENDUNG TETAP(STUDI KASUS BENDUNG NJAEN PADA SUNGAI BRAMBANGAN SUKOHARJO) dengan baik. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penyusun banyak menerima bimbingan, bantuan dan dorongan yang sangat berarti dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada : 1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta stafnya. 2. Segenap pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta stafnya. 3. Segenap pimpinan Program D-III Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta stafnya. 4. Ir. JB. Sunardi Widjojo, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir atas arahan dan bimbingannya selama dalam penyusunan tugas ini. 5. Ir. Koosdaryani, MT., selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingannya. 6. Rekan rekan dari Teknik sipil semua angkatan dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran maupun masukan yang membawa ke arah perbaikan dan bersifat membangun sangat penyusun harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, Juli 2011 Penyusun v

6 ABSTRAK Sularno, Tinjauan Analisis Stabilitas Bendung Tetap (Studi Kasus Bendung Njaen pada Sungai Brambangan Sukoharjo) Tugas Akhir, Jurusan Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.. Pembimbing; Ir. JB. Sunardi, M.Si. Bendung Njaen merupakan bendung tetap yang berdiri sejak tahun 1950 yang terletak di Desa Kagokan kecamatan Gatak Sukoharjo. Bendung ini dibangun dengan tujuan meninggikan elevasi muka air sungai Brambangan pada saat musim kemarau, sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengairi lahan pertanaian bagi warga setempat. Tapi kini pada tubuh bangunan hilir bendung terjadi kerusakan berupa penggerusan yang dikhawatirkan akan mempengaruhi stabilitas kemanaan bangunan bendung tersebut. Perhitungan Analisis Stabilitas Bendung Nilai Stabilitas pada Kondisi air Normal; Stabilitas terhadap guling (Sf = ); Stabilitas terhadap geser (Sf = ); eksentrisitas pembebanan yang terjadi (e = ); Daya dukung tanah atau Tegangan tanah yang terjadi (σmin = 3.95 t/m 2 < 20 t/m 2 ); (σmaks = 6.89 t/m 2 <20 t/m 2 ), stabilitas terhadap erosi bawah tanah (piping )(C= ). Nilai Stabilitas pada Kondisi air Banjir ;Stabilitas terhadap guling (Sf = ); Stabilitas terhadap geser (Sf = ); eksentrisitas pembebanan yang terjadi (e = ); Daya dukung tanah atautegangan tanah yang terjadi (σmin = 2.31 t/m 2 < 20 t/m 2 ); (σmaks = 8.99 t/m 2 < 20 t/m 2 ), stabilitas terhadap erosi bawah tanah (piping) (C = ). Dari hasil perhitungan Kontrol Stabilitas masih memenuhi syarat dan aman. Kata kunci: Bendung Tetap vi

7 ABSTRACT Sularno, "Review of Stability Analysis of Fixed weir (dam Njaen Case Study on River Brambangan Sukoharjo)" Final Project, Department of Civil, Faculty of Engineering, University of Surakarta Eleven March Mentors; Ir. JB. Sunardi, M.Sc. Njaen weir is a weir fixed builti since 1950 located in the Village Kagokan Gatak Sukoharjo district. Weir was built with the goal of elevating elevation Brambangan river water during the dry season, so it can be used to irrigate pertanaian for local residents. But now the body of the weir downstream building damage in the form of grinding which is feared to affect the stability of the dam building security. Calculation of Stability Analysis The stability of the dam Value Normal Water Conditions: The stability of the bolsters (Sf = ); Stability against sliding (Sf = ); eccentricity of loading occurs (e = :37); Carrying capacity of land or Voltage soil occurred (σmin = 3.95 t/m2 <20 t/m2); (σmaks = 6.89 t/m2 <20 t/m2), the stability of underground erosion (piping) (C = ). Stability in the value of flood water conditions; stability against rolling (Sf = ); Stability against sliding (Sf = ); eccentricity of loading occurs (e = :37); Carrying capacity of land occurring soil atautegangan (σmin = 2.31 t/m2 <20 t/m2); (σmaks = 8.99 t/m2 <20 t/m2), the stability of underground erosion (piping) (C = ). From the calculation Stability Control is still eligible and safe. Key words: dam Stay vii

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN....iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv KATA PENGANTAR.... v ABSTRAK... vi DAFTAR ISI.... viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv Hal BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Rumusan Masalah.... I Batasan Masalah... I Maksud dan Tujuan... I Manfaat Penulisan... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II Umum... II Analisis Stabilitas... II Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan... II Tekanan air... II Tekanan lumpur... II Gaya gempa... II Berat bangunan... II Reaksi pondasi... II-9 viii

9 2.3. Kebutuhan Stabilitas... II Ketahanan terhadap gelincir... II Ketahanan terhadap guling... II Stabilitas terhadp erosi bawah tanah (piping)... II Detail Bangunan Bendung... II Dinding penahan... II Perlindungan terhadap erosi bawah tanah... II Lantai hulu... II Dinding halang (cut-off)... II Alur pembuang/filter... II Kontruksi pelengkap... II Peredam energi... II-23 BAB III METODE PENELITIAN... III Lokasi Penelitian... III Langkah-langkah Penelitian... III Mencari Data atau Informasi... III Tahap persiapan... III Pengumpulan data... III Mengolah Data... III Penyusunan Laporan... III-4 BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISIS... IV Data Teknis Bendung... IV Analisis Stabilitas Bendung... IV Perhitungan Gaya-gaya pada Bendung... IV Berat sendiri bendung... IV Gaya akibat gempa... IV Gaya hidrostatis... IV Gaya angkat (Up-lift pressure)... IV-8 ix

10 Gaya tekanan lumpur... IV Kontrol Stabilatas Bendung... IV Guling... IV Geser... IV Eksentrisitas... IV Daya dukung tanah... IV Erosi bawah tanah (piping)... IV-20 BAB V RENCANA ANGGARAN BIAYA... V Rekapitulasi Volume Pekerjaan Bendung... V Analisa Harga Satuan Pekerjaan... V Perhitungan Anggaran Biaya... V-5 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... VI Kesimpulan... VI Saran... VI-1 PENUTUP DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN - LAMPIRAN x

11 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi buatan..... II-2 Gambar 2.2 Kontruksi jaringan aliran menggunakan analog listrik ii-4 Gambar 2.3 Contoh jaringan aliran dibawah dam pasangan batu pada pasir... II-4 Gambar 2.4 Gaya angkat pada pondasi bendung.... II-5 Gambar 2.5 Unsur-unsur persamaan distribusi tekanan pada pondasi.... II-9 Gambar 2.6 Tebal lantai kolam olak... II-13 Gambar 2.7 Metode angka rembesan lane.... II-15 Gambar 2.8 Ujung hilir bangunan; sketsa parameter-parameter stabilitas... II-17 Gambar 2.9 Dinding penahan gravitasi penahan batu.... II-18 Gambar 2.10 Perlindungan terhadap rembesan melibat pangkal bendung.... II-19 Gambar 2.11 Lantai hulu... II-21 Gambar 2.12 Dinding- inding halang di bawah lantai hulu atau tubuh bendung.... II-22 Gambar 2.13 Alur pembuang filter di bawah kolam olak.... II-23 Gambar 3.1 Denah lokasi studi penelitian.... III-1 Gambar 3.2 Tubuh bendung.... III-2 Gambar 3.3 Diagram alir penelitian... III-5 Gambar 4.1 Gaya akibat berat sendiri yang bekerja pada bendung.... IV-3 Gambar 4.2 Gaya akibat gempa yang bekerja pada bendung.... IV-6 Gambar 4.3 Gaya hidrostatis yang bekerja pada bendung pada kondisi air normal... IV-7 Gambar 4.4 Gaya hidrostatis yang bekerja pada bendung pada kondisi air banjir.... IV-8 Gambar 4.5 Gaya uplift pressure yang bekerja pada bendung pada kondisi air normal... IV-11 xi

12 Gambar 4.6 Gaya uplift pressure yang bekerja pada bendung pada kondisi air banjir... IV-13 Gambar 4.7 Gaya tekan lumpur yang bekerja pada bendung.... IV-15 xii

13 DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Harga-harga ξ... II-3 Tabel 2.2 Koefisien jenis tanah... II-7 Tabel 2.3 Periode ulang dan percepatan dasar gempa, a c... II-8 Tabel 2.4 Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan... II-11 Tabel 2.5 Harga-harga minimum angka rembesan Lane (C L )... II-16 Tabel 4.1 Hasil perhitungan Momen akibat Gaya berat sendiri... IV-3 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya Gempa... IV-5 Tabel 4.3 Hasil perhitungan Momen akibat Gaya Hidrostatis pada saat kondisi air normal... IV-7 Tabel 4.4 Hasil perhitungan Momen akibat Gaya Hidrostatis pada saat kondisi air banjir... IV-7 Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air pada saat kondisi air normal... IV-9 Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya uplift pressure pada saat kondisi air normal... IV-10 Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air pada saat kondisi air banjir... IV-11 Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya uplift pressure pada saat kondisi air banjir... IV-12 Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya Tekanan lumpur... IV-14 Tabel 4.10 Resume Hasil Perhitungan Gaya-gaya yang bekerja pada Bendung... IV-15 Tabel 5.1 Analisa Harga Satuan Pekerjaan Galian Tanah.... V-2 Tabel 5.2 Analisa Harga Satuan Pekerjaan Timbunan Tanah dipadatkan.... V-2 Tabel 5.3 Analisa Harga Satuan Pekerjaan Beton Sicloop... V-3 Tabel 5.4 Analisa Harga Satuan Pekerjaan Cetakan Beton... V-3 xiii

14 Tabel 5.5 Analisa Harga Satuan Pekerjaan Pasangan Batu Kali... V-4 Tabel 5.6 Perhitungan anggaran biaya pembuatan bendung... V-5 xiv

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Peta zona koefisien gempa Lampiran 2 Gambar - Gambar Hal xv

16 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Bendung adalah suatu bangunan yang dibuat dari pasangan batu kali, bronjong atau beton, yang terletak melintang pada sebuah sungai yang tentu saja bangunan ini dapat digunakan pula untuk kepentingan lain selain irigasi, seperti untuk keperluan air minum, pembangkit listrik atau untuk penggelontoran suatu kota. Menurut macamnya bendung dibagi dua, yaitu bendung tetap dan bendung sementara, bendung tetap adalah bangunan yang sebagian besar konstruksi terdiri dari pintu yang dapat digerakkan untuk mengatur ketinggian muka air sungai sedangkan bendung tidak tetap adalah bangunan yang dipergunakan untuk meninggikan muka air di sungai, sampai pada ketinggian yang diperlukan agar air dapat dialirkan ke saluran irigasi dan petak tersier. Bendung Njaen merupakan bendung tetap yang beriri sejak tahun 1950 yang terletak di Desa Kagokan kecamatan Gatak Sukoharjo. Bendung ini dibangun dengan tujuan meninggikan elevasi muka air sungai Brambangan pada saat musim kemarau, sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengairi lahan pertanaian bagi warga setempat. Tapi kini pada tubuh bangunan hilir bendung terjadi kerusakan berupa penggerusan yang dikhawatirkan akan mempengaruhi stabilitas kemanaan bangunan bendung tersebut. Salah satu persyaratan keamanan suatu bangunan bendung yaitu harus stabil terhadap geser (sliding), guling (overtuning), dan erosi bawah tanah (piping). Untuk itu harus di hitung gaya dihitung gaya-gaya yang bekerja pada bangunan bendung, kemudian gaya-gaya yang bekerja pada bangunan itu dianalisis dan dikontrol stabilitasnya terhaap faktor-faktor keamanannya. Dalam Tugas Akhir ini dan saya sebagai 1

17 penulis mencoba menganalisis stabilitas suatu bangunan bendung dan menjadikan Bendung Njaen sebagai obyek studi Rumusan Masalah Dalam penulisan Tugas Akhir ini rumusan masalah dapat disusun sebagai berikut : 1. Bagaimana langkah-langkah dalam menganalisis stabilitas bangunan suatu bendung berdasarkan persyaratan teknis? 2. Berapa angka keamanan bendung terhadap stabilitasnya? 1.3. Batasan Masalah Mengingat terbatasnya waktu dan biaya penelitian, serta masalah yang dihadapi maka studi ini dibatasi pada beberapa masalah yaitu gambar (desain) dan data teknis bendung yang akan dianalisis merupaakan asumsi data penulis untuk daerah desa Kagokan kecamatan Gatak kabupaten Sukoharjo pengukuran langsung ke lapangan Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah: 1. Mengetahui nilai keamanan suatu bendung terhadap geser (sliding), guling (overtuning) dan erosi bawah tanah (piping). 2. Manghitung anggaran biaya untuk membangun bangunan bendung tersebut Manfaat Penulisan Manfaat penulisan laporan Tugas Akhir ini dapat menjadi penambah sumber pengetahuan bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. 2

18 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Bendung adalah suatu bangunan air dengan kelengkapannya yang dibangun melintang sungai atau sudetan yang sengaja dibuat untuk meninggikan elevasi muka air, sehingga air dapat disadap dan dialirkan secara gravitasi suatu lahan pertanian untuk mengembangkan dan memanfaatkan potensi lahan dan sumber air hujan yang ada di daerah tersebut. 2.2 Analisis Stabilitas Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan bendung dan mempunyai arti penting dalam perencanaan adalah: (a) tekanan air, dalam dan luar (b) tekanan lumpur (sediment pressure) (c) gaya gempa (d) berat bangunan (e) reaksi pondasi Tekanan air Gaya tekan air dapat dibagi menjadi gaya hidrostatik dan gaya hidrodinamik. Tekanan hidrostatik adalah fungsi kedalaman di bawah permukaan air. Tekanan air akan selalu bekerja tegak lurus terhadap muka bangunan. Oleh sebab itu agar perhitungannya lebih mudah, gaya horisontal dan vertikal dikerjakan secara terpisah. Tekanan air dinamik jarang diperhitungkan untuk stabilitas bangunan bendung dengan tinggi energi rendah. Gaya tekan ke atas. Bangunan bendung mendapat tekanan air bukan hanya pada Permukaan luarnya, tetapi juga pada dasarnya dan dalam tubuh bangunan itu. Gaya 3

19 perpustakaan.uns.ac.id tekan ke atas, yakni istilah umum untuk tekanan air dalam, menyebabkan berkurangnya berat efektif bangunan diatasnya. Rumus gaya tekan ke atas untuk bangunan yang didirikan pada pondasi batuan adalah (lihat Gambar 6.4): γw....(2.1) di mana: c = proposi luas di mana tekanan hidrostatik bekerja (c = 1, untuk semua tipe pondasi) γw = berat jenis air, kn/m3 h2 = kedalaman air hilir, m ξ = proposi tekanan (proportion of net head) h1 = kedalaman air hulu, m A = luas dasar, m2 Wu = gaya tekan ke atas resultante, kn h1 h2 γw γw Gambar 2.1 Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi buatan Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 4

20 Tabel 2.1 Harga-harga ξ Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Gaya tekan ke atas untuk bangunan pada permukaan tanah dasar (subgrade) lebih rumit. Gaya angkat pada pondasi itu dapat ditemukan dengan membuat jaringan aliran (flownet), atau dengan asumsi-asumsi yang digunakan oleh Lane untuk teori angka rembesan (weighted creep theory). Gaya tekan ke atas untuk bangunan pada permukaan tanah dasar (subgrade) lebih rumit. Gaya angkat pada pondasi itu dapat ditemukan dengan membuat jaringan aliran (flownet). Dalam hal ditemui kesulitan berupa keterbatasan waktu pengerjaan dan tidak tersedianya perangkat lunak untuk menganalisa jaringan aliran, maka perhitungan dengan asumsi-asumsi yang digunakan oleh Lane untuk teori angka rembesan (weighted creep theory) bisa diterapkan. Jaringan aliran dapat dibuat dengan: (1) plot dengan tangan (2) analog listrik atau (3) menggunakan metode numeris (numerical method) pada komputer. Dalam metode analog listrik, aliran air melalui pondasi dibandingkan dengan aliran listrik melalui medan listrik daya-antar konstan. Besarnya voltase sesuai dengan tinggi iezometrik, daya-antar dengan kelulusan tanah dan aliran listrik dengan kecepatan air (lihat Gambar 2.2) Untuk pembuatan jaringan aliran bagi bangunan utama yang dijelaskan disini, biasanya cukup diplot dengan tangan saja. Contoh jaringan aliran di bawah bendung pelimpah diberikan pada Gambar

21 Gambar 2.2 Kontruksi jaringan aliran menggunakan analog listrik Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Gambar 2.3 Contoh jaringan aliran dibawah dam pasangan batu pada pasir Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Dalam teori angka rembesan Lane, diandaikan bahwa bidang horisontal memiliki daya tahan terhadap aliran (rembesan) 3 kali lebih lemah dibandingkan dengan bidang vertikal. Ini dapat dipakai untuk menghitung gaya tekan ke atas di bawah bendung dengan cara membagi beda tinggi energi pada bendung sesuai dengan panjang relatif di sepanjang pondasi. 6

22 Gambar 2.4 Gaya angkat pada pondasi bendung Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Dalam bentuk rumus, ini berarti bahwa gaya angkat pada titik x di sepanjang dasar bendung dapat dirumuskan sebagai berikut:....(2.2) di mana: Px = gaya angkat pada x, kg/m 2 L = pnjang total bidang kontak bendung dan tanah bawah, m Lx = jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai x, m ΔH = beda tinggi energi, m Hx = tinggi energi di x, m 7

23 Dan di mana L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung kepada arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 45 0 atau lebih terhadap bidang horisontal, dianggap vertikal Tekanan lumpur Tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu bendung atau terhadap pintu dapat dihitung sebagai berikut: γ s....(2.3) di mana: Ps : gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman adri atas lumpur yang bekerja secara horisontal γ s : berat lumpur, kn h : dalamnya lumpur, m Φ : sudut gesekan dalam, derajat. Beberapa andaian/asumsi dapat dibuat seperti berikut: γ s....(2.4) di mana: γ s = berat volume kering tanah 16 kn/m ( kgf/m ) λ = berat volume butir = 2,65 menghasilkan γ s = 10 kn/m3 ( kgf/m3) Sudut gesekan dalam, yang bisa diandaikan 30 0 untuk kebanyakan hal, menghasilkan: Ps = 1,67 h 2....(2.5) Gaya gempa 8

24 Harga-harga gaya gempa diberikan dalam bagian Parameter Bangunan. Harga-harga tersebut didasarkan pada peta Indonesia yang menujukkan berbagai daerah dan risiko. Faktor minimum yang akan dipertimbangkan adalah 0,1 g (perapatan gravitasi) sebagai harga percepatan. Faktor ini hendaknya dipertimbangkan dengan cara mengalikannya dengan massa bangunan sebagai gaya horisontal menuju ke arah yang paling tidak aman, yakni arah hilir. Koefisien gempa dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut : a d = n (a c * z) m, a d E = g....(2.6)....(2.7) di mana : a d = percepatan gempa rencana, cm/dt 2 n, m = koefisien untuk jenis tanah (lihat Tabel 2.2) a c = percepatan kejut dasar, cm/dt 2 (untuk harga per periode ulang lihat Tabel- 2.3). E = koefisien gempa g = percepatan gravitasi, cm/dt 2 ( 980) z = faktor yang bergantung kepada letak geografis (Koefisien Zona lihat Lampiran 1). Tabel 2.2 Koefisien jenis tanah Jenis n m Batu 2,76 0,71 Diluvium 0,87 1,05 Aluvium 1,56 0,89 Aluvium lunak 0,29 1,32 Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-06 Tabel 2.3 Periode ulang dan percepatan dasar gempa, a c Periode ulang *) a c *) Tahun (gal = cm/dt

25 Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP Berat bangunan Berat bangunan bergantung kepada bahan yang dipakai untuk membuat bangunan itu. Untuk tujuan-tujuan perencanaan pendahuluan, boleh dipakai harga-harga berat volume di bawah ini. pasangan batu kali 22 kn/m 3 ( kgf/m 3 ) beton tumbuk 23 kn/m 3 ( kgf/m 3 ) beton bertulang 24 kn/m 3 ( kgf/m 3 ) Berat volume beton tumbuk bergantung kepada berat volume agregat serta ukuran maksimum kerikil yang digunakan. Untuk ukuran maksimum agregat 150 mm dengan berat volume 2,65, berat volumenya lebih dari 24 kn/m3 ( kgf/m3) Reaksi Pondasi Reaksi pondasi boleh diandaikan berbentuk trapesium dan tersebar secara linier. 10

26 Gambar 2.5 Unsur-unsur persamaan distribusi tekanan pada pondasi Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Gambar 2.5, rumus-rumus berikut dapat diturunkan dengan mekanika sederhana. Tekanan vertikal pondasi adalah:....(2.8) dimana: (W) = keseluruhan gaya vertikal, termasuk tekanan ke atas A = luas dasar, m 2 e = eksentrisitas pembebanan, atau jarak dari pusat gravitasi dasar (base) sampai I = momen kelembaban (moment of inertia) dasar di sekitar pusat gravitasi m = jarak dari titik pusat luas dasar sampai ke titik di mana tekanan dikehendaki Untuk dasar segi empat dengan panjang l dan lebar 1,0 m, I = 1/12 l 3 dan A = 1, rumus tadi menjadi: 11

27 ....(2.9) sedangkan tekanan vertikal pondasi pada ujung bangunan ditentukan dengan rumus:....(2.10)) dengan m = m = ½ l.....(2.11) Bila harga e dari Gambar 2.5 dan persamaan (2.12) lebih besar dari 1/6, maka akan dihasilkan tekanan negatif pada ujung bangunan. Tekanan Tarik pada tanah pondasi tidak diizinkan, irisan yang mempunyai dasar segi empat sehingga resultante gayanya untuk semua sehingga kondisi pembebanan jatuh pada daerah inti. 2.3 Kebutuhan Stabilitas Ada tiga penyebab runtuhnya bangunan gravitasi, yaitu: (1) gelincir (sliding) (a) sepanjang sendi horisontal atau hampir horisontal di atas pondasi (b) sepanjang pondasi, atau (c) sepanjang kampuh horisontal atau hampir horisontal dalam pondasi. (2) guling (overturning) (a) di dalam bendung (b) pada dasar (base), atau (c) pada bidang di bawah dasar. (3) erosi bawah tanah (piping) Ketahanan terhadap gelincir 12

28 Ketahanan benung terhadap gelincir dinyatakan dengan besarnya tg θ, sudut antara garis vertikal dan resultante semua gaya, termasuk gaya angkat, yang bekerja pada bendung di atas semua bidang horisontal, harus kurang dari koefisien gesekan yang diizinkan pada bidang tersebut..... (2.12) di mana: (H) : keseluruhan gaya horizontal yang bekerja pada bangunan, kn (V-U) : keseluruhan gaya vertikal (V), dikurangi gaya tekan ke atas yang bekerja pada bangunan, kn θ : sudut resultante semua gaya, terhadap garis vertikal, derajat f : koefisien gesekan S : faktor keamanan Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan f diberikan pada Tabel 2.4 Tabel 2.4 Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Untuk bangunan-bangunan kecil, seperti bangunan-bangunan yang dibicarakan di sini, di mana berkurangnya umur bangunan, kerusakan besar dan terjadinya bencana besar belum dipertimbangkan, harga-harga faktor keamanan (S) yang dapat diterima adalah: 2,0 untuk kondisi pembebanan normal dan 1,25 untuk kondisi pembebanan ekstrem. Kondisi pembebanan ekstrem dapat dijelaskan sebagai berikut: 13

29 (1) Tak ada aliran di atas mercu selama gempa, atau (2) Banjir rencana maksimum. Apabila, untuk bangunan-bangunan yang terbuat dari beton, harga yang aman untuk faktor gelincir yang hanya didasarkan pada gesekan saja (persamaan 2.16) ternyata terlampaui, maka bangunan bisa dianggap aman jika faktor keamanan dari rumus itu yang mencakup geser (persamaan 2.17), sama dengan atau lebih besar dari harga-harga faktor keamanan yang sudah ditentukan......(2.13) di mana: c = satuan kekuatan geser bahan, kn/m 2 A = luas dasar yang dipertimbangkan, m 2 arti simbol-simbol lain seperti pada persamaan Harga-harga faktor keamanan jika geser juga dicakup, sama dengan harga-harga yang hanya mencakup gesekan saja, yakni 2,0 untuk kondisi normal dan 1,25 untuk kondisi ekstrem. Untuk beton, c (satuan kekuatan geser) boleh diambil kn/m 2 ( = 110 Tf/m 2 ) Persamaan 2.17 mungkin hanya digunakan untuk bangunan itu sendiri. Kalau rumus untuk pondasi tersebut akan digunakan, perencana harus yakin bahwa itu kuat dan berkualitas baik berdasarkan hasil pengujian. Untuk bahan pondasi nonkohesif, harus digunakan rumus yang hanya mencakup gesekan saja (persamaan 2.16) Ketahanan terhadap Guling Agar bangunan aman terhadap guling, maka resultante semua gaya yang bekerja pada bagian bangunan di atas bidang horisontal, termasuk gaya angkat, harus memotong bidang ini pada teras. Tidak boleh ada tarikan pada bidang irisan mana pun. 14

30 Besarnya tegangan dalam bangunan dan pondasi harus tetap dipertahankan pada harga-harga maksimal yang dianjurkan. Harga-harga untuk beton adalah sekitar 4,0 N/mm 2 atau 40 kgf/cm 2, pasangan batu sebaiknya mempunyai kekuatan minimum 1,5 sampai 3,0 N/mm 2 atau 15 sampai 30 kgf/cm 2. Tiap bagian bangunan diandaikan berdiri sendiri dan tidak mungkin ada distribusi gaya-gaya melalui momen lentur (bending moment). Oleh sebab itu, tebal lantai kolam olak dihitung sebagai berikut (lihat Gambar 2.6): γ.....(2.14) di mana: dx = tebal lantai pada titikx, m Px = gaya angkat pada titik x, kg/m 2 Wx = kedalaman air pada titik x, m γ = berat jenis bahan, kg/m 3 S = faktor keamanan (= 1,5 untuk kondisi normal, 1,25 untuk kondisi ekstrem) Gambar 2.6 Tebal lantai kolam olak Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP Stabilitas terhadap erosi bawah tanah (piping) Bangunan-bangunan utama seperti bendung dan bendung gerak harus dicek stabilitasnya terhadap erosi bawah tanah dan bahaya runtuh akibat naiknya dasar galian (heave) atau rekahnya pangkal hilir bangunan. 15

31 Bahaya terjadinya erosi bawah tanah dapat dianjurkan dicek dengan jalan membuat jaringan aliran/flownet (lihat pasal 2.4.2). Dalam hal ditemui kesulitan berupa keterbatasan waktu pengerjaan dan tidak tersedianya perangkat lunak untuk menganalisa jaringan aliran, maka perhitungan dengan beberapa metode empiris dapat diterapkan, seperti: - Metode Bligh - Metode Lane - Metode Koshia Metode Lane, disebut metode angka rembesan Lane (weighted creep ratio method), adalah yang dianjurkan untuk mencek bangunan-bangunan utama untuk mengetahui adanya erosi bawah tanah. Metode ini memberikan hasil yang aman dan mudah dipakai. Untuk bangunan-bangunan yang relatif kecil, metode-metode lain mungkin dapat memberikan hasil-hasil yang lebih baik, tetapi penggunaannya lebih sulit. Metode Lane diilustrasikan pada Gambar 2.10 dan memanfaatkan Tabel 2.5. Metode ini membandingkan panjang jalur rembesan di bawah bangunan di sepanjang bidang kontak bangunan/pondasi dengan beda tinggi muka air antara kedua sisi bangunan. Di sepanjang jalur perkolasi ini, kemiringan yang lebih curam dari 45 0 dianggap vertikal dan yang kurang dari 45 0 dianggap horisontal. Jalur vertikal dianggap memiliki daya tahan terhadap aliran 3 kali lebih kuat daripada jalur horisontal. Oleh karena itu, rumusnya adalah:... (2.15) di mana: C L : Angka rembesan Lane (lihat Tabel 2.7) L v : jumlah panjang vertikal, m L H : jumlah panjang horisontal, m H : beda tinggi muka air, m. 16

32 Gambar 2.7 Metode angka rembesan Lane Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 17

33 Tabel 2.5 harga-harga minimum angka rembesan Lane (C L ) Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Angka-angka rembesan pada Tabel 2.5 di atas sebaiknya dipakai: a. 100% jika tidak dipakai pembuang, tidak dibuat jaringan aliran dan tidak dilakukan penyelidikan dengan model; b. 80% kalau ada pembuangan air, tapi tidak ada penyelidikan maupun jaringan aliran; c. 70% bila semua bagian tercakup. Menurut Creagen, Justin dan Hinds, hal ini menunjukkan diperlukannya keamanan yang lebih besar jika telah dilakukan penyelidikan detail. Untuk mengatasi erosi bawah tanah elevasi dasar hilir harus diasumsikan pada pangkal koperan hilir. Untuk menghitung gaya tekan ke atas, dasar hilir diasumsikan di bagian atas ambang ujung. Keamanan terhadap rekah bagian hilir bangunan bisa dicek dengan rumus berikut:.....(2.17) di mana: 18

34 S = faktor keamanan s = kedalaman tanah, m a = tebal lapisan pelindung, m hs = tekanan air pada kedalaman s, kg/m2 Gambar 2.8 memberikan penjelasan simbol-simbol yang digunakan. Tekanan air pada titik C dapat ditemukan dari jaringan aliran atau garis angka rembesan Lane. Rumus di atas mengandaikan bahwa volume tanah di bawah air dapat diambil 1 (γ w = γ s = 1). Berat volume bahan lindung di bawah air adalah 1. Harga keamanan S sekurang-kurangnya 2. Gambar 2.8 Ujung hilir bangunan; sketsa parameter-parameter stabilitas Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP Detail Bangunan Bendung Dinding penahan Dinding penahan gravitasi setinggi tidak lebih dari 3 m bisa direncana dengan potongan melintang empiris seperti diberikan pada Gambar 2.10 dengan : b = 0,260 h untuk dinding dengan bagian depan vertikal B = 0,425 h b = 0,230 h untuk dinding dengan bagian depan kurang dari 1:1/3 19

35 B = 0,460 h. Gambar 2.9 Dinding penahan gravitasi penahan batu 20

36 Gambar 2.10 Perlinungan terhadap rembesan melibat pangkal bendung Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Dinding penahan yang lebih tinggi dan dinding penahan yang mampu menahan momen lentur (beton bertulang atau pelat pancang baja) harus direncana berdasarkan hasil-hasil perhitungan stabilitas. Perhitungan pembebanan tanah dan stabilitas di belakang dinding penahan dijelaskan dalam KP-06 Parameter Bangunan. Karena dinding penahan di sebelah hulu bangunan utama mungkin tidak dilengkapi dengan sarana-sarana pembuang akibat adanya bahaya rembesan, maka dalam melakukan perhitungan kita hendaknya mengandaikan tekanan air penuh di belakang dinding. Kebutuhan stabilitas untuk bangunan-bangunan ini dapat dijelaskan seperti dalam pasal Perlindungan terhadap erosi bawah tanah 21

37 Untuk melindungi bangunan dari bahaya erosi bawah tanah, ada beberapa cara yang bisa ditempuh. Kebanyakan bangunan hendaknya menggunakan kombinasi beberapa konstruksi lindung. Pertimbangan utama dalam membuat lindungan terhadap erosi bawah tanah adalah mengurangi kehilangan beda tinggi energi per satuan panjang pada jalur rembesan serta ketidakterusan (discontinuities) pada garis ini. Dalam perencanaan bangunan, pemilihan konstruksi-konstruksi lindung berikut dapat dipakai sendiri-sendiri atau dikombinasi dengan: - lantai hulu - dinding halang - filter pembuang - konstruksi pelengkap. Penting disadari bahwa erosi bawah tanah adalah masalah tiga dimensi dan bahwa semua konstruksi lindung harus bekerja ke semua arah dan oleh sebab itu termasuk pangkal bendung (abutment) dan bangunan pengambilan (lihat Gambar 2.10) Lantai hulu Lantai hulu akan memperpanjang jalur rembesan. Karena gaya tekan ke atas di bawah lantai diimbangi oleh tekanan air di atasnya, maka lantai dapat dibuat tipis. Persyaratan terpenting adalah bahwa lantai kedap air, demikian pula sambungannya dengan tubuh bendung. Sifat kedap air ini dapat dicapai dengan foil plastik atau lempung kedap air di bawah lantai dan sekat karet yang menghubungkan lantai dan tubuh bendung. Contoh sambungan yang dianjurkan antara lantai dan tubuh bendung diberikan pada Gambar

38 Salah satu penyebab utama runtuhnya konstruksi ini adalah bahaya penurunan tidak merata (diferensial) antara lantai dan tubuh bendung. Oleh sebab itu, sambungan harus direncana dan dilaksanakan dengan amat hati-hati. Lantai itu sendiri dapat dibuat dari beton bertulang dengan tebal 0,10 m, atau pasangan batu setebal 0,20 0,25 cm. Adalah penting untuk menggunakan sekat air dari karet yang tidak akan rusak akibat adanya penurunan tidak merata. Keuntungan dari pembuatan lantai hulu adalah bahwa biayanya lebih murah dibanding dinding halang vertikal yang dalam, karena yang disebut terakhir ini memerlukan engeringan dan penggalian. Tapi, sebagaimana dikemukakan oleh Lane dalam teorinya, panjang horisontal rembesan adalah 3 kali kurang efektif dibanding panjang vertikal dengan panjang yang sama. Gambar 2.11 Lantai hulu Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP Dinding halang (Cut-off) Dinding halang bisa berupa dinding beton bertulang atau pasangan batu, inti tanah kedap air atau pudel atau dengan pelat pancang baja atau kayu. Pelat pancang mahal dan harus dibuat dengan hati-hati untuk menciptakan kondisi yang benar-benar tertutup. Terdapatnya batu-batu besar atau kerikil kasar di dasar sungai tidak menguntungkan untuk pelat pancang yang kedap air. Tanah yang paling cocok untuk pelat pancang adalah tanah berbutir halus dan tanah berlapis horisontal. Pudel yang baik atau inti tanah kedap air bisa merupakan dinding halang yang baik sekali, tapi sulit disambung ke bangunan itu sendiri. 23

39 Metode yang dianjurkan untuk membuat dinding halang adalah dengan beton bertulang atau pasangan batu. Agar gaya tekan ke atas pada bangunan dapat sebanyak mungkin dikurangi, maka tempat terbaik untuk dinding halang adalah di ujung hulu bangunan, yaitu di pangkal (awal) lantai hulu atau di bawah bagian depan tubuh bendung. (lihat Gambar 2.12). Gambar 2.12 Dinding-dining halang di bawah lantai hulu atau tubuh bendung Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP Alur pembuang/filter Alur pembuang dibuat untu mengurangi gaya angkat di bawah kolam olak bendung pelimpah karena di tempat-tempat ini tidak cukup tersedia berat pengimbang dari tubuh bendung. Untuk mencegah hilangnya bahan padat melalui pembuang ini, konstruksi sebaiknya dibuat dengan filter yang dipasang terbalik dari kerikil atau pasir bergradasi baik atau bahan filter sintetis. Gambar 2.13 memperlihatkan lokasi yang umum dipilih untuk menempatkan filter serta detail konstruksinya Konstruksi pelengkap Jika bagian-bagian bendung mempunyai kedalaman pondasi yang berbeda-beda, maka ada bahaya penurunan tidak merata yang mengakibatkan retak-retak dan terjadinya jalur-jalur pintasan erosi bawah tanah. Adalah penting untuk mencek kemungkinan-kemungkinan ini, serta memantapkan konstruksi di tempat-tempat ini, jika diperlukan. 24

40 Gambar 2.13 Alur pembuang filter di bawah kolam olak Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP-02 Selama pelaksanaan perlu selalu diingat untuk membuat sambungan yang bagus antara bangunan dan tanah bawah. Jika tanah bawah menjadi jenuh air akibat hujan, maka lapisan atas ini harus ditangani sedemikian sehingga mencegah kemungkinan terjadinya erosi awah tanah atau jalur gelincir (sliding path) Peredam Energi Beda tinggi energi di atas bendung terhadap air hilir dibatasi sampai 7 m. Jika ditemukan tinggi terjunan lebih dari 7 m dan keadaan geologi dasar sungai relatif tidak kuat sehingga perlu kolam olak maka perlu dibuat bendung tipe cascade yang mempunyai lebih dari satu kolam olak. Hal ini dimaksudkan agar energi terjunan dapat direduksi dalam dua kolam olak sehingga kolam olak sebelah hilir tidak terlalu berat meredam energi. Keadaan demikian akan mengakibatkan lantai peredam dan dasar sungai dihilir koperan (end sill) dapat lebih aman. 25

41 Tugas Akhir Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan BAB III Rencana Anggaran Biaya (RAB) BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian Lokasi penelitian dilakukan pada Bendung Njaen di Desa Kagokan, Kecamatan Gatak, Kabupaten Sukoharjo. Bendung tersebut berdiri di palung sungai Brambangan, dimana sungai tersebut juga merupakan pembatas antara wilayah Kabupaten Sukoharjo dengan Kabupaten Klaten. Gambar 3.1 Denah lokasi studi penelitian Bendung Njaen bediri sejak tahun 1950 Bendung ini dibangun dengan tujuan meninggikan elevasi muka air sungai Brambangan pada saat musim kemarau, sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengairi lahan pertanaian bagi warga setempat. Tapi kini pada tubuh bangunan hilir bendung terjadi kerusakan berupa penggerusan 26

42 yang dikhawatirkan akan mempengaruhi stabilitas kemanaan bangunan bendung tersebut. Gambar 3.2 Tubuh Bendung Njaen 3.2 Langkah-Langkah Penelitian Penelitian ini dilakukan secara bertahap, langkah-langkah penelitian ini adalah: a. Mencari data atau informasi b. Mengolah data c. Penyusunan laporan Mencari Data atau Informasi Tahap persiapan Tahap dimaksudkan untuk mempermudah jalannya penelitian, seperti pengumpulan data, analisis, dan penyusunan laporan. Tahap persiapan meliputi: 1. Studi Pustaka Studi pustaka dimaksudkan untuk mendapatkan arahan dan wawasan sehingga mempermudah dalam pengumpulan data, analisis data maupun dalam penyusunan hasil penelitian. 27

43 2. Observasi Lapangan Observasi lapangan dilakukan untuk mengetahui dimana lokasi atau tempat dilakukan nya pengumpulan data yang diperlukan dalam penyusunan penelitian Pengumpulan Data Pengumpulan data meliputi proses pengumpulan data yang terkait alam perhitungan analisis stabilitas bendung yaitu berupa data desain bendung, data teknis bendung dan data mekanika tanah. Data tersebut merupakan data yuang diperoleh ari hasil pengukuran di lapangan dan beberapa asumsi yang diberikan oleh dosen pembimbing kepada penulis. A. Data Desain Bendung Data berupa gambar denah, potongan melintang dan memanjang bendung. B. Data Teknis Bendung Tipe bendung : Bendung tetap Mercu bendung : Mercu bulat, dengan jari-jari R1= 1.3 m Kolam olak : Tipe Vlughter Debit rencana (Q 100 ) : 215,10 m 3/ dt Lebar total bendung : 36,0 m Lebar pembilas : 2,0 m Lebar pilar pembilas : 1,5 m Tinggi mercu : 4.25 m Tinggi enersi di atas bendung (He): 2.17 m Elevasi mercu bendung : Elevasi dasar kolam olak : Elevasi dasar sungai hulu : Elevasi dasar sungai hilir : Elevasi M.A hulu : Elevasi M.A hilir : Kemiringan tubuh bendung : 1:1 28

44 C. Data Meanika Tanah Data material tanah yang digunakan diperoleh data sebagai berikut: Angka pori (e) : 1,09 Berat jenis tanah ( ) : 1,80 ton/m 3 Tegangan ijin ( ) : 20 ton/m 2 Sudut geser dalam ( ) : 0 o Mengolah Data Setelah mendapatkan data yang diperlukan, langkah selanjutnya adalah mengolah data tersebut. Pada tahap mengolah atau menganalisis data dilakukan dengan menghitung data yang ada dengan rumus yang sesuai. Hasil dari suatu pengolahan data digunakan kembali sebagai data untuk menganalisis yang lainnya dan berlanjut seterusnya sampai mendapatkan hasil akhir tentang kinerja perencanaan bendungan tersebut. Adapun urutan dalam analisis data dapat dilihat pada diagram alir pada Penyusunan Laporan Seluruh data telah terkumpul kemudian diolah atau dianalisis dan disusun untuk mendapatkan hasil akhir dari Tinjauan analisis stabilitas bendung. 29

45 Mulai Desain dan Data Teknis Bendung Analisis Stabilitas Bangunan Tubuh Bendung Tidak Aman Aman Rencana Anggaran Biaya (RAB) Selesai Gambar 3.3 Diagram alir penelitian 30

46 BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISIS Untuk menghitung stabilitas bendung harus di tinjau pada saat kondisi normal dan ekstrem seperti kondisi saat banjir. Ada beberapa gaya yang harus di hitung untuk mengetahui stabilitas bendung, antara lain : a. Gaya Berat sendiri Bendung b. Gaya Gempa c. Gaya Hirostatis d. Gaya Tekan ke atas (Uplift Pressure) e. Gaya Tekan Lumpur Pada saat banjir gaya-gaya bekerja ada yang mengalami perubahan seperti gaya Tekan ke atas (Uplift Pressure) dan Hidrostatis. Sementara gaya-gaya yang tetap aalah : Gaya akibat beban sendiri, Gaya Gempa, dan Gaya Tekanan Lumpur. 4.1 Data Teknis Bendung Tipe Bendung - mercu bendung : mercu bulatdengan bagian hulu miring 1:1 - jari jari mercu : dengan jari-jari 1,3 m Data Desain 1. Debit rencana (Q100) : m 3 /s 2. Lebar total bendung (B) : 36 m 3. Lebar efektif (Be) - Tinggi mercu (p) : 2.15 m - Kp : 0,01 (ujung pilar bulat) - Ka : 0,1 (abutment bulat) - Tinggi enegsi di atas mercu (He) : 1.13 m - Jumlah pilar (n) : 1 Be = B-2*(n Kp + Ka)*He 31

47 Be = 36-2*(1*0,01 + 0,1)* 1.13 = m 4. Tinggi jagaan (w) : 1,00 m 5. Elevasi mercu : Elevasi dasar kolam olak : Elevasi M.A hulu : Elevasi M.A hilir : Analisis Stabilitas Bendung Perhitungan Gaya gaya pada Bendung Berat Sendiri Bendung Contoh perhitungan: Besarnya gaya berat sendiri segmen G1 ; γ pasangan beton = 2.4 ton/m 3 Volume = panjang x tinggi x lebar = 1.5 x 9.15 x 1 = m 3 Besar gaya = Volume x Bj pas beton = x 2.0 = ton Momen = Gaya x jarak = x 17.5 = tm Selanjutnya perhitungan dilakukan dengan cara tabelaris. Tabel 4.1 Hasil perhitungan Momen akibat Gaya berat sendiri 32

48 No Gaya Luas Berat jenis Gaya Vertikal Lengan thd. M Momen Tahan thd.m m 2 ton/m 3 ton m t.m G G G G G G G G G Total G2 A G1 G D E G4 G5 B C F G H G6 I G7 L G8 G9 M J K Gambar 4.1 Gaya akibat berat sendiri yang bekerja pada bendung Gaya Akibat Gempa - Gaya akibat beban gempa berupa gaya horizontal (He) dan Momen gempa (Me) 33

49 besarnya dihitung dengan rumus; He = E * G Dimana E (koefisien gempa) Jenis tanah yang terdapat di lokasi merupakan jenis tanah batuan campuran halus sampai kasar maka di kategorikan jenis tanah diluvium maka koefisien gempanya adalah: n = 0.87 (lihat tabel 2.4) m = 1.05 (lihat tabel 2.5) z = 0.56 (lihat lampiran 1) a c = 113 cm/det 2 g = 980 cm/det 2 maka: a d = n (a c x z) m = 0.87(113x0.56) 1.05 = cm/det E = a d / g = 67.41/980 = Contoh perhitungan: γ pas beton = 2.4 ton/m 3 34

50 Besarnya gaya akibat Gempa segmen K1 Besar gaya berat (G1) = ton Besar gaya = koefisien x gaya berat sendiri = x = 1.90 ton Momen = Gaya x jarak = 1.90 x 4.57 = 8.67 tm Selanjutnya perhitungan dilakukan dengan cara tabelaris Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya Gempa No Gaya Koefisien Gaya Gaya Titik M berat Gempa (E) (G) Gempa Lengan Momen K=E x G Guling t t m t.m K K K K K K K K K Total

51 K2 A K1 K D E K4 K5 B C F G H K6 I K7 K8 L K9 M J K Gambar 4.2 Gaya akibat Gempa yang bekerja pada bendung Gaya Hidrostatis Gaya Hidrostatis dihitung dengan rumus; W= Luas x γ air Contoh perhitungan; γ air = 1 ton/m 2 Luas = ½ x lebar x tinggi =1/2 x 4.25 x 4.25 = 9.03 m 2 W 1 = luas x γ air = 9.03 x 1 = 9.03 ton Selanjutnya perhitungan dilakukan dengan cara tabelaris. 36

52 a.kondisi air normal Tabel 4.3 Hasil perhitungan Momen akibat Gaya Hidrostatis pada kondisi air normal No Gaya Luas Berat Jenis Titik M Gaya Momen Lengan H V Tahan m 2 ton/m 3 ton ton m ton.m W W Total W W1 A 2.30 D E B C F G H I L J K Gambar 4.3 Gaya Hidrostatis yang bekerja pada bendung pada kondisi air normal b. Kondisi air banjir Tabel 4.4 Hasil perhitungan Momen akibat Gaya Hidrostatis pada kondisi air banjir No Gaya Luas Berat Jenis 37 Titik M Gaya Momen Lengan H V Tahan m 2 ton/m 3 ton ton m ton.m W W W W W

53 W W Total W W W2 W3 W W A W D E B C F G H I L J K Gambar 4.4 Gaya Hidrostatis yang bekerja pada bendung pada kondisi air banjir Gaya angkat (uplift pressure) a. Perhitungan uplift pressure pada kondisi air normal H = Elevasi mercu Elevasi dasar kolam olak = = 4.35 m Lx = 0 m γ air = 1 ton/m 3 l = m Untuk segmen A; Lx = 0 Hx = 2.45 l = m 38

54 Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air pada saat kondisi air normal Titik Garis Hx Lx H L Px m m m m m A A-B B B-C C C-D D D-E E E-F F F-G G G-H H H-I I I-J J J-K K K-L L L-M M

55 Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya uplift pressure pada saat kondisi air normal No Gaya Luas Berat jenis Titik x Gaya Momen Lengan H V Guling m 2 ton/m 3 t t m tm U U U U U U U U U U U U Jumlah A 1.44 D E B F G H I L M J K A B C D E F G H I J K L M 2.45 U U U4 U3 U5 U6 U7 U8 U9 U U U Gambar 4.5 Gaya uplift pressure yang bekerja pada bendung pada kondisi air normal 40

56 b. Perhitungan uplift pressure pada kondisi air banjir Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air pada saat kondisi air banjir Titik Garis Hx Lx H L Px m m m m m A A-B B B-C C C-D D D-E E E-F F F-G G G-H H H-I I I-J J J-K K K-L L L-M M Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya uplift pressure pada saat kondisi air banjir No Luas Berat Gaya Titik x 41

57 Gaya jenis Momen Lengan H V Guling m 2 ton/m 3 t t m tm U U U U U U U U U U U U Jumlah A 1.44 D E B C F G H I L M J K A B C D E F G H I J K L M U U1 U4 U3 U5 U6 U7 U11 U8 U9 U10 U Gambar 4.6 Gaya uplift pressure yang bekerja pada bendung pada kondisi air banjir Gaya Tekanan Lumpur Berdasarkan data dari penyelidikan tanah di hasilkan parameter tanah berupa : data sebagai berikut : 42

58 Berat isi tanah = 1.8 t/m 3 Berat satuan air = 1 t/m 3 lumpur = =0.8 t/m 3 Ф = 0 o Sehingga Ka: Contoh perhitungan: Luas=1/2 x lebar x tinggi =1/2 x 2.15 x 2.15 = 2.31 m 2 Gaya = Luas x lumpur x Ka = 2.31 x 0.8 x 1 = 1.85 ton Momen = Gaya x jarak = 1.85 x 5.33 = 9.86 t.m Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Momen akibat Gaya Tekanan lumpur No Gaya Titik K Gaya Luas Ka Bj lumpur Momen Lengan H V Tahan 43

59 m 2 ton ton m ton.m Ps Ps Total Ps2 Ps1 A 2.30 D E B C F G H I L J K Gambar 4.3 Gaya Tekan lumpur yang bekerja pada bendung Tabel 4.10 Resume Hasil Perhitungan Gaya-gaya yang bekerja pada Bendung a. Gaya-gaya yang bekerja pada saat kondisis air normal Gaya Besar Gaya V H MG MT ton ton t.m t.m 44

60 Berat sendiri Gempa Hidrostatis Uplift Pressure Tekanan lumpur Total b. Gaya-gaya yang bekerja pada saat kondisis air banjir Besar Gaya Gaya V H MG MT ton ton t.m t.m Berat sendiri Gempa Hidrostatis Uplift Pressure Tekanan lumpur Total Kontrol Stabilitas Bendung Di analisa terhadap : Guling a. Kondisi air normal: Mt= t.m Mg= t.m.(Aman) 45

61 b. Kondisi air banjir: Mt= t.m Mg= t.m (Aman) Geser a. Kondisi air normal: R V = t. R H = t...(aman) b. Kondisi air banjir: R V = t. R H = t. (Aman) 46