Universitas Gunadarma, Jakarta ABSTRACT

PERENCANAAN BENDUNG GERAK DENGAN PINTU AIR (FLOODGATE) TIPE DRUM GATE UNTUK KONTROL BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI BENDUNG WALAHAR KABUPATEN KARAWANG 1 Boyke Frahmana (boykefrahmana@student.gunadarma.ac.id/boykefrahmana@rocketmail.com) 2 Budi Santosa (bsantosa@staff.gunadarma.ac.id) 1,2 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Gunadarma, Jakarta ABSTRACT Water is the source of life and take on an important role in supporting human activities. The development and natural phenomena are always experiencing the dynamics can also affect the environment around us. The potential for major flooding in the watershed would have a major impact on the area upstream and downstream weir. In anticipation of the coming flood water conditions, the planned Spillway with Drum Gate type. Sluice is planned by calculating the maximum flood discharge plan with the FSR Java-Sumatera method by utilizing daily rainfall data. The results of calculation maximum discharge was 5 years in 2009 showed the value of 167.72 m/det. While the flood discharge plan (Q100) showed the value of 88.2906 m/det. Planning dimensional done using of the plate and steel frame. Drum gate dimension with base length (L) = 1 m, radius (r) = 1.5 m, angle (θ) = 45, thick steel plate = 6 mm. Construction of barrage to cost about 289,84,690 million Keywords : Spillway, Drum Gate, Debit Flood Plan, FSR Sumatra Java Method, Daily Rainfall Data ABSTRAK Air merupakan sumber kehidupan dan mengambil peranan yang penting dalam menunjang aktifitas manusia. Perkembangan dan gejala alam yang selalu mengalami dinamika dapat berpengaruh juga terhadap lingkungan sekitar kita. Potensi banjir besar di daerah aliran sungai akan sangat berdampak besar terhadap daerah hulu dan hilir bendung. Untuk mengantisipasi kondisi air banjir yang datang, maka direncanakan Spillway dengan tipe Drum Gate. Pintu air ini direncanakan dengan menghitung debit banjir rencana maksimum dengan metode FSR Jawa Sumatera dengan memanfaatkan data curah hujan harian. Hasil perhitungan debit maksimum 5 tahun adalah pada tahun 2009 menunjukan nilai 167.72 m /det. Sedangkan debit banjir rencana (Q100) menunjukan nilai 88.2906 m /det. Perencanaan dimensi dilakukan dengan menggunakan pelat dan kerangka baja. Dimensi Drum Gate yang dihasilkan dengan panjang (L) = 1 m, jari-jari (r) = 1

1.5 m, sudut pintu (θ) = 45, tebal pelat baja = 6 mm. Pembangunan bendung gerak membutuhkan biaya sekitar Rp289,84,690 Kata kunci : Spillway, Drum Gate, Debit Banjir Rencana, Metode FSR Jawa Sumatera, Data Curah Hujan Harian PENDAHULUAN Perkembangan peradapan manusia selalu diiringi dengan pertambahan penduduk. Perluasan lahan untuk pemukiman dan lahan pertanian mengakibatkan semakin meningkatnya penebangan pohon liar di daerah sekitar bendung walahar maupun di daerah hulu bendung. Tahun 2009 pintu air bendung walahar mengalami keruntuhan akibat tergerus oleh sedimen maupun pohon-pohon akibat pembalakan liar di hulu bendung. Metode untuk mengantisipasi permasalahan ini, maka dibuatlah perencanaan floodgate (pintu air) tipe drum gate. Pembangunan bendung gerak ini muncul karena dengan pintu air drum gate maka pintu air dapat menyesuaikan pergerakan pintu terhadap limpasan air yang datang, sehingga benturan material bebatuan yang dibawa oleh aliran sungai citarum terhadap permukaan pintu air dapat diminimalisir. Material pintu air drum gate ini terbuat dari pelat baja yang kuat terhadap benturan dan gesekan. Apabila pada musim penghujan bendung gerak ini dapat digunakan sebagai pengontrol tinggi muka air untuk menghindari genangan di daerah hulu bendung. METODE PERENCANAAN Lokasi perencanaan bendung gerak tipe drum gate terletak di Desa Walahar Kec. Klari Kab. Karawang, Provinsi Jawa Barat. Bendung walahar ini membendung sungai Citarum pada koordinat 06º22 97 LS dan 107º21 660 BT, dengan cathment area seluas 116.67 km 2. Gambar 1. Bagan Alir Sistematika Tugas Akhir 2

Pada gambar 1 menunjukan bagan alir dari sistematika tugas akhir. Dimulai dari studi litelatur yang bertujuan untuk mendapatkan gambaran yang menyeluruh tentang perencanaan bangunan air. Yang kedua adalah survey lapangan, survey ini bertujuan untuk mengetahui keadaan sungai dan kondisi lokasi, sebagai referensi pendukung untuk perencanaan bendung gerak ini. Yang ketiga adalah pengumpulan data, pengumpulan data bertujuan untuk mendapatkan data pendukung untuk perencanaan bendung gerak. Data-data yang dibutuhkan antara lain adalah data curah hujan, data debit sungai dan data eksisting sungai. Yang keempat adalah analisa hidrologi, analisa hidrologi pada perencanaan bendung gerak tipe drum gate meliputi perhitungan hujan rata-rata, perhitungan hujan rencana, perhitungan frekuensi curah hujan, uji distribusi probabilitas dengan uji chi-kuadrat, perhitungan debit maksimum dengan metode rasional. Yang kelima adalah perencanaan dimensi drum gate, perhitungan yang dilakukan untuk perencanaan bendung gerak tipe drum gate adalah perhitungan desain pintu bendung drum gate. Yang terakhir adalah analisa gaya horizontal dan vertikal pada drum gate, analisa ini bertujuan untuk mengetahui apakah drum gate yang kita rencanakan kuat dan memenuhi faktor keamanan yang telah ditentukan. HASIL DAN PEMBAHASAN Evaluasi Data Data-data yang akan digunakan dalam perencanaan bendung gerak tipe drum gate secara keseluruhan mencakup antara lain : a. Peta rupa bumi b. Data curah hujan c. Data debit sungai d. Data eksisting sungai Perhitungan Hujan Rata-Rata Perhitungan hujan rata-rata menggunakan metode rata-rata aljabar yaitu 1 dengan rumus sebagai berikut : R R1 R2...R n, data curah hujan yang n ditinjau adalah selama 12 tahun (200-2014). Curah hujan maksimum yang didapat adalah pada tanggal 1 februari 200 yaitu dengan nilai 57.17 mm.

No Tahun Tabel 1. Perhitungan Curah Hujan Rata-Rata Stasiun Pos Hujan B.Walahar T.Jambe Pangkalan B.Waru Kalong Pundong Hujan Harian Maksimum (mm) 1 200 829 501 1124 1469 47 995 57.17 2 2004 441 9 1790 1924 07 75 4 2005 89 1259 225 2041 560 897 60.67 4 2006 88 1202 201 0 542 910 44. 5 2007 1418 2156 279 159 1254 2122 75.17 6 2008 1486 1965 2694 0 1841 17 75.17 7 2009 954 1590 098 5680 101 299 54 8 2010 228 2878 947 927 2451 40 40.67 9 2011 1446 149 2759 2556 1455 245 54.8 10 2012 194.5 1860 2600 264 974 2002 66.8 11 201 1944.5 2102 464 075 0 2781.5 100.8 12 2014 1911 206 2888 2542 0 2974 98.17 Pemilihan Jenis Distribusi Beberapa jenis statistik seberan (distribusi), diantaranya yang sering digunakan dalam hidrologi adalah : distribusi gumbel, distribusi log normal, distribusi log-person tipe III, distribusi normal. Tabel 2. Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan No Jenis Distribusi Syarat Hasil Keterangan Perhitungan 1 Gumbel Cs = 1.14 Cs = 0.90 - Ck = 5.4 Ck = 2.17 2 Log Normal Cs = Cv + Cv = 0.688 Ck = Cs = 0.402 Cv 8 +6Cv 6 +15Cv 4 +16Cv 2 - + = Ck = 1.8.47 Log-Person Cs 0 Cs = 0.402 Dipilih Tipe III 4 Normal Cs = 0 Cs = 0.90 - Perhitungan Debit Banjir Rencana Analisis debit banjir rencana dihitung dengan menggunakan metode FSR Jawa Sumatera karena luas DAS > 100 km 2. Tabel. Data Debit Banjir Rencana Metode FSR Jawa Sumatera No GF MAF (m /det) Q (m /det) 1 5 1.17 96.7995177 455.264 2 10 1.7 96.7995177 5.087 20 1.59 96.7995177 618.6925 4 50 1.95 96.7995177 758.779 5 100 2.27 96.7995177 88.2906 4

Perencanaan Bangunan Pelimpah Bendung (Spillway) Debit banjir puncak rencana yang didapatkan dari perhitungan menggunakan metode FSR Jawa Sumatera untuk Q100 sebesar 88.2906 m /det. Penentuan Elevasi Muka Air Banjir di Hilir Bendung Rumus yang digunakan dalam penentuan elevasi muka air banjir di hilir 2/ 1/2 bendung adalah : Q K R I A Tabel 4. Perhitungan Tinggi Air di Hilir Bendung H B A P R V Q I K (m) (m) (m 2 ) (m) (m) (m/det) (m /det) 1 50 50.0008 102 0.490 0.0564 70 10.5 455.264 1.24 50 62.0012 102.48 0.605 0.0564 70 11.891 5.087 1.48 50 74.002 102.96 0.718 0.0564 70 1.9 618.6925 1.72 50 86.002 10.44 0.81 0.0564 70 14.698 758.779 1.96 50 98.00 10.92 0.94 0.0564 70 15.986 88.2906 Jadi tinggi air banjir rencana di hilir bendung adalah h = 1.96 m dengan debit banjir sebesar Q = 88.2906 m /det = Q100 = 88.2906 m /det. Perencanaan Dimensi Drum Gate Drum gate berfungsi sebagai bendung, maka debit (discharge) yang melalui pintu dinyatakan dengan rumus Q = CLHe 1.5. Debit yang melalui pintu besarnya adalah 1.554 m /det. Tekanan cairan pada permukaan bendung, rumus untuk menghitung tekanan permukaan cairan adalah P = w.h. Besarnya tekanan air pada permukaan bendung adalah 196101.9 kn/m 2. Prinsip Archimedes dalam Penentuan Dimensi Bendung Penentuan dimensi bendung menggunakan prinsip hukum archimedes, parameter dimensi pintu adalah saat pintu terapung yaitu w < Fa. Tabel 5. Volume Pelat Baja No Bidang Volume (m ) 1 Pelat baja 1 (pelat bagian depan) 0.007065 2 Pelat baja 2 (pelat bagian atas) 0.009 Pelat baja (pelat bagian bawah) 0.009 Total 0.025065 Tabel 6. Volume Kerangka Baja No Bidang Volume (m ) 1 Kerangka bagian depan 0.0008 2 Kerangka bagian atas 0.00045 Kerangka bagian bawah 0.00056 4 Kerangka bagian kanan, tengah dan kiri 0.001148115 Total 0.00479444 5

Maka volume baja total adalah total volume pelat baja + total volume kerangka baja = 0.001148115 + 0.025065 = 0.02985944 m. Tabel 7. Berat Drum Gate Terapung No Benda Berat (kg) 1 Baja (wb) 2297.079 2 Air (Fa) 254.6 Syarat wb < Fa = terapung 2297.079 < 254.6 Memenuhi syarat Tekanan pada Bidang Lungkung Drum Gate Gaya horizontal H = resultante tekanan pada bidang proyeksi dari bidang lengkung AB yaitu bidang OE. Rumus yang digunakan dalam perhitungan dalam perhitungan gaya horizontal pada drum gate ini adalah : w luas OE tinggi sampai titik pusat bidang OE (9.8 1000) (1 1.5) (0.62) 9.1 10 N Gaya vertikal V = berat cairan yang mengisi bidang OED. Rumus yang digunakan dalam perhitungan gaya vertikal pada drum gate ini adalah : w volume OED 1 2 (9.81 1000) (1.14 1.5 ) 4 17. 10 N Maka resultante tekanan R : 2 2 = (H V = (9.1 10 (17. 10 ) 6 6 = (82.81 10 ) (299.29 10 ) = 6 82.1 10 = 19547.78 N Bila sudut (θ) adalah sudut antara R dan garis horizontal, maka : GayaV 9.1 10 Tan θ = = = 0.0091 GayaH 17. 10 Karena bidang AB adalah bagian dari suatu lingkaran, maka R akan bekerja melalui titik pusat (O) dan tidak menimbulkan momen terhadap O. jadi momen yang ada adalah momen yang disebabkan oleh berat dari pintu air. Jadi momen yang diperlukan untuk membuka pintu air adalah sebesar : = w 0.6 = (2297.079 9.81) 0.6 = 1520.606 N-m Ok 6

Gambar 2. Benda Cair Di Atas Lengkung AB Perhitungan Simulasi Penurunan Drum Gate Simulasi pergerakan drum gate untuk kontrol banjir seperti pada bidang datar miring seperti pada gambar. Gambar. Gaya Hidrostatik pada Bidang Miring Drum Gate Penurunan (h ) drum gate saat ketinggian air normal yaitu 1.24 m hasilnya 0.00059 m, ini dikarenakan perencanaan buka tutup pintu menggunakan prinsip archimedes bebas. 7

Tabel 8. Perhitungan Simulasi Penurunan Drum Gate No H (m) + 0.05 Fa (N) at (m) Berat (kg) h (m) 1 1.24 12152 0.704158 2297.079 0.00059816 2 1.29 12642 0.7177701 2297.079 0.00056158 1.4 112 0.760140482 2297.079 0.0005849 4 1.9 1622 0.788509 2297.079 0.000605116 5 1.44 14112 0.81686784 2297.079 0.00062688 Analisa Kekuatan Struktur Drum Gate dengan Solid Works Cara mengetahui apakah dimensi yang telah didapat memenuhi syarat atau tidak maka dilakukan pengujian dengan solid works. Data yang diperlukan untuk pengujian adalah : Gaya horizontal pada drum gate : 9.1 10 N Gaya vertikal pada drum gate : 17. 10 N Tabel 9. Material Analisis Struktur Drum Gate Nama Struktur Material Berat (kg) Volume (m ) ASTM A6 0.02985944 Solid body (cut extrude) 2297.079 Steel Name Stress Type Von Mises Stress Tabel 10. Stress pada Struktur Drum gate Min (N/m 2 ) -0.818721 0.965988 405.099 1.1487e+006-0.4112272 Location (m) Max (N/m 2 ) Location (m) -0.925-020029 -1.41694 Name Displacement Tabel 11. Displacement pada Struktur Drum Gate Min Location Type Max (mm) (mm) (m) -2.075 URES: 7.6e+018 Resultant 0 0.0129457-1.527 Displacement Location (m) -0.547641-0.297064 0.0817964 PENUTUP Kesimpulan Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan, antara lain adalah sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil perhitungan maka dimensi drum gate yang didapatkan adalah : a. Panjang pintu : 1 m b. Jari-jari pintu : 1.5 m c. Sudut pintu (θ) : 45 8

d. Tebal pelat baja : 6 mm e. Dimensi rangka baja : 150 mm x 150 mm x 5 mm 2. Setelah dilakukan cek struktur, drum gate yang direncanakan telah memenuhi syarat. Struktur drum gate masih didalam angka aman yaitu : a. Stress rangka dan pelat berada diantara 405.1 N/m 2 dan 96,068.8 N/m 2 b. Displacement baja tidak aman, setelah dilakukan cek dengan software solid works pelat baja terlalu tipis. Nilai displacement berada diantara 1.295e-002 mm dan 1.187e-002 mm.. Biaya yang dbutuhkan untuk membangun 1 m bendung gerak tipe drum gate adalah Rp289,84,690 Saran 1. Sebelum melakukan perhitungan, sebaiknya terlebih dahulu memahami teori yang digunakan 2. Data yang digunakan cukup banyak, maka dalam proses perhitungan harus teliti agar data yang dimasukkan tidak salah. Perhatikan satuan perhitungan yang digunakan DAFTAR PUSTAKA Direktorat Jendral Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan 01. Badan Penerbit Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Direktorat Jendral Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan 02. Badan Penerbit Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Direktorat Jendral Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan 0. Badan Penerbit Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Direktorat Jendral Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan 04. Badan Penerbit Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Hinds, Creager, Justin, Engineering for Dams, John Wiley & Sons. Inc, London 1961. Kodoatic. Robert J, Sugiyanto, Banjir, Pustaka Pelajar, Semarang, 2001. Kodoatic. Robert J, Hidrolika Terapan Aliran pada Saluran Terbuka dan Pipa, Andi, Yogyakarta, 2002. A Soedrajat s. Ir, Mekanika Fluida & Hidrolika, Nova, Jakarta, 1986. 9