VI- BAB VI PERENCANAAN CHECK DAM 6.. Latar Belakang Perencanaan pembangunan check dam dimulai dari STA. yang terletak di Desa Wonorejo, dan dilanjutkan dengan STA berikutnya. Dalam perencanaan ini, penulis merencanakan STA. sebagai acuan dalam perencanaan bangunan pengendali sedimen berikutnya. 6... Lebar Dasar Pelimpah Untuk dapat mengalirkan debit banjir dan sedimen, pelimpah harus cukup lebar. Jika pelimpah tidak mampu mengalirkan debit banjir dapat menyebabkan melimpasnya debit melalui sayap sehingga dapat mengakibatkan jebolnya sayap. Dengan menyesuaikan lebar sungai yang ada maka lebar pelimpah diambil 7,68 meter. 6... Tinggi Air Diatas Pelimpah Q = m * h 5 C g / ( B + B ) Di mana : Q = debit rencana (m /detik) C = koefisien debit (0,6-0,66) g = percepatan gravitasi (9,8 m/det ) B B h m = lebar peluap bagian bawah (m) = lebar muka air di atas peluap (m) = tinggi muka air di atas peluap (m) = kemiringan tepi peluap Jika m = 0,5 dan C = 0,6, maka rumus di atas menjadi : Q = ( ) 0,7 h +, 77 B h B w h B Gambar 6.. Penampang Pelimpah
VI- Dengan cara coba-coba didapat tinggi muka air di atas pelimpah Diketahui : Q 00 =,5 m /det B = 7,68 m Untuk : h = 0, m Q 00 = (,77 * 7,68 + 0,7 * 0, ) * 0, / = 4,94 m /det Untuk : h = 0,4 m Q 00 = (,77 * 7,68 + 0,7 * 0,4 ) * 0,4 / =,466 m /det Jadi tinggi muka air di atas pelimpah h = 0,4 m 6... Kecepatan Air Diatas Pelimpah Dalam perencanaan check dam ini, aliran diasumsikan sebagai aliran sedimen. Dari hasil perhitungan di atas diketahui : h = 0,4 m Q 00 =,5 m /det B = 7,68 m B = B + h = 7,68 + 0,4 = 8,08 m A = ½ ( B + B ) * h = ½ ( 7,68 + 8,08 ) * 0,4 =,5 m v = Q 00 /A =,5/,5 =, m/det h = h + h v v h v = * g, = *9,8 = 0,064 m h = 0,4 + 0,064 = 0,464 m
VI- d = / * h = / * 0,4 = 0,67 m A = ( B + m * d ) * d = ( 7,68 + 0,5 * 0,67) * 0,67 = 7,47 m v = Q 00 /A =,5/7,47 =,685 m/det v + v v =, +,685 = =,40 m/det Di mana : h = tinggi muka air di atas peluap + tinggi kecepatan (m) h v = tinggi kecepatan (m) d = kedalaman air di atas mercu (m) A = luas penampang basah pada ketinggian air setinggi h (m) A = luas penampang basah pada ketinggian air setinggi d (m) v = kecepatan aliran di atas mercu (m/det) h h : n : m H h Gambar 6.. Tinggi Air di atas Pelimpah Main Dam
VI- 4 6..4. Tinggi jagaan (Free Board) Untuk mencegah terjadinya limpasan di atas sayap pada saat terjadi debit rencana, maka diperlukan adanya ruang bebas yang besarnya tergantung dari debit rencana (Q). Tinggi jagaan ditentukan 0,6 meter karena debit rencana Q < 00 m /det. 6..5. Elevasi Rencana Pelimpah Elevasi muka tanah asli = + 05,67 m Elevasi dasar sungai rencana = + 04,5 m Tinggi efektif main dam = m Elevasi mercu pelimpah = + 08,67 m Tinggi muka air diatas pelimpah = 0,4 m Free board = 0,6 m Elevasi sayap = + 09,67 m +09.67 +08.67 +05.67 +04.5 Gambar 6.. Elevasi Rencana Pelimpah
VI- 5 6.. Perencanaan Main Dam 6... Tinggi Efektif Main Dam Tinggi efektif main dam direncanakan dengan ketinggian tertentu sehingga dapat diperoleh daya tampung sedimen yang cukup besar. Berdasarkan data hasil pengukuran dilapangan tinggi efektif main dam ditentukan,00 meter. 6... Lebar Mercu Pelimpah Berbeda dengan mercu pelimpah yang hanya dilimpasi air, mercu pelimpah pada dam pengendali sedimen harus cukup kuat menahan benturan dan abrasi. Lebar mercu pelimpah pada Kali Dolog ditentukan sebesar 0,5 meter. 6... Penampang Main Dam Kemiringan badan dam pengendali sedimen di hulu : m digunakan rumus : Untuk H < 5,00 m h α = = H b H β = = γ 0.4 0,5, c γ = = γ w, = 0, = 0,67 =,8 ( + α ) m + [ ( n + β ) + n( 4α + γ ) + α ] m ( + α ) ( 4n + β ) + ( nβ + β + n ) = 0 + αβ Di mana: γ c = berat volume bahan (t/m ) γ w = berat volume air dengan kandungan sedimen (, t/m ) b = lebar mercu main dam Kemiringan badan dam pengendali sedimen bagian hilir ditetapkan : 0, (Design Of Sabo Facilities, JICA)
VI- 6 Perhitungan : ( + 0, )m + [(0, + 0,67) + 0, ( 4*0, +,87,68) + *0,]m ( + *0, ) + 0,*0,67 (4*0. + 0,67) + (*0,*0,67+ 0,67 + 0, ) = 0,786 m +,967 m,57 = 0 m = 0,586 m = -,69 Untuk kemiringan main dam bagian hulu diambil 0,6 6.. Perencanaan Pondasi 6... Dasar Pondasi Paling ideal jika pondasi ditempatkan pada batuan dasar. Jika keadaan tidak memungkinkan, dibuat pondasi terapung pada sedimen sungai. Kedalaman pondasi main dam ditentukan : d = + Di mana : d H h d ( H h ) = kedalaman pondasi (m) = tinggi efektif main dam (m) = m = tinggi muka air di atas peluap (m) = 0,4 m = / ( + 0,4) =, m Kedalaman pondasi main dam diambil,5 meter. Tinggi total main dam = +,5 = 4,5 m 6.4. Perencanaan Sayap dan Tanggul Untuk lebih menjamin tidak ada limpasan pada sayap, maka arah tebing sayap dibuat lebih tinggi dengan kemiringan /N > kemiringan dasar sungai. 6.4.. Lebar Sayap Lebar sayap biasanya diambil sama dengan lebar mercu pelimpah atau sedikit lebih sempit. Lebar sayap harus aman terhadap gaya-gaya luar, khususnya dam pengendali sedimen yang dibangun di daerah dimana aliran debris terjadi perlu diteliti keamanan sayap
VI- 7 terhadap tegangan yang disebabkan oleh gaya-gaya dan perlu dipertimbangkan untuk menambah lebar sayap atau memasang tembok pelindung di bagian hulunya. Pada perencanaan dam penahan sedimen Kali Dolog, lebar sayap ditentukan 0,50 m (lebar mercu pelimpah) 6.4.. Tinggi Sayap Tinggi sayap ditetapkan dari besarnya tinggi jagaan. Besarnya tinggi jagaan ditetapkan berdasarkan debit rencana, lihat Tabel.6. Tinggi sayap = tinggi pelimpah + tinggi jagaan Tinggi sayap = 0,4 m + 0,8 m = 4,7 m 6.4.. Penetrasi Sayap Sayap harus masuk cukup dalam ke tebing. Sebisa mungkin menghindari adanya tanah urug, maka dibuat bertingkat, hal ini dimaksudkan agar tinggi kritis akibat tanah urug dapat dihindari. 6.5. Perencanaan Lantai Lindung Lantai lindung pada umumnya diperlukan pada dasar sungai yang mudah tergerus, yaitu pada dasar pondasi berupa sedimen sungai atau pada batuan tidak keras. Q q = ( B + B)*0,5,5 q = (7,68+ 8,08)*0,5 q m = 0,448 s D = D = q g * H 0,448 9,8* D = 7,59*0 y =,66* D 4 0,7 * H
VI- 8 y =,66 * 7,59 *0 y = 0,76 m L = 5* y L =,58 m Dibulatkan L = 4 m 4 0,7 * 6.6. Perencanaan Tanggul Gambar 6.4. Detail Tanggul Diketahui : γ B = Massa jenis pasangan batu kali :, ton/m γ t = Massa jenis tanah :,65 ton/m Cc = Kohesi : 0,5 ton/m Ø = Sudut geser tanah : 6,5 q = beban merata Dimana : AA = m BB = 0,4 m
VI- 9 CC DD EE FF =,78 m = 0 m = 0,5 m = 0,78 m 6.6.. Perhitungan Beban Merata Yang Terjadi α = 45 0 β = 45 0 Ø + ( ) CC β = 45 0 6,5 + ( ),78 β = 59,888 x = (β - α) x = (59,888-45 ) x = 4,888 o = 90 - β o = 90-59,888 o = 0, AB = CC * tan o AB =,78 * tan 0, AB =,0 m BD = AB * tan α BD =,0 * tan 45 BD =,0 m BD * sin[(90 + α)] BE = sin x BE =,0 m CE = BE * sin β CE =,04 m
VI- 0 Maka : q = CE * γ t q =,04 *,65 q =,77 ton/m 6.6.. Perhitungan Koefisien Tekan Tanah sinφ Ka = + sinφ Ka = 0,8 + sinφ Kp = sinφ Kp =,6 Diagram Tegangan Tanah : Pa Pa Ppw Pp Gambar 6.5. Diagram Tegangan Tanah 6.6.. Perhitungan Tegangan Tanah dan Tekanan Tanah 6.6... Tekanan Tanah Aktif Pa = q * Ka * (BB + CC) Pa =,77 * 0,8 * (0,4 +,78) Pa =,4 ton/m
VI- Pa = [ γ t * (BB + CC) * Ka * Cc * Ka ] * (BB + CC) Pa = [,65* (0,4 +,78)* 0,8 * 0,5 * 0,8 ] * (0,4 +,78) Pa =,99 ton/m Pa = Pa + Pa Pa =,4 +,99 Pa =,7 ton/m 6.6... Tekanan Tanah Pasif ton Pp = * (γ t - ) * Kp * (BB ) m ton Pp = * (,65 - ) *,6 * (0,4 ) m Pp = 0,6 ton/m Ppw = * γ w * (BB + FF) ton Ppw = *, * (0,4+ 0,78) m Ppw = 0,85 ton/m Pp = Pp + Ppw Pp = 0,6 + 0,85 Pp = 0,97 ton/m 6.6.4. Momen Akibat Gaya Horisontal BB + FF BB Momen H = Pa*(BB + CC)*0,5 + Pa*(BB + CC)* - Ppw* -Pp*
VI- 0,4 + 0,78 Momen H =,4 * (0,4+,78) * 0,5 +,99 * (0,4 +,78)* - 0,85 * - 0, 4 0,97 * Momen H =,048 ton 6.6.5. Momen Akibat Gaya Vertikal oo = oo = * AA * oo = 0,888 + EE *( AA + EE) AA + EE + 0,5*( + + 0,5 0,5) CC xx = AA,78 xx = xx =,78 m Momen V = BB * AA * γ B * + (AA+EE) * * CC *γ B * oo + xx * CC * 6 * γ B Momen V = 0,4 * *, * + (+0,5) * *,78 *, * 0,888 +,78 *,78 * 6 *, Momen V = 4,79 ton 6.6.6. Check Kesetabilan Konstruksi Tanggul 6.6.6.. Check Terhadap Guling MomenV Guling = MomenH 4,79 Guling =,048
VI- Guling =,04 Syarat Guling,,04 6.6.6.. Check Terhadap Geser Pv = BB * AA *γ B + (AA + EE) * CC *γ B * Pv = 0,4 * *, + ( + 0,5) *,78 *, * Pv =,87 ton/m Fr = Pv * tan φ + AA * FF + Pp Fr =,87 * tan 6,5 + * 0,78 + 0,97 Fr =,654 ton/m ε H = Pa - Pp ε H =,7-0,97 ε H =,76 ton/m Geser = Fr εh,654 Geser =,76 Geser =,075 Syarat Geser,,075,5 6.6.6.. Eksentrisitas Eksentrisitas Eksentrisi tas Eksentrisi tas AA + EE = ( ) MomenV MomenH Pv + 0,5 4,79,048 = ( ),87 = 0,9
VI- 4 6.6.6.4. Daya Dukung Tanah Diketahui data sebagai berikut : Nc = 8,7 Nq =5,64 N γ =,7 q max = Pv 6* Eksentrisitas * + AA + EE AA + EE q max,87 = * + + 0,5 ton q max = 4,498 m 6*0,9 + 0,5 Menurut Tarzaghi : qult = Cc* Nc + γt * Nq* BB + 0,5* γt *( AA + EE) * Nγ qult = 0,5* 8,7+,65*5,64*0,4 + 0,5*,65*( + 0,5)*,7 ton qult = 0,48 m qult qsave = 0,48 qsave = ton qsave =0,6 m ton ton Syarat, q max = 4,498 < qsave =0, 6 m m
VI- 5 6.7. Cek Stabilitas Bangunan Pv Pv G5 G6 G4 Ph Ph G Ph G Gambar 6.6. Diagram Tekanan Diketahui : A = m B = 0,4 m C = 0 m D =,8 m E = 0,5 m F = 0,5 m G = 0,65 m H = 0,5 m I = m J = 0,4 m 6.7.. Gaya-gaya yang Terjadi Meliputi : Berat sendiri (G) Gaya tekan air statik (P) Gaya tekan endapan sedimen (P s ) Gaya angkat (U) Gaya inertia waktu gempa (I) Gaya tekan air dinamik (P d )
VI- 6 Gaya-gaya yang ditinjau untuk keadaan normal dan banjir untuk tipe dam pengendali sedimen (tinggi dan rendah). Karena tinggi efektif main dam H =,00 m < 5,000 m, maka gaya yang ditinjau hanya berat sendiri konstruksi (G) dan gaya tekan air statis (P). a. Berat sendiri (G) G = γ s * A Di mana: G = berat sendiri per meter γ c = berat volume bahan (beton,4 t/m dan pasangan batu, t/m ) A = volume per meter b. Tekanan air statik (P) P = γ 0 *h w Di mana: P = tekanan air statik horizontal pada titik sedalam h w (ton/m ) γ 0 = berat volume air ( ton/m ) h w = kedalaman air (m) 6.7.. Perhitungan Stabilitas Main Dam Kontrol stabilitas konstruksi dam pengendali sedimen dilakukan terhadap kondisi saat muka air banjir, sesuai dengan debit banjir rencana 50 tahun. Dalam kontrol stabilitas konstruksi data-data yang digunakan yaitu: - Berat jenis air + sedimen =, ton/m - Berat jenis pasangan batu =, ton/m - Berat jenis tanah =,65 ton/m - Sudut geser dalam tanah dasar(ø) = 6,5º - Kohesi tanah (C) = 0,5 ton/m - Koefisien antara bangunan dan pondasi = 0,60 a. Resultan (R) gaya-gaya harus berada pada satu inti M x = V
VI- 7 Beban Notasi Tabel 6.. Perhitungan Momen Main Dam Hitungan Lengan Besar Momen Besar Gaya (ton*m) Besarnya Momen M. Tahanan M. Guling Gaya Vertikal Horisontal (m) (ton*m) (ton*m) G 0,65*,65*,,790,5 5,0 G 0,5*0,5*0*, 0,000,5 0,000 Berat G 0,5*,65*,,95,5,86 Sendiri G4 0,5*0,5**,,55 0, 0,69 G5 0,5**,,00 0,600,980 G6 0,5*,8**, 5,940,450 8,6 Pv 0,4*,*,,04,500,656 Beban Pv 0,5**,8*,,40,050 6,64 Vertikal Pv 0**, 0,000,650 0,000 Pv4 0,5*0*0,5*,7 0,000,650 0,000 Ph 0,4*4,5*,,99,075 4, Beban Ph 0,5**4,5*, 7,470,8 0, Horisontal Ph 0,5*(,5)^*, 0,79 0,8 0,04 Total,444 0,55 8,044 4,77 6.7... Cek Terhadap Guling SF Guling = M. tahanan M. guling 8,044 SF Guling = 4,77 SF Guling =,899, (Aman ) 6.7... Cek Terhadap Geser Jika nilai f diambil 0,6, maka : f * Pv SF Geser = PH 0,5*,444 SF Geser = 0,55 SF Geser =,55, (Aman ) 6.7... Tegangan Pada Dasar Pondasi eks Pv λ = + 6* * C + D + E + F C + D + E + F
VI- 8 0,706 λ = + 6 * *,65 λ =,07 ton/m λ λ,444,65 eks Pv = 6* * C + D + E + F C + D + E + F 0,706 = 6* *,65 λ = 4,84 ton/m,444,65 6.7..4. Daya Dukung Pondasi Diketahui : Berat jenis pasangan batu γb =, ton/m Berat jenis air γw =, ton/m Sudut geser dalam tanah Ø = 6,5 Kohesi tanah Cc = 0,5, ton/m Kedalaman Pondasi d =,75 m Dari data tanah diketahui : Nc = 8,7 Nγ =,7 Nq = 5,64 γt =,65 ton/m ( C + D + E F ) Nγ qult = Cc * Nc + γt * d* Nq + 0,5* γt * + * qult = 0,5*8,7 +,65*,75*5,64 + 0,5*,65* (,65)*,7 qult = 64,978 ton/m q aman = qult 64,978 q aman = q aman =,659 ton/m
VI- 9 Tegangan yang timbul berdasarkan perhitungan : λ =,07 ton/m λ = 4,84 ton/m Karena λ =, 07 ton/m < q aman =,659 ton/m (λ < q aman), maka Konstruksi Aman.