20090511115606Wisnu Aji Prawoto

137

Transcript of 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

Page 1: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

 

Page 2: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

TUGAS AKHIR

REDESAIN BENDUNG PENDEKAN DI DESA BOKOHARJO, PRAMBANAN, KABUPATEN SLEMAN,

D.I. YOGYAKARTA

Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Yogjakarta Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Derajat Sarjana Strata Satu (S1) Teknik Sipil

WISNU AJI PRAWOTO 04 511 088

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA YOGYAKARTA

2009

Page 3: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

i

TUGAS AKHIR

REDESAIN BENDUNG PENDEKAN DI DESA BOKOHARJO, PRAMBANAN, KABUPATEN

SLEMAN, D.I. YOGYAKARTA

Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Yogjakarta Untuk Memenuhi

Persyaratan Memperoleh Derajat Sarjana Strata Satu (S1) Teknik Sipil

WISNU AJI PRAWOTO 04 511 088

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA

2009

Page 4: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

ii

HALAMAN PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

REDESAIN BENDUNG PENDEKAN DI DESA BOKOHARJO, PRAMBANAN, KABUPATEN

SLEMAN, D.I. YOGYAKARTA

Disusun Oleh : WISNU AJI PRAWOTO

04 511 088

Telah diperiksa dan disetujui oleh :

Dosen Pembimbing,

( Ir. ENDANG TANTARAWATI, MT )

Tanggal :

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Sipil,

( Ir. H.FAISOL AM, MS )

Tanggal :

Page 5: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii

MOTTO ........................................................................................................... v

PERSEMBAHAN ............................................................................................... vi

DAFTAR ISI ................................................................................................. vii

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xv

ABSTRAK ................................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................. 2

1.3 Tujuan .................................................................................... 2

1.4 Manfaat .................................................................................. 2

1.5 Batasan Masalah .................................................................... 2

1.6 Lokasi Bangunan .................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................... 4 2.1 Redesain Bendung Tegal........................................................ 4

2.2 Redesain Bendung Kadireso .................................................. 5

2.3 Redesain Bendung Tegal dengan Lokasi pada Kopur ........... 5

2.4 Redesain Bendung Boro dengan lokasi pada as Sungai......... 6

2.5 Redesain Bendung Mrican ..................................................... 7

Page 6: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

viii

BAB III LANDASAN TEORI ....................................................................... 9

3.1 Pemilihan Lokasi Bendung .................................................... 9

3.2 Perancangan Tubuh Bendung ................................................ 11

3.2.1 Perancangan Bentuk dan Elevasi Mercu Bendung .... 11

3.2.2 Perancangan Jari-jari Mercu Bendung ...................... 12

3.2.3 Lebar Efektif Mercu Bendung ................................... 14

3.2.4 Tinggi Muka Air Sebelum Ada Bendung .................. 15

3.2.5 Tinggi Muka Air Setelah Ada Bendung .................... 16

3.2.6 Efek Back Water ........................................................ 16

3.2.7 Perancangan Kolam Olak .......................................... 19

3.2.8 Rip-rap ....................................................................... 22

3.2.9 Perancangan Lantai Muka ......................................... 24

3.3 Perancangan Bangunan Pengambilan .................................... 24

3.4 Perancangan Bangunan Pembilas .......................................... 25

3.5 Perancangan Bangunan Penangkap Pasir .............................. 27

3.5.1 Perancangan Kantong Lumpur .................................. 27

3.5.2 Perencanaan Bangunan Pembilas Kantong Lumpur . 29

3.6 Stabilitas Bendung ................................................................. 29

3.6.1 Gaya-gaya yang Bekerja pada Bendung .................... 29

3.6.2 Kebutuhan Stabilitas ................................................. 32

3.7 Stabilitas Tanggul .................................................................. 34

3.7.1 Gaya-gaya yang Bekerja ........................................... 34

3.7.2 Kebutuhan Stabilitas ................................................. 35

BAB IV METODE PERANCANGAN ......................................................... 37

4.1 Tinjauan Umum ..................................................................... 37

4.2 Subjek Perancangan ............................................................... 37

4.3 Objek Perancangan................................................................. 37

4.4 Data Yang Digunakan ............................................................ 37

Page 7: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

ix

4.4.1 Data Topografi ........................................................... 37

4.4.1 Data Hidrologi ........................................................... 38

4.4.2 Data Morfologi .......................................................... 38

4.4.3 Data Geologi .............................................................. 38

4.5 Langkah-langkah Perancangan ................................................ 38

BAB V PERANCANGAN BENDUNG ...................................................... 40

5.1 Umum ...................................................................................... 40

5.2 Data Perancangan .................................................................... 40

5.3 Perancangan Tubuh Bendung .................................................. 42

5.3.1 Perencanaan Elevasi Mercu Bendung ....................... 42

5.3.2 Perhitungan Tinggi Muka Air Sebelum Ada Bendung 42

5.3.3 Perancangan Saluran Pembilas Bendung .................. 46

5.3.4 Perhitungan Lebar Efektif Bendung ......................... 48

5.3.5 Perancangan Mercu Bendung .................................... 49

5.3.6 Perhitungan Tinggi Muka Air Setelah Ada Bendung 50

5.3.7 Efek Back Water ........................................................ 52

5.3.8 Perancangan Kolam Olak .......................................... 54

5.3.9 Perancangan Rip – rap ............................................... 57

5.3.10 Perancangan Lantai Muka ......................................... 59

5.4 Perancangan Bangunan Pengambilan ...................................... 64

5.5 Perancangan Saluran Penangkap Pasir .................................... 65

5.5.1 Saluran penangkap pasir (kantung pasir) ................... 65

5.5.2 Perancangan bangunan pembilas saluran penang-

kap pasir ..................................................................... 69

5.6 Perancangan Tanggul ............................................................... 71

5.6.1 Perancangan tanggul sisi kiri bendung ...................... 71

5.6.2 Perancangan tanggul sisi kanan bendung .................. 71

5.7 Analisa Stabilitas Bendung ...................................................... 72

Page 8: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

x

5.7.1 Gaya yang Bekerja..................................................... 72

5.7.2 Stabilitas Bendung saat kondisi air normal ............... 82

5.7.3 Stabilitas Bendung Saat Kondisi air Banjir ............... 92

5.8 Analisa Stabilitas Tanggul ...................................................... 98

5.8.1 Gaya yang Bekerja..................................................... 98

5.8.2 Stabilitas Bendung saat kondisi air normal ............... 102

BAB VI PEMBAHASAN .............................................................................. 105

BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 108

7.1 Kesimpulan .............................................................................. 108

7.2 Saran ........................................................................................ 108

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 109

LAMPIRAN

Page 9: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 5.1 Data hasil perhitungan debit banjir ..................................................... 41

Tabel 5.2 Perhitungan tinggi muka air di hulu bendung ...................................... 44

Tabel 5.3 Hubungan tinggi muka air (h) dan debit (Q) setelah ada bendung. ..... 51

Tabel 5.4 Panjang hasil hitungan curve kedalaman air pengaruh “back water” .. 54

Tabel 5.5 Panjang rembesan air untuk panjang lantai muka. ............................... 62

Tabel 5.6 Jalur rembesan dan tekanan air bendung pada kondisi air normal. ..... 74

Tabel 5.7 Jalur rembesan dan tekanan air bendung pada kondisi air banjir ........ 78

Tabel.5.8 Gaya berat sendiri bendung.................................................................. 80

Tabel.5.9 Gaya akibat gempa. .............................................................................. 82

Tabel.5.10 Berat sendiri dan momen guling ........................................................ 83

Tabel.5.11 Gaya tekanan air ................................................................................ 83

Tabel.5.12 Beban dan momen akibat gempa ....................................................... 84

Tabel.5.13 Rencana pembebanan dalam keadaan air normal ............................. 85

Tabel.5.14 Berat sendiri terhadap bahaya geser ................................................... 86

Tabel.5.15 Gaya tekan air .................................................................................... 87

Tabel.5.16 Beban dan momen gempa .................................................................. 88

Tabel.5.17 Rencana pembebanan dalam keadaan air normal .............................. 89

Tabel.5.18 Berat sendiri dan momen guling ....................................................... 92

Tabel.5.19 Gaya tekanan air pada kondisi air banjir ............................................ 93

Tabel.5.20 Gaya dan momen gempa .................................................................... 94

Tabel.5.21 Rencana pembebanan dalam keadaan air banjir ................................ 94

Tabel.5.22 Beban sendiri terhadap gaya geser ..................................................... 95

Tabel.5.23 Gaya tekanan air................................................................................. 96

Tabel.5.24 Beban dan momen gempa .................................................................. 96

Tabel.5.25 Rencana pembebanan dalam keadaan air banjir ................................ 97

Page 10: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

xii

Tabel.5.26 Gaya tekanan tembok penahan tanah ................................................ 99

Tabel.5.27 Gaya horizontal dan momen ............................................................. 100

Tabel.5.28 Gaya horizontal dan momen ............................................................. 101

Tabel.5.29 Gaya dan momen yang terjadi ........................................................... 103

Tabel.5.30 Perbandingan hasil redesain dengan desain yang ada ..................... 104

Page 11: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lokasi Bendung Pendekan ............................................................... 3

Gambar 3.2 Mercu Tipe Bulat dengan 2 Jari-jari ................................................ 13

Gambar 3.3 Pengaruh penggenangan “Back Water” ........................................... 17

Gambar 3.4 Kolam Olak tipe Vlugter .................................................................. 22

Gambar 3.5 Rip-rap .............................................................................................. 23

Gambar 3.6 Titik tinjauan patah tarik .................................................................. 33

Gambar 3.7 Titik tinjauan gaya guling ................................................................ 35

Gambar 4.1 Bagan Alir Perancangan Bendung ................................................... 39

Gambar 5.1 Penampang basah sungai .................................................................. 43

Gambar 5.2 Hubungan debit (Q) dan tinggi muka air (h) .................................... 45

Gambar 5.3 Saluran pembilas bendung ............................................................... 48

Gambar 5.4 Mercu bendung dengan 2 jari-jari ................................................... 50

Gambar 5.5 Hubungan debit (Q) dan tinggi muka air (h) .................................... 52

Gambar 5.6 Pengaruh penggenangan “Back Water” ........................................... 54

Gambar 5.7 Elevasi Kolam Olak ........................................................................ 56

Gambar 5.8 Kolam Olak ...................................................................................... 57

Gambar 5.9 Rip – rap ........................................................................................... 59

Gambar 5.10 Lantai Muka .................................................................................. 61

Gambar 5.11 Saluran Pengambilan ...................................................................... 65

Gambar 5.12 Penampang kantung pasir............................................................... 67

Gambar 5.13 Potongan saluran pembilas kantung pasir ..................................... 70

Gambar 5.14 Tanggul Sisi Kiri Bendung ............................................................. 71

Gambar 5.15 Tanggul Sisi Kanan Bendung ......................................................... 72

Gambar 5.16 Tekanan air pada kondisi normal .................................................. 74

Gambar 5.17 Tekanan air pada kondisi banjir .................................................... 78

Page 12: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

xiv

Gambar 5.18 Berat sendiri .................................................................................. 79

Gambar 5.19 Gaya akibat gempa ........................................................................ 81

Gambar 5.20 Berat sendiri .................................................................................. 82

Gambar 5.21 Gaya akibat gempa sebagai tinjauan bahaya guling ....................... 84

Gambar 5.22 Titik tinjauan bahaya patah tarik .................................................... 90

Gambar 5.23 Berat sendiri bendung .................................................................... 92

Gambar 5.24 Gaya akibat gempa sebagai tinjauan bahaya guling ....................... 93

Gambar 5.25 Gaya dan diagram tekanan tembok penahan tanah ....................... 98

Gambar 5.26 Miring tanah dan sudut tembok bagian bawah .............................. 99

Gambar 5.27 Momen guling ditinjau dari titik A ............................................... 102

Page 13: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar Situasi Bendung

Lampiran 2 Gambar Denah Bendung

Lampiran 3 Gambar Potongan A – A

Lampiran 4 Gambar Potongan B – B

Lampiran 5 Gambar Potongan C – C

Lampiran 6 Gambar Saluran Kantung pasir

Lampiran 7 Bentuk – bentuk mercu

Lampiran 8 Bentuk – bentuk bendung mercu Ogee

Lampiran 9 Tabel k dan n

Lampiran 10 Faktor koreksi C1 pada bendung mercu Ogee

Lampiran 11 Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu Ogee

Lampiran 12 Lebar efektif bendung

Lampiran 13 Peredam energi tipe bak tenggelam

Lampiran 14 Jari-jari minimum bak

Lampiran 15 Batas minimum tinggi air

Lampiran 16 Batas maksimum tinggi air

Lampiran 17 Diagram Sield

Lampiran 18 Karakteristik Saluran dan Kemiringan

Lampiran 19 Tinggi Jagaan

Lampiran 20 Harga-harga Minimum Angka Rembesan Lane (CL)

Lampiran 21 Koefisien Jenis Tanah

Lampiran 22 Daerah Gempa di Indonesia

Lampiran 23 Periode Ulang dan Percepatan Dasar Gempa

Lampiran 24 Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan

Lampiran 25 Kombinasi Pembebanan

Lampiran 26 Faktor Keamanan Terhadap Guling

Page 14: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

xvi

Lampiran 27 Faktor Keamanan Tehadap Geser

Lampiran 28 Gambar gaya tekanan air pada kondisi normal

Lampiran 29 Gambar gaya tekanan air pada kondisi banjir

Lampiran 30 Gambar gaya berat sendiri bendung sebagai tinjauan terhadap bahaya

guling.

Lampiran 31 Gambar gaya akibat gempa sebagai tinjauan bahaya guling

Lampiran 32 Gambar gaya akibat beban gempa

Lampiran 33 Gambar gaya berat sendiri bendung

Lampiran 34 Besarnya aliran harian

Lampiran 35 Kartu peserta tugas akhir

Lampiran 36 Kartu presensi konsultasi tugas akhir mahasiswa

Page 15: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

xvii

ABSTRAK

Indonesia merupakan sebuah negara berkembang dengan kondisi masyarakat yang agraris, didukung oleh kondisi alam yang sangat memadahi. Dengan Sumber Daya Alam yang sangat melimpah ditambah dengan Sumber Daya Manusia yang ada maka sektor pertanian menjadi sangat dan berpotensi besar bila dikembangkan di Indonesia. Oleh karena itu diperlukan suatu upaya dari pemerintah untuk mempertahakan, mendukung, dan mengembangkan sektor pertanian. Salah satunya adalah pengembangan, rehabilitasi dan optimalisasi sarana dan prasarana, seperti jaringan irigasi. Guna mendukung hal tersebut maka dibuat sebuah bangunan bendung yang merupakan hulu dari suatu jaringan irigasi. Bendung Pendekan yang terletak di Kabupaten Sleman melayani 296,6 Ha lahan pertanian yang masih sangat potensial untuk dikembangkan akan tetapi terdapat komponen yang tidak bekerja sebagaimana mestinya. Oleh karena itu dilakukan perancangan ulang terhadap bendung tersebut sebagai media pembelajaran bagi mahasiswa, sehingga diharapkan dapat berperan dalam pembangunan di Indonesia.

Desain dilakukan menggunakan data-data yang telah ada termasuk debit banjir dan pengambilan. Debit rancangan yang digunakan adalah sebesar 96,4 m3/dt. Langkah-langkah dalam melakukan perancangan ini antara lain survey lokasi dan dokumentasi lapangan, pengumpulan data dan referensi, perumusan masalah, membuat batasan masalah, merencanakan dan merancang teknis bangunan, pembahasan hasil redesain dengan desain yang ada di lapangan, kemudian tahap terakhir adalah penarikan kesimpulan.

Desain baru menghasilkan dimensi bendung sebagai berikut, mercu bendung tipe bulat dengan R1=0,4 m, R2=0,8 m berkemiringan 1:1. Lebar pintu pengambilan 1,5 m, pembilasan tipe periodik dengan 1 pintu selebar 1 m, lebar efektif mercu 59,6 m . Kolam olak tipe Vlughter dengan panjang 11,8 m, panjang rip-rap 7 m. Panjamg lantai muka 78 m dan bangunan penangkap pasir sepanjang 163,5 m dengan penampang trapezium dan persegi panjang pada dasar saluran sebagai kantung sedimen. Desain baru telah memenuhi syarat stabiitas terhadap bahaya piping, guling dan geser.

Page 16: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah sebuah Negara yang sedang berkembang. Negara dengan

penduduk lebih dari 200 juta ini termasuk Negara Agraris, karena sebagian

penduduknya bekerja di sektor pertanian. Dengan keadaan alam yang subur curah

hujan yang tinggi dan memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim

penghujan, maka pertanian tepat dikembangkan di negara ini. Oleh sebab itu

sektor pertanian di Indonesia akan sangat penting bagi perkonomian bangsa

Indonesia.

Pertanian adalah suatu kegiatan pembudidayaan tanaman yang diharapkan

dapat memberikan nilai ekonomi. Dalam hal ini dititik beratkan kepada pertanian

tanaman makanan pokok sebagian besar mayarakat Indonesia yaitu padi (padi

sawah). Padi sawah merupakan tanaman yang dalam hidupmya memerlukan

penggenangan air selama 3,5 bulan untuk varietas biasa dan 2,5 bulan untuk

varietas unggul. Untuk memenuhi kebutuhan air tersebut maka diperlukan

jaringan irigasi yang dapat mendistribusikan air dari sungai secara kontinyu dan

dengan debit tertentu. Akan tetapi tidak semua daerah dapat langsung dialiri air

dengan jaringan irigasi tersebut, hal ini disebabkan oleh terbatasnya debit air di

sungai tersebut. Oleh karena itu perlu adanya sebuah bangunan air yang dapat

mengatasi masalah tersebut. Bangunan yang dimaksud adalah bangunan bendung.

Bendung Pendekan merupakan hulu dari jaringan irigasi Opak Oyo yang

melayani 296,6 Ha lahan pertanian diwilayah Kabupaten Sleman, sehingga

kondisi bendung akan sangat berpengaruh terhadap masyarakat pengguna jaringan

irigasi tersebut. Seiring dengan pentingnya fungsi bangunan tersebut maka penulis

akan melakuakan redesain Bendung Pendekan sebagai sarana pembelajaran dalam

melakukan perancangan bendung.

Page 17: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

2

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana agar Bendung Pendekan dapat melayani kebutuhan irigasi

296,6 Ha lahan pertanian di wilayah Kabupaten Sleman secara optimal. Penulis

akan melakukan perancangan ulang terhadap fisik bangunan bendung pendekan

sebagai tugas akhir.

1.3 Tujuan

Mendesain ulang Bendung Pendekan sehingga didapat desaian yang dapat

berfungsi secara optimal, meliputi perencanaan dimensi bangunan utama bendung

yaitu mercu bendung, bangunan pembilas utama, bangunan pengambilan, kolam

olak, lantai muka, dan rip - rap.

1.4 Manfaat

Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Memberikan pengetahuan dan kontribusi dalam bidang perencanaan

banguan air khususnya bendung

2. Dapat membandingkan desain baru dengan desain sebelumnya.

1.5 Batasan Masalah

Agar perencanaan dalam penulisan tugas akhir ini lebih terarah maka

penulis melakukan pembatasan masalah, yaitu sebagai berikut :

1. Data perancangan diambil dari CV.Hara Konsultan.

2. Mercu dirancang menggunakan bendung tipe bulat.

3. Kolam Olak tipe Vlugter.

4. Perencanaan lantai muka menggunakan metode Lane.

5. Perhitungan stabilitas bendung meliputi stabilitas terhadap bahaya

guling dan geser.

Page 18: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

3

1.6 Lokasi Bangunan

Bendung Pendekan terletak di Dusun Gendukan, Desa Bokoharjo,

Kecamatan Prambanan, Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta.

Jl.P

ram

bana

n-Pi

yung

an

U

Dusun Bangsiran

Dusun Kebondalem

Dusun GendukanDusun Pendekan

Bendung Pendekan

Sungai Opak

Gambar 1.1 Lokasi Bendung Pendekan

Page 19: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Redesain Bendung Tegal

Redesain Bendung Tegal dilakukan oleh Windri Eka Yulianti dan Andi

Aprizon pada tahun 2003.Bendung Tegal terletak di Dusun Tegal, Desa Talaban,

Kecamatan Imogiri, Kabupaten Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta. Bendung

tersebut direncanakan melayani 614,33 Ha areal pertanian dengan luas DAS 160,2

km2 dan panjang sungai 65 km dengan kemiringan 0,0025.

Bendung dirancang dengan debit banjir rencana dengan kala ulang 100

tahun adalah 703,439 m3/dt. Analisis banjir rencana tersebut dihitung

menggunakan metode Rational Jepang. Bendung Tegal didesain dengan 2 pintu

pengambilan dikiri dan kanan bendung. Debit rencana pada saluran pengambilan

disebelah kanan adalah 0,815 m3/dt untuk mengairi lahan pertanian seluas 144,4

Ha, sedangkan pada sebelah kiri adalah 0,275 m3/dt untuk mengairi 469,93 Ha.

Desain Bendung Tegal ini dirancang menggunakan mercu bendung tipe

bulat dengan 2 jari-jari, dengan R1 = 1 m dam R2 = 2 m. Tinggi elvasi mercu

adalah +125,8 m dengan tinggi mercu 6,68 m.dan berdasarkan dari hasil

perhitungan maka dirancang lebar bendung adalah 119 m. Untuk menghanyutkan

sedimen dihulu bendung maka saluran pembilasan didesain menggunakan saluran

pembilas bendung didalam as sungai sebanyak 2 pintu pembilas dengan lebar

masing-masing pintu 1,5 m yang dipisahkan dengan 1 buah pilar pembilas dengan

lebar 1 m. Sedangkan antara mercu bendung dan saluran pembilas dipisahkan

dengan 1 buah pilar utama dengan lebar 1,5 m, sehingga didapat lebar efektif

mercu bendung adalah 113,5 m. Sebagai bangunan peredam energi dirancang

kolam olak dengan tipe Vlugter dihilir bendung dengan panjang kolam olakan 9,4

m. Sedangkan untuk mengaasi bahaya gaya up-lift dirancang lantai muka dihulu

bendung sepanjang 45,87 m.

Page 20: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

5

2.2 Redesain Bendung Kadireso

Redesain Bendung Kadireso yang terletak di kali Kadireso dilaksanakan

oleh PT. Tatareka Paradya pada tahun 2004. Bendung tersebut tidak berfungsi

karana ada kerusakan pada bagian saluran pengambilan. Dan juga elevasi mercu

yang kurang tinggi sehingga kebutuhan debit tidak terpenuhi.

Perencanaan dilakukan dengan mempertahankan bangunan utama, dengan

perbaikan-perbaikan pada bagian yang mengalami kerusakan sesuai dengan

kondisi normal. Kelemahan pintu pengambilan air dari intake kiri dengan

konstruksi skot balk adalah sulit pengoperasiannya saat terjadi banjir sehingga

didesain ulang dengan pintu sorong baja.

Penambahan tinggi elevasi mercu tentu akan mempengaruhi tinggi muka

air sehingga perlu peninggian tanggul dan perubahan saluran primer. Saluran

pembawa bendung Kadireso kondisinya cukup baik dengan pasangan batu putih

sepanjang ± 75 m. berdasarakan pengukuran Pt. Tatareka diparoleh luas 11 Ha

daerah irigasi.Dibutuhkan 200 m saluran pembawa sehingga dilakukan

penambahan sepanjang 125 m dengan pasangan batu. Karena daerah irigasi yang

tidak begitu luas maka dibuat sistem irigasi langsung dari pintu pengambilan

dibuatkan saluran pembawa langsung keareal persawahan tanpa bangunan

pelengkap maupun sadap.

2.3 Redesain Bendung Tegal Dengan Lokasi Pada Kopur.

Redesain terhadap Bendung Tegal dengan lokasi pada kopur dilakukan

oleh Nindya Amburika dan Abdullah Ghofur pada tahun 2005. Bendung Tegal

terletak didusun Tegal, kecamatan imogiri, kabupaten Bantul, Daerah Istimewa

Yogyakarta. Bendung Tegal yang telah ada didesain terletak di dasar sungai.

Dengan luas DAS adalah 160,2 km2, panjang sungai adalah 65 km dan

kemiringan dasar sungai rata-rata adalah 0,00329.

Analisis hidrologi untuk mencari banjir rencana menggunakan metode

Haspers, FRS Jawa-Sumatera dan Rational Jepang kemudian didapat debit kala

ulang 100 tahun (Q100) sebesar 869,33 m3/dt. Debit rencana yang dipakai 0,85

Page 21: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

6

m3/dt untuk mengairi 144,4 Ha areal sebelah kanan dan 0,275 m3/dt untuk

mengairi areal sebelah kiri dengan luas 469,93 Ha.

Desain bendung Tegal ini dengan menggunakan tipe kolam olak Vlugter

dan mercu bentuk bulat. Dari hasil perhitungan desain bendung tegal ini dirancang

lebar bendung adalah 110 m, desain pintu pembilas sebanyak 1 buah dengan lebar

1,5 m terletak didalm as sungai disisi pilar utama bendung dengan lebar 1,5 m

sehingga lebar efektif menjadi 100 m. Tinggi mercu adalah 6,887 m, dengan jari-

jari terkecil adalah 1,9 m dan jari terbesar adalah 3,8 m, panjang kolam olak

dirancang 7,907 m dan digunakan lantai muka sepanjang 40 m. Untuk bangunan

pengambilan didesain kanan dan kiri, untuk pintu sebelah kiri menggunakan

gorong-gorong.

2.4 Redesain Bendung Boro Dengan Lokasi Pada As Sungai

Redesain Bendung Boro dilakukan oleh Zulfendi dan Hendro Amalin

Ritonga pada tahun 2007. Bendung Boro terletak di kali Bogowonto, kabupaten

Purworejo, Propinsi Jawa Tengah.. Bendung Tegal yang telah ada didesain

terletak di sudetan atau kopur kemudian lokasi bendung tersebut didesain ulang

pada as sungai. Bendung Boro memiliki luas DAS adalah 321,04 km2 dan panjang

sungai adalah 45,36 km.

Bendung Boro ini didesain pada as sungai dengan lebat 80,5 m, dan dari

analisa hidrologi didapatkan debit banjir 701,3953 m3/dt. Besarnya debit

diperoleh dengan metode Haspers. Untuk menghindari bahaya piping dan erosi

bawah tanah perlu memperpanjang jalanya air dibawah bendung, maka digunakan

lantai muka sepanjang 90 m dari hulu bendung. Pada redesain ini dirancang

bangunan peredam energi dengan kolam olak Tipe Vlugter, dengan panjang

kolam olakan 15,82 m, yang telah aman untuk meredam energi dari mercu

bendung dengan elevasi +38,15 m dengan elevasi dasar olakan +32,2 m. Untuk

menghindari terjadinya penggerusan dihilir kolam olak maka bagian ini

dilengkapi dengan bangunan konstruksi lindung / rap-rap. Yang terdiri dari

bongkahan batu alam dengan diameter 0,46 m dengan panjang 32,72 m. Redesain

Page 22: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

7

bendung Boro yang diletakkan pada as Sungai membutuhkan dimensi bendung

yang lebih besar dari pada bendung Boro pada kopur. Hal ini dapat dilihat dari

berat sendiri bendung pada as sungai adalah 604,213 Ton sedangkan pada desain

yang lama berat bendung adalah 90,433 Ton. Perbedaan juga dapat dilihat dari

elevasi mercu pada bendung Boro pada as sungai adalah 9,89 m, sedangkan pada

sudetan tinggi bendung 2 m.

Dari keterangan diatas dapat disimpulkan bahwa hasil redesai bendung

Boro pada as sungai memiliki kelemahan, karena bendung harus memiki bentuk

atau dimensi yang lebih besar dibandingkan dengan desain bendung Boro dengan

lokasi pada kopur atau sudetan. Hal ini dapat merugikan karena akan

menyebabkan suatu pemborosan bila ditinjau dari segi perbedaan volume

bendung yang besar.

2.5 Redesain Bendung Mrican

Redesain bendung mrican dilakukan oleh Emil Adly dan Eno Susilowati

pada tahun 2007. Bendung Mrican terletak di kali Gajah Wong di Dusun Mrican,

Desa Tamanan, Kecamatan Giwangan, Kabupaten Bantul, Propinsi Daerah

Istimewa Yogyakarta. Bendung. Bendung Mrican direncanakan sebagai bendung

tetap yang berungsi untuk meninggika elevasi muka air sehingga air dapat disadap

kemudian dimanfaatkan ke tempat yang membutuhkan. Bendung Mrican terletak

di as sungai dengan lebar sungai 37,5 m dan levasi dasar sungai rerata disekitar

bendung adalah + 67,00 m.

Bendung Mrican melayani 141 Ha lahan irigasi dengan debit dipintu

pengambilan sebesar 0,309 m3/dt. Debit Banjir rencana adalah 125,907 m3/dt

yang diperoleh dari analisa debit banjir yang dilakukan oleh PT. Tatareka

Paradya. Mercu bendung didesain dengan 1 buah pintu pembilas dengan lebar 0,7

m sedangkan pada desain yang ada terdapat perbedaan yang cukup besar yaitu

menggunakan 2 buah pintu dengan lebar masing- masing pintu 1,2 m, yang dapat

diartikan mendekati ¼ kali dari desain yang ada. Perbedaan ini juga terlihat pada

panjang salurang penangkap pasir, pada desain baru panjang saluran 4 kali lebih

Page 23: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

8

panjang dari desain yang ada yaitu 119,0125 m sedangkan dari desain yang ada

sepanjang 40 m.

Dari hasil redesain diperoleh elevasi mercu bendung +71,80 m dan elevasi

muka air banjir +73,22 lebih rendah dibandingkan dengan desain yang ada yaitu

elevasi mercu bendung +71,6 m dan elevasi meka air banjir + 73,90 m. Pada

bagian mercu bendung dedesain berbeda dengan desain yang ada yaitu dedesain

dengan mercu tipe bulat dengan 2 jari-jari yaitu R1= 0,6675 m dan R2 = 1,335 m,

sedangkan pada desain yang lama menggunakan mercu tipe Ogee. Bangunan

peredam energi dirancang sama dengan desain bendung yang ada yaitu dengan

kolam olak dengan tipe USBR tipe III. Tetapi pada desain baru dirancang

dilengkapi dengan bangunan peredam gerusan atau rip-rap dengan panjang

13,2199 m dengan diameter batuan 0,1337 m. Untuk memperpanjang jalannya air

di bawah pondasi pada desain baru dirancang mengunakan lantai muka pada hulu

bendung dengan panjang 27,5 m dan pada dsain lama menggunak lantai muka

dengan panjang 32,5 m.

Page 24: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

9

BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Pemilihan Lokasi Bendung

Pemilihan lokasi bendung merupakan suatu tahapan penting, karena lokasi

bendung akan menentukan letak dan luas daerah irigasi yang akan dilayani. Selain

itu pemilihan lokasi juga berpengaruh pada saat proses konstruksi. Pemilihan

lokasi yang tepat akan dapat memberikan suatu manfaat yang besar tapi

sebaliknya bila terjadi pemilihan yang kurang tepat dapat mendatangkan musibah

ataupun kendala, baik pada saat pembangunan maupun saat opersionalnya. Oleh

karena itu pemilihan lokasi bendung harus dilakukan dengan tepat, dengan

memperhitungkan beberapa faktor yaitu Topografi, Hidrologi, Morfologi,

Geologi, Mekanika Tanah, dan bangunan lain yang akan dibangun.

Bendung berdasarkan operasionalnya dapat dibedakan menjadi :

a. bendung tetap

Bendung tetap adalah bendung yang terdiri dari ambang tetap atau

permanen, sehingga muka air banjir tidak dapat diatur elevasinya.

Bendung ini biasanya digunakan di sungai-sungai pada bagian hulu

dan tengah.

b. bendung gerak

Bendung gerak adalah bendung yang terdiri dari ambang yang dapat

bergerak (pintu sorong, radial dan tipe lainnya), sehingga dapat

melakukan terhadap muka air banjir. Bendung ini biasa digunakan di

sungai-sungai pada bagian hilir di daerah yang datar.

Bendung berdasarkan lokasi bangunan dapat dibedakan menjadi :

a. pada palung sungai

Bendung pada pada palung sungai adalah bendung yang dibangun di

dasar sungai pada as sungai tersebut.

Page 25: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

10

b. pada sudetan atau kopur

Bendung pada kopur adalah bendung yang dibangun diluar as sungai

dengan membuat aliran sungai baru melewati bendung tersebut.

Penempatan bendung dapat dilakukan di dalam sungai ataupun diluar

sungai (sudetan). Pemilihan lokasi bendung ini akan sangat berpengaruh pada

kemampuan kerja suatu bendung pada saat operasinalnya dan pada proses

pelaksanaan konstruksinya. Oleh karena itu sangat perlu diperhatikan faktor yang

akan mempengaruhinya, sehingga akan didapatkan suatu kondisi yang tepat dan

paling menguntungkan

Keuntungan bendung yang ditempatkan di sudetan sungai adalah sebagai

berikut :

a. Memudahkan dalam pelaksanaan konstruksi, tidak ada gangguan aliran

sungai.

b. Waktu pelaksanaan tidak bergantung kepada musim

c. Dapat memilih tanah pondasi yang lebih baik, karena lokasi pondasi

bukan didasar sungai.

d. Penempatan lokasi intake, kantung pasir dan saluran lebih baik dengan

menyesuaikan dengan lokasi sudetan

Kerugian bendung yang ditempatkan disudetan sungai adalah sebagai

berikut :

a. Adanya perubahan morfologi sungai.

b. Dapat mengganggu ekosistem yang ada, karena akan merubah tata

letak sungai.

c. Diperlukan tanggul penutup sungai yang cukup besar.

d. Ada proses pengerukan yang besar untuk membuat sudetan.

Sedangkan keuntungan bendung yang ditempatkan di dasar sungai adalah

sebagai berikut :

a. Tidak ada pekerjaan penutupan sungai untuk mengalihkan aliran kea

rah sudetan yang telah dibuat

b. Tidak ada proses pembuatan sudetan yang memerlukan perhatian yang

tinggi terhadap masalah keteknikan sungai.

Page 26: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

11

Kerugian bendung yang ditempatkan di dasar sungai adalah sebagai

berikut :

a. Dalam pelaksanaan konstruksi ada gangguan aliran sungai sehingga

perlu adanya pekerjaan-pekerjaan sementara seperti pembuatan saluran

pengelak, tanggul penutup, dan cofferdam.

b. Waktu pelaksanaan bergantung kepada musim

3.2 Perancangan Tubuh Bendung

3.2.1 Perancangan Bentuk dan Elevasi Mercu Bendung

Tipe mercu bendung yang sering digunakan di Indonesia sebagai bendung

pelimpah adalah tipe Ogee dan tipe bulat. Kedua bentuk mercu tersebut dipakai

baik untuk konstruksi beton, pasangan batu dan kombinasi beton dengan pasangan

batu.

Untuk mengetahui elevasi muka air yang diperlukan, tinggi, kedalaman air

dan kehilangan tinggi energi berikut harus dipertimbangkan.

1. Elevasi sawah tertinggi

2. Kedalaman air sawah

3. Kehilangan Tenaga :

a. saluran tersier ke sawah

b. kemiringan saluran tersier

c. bangunan gorong-gorong

d. bangunan bagi

e. kemiringan saluran primer

f. kemiringan saluran sekunder

g. di pintu pengambilan

h. akibat kantung sedimen

i. akibat bagunan ukur debit

j. akibat fluktuasi di pintu pengambilan

Page 27: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

12

3.2.2 Perancangan Jari-jari Mercu Bendung

3.2.2.1 Tipe Bulat

Pada perencanaan ini dirancang menggunakan mercu bendung tipe bulat

dengan 2 jari-jari, R1 dan R2. Untuk Menentukan jari-jari mercu bendung

digunakan rumus sebagai berikut :

Rumus “Bunschu” :

21

23

.gm.b.dQ = ... (3.1)

Dengan :

Q = debit aliran yang melewati mercu (m3/dt)

m = koefisien peluapan (1,33)

b = lebar efektif bendung (m)

d = tinggi air diatas mercu = 2/3H (m)

H = tinggi air dibagian huku bendung (m)

= h+k

k = besarnya energi kecepatan aliran diatas mercu bendung (m)

Untuk menetapkan R1 dipakai metode “Kregten” sebagai rumus

pendekatan :

Bila : 8,31

1 =RH dan mR 11 < , maka;

HR 5,01 = dan 12 2RR =

Dengan :

P = tinggi bendung dari dasar sungai (m)

R1, R2 = jari-jari mercu bendung (m)

Page 28: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

13

R1

0,40,8

R2

Hk

d

Gambar 3.2 Mercu Tipe Bulat dengan 2 Jari-jari

3.2.2.2 Tipe Ogee

Mercu Ogee adalah sebuah mercu bendung yang memiliki bentuk tirai

luapan bawah dari bendung ambang tajam aerasi. Oleh karena itu mercu ini tidak

akan memberikan tekanan sub atmosfir pada permukaan mercu sewaktu bending

mengalirkan air pada debit rencana.Untuk debit rendah , air akan memberikan

tekanan kebawah pada mercu.

Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, US Army Corp

of Engineers telah mengambangkan persamaan berikut. n

dd hX

K1

hY

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡= ... (3.2)

Dengan :

X,Y = koordinat permukaan hilir

hd = tinggi energi rencana diatas mercu

K,n = parameter untuk berbagai kemiringan hilir

Untuk bentuk-bentuk mercu Ogee terdapat dalam lampiran Gambar 4.9 Lampiran

8, harga-harga K dan n dapat dilihat dalam Tabel 4.2 Lampiran 9.

Page 29: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

14

Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bending tipe Ogee adalah

sebagai berikut :

1,5d 1

.b.H.g32.

32.CQ = ... (3.3)

Dengan :

Q = debit (m3/dt)

Cd = koefisien debit = C0.C1.C2

C0 = konstanta = 1,30

C1 = fungsi p/hd dan H1/hd

C2 = faktor koreksi untuk permukaan hulu

g = percepatan grafitasi = 9,8 m/dt2

b = lebar mercu (m)

H1 = tinggi energy diatas mercu (m)

Untuk harga koefisien debit C1, C2 dalam dilihat dalam Gambar 4.7

Lampiran 10 dan Gambar 4.10 Lampiran 11.

3.2.3 Lebar efektif mercu Bendung

Lebar efektif mercu adalah panjang bersih mercu bendung, yaitu lebar

sungai dilokasi bendung dikurangi dengan lebar pilar utama dan lebar saluran

pembilas bendung. Untuk Menentukan lebar efektif mercu bendung digunakan

rumus sebagai berikut :

( ) 1H2BBe ap KnK +−= ... (3.4)

Dengan :

Be = lebar efektif mercu bendung (m)

B = lebar mercu bendung (m)

n = jumlah pilar = pilar utama + pilar saluran pembilas

Kp = koefisien kontraksi pilar

Ka = koefisien kontraksi pangkal bendung

H1 = tinggi energi (m)

Harga-harga koefisien Kp dan Ka didapat pada tabel 4.1 Lampiran 12

Page 30: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

15

3.2.4 Tinggi Muka Air Sebelum Ada Bendung

Untuk Menentukan tinggi muka air sungai di hulu dan di hilir bendung

digunakan rumus-sebagai berikut :

A.VQ = ... (3.5)

Dengan :

Q = debit sungai (m3/dt)

A = luas tampang basah (m2)

V = kecepatan aliran (m/dt)

Untuk mempermudah dalam melakukan perhitungan maka penampang

sungai diasumsikan berbentuk trapezium dan lebar dasar sungai dianggap sama.

Maka didapat persamaan luas penampang sungai sebagai berikut:

m.h)h(bA += ... (3.6)

2m12h.BP ++= ... (3.7)

Dengan :

A = luas tampang basah sungai (m2)

b = lebar dasar sungai (m)

h = tinggi air banjir (m)

P = keliling basah aliran sungai (m)

m = kemiringan talud/tebing sungai

Dianggap bahwa kecepatan aliran sungai dapat dicari pendekatannya

dengan menggunakan rumus “De-Chezy” sebagai berikut :

R.ICV = ... (3.8)

Untuk menghitung koefisien Chezy,menggunakan rumus Basin sebagai

berikut :

RJb1

87C+

= ... (3.9)

Dengan :

C = koefisien Chezy (m1/2/dt)

R = A/P = jari-jari Hydraulis (m)

Page 31: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

16

Jb = kekasaran dinding Basin = 0,85

I = kemiringan rata-rata dasar sungai

3.2.5 Tinggi Muka Air Setelah Ada Bendung

Untuk Menentukan tinggi muka air setelah ada bendung digunakan rumus

sebagai berikut :

21

23

.gm.b.dQ = ... (3.1)

“ Verwoerd ” ( )

232

ph1..h.m

274k

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= ... (3.10)

“ Kreghten “ 2

Rh50,0181,49m⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ −−= ... (3.11)

Dengan :

P = tinggi bendung dari dasar sungai (m)

= Elevasi mercu bendung – Elevasi dasar sungai

b = lebar efektif mercu bendung (m)

d = tinggi air diatas mercu m

h = tinggi muka air (m)

R2 = diameter terbesar mercu (m)

3.2.6 Efek “Back Water”

Efek back water adalah suatu perubahan keadaan sungai dihulu bendung

akibat adanya pembendungan air dengan bangunan pelimpah, yaitu berupa

terjadinya kenaikan muka air hulu bendung yang merambat ke udik atau hulu

sungai. Kemudian panjang efek back water ini merupakan panjang tanggul banjir

yang harus diperhitungkan.

Pada perancangan efek back water terdapat 2 cara yang digunakan, yaitu

cara pendekatan dan grafis. Untuk menentukan panjangnya penggenangan akibat

air banjir dengan cara pendekatan adalah sebagai berikut :

Untuk 1ah≥ , maka digunakan rumus

Page 32: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

17

I2hL = ... (3.12)

Untuk 1ah< , maka digunakan rumus

IzaL +

= ... (3.13)

2

LX1hZ ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −= ... (3.14)

Dengan :

L = panjang pengaruh pembendungan (m)

h = tinggi muka air banjir berhubung ada bendung di hulu bendung

I = kemiringan dasar sungai

a = tinggi air banjir sebelum ada bendung

z = kedalaman air pada jarak X meter dari bendung (m)

X

zh

L

aI (d a s a r su n g a i)

? H

Gambar 3.3 Pengaruh penggenangan “Back Water”

Untuk menentukan panjangnya penggenangan akibat air banjir dengan

cara grafis adalah sebagai berikut :

hSfIg.A

.Bα.Q1S

2

⎟⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜⎜

−= ... (3.15)

Page 33: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

18

⎟⎟⎟

⎜⎜⎜

⎛=

⎟⎟⎟

⎜⎜⎜

⎛=

34

2

22

310

34

22

.RA

.Qn

A

P.QnSf ... (3.16)

h..n1

g.A.Bα.Q1

S

310

34

22

3

2

⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜

−=

A

PQ ... (3.17)

Η= F(h).∆S ... (3.18)

Dengan :

S = jarak antara dua tampang yang ditinjau (m)

h = selisih dalam air antara dua tampang yang ditinjau (m)

α = koefisien coraolis = 1

Q = Debit rencana (m3/dt)

A = luas tampang basah alira (m2)

n = koefisien Manning

p = keliling basah

Sf = kemiringan garis energi

I = kemiringan dasar sungai/saluran

B = lebar permukaan air (m)

Kemudian dibuat tabel dari hasil hitungan, dengan cara dihitung

menggunakan harga berbagai tinggi muka air akibat adanya bending, mulai dari

harga kedalaman air tepat diatas bending sampai harga kedalaman air banjir pada

titik dimulai adanya perubahan tinggi air akibat adanya pembendungan.

Dengan didapatnya harga L = panjang aliran sungai yang dipengaruhi

“back water” direncanakan sebagai panjang tanggul banjir di hulu bending, atau

sampai pada kontur yang mempunyai elevasi yang lebih besar dari elevasi air

yang dipengaruhi oleh “back water”.

Page 34: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

19

3.2.7 Perancangan Kolam Olak

3.2.7.1 Kolam Olak Tipe Cekung

Menurut Direktorat Irigasi 1986, Standar Perencanaan Irigasi Kp–06,

kolam olak tipe Cecung atau bak tenggelam telah digunakan sejak lama dan

sangat berhasil pada bending-bendung rendah dan untuk bilangan Froude rendah.

Jika kedalaman konjugasi hilir dari loncat air terlalu tinggi dibanding kedalaman

air normal hilir, atau diperkirakan akan terjadi kerusakan pada lantai kolam yang

panjang akibat batu-batu besar yang terangkat lewat atas bendung maka dapat

dipakai peredam energi yang relatif pendek tetapi dalam. Perilaku hidrolis

peredam energi tipe ini terutama bergantung kepada terjadinya kedua pusaran,

satu pusaran permukaan bergerak kearah berlawanan dengan arah jarum jam

diatas bak, dan sebuah pusaran permukaan bergerak kearah putaran jarum jam dan

terletak dibelakang ambang ujung.

Jari-jari minimum bak yang diizinkan (Rmin) terdapat pada gambar 4.22

terlampir, dimana garis menerus adalah garis asli dari criteria USBR. Dibawah

∆H/hc = 2,5 USBR tidak memberikan hasil-hasik percobaan. Garis putus-putus

merupakan hasil percobaan yang dilakukan IHE yang menghasilkan kriteria yang

bagus untuk jari-jari minimum bak yang diizinkan bagi bangunan-bangunan

dengan tinggi energi rendah.

Batas minimum tinggi air hilir (Tmin) terdapat pada gambar 4.23

terlampir. Untuk ∆H/hc diatas 2,4 garis tersebut merupakan “envelope’ batas

tinggi air hilir yang diberikan oleh USBR bagi batas minimum tinggi air (bak

bercelah), batas minimum tinggi air hilir yang dipengaruhi oleh jari-jari bak dan

batas tinggi air hilir untuk bak tetap. Dibawah ∆H/hc = 2,4 garis tersebut

menggambarkan kedalaman konjugasi suatu loncat air. Dengan pertimbangan

bahwa kisaran harga ∆H/hc yang kurang dari 2,4 berada di luar jamgkauan

percobaan USBR, maka diputuskanlah untuk mengambil kedalaman konjugasi

sebagai kedalaman minimum air hilir dari bak untuk harga ∆H/hc yang lebih kecil

dari 2,4.

Dari penyelidikan model tehadap bak tetap, IHE menyimpulkan bahwa

pengaruh kedalaman tinggi air hilir terhadap bekerjanya bak sebagai peredam

Page 35: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

20

energi, ditentukan oleh perbandingan h2/h1, (dapat dilihat di gambar 4.24

terlampir). Jika h2/h1 lebih tinggi dari 2/3, maka aliran akan menyelam kedalam

bak dan tidak ada efek peredaman yang bisa diharapkan

3.2.7.2 Kolam Olak Tipe USBR

Untuk melakukan perencanaan kolam olak tipe USBR digunakan rumus

sebagai berikut :

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += zH

212gV 1u ... (3.19)

Dengan :

Vu = kecepatan awal loncatan (m/dt)

G = gaya grafitasi (9,81 m2/dt)

H1 = tinggi energi diatas ambang (m)

z = tinggi jatuh (m)

BeQq = ... (3.20)

uu V

qY = ... (3.21)

Dengan :

Yu = kedalaman air diawal loncata air (m)

q = debit per lebar saluran (m3/dt)

Vu = kecepatan awal loncatan (m/dt)

Q = debit banjir Q100th (m3/dt)

( )u

u

g.YV

Fr = ... (3.22)

Dengan :

g = gaya grafitasi (9,81 m2/dt)

Yu = kedalaman air diawal loncat air (m)

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ −+= 181

21 22

ru

FYY ... (3.23)

Dengan :

Y2 = kedalaman air di atas ambang ujung (m)

Page 36: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

21

Yu = kedalaman air di awal loncat air (m)

Fr = bilangan Froude

22,7.YL = ... (3.24)

( )6

F4Yn ru

3+

= ... (3.25)

Dengan :

n3 = tinggi balok penghalang tengah (m)

Fr = bilangan Froude

( )18

F18Yn ru += ... (3.26)

Dengan :

n = tinggi ambang ujung (m)

Fr = bilamgan Froude

( )12 YY6LW −= ... (3.27)

( ).2.Rsin45aLWLB °−−= ... (3.28)

Dengan :

Y1 = tinggi tenaga potensial (m)

Y2 = tinggi loncat air (m)

LW = panjang loncat air (m)

LB = panjang gerusan yang terjadi (m)

a = tinggi ambang akhir sebelah hilir (m)

R = jari – jari mercu bendung (m)

3.2.7.3 Kolam Olak Tipe Vlugter

Untuk melakukan perancangan kolam olak tipe Vlugter digunakan rumus

sebagai berikut :

3

2

c gqh = ... (3.29)

BeQq = ... (3.30)

Jika 25,0 ≤<chz , maka zht c 4,04,2 += ... (3.31)

Page 37: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

22

Jika 150,2 ≤<chz , maka zht c 1,00,3 += ... (3.32)

zh

2,8ha cc= ... (3.33)

LRD == ... (3.34)

Dengan :

d = tinggi air diatas mercu (m)

z = tinggi loncat air (m)

t = panjang loncat air (m)

a = tinggi ambang akhir sebelah hilir (m)

L = panjang kolam olak (m)

L

DRR

2aa

z

hc

11

t

Gambar 3.4 Kolam Olak tipe Vlugter

3.2.8 Rip-rap

Rip-rap adalah bangunan yang terletak dihilir kolam olak berupa susunan

bongkahan batu alam atau blok-blok beton yang merupakan lapisan pelindung

loncat air. Rip-rap berfungsi untuk mengurangi kedalaman penggerusan setempat

dan untuk melindungi tanah dasar di hilir peredam energi.

Batu alam yang digunakan adalah batu yang keras, padat, serta memiliki

berat jenis 2,4 T/m3.

Page 38: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

23

Rumus yang dapat digunakan untuk merancang rip-rap adalah sebagai

berikut :

LL = 4R ... (3.35)

Dengan :

LL = panjang lapisan rip-rap (m)

R = kedalaman gerusan (m)

Untuk menghitung turbulensi dan aliran yang tidak stabil, maka R

ditambah 1,5R lagi, sehingga R yang digunakan menjadi 2,5R. Tebal rip-rap yang

berupa susunan bongkahan batu kosong adalah 2 s/d 3 × diameter bongkahan.

31

fQ0,47R ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×= ... (3.36)

f 21

76,1 dm×= ... (3.37)

gVdm2

79,02

= ... (3.38)

Dengan :

Q = debit (m3/dt)

f = faktor lumpur Lecey

dm = diameter (mm)

V = kecepatan aliran (m/dt)

g = percepatan grafitasi (9,8 m/dt2)

K

L

I

J

L

T ebal lap is

dm

1 : m

Gambar 3.5 Rip-rap

Page 39: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

24

3.2.9 Perancangan Lantai Muka

Dalam perancangan lantai muka terdapat dua teori yaitu teori Bligh dan

teori Lane. Untuk melakukan perhitungan lantai muka dapat digunakan rumus

sebagai berikut :

3.2.9.1 Teori Bligh

∆HLCR ≤ ... (3.39)

Dengan :

CR = Creep Ratio untuk Bligh

L = panjang garis aliran minimum (m)

∆H = selisih tinggi muka air hulu dan hilir bendung pada kondisi

normal (m)

'LLLm −= ... (3.40)

Dengan :

Lm = panjang lantai muka yang dibutuhkan (m)

L = panjang garis aliran minimum (m)

L’ = panjang garis aliran yang terjadi di tubuh bendung (m)

3.2.9.2 Teori Lane

H.C.L31LL LHv ∆≥+= ... (3.41)

Dengan :

CL = angka rembesan Lane

∑LV = jumlah panjang vertikal (m)

∑LH = jumlah panjang horisontal (m)

∆H = selisih tinggi muka air hulu dan hilir bendung pada kondisi

normal (m)

3.3 Perancangan Bangunan Pengambilan

Bangunan pengambilan adalah sebuah bangunan berupa pintu air. Air

irigasi dibelokkan dari sungai melalui bangunan ini.

Page 40: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

25

Untuk melakukan perencanaan bangunan pengambilan dapat digunakan

rumus sebagai berikut :

2.g.zµ.b.a.Q = ... (3.42)

Dengan :

µ = koefisien debit = (0,8)

b = lebar bersih bukaan pintu pengambilan (m)

a = tinggi bersih bukaan pintu pengambilan (m)

z = kehilangan tinggi energi (m)

Untuk menentukan jumlah pintu adalah sebagai berikut.

pabbn = ... (3.43)

Dengan :

n = jumlah pintu pengambilan

b = lebar bersih bukaan pintu pengambilan (m)

bpa = lebar pintu pengambilan (m)

Lebar pintu dirancang sesuai dengan materil pintu yang akan digunakan.

Untuk pintu dari kayu lebar maksimal = 2,0 m, dan pintu dai besi lebar maksimal

= 1,5 m. Lebar pilar antar pintu dapat digunakan 0,5-1,5 m.

3.4 Perancangan Bangunan Pembilas

Bangunan pembilas adalah salah satu perlengkapan pokok bendung, yang

terletak didekat dan menjadi satu kesatuan dengan intake (saluran pengambilan),

berfungsi untuk membilas (menghindarkan) angkutan sedimen dasar dan

mengurangi angkutan sedimen layang masuk ke intake. Tipe bangunan pembilas

dapat dibedakan sebagai berikut:

1. Tipe konvensional/pembilas periodik

Pembilas tipe ini dipilih apabila debit minimum sungai lebih kecil dari

debit pengambilan. Sedimen yang terkumpul dapat dibilas dengan

jalan membuka pintu pembilas secara berkala.

Page 41: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

26

2. Tipe underluice/pembilas kontinyu

Pembilas ini dipilih apabila debit minimum sungai lebih besar dari

debit pengambilan. Tipe ini banyak dijumpai pada bending yang

dibangun sesudah tahun 1970-an, untuk bending irigasi teknis. Pintu

pembilas ditempatkan pada bentang dibagian sisi yang arahnya tegak

lurus sumbu bendung, yang terdiri dari lubang/terowongan, pelat

beton, lantai dengan lapisan tahan aus, tembok penyangga, pintu

pembilas

3. Tipe shunt undersluce

Pembilas tipe ini banyak dijumpai pada bending di sungai di bagian

hulu, digunakan untuk menghindarkan benturan batu dan benda padat

lainnya terhadap bangunan.

Untuk melakukan perencanaan bangunan pembilas maka harus

direncanakan ukuran butiran sedimen maksimum yang dapat digelontor.

Kemudian dihitung kecepatan pembilasan yang dapat menghanyutkan sedimen

sesuai dengan diameter yang telah direncanakan menggunakan rumus sebagai

berikut :

v = 10 x d0,5 ... (3.44)

Kemudian kecepatan tersebut akan terpenuhi pada pada tinggi muka air

didepan pintu penguras dengan rumus sebagai berikut :

31

2 32v ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛≥

dhd ... (3.45)

Dengan :

v = kecepatan aliran pembilasan (m/dt)

d = diameter butian (m)

Desain lebar pintu pembilas dapat direncanakan berdasarkan debit

minimum sungai atau debit maksimum pengambilan. Rumus yang digunakan

adalah sebagai berikut :

2.g.zµ.b.a.Q = ... (3.46)

Dengan :

Page 42: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

27

µ = koefisien debit = (0,8)

b = lebar bersih bukaan (m)

a = tinggi bersih bukaan (m)

z = kehilangan tinggi energi (m)

Untuk menentukan jumlah pintu adalah sebagai berikut.

pbbbn = ... (3.47)

Dengan :

n = jumlah pintu pembilas

b = lebar bersih bukaan pintu pembilas (m)

bpb = lebar pintu pembilas (m)

Lebar pintu dirancang sesuai dengan materil pintu yang akan digunakan.

Untuk pintu dari kayu lebar maksimal = 2,0 m, dan pintu dai besi lebar maksimal

= 1,5 m. Lebar pilar antar pintu dapat digunakan 0,5-1,5 m.

3.5 Perancangan Bangunan Penangkap Pasir

Bangunan Penangkap Pasir adalah suatu saluran yang terletak diantara

pintu pengambilan dan saluran primer. Saluran ini berfungsi untuk mengendapkan

pasir / sedimen dengan dimensi tertentu, sehingga air yang dialirkan ke saluran

primer telah bersih dan dapat digunakan sebagai sumber irigasi. Kemudian

sedimen yang telah diendapkan di kantong pasir dapat dialirkan kembali ke sungai

dengan cara membilas saluran kantung pasir tersebut.

3.5.1 Perancangan Kantong Lumpur

Untuk melakukan perencanaan bangunan kantong lumpur dapat dilakukan

langkah berikut :

a. Menentukan volume (V) kantong pasir yang diperlukan dengan asumsi

bahwa air yang dielakkan mengandung 0,5% sediment yang harus

diendapkan dalam kantong pasir.

T0,0005.Qn.V = ... (3.48)

Page 43: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

28

Dengan :

V = volume kantong pasir (m3)

Qn = debit rencana pengambilan = 120 % Qp (m3/dt)

T = jarak waktu pengambilan (dt)

b. Menentukan kemiringan energi dikantong lumpur selama eksploitasi

normal. Digunakan rumus Strickler sebagai berikut.

pnn .AVQ = ... (3.49)

21

n3

2nsn .I.RKV = ... (3.50)

Dengan :

Vn = kecepatan rata-rata selama eksploitasi normal (m/dt)

Ks = koefisien kekasaran (35 m1/2/dt)

In = kemiringan energi selama eksploitasi normal

Qn = kebutuhan air rencana (m3/dt)

An = luas daerah basah eksploitasi normal (m2)

c. Menentukan kemiringan energi selama pembilasan dengan kantong

dalam keadaan kosong. Digunakan rumus Strickler sebagai berikut.

sss .AVQ = ... (3.51)

21

s3

2sss .I.RKV = ... (3.52)

Dengan :

Vs = kecepatan rata-rata selama pembilasan (m/dt)

Ks = koefisien kekasaran (35 m1/2/dt)

Is = kemiringan energi selama pembilasan

Qs = kebutuhan air rencana (m3/dt)

As = luas daerah basah pembilasan (m2)

d. Menentukan panjang kantong pasir, digunakan rumus sebagai berikut :

( ) .b.LII0,50,5.b.LV 2ns −+= ... (3.53)

Dengan :

V = volume kantong pasir (m3)

b = lebar dasar (m)

Page 44: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

29

L = panjang kantong lumpur (m)

Is = kemiringan energi selama pembilasan

In = kemiringan energi selama eksploitasi normal

3.5.2 Perancangan Bangunan Pembilas Kantong Lumpur

Untuk melakukan perencanaan bangunan pembilas kantong lumpur dapat

digunakan rumus sebagai berikut :

1nfs .hbb.h = ... (3.54)

Dengan :

b = lebar total bangunan pembilas = lebar dasar kantong (m)

hs = kedalaman air pembilas (m)

bnf = lebar bersih bukaan pembilas (m)

hf = kedalaman air pada bukaan pembilas (m)

pff .AVQ = ... (3.55)

21

f3

2fsf .I.RKV = ... (3.56)

Dengan :

Vf = kecepatan rata-rata selama pembilasan (m/dt)

Ks = koefisien kekasaran (35 m1/2/dt)

If = kemiringan energi selama pembilasan

Qf = kebutuhan air rencana (m3/dt)

Af = luas daerah basah pembilasan (m2)

3.6 Stabilitas Bendung

3.6.1 Gaya-gaya yang Bekerja pada Bendung

1. Beban berat sendiri bendung

Beban sendiri adalah berat sendiri bangunan yang tergantung kepada

bahan digunakan untuk membuat bangunan tersebut.

Untuk tujuan perencanaan pendahuluan dapat digunakn harga-harga

berat volume dibawah ini.

Page 45: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

30

a. Pasangan batu = 22 kN/m3 ( ≈ 2.200 kgf /m3 )

b. Beton tumbuk = 23 kN/m3 ( ≈ 2.300 kgf /m3 )

c. Beton bertulang = 24 kN/m3 ( ≈ 2.400 kgf /m3 )

2. Gaya Tekanan hidrostatis

Tekanan Hidrostatis adalah fungsi kedalaman di bawah muka air. Gaya

Up Lift adalah tahanan yang bekerja didasarkan bidang kontak bendung

disebabkan adanya aliran air tanah. Besarnya tahanan dipengaruhi oleh

beda tinggi air dan elevasi bidang kontak yang dituju serta panjang garis

aliran.

∆HL

LxHxUx∑

−= ... (3.57)

Dengan :

Ux = Tekanan yang terjadi pada titik yang ditinjau (T/m2)

Hx = Tinggi air dari mercu bendung ketitik yang ditinjau (m)

Lx = Panjang Crrp Line sampai ketitik x (m)

∑L = Jumlah panjang Creep Line (m)

∆H = Beda tekanan (m)

3. Tekanan Lumpur

Tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu bendung atau

terhadap pintu dapat dihitung sebagai berikut :

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−

=ϕϕγ

sin1sin1

2h

P2

ss ... (3.58)

Dengan :

Ps = gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman dari atas lumpur yang

bekerja secara horizontal

γs = berat lumpur (kN/m)

h = dalamnya lumpur (m)

φ = sudut gesek dalam (derajat)

Beberapa asumsi dapat dibuat sebagai berikut :

Page 46: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

31

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=G

1G'γγ ss ... (3.59)

Dengan :

γs’ = berat volume kering tanah ≈ 16 kN/m3 (≈ 1600 kgf /m3 )

G = berat jenis butir = 2,65

Diperoleh γs = 10 kN/m3 (≈ 1000 kgf /m3 )

Sudut gesekan dalam pada umunya bisa diandaikan 30°, maka

diperoleh suatu kesimpulan bahwa,

Ps = 1,67h2 ... (3.60)

4. Gaya Akibat Gempa

Gaya akibat gempa adalah gaya dengan arah horizontal yang terjadi pada

suatu bangunan pada saat terjadi gempa. Untuk menghitung gaya akibat

gempa digunakan rumus sebagai berikut :

K = k × G (Soewarno.Ir,1972) ... (3.61)

Dengan :

K = gaya akibat gempa, diambil arah horizontal

k = koefisien gempa

G = berat bendung

Harga-harga gaya gempa diberikan dalam parameter bangunan yang

didasarkan pada peta Indonesia yang menunjukkan berbagai daerah dan

resiko.

Koefisien gempa dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai

berikut :

( )mcd .zana = ... (3.62)

Dengan :

ad = percepatan gempa rencana (cm/dt2)

n,m = koefisien jenis tanah (kN/m)

ac = percepatan kejut dasar (cm/dt2)

z = factor yang bergantung kepada letak geografis

ga

k d= ... (3.63)

Page 47: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

32

Dengan :

k = koefisien gempa

g = percepatan grafitasi

3.6.2 Kebutuhan Stabilitas

1. Aman terhadap gaya guling

Stabilitas terhadap gaya guling dapat dihitung menggunakan rumus

sebagai berikut :

1,5MM

SFAH

AV ≥∑∑

= ... (3.64)

Dengan :

MAV = momen vertikal total pada titik A

MAH = momen horizontal total pada titik A

SF = Faktor keamanan = 1,5

2. Aman terhadap gaya geser

Stabilitas terhadap gaya geser dapat dihitung menggunakan rumus

sebagai berikut :

( ) 1,5(H)

.fVSF ≥∑∑

= ... (3.65)

Dengan :

∑(H) = gaya horizontal total (kN)

∑(V) = gaya vertikal total (kN)

f = koefisien gesekan

SF = angka keamanan = 1,5

3. Kontrol terhadap kern/eksentrisitas

Stabilitas terhadap kern/eksentrisitas dapat dihitung menggunakan

rumus sebagai berikut :

B61

VM

2Be <−= ... (3.66)

Dengan :

B = panjang bendung pada titik yang ditinjau (m)

Page 48: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

33

M = momen vertikal total pada titik yang ditinjau (kN-m)

V = gaya vertikal total (kN)

4. Kontrol terhadap patah tarik

Untuk menghindari terjadinya patah tarik di bagian hilir bendung pada

saat kolam dalam keadaan kosong, maka tebal kolam olak dapat di hitung

dengan rumus sebagai berikut :

γbtγwWxUxSdx ×−

≥ ... (3.67)

J

IH

G

L

K

Gambar 3.6 Titik tinjauan patah tarik

Dengan :

dx = tebal lantai kolam pada titik X (m)

Ux = gaya angkat akibat air pada titik X (T/m2)

Wx = kedalaman air pada titik X (m)

γbt = berat jenis tambahan (T/m3)

S = faktor keamanan

Untuk kondisi normal faktor keamanan = 1,5

Untuk kondisi ekstrim faktor keamanan = 1,25

Page 49: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

34

3.7 Stabilitas Tanggul

3.7.1 Gaya yang bekerja

1. Akibat takanan tanah aktif dan pasif

Stabilitas tembok penahan tanah

Data tanah yang diperlukan untuk mengontrol stabilitas tembok penahan

tanah adalah sebagai berikut :

a. Berat volume pasangan batu ( γbt )

b. Berat volume tanah basah ( γb )

c. Derajat kekenyangan air

d. Sudut gesek dalam butir tanah (φ )

e. Sudut geser antara dinding dan tanah

Koefisien tanah aktif (Ka)

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )

2

2

2

δα.SinΦ'αSinδΦ.SinΦ'ΦSin1Φ'αα.SinSin

ΦαSinKa

⎥⎦

⎤⎢⎣

+−−−

+−

+= .. (3.68)

Koefisien tanah pasiif (Kp)

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )

2

2

2

δα.SinΦ'αSinδΦ.SinΦ'ΦSin1Φ'αα.SinSin

ΦαSinKp

⎥⎦

⎤⎢⎣

++++

++

−= ... (3.69)

Dengan :

Ka = Koefisien tekanan tanah aktif

Kp = Koefisien tekanan tanah pasif

α = Sudut dinding bagian bawah

Φ = Sudut gesek dalam antar butir tanah

Φ’ = Sudut gesek antara tanah dan dinding

δ = Kemiringan tanah

2. Akibat gaya gempa

Gaya gempa (K) yang bekerja pada tembok penahan tanah adalah

sebagai berikut:

K = f×ΣW tembok ... (3.70)

Page 50: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

35

Apabila gaya gempa dihitung terhadap adanya tekanan tanah di belakang

tembok, maka besarnya adalah :

Ktotal = f.ΣW total ... (3.71)

Dengan :

f = koefisien

K = gaya akibat gempa

3.7.2 Analisa Stabilitas Tanggul

1. Stabilitas terhadap gaya guling ditinjau dari titik A

A Gambar 3.7 Titik tinjauan gaya guling

1,5PH.yKgempa.Y1

W2.X2W1.X1SF >+

+= ... (3.72)

1,5 totalPHMomen gempaMomen

h totalMomen tanaSF >+

= ... (3.73)

Dengan :

W1 = berat tembok (Ton)

W2 = berat tanah (Ton)

X1,Y1 = titik berat tembok (m)

X2,Y2 = titik berat tanah (m)

SF = Faktor keamanan = 1,5

Page 51: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

36

2. Stabilitas terhadap eksentrisitas

Koordinat gaya-gaya terhadap titik A

∑∑=

VMV

x ... (3.74)

∑∑=

HMH

y ... (3.75)

6V

)21-V(x-H.y

e BB≤=

∑∑ ∑

... (3.76)

Dengan :

B = panjang tanggul pada titik yang ditinjau (m)

M = momen vertikal total pada titik yang ditinjau (kN-m)

H = gaya horizontal total (kN)

V = gaya vertikal total (kN)

x,y = titik koordinat gaya (m)

3. Stabilitas terhadap gaya geser

1,5H

SF >=∑∑V

... (3.77)

Dengan :

∑(H) = gaya horizontal total (kN)

∑(V) = gaya vertikal total (kN)

SF = angka keamanan = 1,5

Page 52: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

37

BAB IV

METODE PERANCANGAN

4.1 Tinjauan Umum

Perancangan ulang/redesain adalah suatu proses mendesain yang akan di

titik beratkan pada membandingkan perbedaan antara desain yang ada dengan

hasil redesain. Pada perencanaan ini dilakukan survey lapangan dan pengumpulan

data

4.2 Subjek Perancangan

Subjek dari perancangan ulang yang dilakukan adalah Bendung Pendekan

yang terletak di Dusun Gendukan, Desa Bokoharjo, Kecamatan Prambanan,

Kabupaten Sleman, D.I.Yogyakarta.

4.3 Objek Perancangan

Objek perancangan adalah melakukan pendesainan ulang (redesain)

bendung dan membandingkan dengan desain yang ada.

4.4 Data Yang Digunakan

Dalam melakukan perancangan suatu bangunan diperlukan data yang akan

menjadi dasar dalam melakukan perencanaan. Data yang diperlukan dalam

perancangan Bendung Pendekan adalah data sekunder yang didapat dari

perancangan terdahulu yaitu CV. Hara Konsultan tahun 2002 sebagai berikut :

4.4.1 Data Topografi

1. Peta situasi untuk bangunan utama

2. Gambar potongan memanjang dan melintang sungai

Page 53: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

38

4.4.2 Data Hidrologi

Data hidrologi digunakan untuk menganalisis banjir rancangan, akan tetapi

dalam desain ini tidak dilakukan analisis banjir rancangan karena data yang

digunakan adalah debit perencanaan terdahulu.

4.4.3 Data Morfologi

1. Kandungan sedimen

2. Tipe sedimen

3. Ukuran dan distribusi ukuran sedimen.

4.4.4 Data Geologi

1. Elevasi sawah yang dialiri

2. Luas petak sawah yang dialiri

4.5 Langkah - Langkah Perancangan

Secara garis besar urutan langkah-langkah perencanaan ulang bendung

yang penulis lakukan adalah sebagai berikut:

1. Survei lokasi dan dokumentasi lapangan

2. Pengumpulan data dan referensi

3. Perumusan permasalahan

4. Membuat batasan masalah

5. Merencanakan dan merancang teknis bangunan

6. Pembahasan hasil redesain dengan desain yang ada dilapangan

7. Kesimpulan

Page 54: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

39

Pengumpulan Data Sekunder: a. Debit banjir Sungai (Q100) b. Debit minimum Sungai c. Debit pengambilan d. Elevasi sawah tertinggi e Elevasi situasi lokasi

Merancang dimensi saluran pengambilan Merancang dimensi kantung pasir Merancang dimensi tanggul

Mulai

Merancang Tubuh bendung a. Merencanakan elevasi mercu bendung b. Menghitung elevasi muka air sebelum dan

sesudah ada bendung c. Menghitung pengaruh back water d. Merancang dimensi mercu bendung e. Merancang dimensi saluran pembilas f. Merancang dimensi kolam olak g. Merancang dimensi rip-rap h. Merancang dimensi lantai muka

Selesai

Cek Stabilitas

Aman

Tidak memenuhi

Menghitung gaya-gaya yang bekerja pada bendung.: a. Gaya angkat/Up lift dan tekanan air b. Gaya berat akibat berat sendiri

Syarat stabilitas bendung :

a. Gaya guling, 5,1≥∑∑

=AH

AV

MMSF

b. Gaya geser, ( ) 5,1

)(.

≥∑−∑

=H

fUVn

c. Eksentrisitas pembebanan,

BVMBe

61

2<−=

d. Patah tarik, γwWxUxSdx ×−

Gambar 4.1 Bagan Alir Perancangan Bendung

Page 55: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

40

BAB V

PERANCANGAN BENDUNG

5.1 Umum

Bendung Pendekan direncanakan sebagai bendung tetap yang terletek di

sudetan Sungai Opak, Dusun Gendukan, Desa Bokoharjo, Sleman

D.I.Yogyakarta. Bendung ini dibangun untuk meninggikan elevasi muka air

Sungai Opak, sehingga dapat disadap dan dialirkan secara grafitasi ke daerah

irigasi atau wilayah yang membutuhkan, sehingga dapat memanfaatkan dan

mengembangkan potensi yang ada di wilayah tersebut.

5.2 Data Perancangan

Dalam melakukan perancangan ulang ini, penulis menggunakan data

perencanaan terdahulu yaitu data perencanaan oleh CV. Hara Konsultan. Data

yang diperlukan dalam perencanaan adalah sebagai berikut :

a. Luas Daerah Aliran Sungai adalah 78 Km2

b. Lebar sungai disekitar rencana bendung adalah 61 m Peta situasi

bangunan utama terdapat di Lampiran 1.

c. Luas area sawah yang diairi adalah 296,6 Ha

d. Elevasi sawah tertinggi yang diairi adalah + 114,01 m

e. Kemiringan rata-rata dasar sungai (I) = 0,0246

f. Debit pengambilan rencana adalah 0,593 m3/dt

g. Debit minimum sungai adalah 0,422 m3/dt

h. Debit rencana maksimum sungai adalah Q100th = 96,40 m3/dt

Perhitungan debit banjir rencana dilakukan melalui metode sebagai berikut

1) Metode FSR Jawa – Sumatra

2) Metode Harpers

3) Metode Trianggle Unit Hydograf

4) Metode Passing Capacity

Page 56: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

41

Dari perhitungan debit dengan 4 metode diatas didapatkan hasil dalam

tabel sebagai berikut.

Tabel 5.1 Data hasil perhitungan debit banjir

No. Metode Q5th

(m3/dt)

Q10th

(m3/dt)

Q20th

(m3/dt)

Q50th

(m3/dt)

Q100th

(m3/dt)

1

2

3

4

FSR Jawa-Sumatra

Haspers

Trianggle Unit

Hydograf

Passing Capacity

67,65

60,72

11,49

40,61

82,03

73,63

13,94

49,25

100,14

89,88

17,01

60,12

122,51

109,96

20,82

73,55

144,58

130,04

24,61

86,35

Rata-rata 45,12 54,71 66,79 81,71 96,40

Sumber : CV.Hara Konsultan tahun 2002

Analisis ini dipakai untuk menentukan besarnya debit banjir rencana

dengan kala ulang 5 th, 10 th, 25 th, 50 th, 100 th. Pemilihan kala ulang harus

didasarkan pada pertimbangan-pertimbangan hidro ekonomis, yaitu :

a. besarnya kerugian yang akan terjadi bila bangunan rusak

b. umur ekonomis bangunan

c. biaya pembangunan

Dalam perencanaan ini digunakan debit banjir untuk Q100th sabesar 96,40

m3/dt. Debit ini merupakan hasil dari 4 metode perhitungan diatas yang kemudian

didapatkan angka rata-rata yang paling mendekati dari masing-masing

perhitungan. Sehingga penulis menggunakan data tersebut untunk melakukan

perancangan ulang bendung Pendekan.

Page 57: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

42

5.3 Perancangan Tubuh Bendung

5.3.1 Perancangan Elevasi Mercu Bendung

Menentukan elevasi mercu bendung adalah suatu proses perhitungan untuk

mendapatkan tinggi mercu sehingga didapat elevasi yang optimal bagi jaringan

irigasi tersebut. Elevasi mercu dipengaruhi oleh elevasi sawah tertinggi dan

kehilangan tenaga disepanjang jalur irigasi. Elevasi sawah tertimggi diketahui +

114,01 m dan kehilangan tenaga digunakan asumsi berdasarkan pengalaman

perencanaan terdahulu.

Perhitungan penentuan elevasi mercu bendung sebagai berikut :

a. Elevasi sawah tertinggi = +114,01 m

b. Tinggi air disawah = 0,10 m

c. Kehilangan tekanan dari saluran tersier ke sawah = 0,10 m

d. Kehilangan tenaga karena kemiringan saluran tersier = 0,15 m

e. Kehilangan tenaga akibat bangunan gorong-gorong = 0,05 m

f. Kehilangan tenaga akibat bangunan bagi = 0,10 m

g. Kehilangan tenaga karena kemiringan saluran primer = 0,45 m

h. Kehilangan tenaga akibat pintu pengambilan = 0,10 m

i. Kehilangan tenaga akibat kantong sedimen = 0,25 m

j. Total kehilangan tekanan akibat bangunan ukur debit = 0,10 m

k. Kehilangan tenaga akibat fluktuasi = 0,10m +

Elevasi mercu bendung = + 115,51 m

5.3.2 Perhitungan Tinggi Muka Air Sebelum Ada Bendung

Dalam menghitung tinggi muka air sebelum ada bendung diperlukan suatu

asumsi bentuk penampang sungai. Dalam perhitungan ini penampang sungai

dianggap berbentuk trapesium dengan perbandingan kemiringan talud 1:1, dengan

dimensi sebagai berikut :

Lebar dasar sungai rerata 61 m (b)

Kemiringan rata-rata dasar sungai (I) = 0,0246

Page 58: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

43

b

h1

1

Gambar 5.1 Penampang basah sungai

Perhitungan :

A.VQ = ... (3.5)

Q100th = 96,40 m3/dt

Penampang sungai diasumsikan berbentuk trapezium, maka persamaan

luas penampang sungai adalah sebagai berikut :

m.h)h(bA += ... (3.6)

= ( 61 + 1.h ).h

= 61h + h2

2m12h.BP ++= ... (3.7)

Persamaan keliling basah tampang sungai adalah

P = 61 + 2.h. 211+

P = 61 + 2.h. 2

PAR =

22h61h61hR

2

++

=

R.ICV = ... (3.8)

Page 59: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

44

RJb1

87C+

= ... (3.9)

R.I

R0,851

87V+

=

R.0,0246R0,85

R87V+

=

Tabel 5.2 Perhitungan tinggi muka air di hulu bendung

h (m) A (m) P (m) R = A/P V Q

0,4 24,56 62,131 0,395 3,648 89,587

0,416 25,549056 62,177 0,411 3,761 96,078

0,5 30,750 62,414 0,493 4,332 133,207

0,7 43,19 62,980 0,686 5,576 240,841

1 62 63,828 0,971 7,221 447,697

Page 60: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

45

Gambar 5.2 Hubungan debit (Q) dan tinggi muka air (h)

Dari tabel 5.1 diatas, tinggi muka air dihulu bendung dihitung dengan

menggunakan interpolasi, sebagai berikut.

A B C

D

x

E

( ) ( )( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

×−+=ACABDEDX

( ) ( )( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−×−+=

587,89207,133587,894,964,05,04,0X

0,5

x0,4

133,20796,489,587

Page 61: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

46

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛×+=

620,43813,61,04,0X

416,0=X , maka diperoleh tinggi muka air (h) adalah 0,416 m.

Kontrol untuk h = 0,416 m

A = 61h + h2

= 61. 0,416 + 0,4162

A = 25,549 m2

0246,0.85,087 R

RRV

+=

0246,0.411,0411,085,0

411,087×

+=V

V = 3,761 m/dt

Q = A × Q

= 25,549 × 3,761

= 96,094 m3/dt ≈ 96,4 m3/dt (debit banjir)

Elevasi dasar sungai dihilir = + 106,461 m

Tinggi air banjir (h) = 0,416 m +

Elevasi air dihilir bendung = + 106,877 m

5.3.3 Perancangan Saluran Pembilas Bendung

Saluran pembilas bendung adalah bagian tubuh bendung yang berfungsi

untuk meneruskan air di luar kebutuhan debit pengambilan dan air yang

digunakan untuk membersihkan endapan-endapan sedimen dihulu bendung dalam

saat pembersihan dari hulu kehilir bendung. Perhitungan saluran pembilas

bendung adalah sebagai berikut :

Qminimum sungai = 11,49 m3/dt

Qpengambilan = 0,593 m3/dt

Qeksploitasi = 1,2 × 0,593 m3/dt

= 0,7116 m3/dt

Page 62: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

47

Direncanakan ukuran butiran maksimum yang dapat digelontor adalah

0,02 m, maka kecepatan pembilasan adalah :

v = 10 x d0,5 ... (3.44)

V = 10 x 0,020,5 = 1,41 m/dt

Kecepatan ini akan terpenuhi pada tinggi air minimum didepan pintu

penguras adalah : 3/1)/(32 dhdV ≥ ... (3.45)

1,988 ≥ 0,64 (50h)1/3

2,358h1/3 < 1,988

h1/3 < 0,843

h minimum = 0,59 m

Maka penguras dapat efektif dengan tinggi air minimum di depan pintu

penguras adalah 0,59 m.

Lebar pintu pembilas didesain berdasarkan debit minimum sungai atau

berdasarkan debit pengambilan maksimum. Nilai kedua ini diambil berdasarkan

yang terbesar sebagai dasar perhitungan.

Q min sungai < Q pengambilan, maka dirancang pembilas tipe periodik ,

maka :

Q pembilasan = Q eksploitasi

= 0,711 m3/dt

zgabQ ..2...µ= ... (3.46)

Keterangan :

Q = debit pengambilan = 0,711 m3/dt

µ = koefisien kontraksi pada pintu, dipakai 0,9

b = lebar bukaan/pintu pembilas, direncanakan 1 m

g = gaya grafitasi, 9,81 m2/dt

z = tinggi tekanan, dipakai 0,05 m

05,0.81,9.2..0,1.9,07116,0 a=

7983,0=a

Tinggi muka air pada saat pengurasan, a = 0,7983 m

Page 63: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

48

Saluran pembilas dirancang (b), 1 pintu @ 1,0 m = 1,0 m

Lebar pilar direncanakan (t), 1 pilar @ 1,0 m = 1,0 m

1 + 107,13+ 113,24

+ 118,172+ 116,7

+ 114,24

Gambar 5.3 Saluran pembilas bendung

5.3.4 Perhitungan Lebar Efektif Bendung

Lebar sungai (b) = 61 m.

tbbB Σ−Σ−= ... (3.4)

( ) 1H2BBe ap KnK +−=

Keterangan :

Be = lebar efektif mercu bendung (m)

B = lebar sungai (m) = 61 m

∑b = lebar total pintu pembilas (m) = 1,0 m

∑t = lebar total pilar (m) = 1,0 m

n = jumlah pilar = pilar utama + pilar saluran pembilas

Kp = koefisien kontraksi pilar

Ka = koefisien kontraksi pangkal bendung

H1 = tinggi energi (m)

Harga-harga koefisien Kp dan Ka didapat pada tabel 4.1 Lampiran 12

Page 64: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

49

Jadi lebar efektif bendung adalah :

Be = B1e + Bs

B1 = b - ∑b - ∑t

= 61 - 1,0 - 1,0

= 59 m

B1e = 59 - 2(1.0,01+0,1)H1

= 59 – 0,22. H1

Bs = 0,8.Bpembilas

= 0,8.1

= 0,8 m

Be = 59 – 0,04. H1 + 0,8

= 59,8 - 0,22. H1 … persamaan 1

Setelah persamaan 1 disubtitusikan ke rumus “Bunschu”, maka diperoleh

H1 = 0,7937, maka

Be = 59,8 - 0,22. 0,7937

= 59,6 m

5.3.5 Perancangan Mercu Bendung

Mercu bendung direncanakan menggunakan tipe bulat dengan 2 jari-jari,

R1 dan R2.

Perhitungan jari-jari mercu menggunakan rumus “Bunschu” sebagai

berikut :

21

23

... gdBemQ = ... (3.1)

Keterangan :

Q = debit aliran yang melewati mercu (Q100) = 96,4 m3/dt

m = koefisien peluapan = 1,33

Be = lebar efektif mercu = 59,8 - 0,22. H1 m

d = tinggi air diatas mercu = 2/3H m

96,4 = 1,33 . 59,8 - 0,22. H1. d3/2 . 9,811/2

d = 2/3H1

Page 65: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

50

96,4 = 1,33 . 59,8 - 0,22. H1. (2/3H1)3/2 . 9,811/2

H1 = 0,7937 m

d = 0,5291 m

H = (h+k) m

Untuk menentukan R1 dipakai metode “Kreghten” sebagai rumus

pendekatan.

Bila : 8,31

1 =RH dan mR 11 < , maka;

HR 5,01 = dan 12 2RR =

Maka dipakai :

R1 = 0,5 . 0,7937 = 0,3969 m = 0,4 m

R2 = 2 . 0,4 = 0,8 m

R2R 1

lapis aus

0,4 m0,8 m

Gambar 5.4 Mercu bendung dengan 2 jari-jari

5.3.6 Perhitungan Tinggi Muka Air Setelah Ada Bendung

Untuk mengetahui tinggi muka air setulah ada bendung dilakukan

perhitungan sebagai berikut.

21

23

... gdBemQ = ... (3.1)

“ Verwoerd ” ( )

232 1...

274

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

phhmk ... (3.10)

Page 66: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

51

2

5.018,0⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ −

Rh

“ Kreghten “2

5018,049,1⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ −−=

Rhm ... (3.11)

Keterangan :

P = tinggi bendung dari dasar sungai (m)

= Elevasi mercu bendung – Elevasi dasar sungai

= + 115,51 m – + 113,24 m

= 2,27 m

Be = 59,6 m

d = 0,5291 m

H = 0,7937 m

R2 = 0,8 m

Tabel 5.3 Hubungan tinggi muka air (h) dan debit (Q) setelah ada

bendung.

h(m) m

k H (m) d (m) Q (m3/dt)

1 0,253 1,237 0,094 0,021 1,021 0,681 77,906

1,1 0,237 1,253 0,088 0,027 1,127 0,752 91,568

1,1329 0,231 1,259 0,086 0,029 1,162 0,775 96,285

1,2 0,221 1,270 0,083 0,034 1,234 0,823 106,249

1,3 0,205 1,285 0,078 0,042 1,342 0,895 121,950

( )

21

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

+ ph

Page 67: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

52

Gambar 5.5 Hubungan debit (Q) dan tinggi muka air (h)

Dari Tabel 5.3 Hubungan tinggi muka air (h) dan debit (Q) setelah ada

bendung didapat :

h = 1,1329 m

m = 1,259

k = 0,029

H = 1,162 m

d = 0,775 m

Q = 96,285 m3/dt ≈ 96,4 m3/dt = Q100 OK

5.3.7 Efek Back Water

Pada perancangan ini cara yang digunakan untuk menentukan panjangnya

penggenangan akibat air banjir adalah dengan cara pendekatan sebagai berikut :

Untuk 1ah≥ , digunakan rumus

I2hL = ... (3.12)

Page 68: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

53

Untuk 1ah< , digunakan rumus

IzaL +

= ... (3.13)

2

LX1hZ ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −= ... (3.14)

Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh data sebagai berikut :

h = tinggi muka air banjir berhubung ada bendung di hulu bendung

= 3,432 m

I = kemiringan dasar sungai = 0,0246

a = tinggi air banjir sebelum ada bendung = 0,416 m

z = kedalaman air pada jarak X meter dari bendung (m)

L = panjang pengaruh pembendungan (m)

Maka perhitungan efek back water adalah

Untuk menentukan rumus yang akan digunakan maka dilakukan

pengecekan dengan rumus sebagai berikut :

1ah≥

125,80,4163,432

≥=

maka digunakan rumus

I2hL =

0,02462.3,432L =

02,792L = m

Page 69: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

54

Tabel 5.4 Panjang hasil hitungan curve kedalaman air pengaruh “back

water”

X 279,02 250 200 175 150 125 100 75 50 25 0

z 0 0,037 0,275 0,477 0,734 1,046 1,413 1,835 2,312 2,845 3,432

a+z 0,416 0,453 0,691 0,893 1,150 1,462 1,829 2,251 2,728 3,261 3,848

a

L

hz

X

Gambar 5.6 Pengaruh penggenangan “Back Water”

5.3.8 Perancangan Kolam Olak

Kolam olak adalah struktur di bagian hilir tubuh bendung yang terdiri dari

berbagai tipe, bentuk dan dikanan kirinya dibatasi oleh tembok pangkal bendung.

Bangunan ini berfungsi untuk meredam energi akibat pembendungan, agar air

dihilir bendung tidak menimbulkan gerusan setempat yang membahayakan

struktur.

Pada perencanaan ini digunakan kolam olak tipe Vlugter dengan

perhitungan sebagai berikut.

Berdasarkan Rumus Vlugter :

BeQq = ... (3.30)

Page 70: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

55

1,6259,716

96,4q BeQ ===

3

2

c gqh = ... (3.29)

65,08,9

62,1h 32

c ==

- Elevasi air dihilir bendung = + 106,877 m

- Kehilangan energi dihilir bendung = + 0,10 +

- Elevasi tinggi energi dihilir bendung = + 106,977 m

- Elevasi tinggi energi dihulu bendung = + 116,672

∆H = + 116,672 - + 106,977 = 9,695 m

91,1465,0

695,9==

chH

Kolam Olak menurut Vlugter :

0,150,2 ≤∆

≤chH

Tinggi air hilir dari dasar ambang kolam :

Jika 150,2 ≤<chz , maka

zht c 1,00,3 += ... (3.32)

t = 3hc + 0,1∆H

= 3.0,65 + 0,1.(9,695 - t)

= 1,95 + 0,9695 – 0,1t

1,1t = 2,9195

t = 2,65 m

z = ∆H – t

= 9,695 - 2,65

= 7,045 m

Jadi elevasi dasar kolam olak adalah = Elevasi air di hilir bendung – t

= + 106,977 – 2,65

= + 104,327 m

Page 71: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

56

+ 113,24

+ 115,51

+ 103,682

11,82

9,17

2,27

0,79

KF G

H I

J

B C

D E

Gambar 5.7 Elevasi Kolam Olak

Tinggi ambang ujung kolam :

zh

2,8ha cc= ... (3.33)

0,0557,0450,65).0,28.(0,65a == m ≈ 0,1 m

Lebar ambang ujung = 2a = 0,2 m

Panjang Kolam Olak (L)

LRD == ... (3.34)

L = D = R = Elevasi mercu bendung – Elevasi kolam olak

= +115,51 - + 104,327

= 11,183 m

Page 72: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

57

15,81

1,251

0,20,1

2,93

11,2

ED

CB

A

J

IH

GF

L

K

+ 113,24

+ 115,51

+ 104,327

Gambar 5.8 Kolam Olak

5.3.9 Perancangan Rip – rap

Rip-rap adalah bangunan yang berupa susunan bongkahan batu alam yang

merupakan lapisan pelindung oleh loncat air. Rip-rap berfungsi untuk mengurangi

kedalaman penggerusan setempat dan untuk melindungi tanah dasar di hilir

peredam energi.

LL = 4R ... (3.35)

LL = 4R = panjang lapisan rip-rap

R = kedalaman gerusan

31

fQ0,47R ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×= ... (3.36)

f 21

76,1 dm×= ... (3.37)

gVdm2

79,02

= ... (3.38)

V = AQ

Page 73: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

58

= 53,053,0

4,96×

= 3,08 m/dt

Dm = 8.92

08,379,02

×

= 0,38 m

dm = diameter butir, direncanakan 0,4 m = 400 mm

f 21

40076,1 ×=

= 35,2

R 3

1

5,324,9647,0 ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛×=

= 0,66 m

Untuk menhitung turbulensi dan aliran yang tidak stabil, R ditambah 1,5R

lagi.

LL = 4(R+1,5R)

= 4 × 1,64

= 6,58 m ≈ 7 m

Tebal lapisan rip-rap = 2 s/d 3 × dm

= 3 × 40 cm

= 120 cm

Jadi panjang rip-rap 7 m, tebal lapisan rip-rap 120 cm, dengan diameter

butir 40 cm.

Page 74: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

59

K

L

I

J

7

1,2

d = 0,4 m

1 : 4

Gambar 5.9 Rip - rap

5.3.10 Perancangan Lantai Muka

Lantai muka adalah sebuah struktur bangunan didasar sungai yang terletak

dihihir bendung. Lantai muka berfungsi untuk memperpanjang jalur rembesan air.

Pada perancangan ini lantai muka akan dihitung menggunakan metode

angka rembesan Lane, dengan perhitungan sebagai berikut.

Untuk melakukan perhitungan panjang lantai muka ditinjau selisih tinggi

muka air pada kondisi air normal/tidak banjir, karena dianggap lebih

membahayakan dari pada kondisi air banjir.

Pada kondisi air banjir :

a. elevasi muka air hulu = + 116,672

b. elevasi muka air hilir = + 106,877 -

∆H = + 9,805 m

Pada kondisi air normal / tidak ada air di hilir :

a. elevasi muka air hulu = + 115,51

b. elevasi ambang kolam olak = + 104,327 -

∆H = + 11,183 m

Page 75: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

60

Perhitungan dengan Cara Lane

Panjang garis aliran minimum yang harus di atasi :

CL = 6

∆H = 11,183 m

L = CL × ∆H

= 6 × 11,183

= 67,098 m

Creep-ratio untuk Lane (CL) = 6

H.C.L31LL LHv ∆≥+= ... (3.41)

Direncanakan panjang lantai muka 78 m. Panjang aliran yang terjadi

dibawah tubuh bendung di hitung berdasarkan Gambar 5.10 adalah sebagai

berikut :

L H.C88,943169,94 L ∆≥×+=

= 79,337 m > 70,968 m

CL = 6

79,337

= 13,22 > CL min yang diizinkan = 6

Maka digunakan panjang lantai muka 78 m.

Page 76: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

61

Page 77: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

62

Tabel 5.5 Panjang rembesan air untuk panjang lantai muka.

Bagian

Panjang tiap bagian

Lv (m) Lh (m)

A0 - A1 1,2 0

A1 - A2 0 0,5

A2 - A3 1,12 0

A3 - A4 0 5,5

A4 - A5 1 0

A5 - A6 0 0,5

A6 - A7 1 0

A7 - A8 0 6

A8 - A9 1 0

A9 - A10 0 0,5

A10 - A11 1 0

A11 - A12 0 6

A12 - A13 1 0

A13 - A14 0 0,5

A14 - A15 1 0

A15 - A16 0 6

A16 - A17 1 0

A17 - A18 0 0,5

A18 - A19 1 0

A19 - A20 0 6

A20 - A21 1 0

A21 - A22 0 0,5

A22 - A23 1 0

A23 - A24 0 6

A24 - A25 1 0

A25 - A26 0 0,5

A26 - A27 1 0

A27 - A28 0 6

A28 - A29 1 0

A29 - A30 0 0,5

A30 - A31 1 0

A31 - A32 0 6

Page 78: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

63

A32 - A33 1 0

A33 - A34 0 0,5

A34 - A35 1 0

A35 - A36 0 6

A36 - A37 1 0

A37 - A38 0 0,5

A38 - A39 1 0

A39 - A40 0 6

A40 - A41 1 0

A41 - A42 0 0,5

A42 - A43 1 0

A43 - A44 0 6

A44 - A45 1 0

A45 - A46 0 0,5

A46 - A47 1 0

A47 - A 0 6 A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

2,5 0

0 1

1,59 0

0 0,54

15,81 0

0 2,71

1,31 0

0 6,49

1,06 0

0 0,7

3,1 0

∑ 49,69 88,94

Page 79: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

64

5.4 Perancangan Bangunan Pengambilan

Analisa saluran pengambilan.

Qminimum sungai = 24,61 m3/dt

Qpengambilam = 0,593 m3/dt

Qeksploitasi = 1,2 × 0,593 m3/dt

= 0,7116 m3/dt

2.g.zµ.b.a.Q = ... (3.42)

Keterangan :

Q = debit pengambilan = 0,711 m3/dt

µ = koefisien kontraksi pada pintu, dipakai 0,9

b = lebar bukaan pintu, direncanakan 1,5 m

g = gaya grafitasi, 9,81 m2/dt

z = tinggi tekanan, dipakai 0,1 m

1,0.81,9.2..5,1.9,07116,0 a=

3763,0=a

Tinggi muka air pada saat pengurasan, a = 0,3763 m

Elevasi ambang pengambilan ditentukan berdasarkan elevasi mercu

bendung, direncanakan 1 m dari dasar sungai . Maka elevasi ambang pengambilan

adalah + 113,24 + 1 m = + 114,24 m

Elevasi ambang pengambilan diambil 0,2 m diatas kantong pasir dalam

keadaan penuh guna mencegah terjadinya pengendapan sedimen didasar intake.

Maka elevasi ambang pengambilan = elevasi kantong pasir dalam keadaan penuh

adalah + 114,24 - 0,2 m = + 114,04 m

Dirancang lebar pintu pengambilan (b) = 1,5 m, dengan 1 buah pintu @

1,5 m. Lebar ambang pengambilan direncanakan 1,2×b = 1,5 × 1,5 = 1,8 m.

Page 80: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

65

pintu pengambilan

+ 113,24

+ 114,24

1,5

Gambar 5.11 Saluran Pengambilan

5.5 Perancangan Saluran Penangkap Pasir

5.5.1 Saluran penangkap pasir (kantung pasir)

a. Volume kantung Lumpur

T0,0005.Qn.V = ... (3.48)

Qn = 0,7116 m3/dt

T = jarak waktu pembilasan kantung pasir, dalam perancangan ini

direncanakan 7 hari

= 3600 × 24 × 7

= 604.800 dt

V = 0,0005 × 0,7116 × 604.800

= 215,1878 m3

b. Penentuan In ( pada keadaan normal )

Vn = 0,4 m2/dt, untuk mencegah tumbuhnya vegetasi dan supaya partikel-

partikel yang lebih besar tidak mengendap di hilir kantong lumpur.

Qn = 0,7116 m3/dt

Dari Tabel 13 dan 14 (lampiran), diperoleh ketentunan sebagai berikut :

m = 1

Page 81: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

66

n = b/h = 1,3 → b = 1,3h

k = 35 m1/3/dt

W = 0,5 m

pnn .AVQ = ... (3.49)

An n

n

VQ

=

4,0

7116,0=

= 1,779 m2

An = (b + mh)h

1,779 = (1,3h + h)h

1,779 = 2,3h2

h = 0,879 m → b = 1,143 m

Pn = 21.2 mhb ++

= 211879,02143,1 +×+

= 3,629 m

Rn = n

n

PA

= 629,3779,1

= 0,49 m

21

n3

2nsn .I.RKV = ... (3.50)

In = ( )232

2

kR

V

n

n

×

= 23

2

2

3549,0

4,0

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ ×

= 3,381 × 10-4

Page 82: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

67

c. Penentuan Is ( pada keadaan kosong )

Qs = 0,7116 m3/dt

Vs = 1,5 m2/dt

k = 45 m1/3/dt

sss .AVQ = ... (3.51)

As = x

s

VQ

= 5,1

7116,0

= 0,474 m2

hs = bAs

= 143,1474,0

= 0,415 m ≈ 0,42 m

Gambar 5.12 Penampang kantung pasir

Ps = b + 2hs

= 1,143 + 2 × 0,415

= 1,973 m

Rs = s

s

PA

Page 83: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

68

= 973,1474,0

= 0,24 m

21

s3

2sss .I.RKV = ... (3.52)

Is = ( )232

2

kR

V

s

s

×

= 23

2

2

4524,0

5,1

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ ×

= 7,45 × 10-3

Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik, kecepatan aliran harus

tetap dijaga agar selalu subkritis, Fr < 1.

Fr = hg

= 415,081,9

5,1×

= 0,743 < 1 → OK

Dari diagram Shield (lampiran) dapat diketahui diameter partikel

maksimum yang akan terbilas.

τ = ρ × g × hs × Is

=1000 × 9,81 × 0,415 × 7,447.10-3

= 30,318 N/m2

Partikel yang lebih kecil dari 0,4 mm akan terbilas

d. Panjang kantong lumpur

( ) .b.LII0,50,5.b.LV 2ns −+= ... (3.53)

215,1878 = 0,5 × 1,5 × L + 0,5 (1,783 × 10-4 - 7,169 × 10-3)L2 × 1,5

L = 163,042 m ≈ 163,5 m

Maka dari hasil perhitungan diatas direncanakan panjang kantung lumpur

adalah 163,5 m

Page 84: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

69

5.5.2 Perancangan bangunan pembilas saluran penangkap pasir

Bangunan pembilas kantung pasir dirancang menggunakan tipe

pembilasan periodik. Pintu pembilas akan dibuka pada saat kantung pasir dalam

kondisi penuh.

1nfs .hbb.h = ... (3.54)

Keterangan :

b = lebar total bangunan pembilas = lebar dasar kantong (m)

hs = kedalaman air pembilasan (m)

bnf = lebar bersih bukaan bukaan pintu pembilas (m)

hf = kedalaman air pada bukaan pembilasan (m)

Perhitungan :

b = 1,5 m

hs = 0,4 m

bnf = dirancang 1 pintu pembilas dengan lebar 1 m

1,5 × 0,4 = 1 × hf

hf = 0,6 m

Jadi kedalaman tambahan adalah = hf - hs

= 0,6 - 0,4

= 0,2 m

Kecepatan aliran pada saluran pembilas dipakai 1,5 m/dt, kemiringan talud

dirancang 1 : 1. Kemiringan yang diperlukan dapat ditentukan dengan rumus

strickler sebagai berikut :

pff .AVQ = ... (3.55)

21

f3

2fsf .I.RKV = ... (3.56)

Keterangan :

Vf = kecepatan rata-rata selama pembilasan (m/dt)

Ks = koefisien kekasaran (35 m1/2/dt)

If = kemiringan energi selama pembilasan

Qf = kebutuhan air rencana (m3/dt)

Af = luas daerah basah pembilasan (m2)

Page 85: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

70

Perhitungan :

Dari perhitungan kedalaman tambahan bangunan pembilas didapat

bnf = 1 m

hf = 0,6 m

fff )hmhb(A +=

= ( 1 + 1 × 0,6 )×0,6

= 0,96 m2

2fff m1h2bP ++=

2116,0.21 ++=

= 2,697 m

f

ff P

AR =

697,2

0,96=

= 0,356 m2

21

f3

2fsf .I.RKV =

1,5 = 35 × 0,3562/3 × If1/2

If = 7,28 × 10-3

Direncanakan panjang saluran pembilas adalah 9,5 m

Maka elevasi muka rencana di hilir pintu pembilas menjadi :

+ 112,53 m - ( 7,28 × 10-3 × 9,5) = + 112,46 m

+ 1 0 5 , 6 8

+ 1 1 2 , 4 6

Gambar 5.13 Potongan saluran pembilas kantung pasir

Page 86: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

71

5.6 Perancangan Tanggul

5.6.1 Perancangan tanggul sisi kiri bendung

1. Elevasi muka tanah pada tebing sungai +116.643 m

2. Tinggi energi hulu = elevasi muka air setelah pembendungan

= elevasi mercu + H

= + 115,51 m + 1,162 m

= + 116,672 > +116.643 m (perlu tangggul)

3. Tinggi jagaan tanggul diambil 1,5 m

4. Jadi elevasi muka tanggul = + 116,672 m + 1,5 m = + 118,172 m

+ 113,342

+ 116 ,643 + 116 ,672

+ 118 ,172

Gambar 5.14 Tanggul Sisi Kiri Bendung

5.6.2 Perancangan tanggul sisi kanan bendung

1. Elevasi muka tanah pada tebing sungai +114.337 m

2. Tinggi energi hulu = elevasi muka air setelah pembendungan

= elevasi mercu + H

= + 115,51 m + 1,162 m

= + 116,672 > +116.091 m (perlu tangggul)

3. tinggi jagaan tanggul diambil 1,5 m

4. Jadi elevasi muka tanggul = + 116,672 m + 1,5 m = + 118,172 m

Page 87: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

72

+ 113,342

+ 114,337

+ 116,672

+ 118,172

Gambar 5.15 Tanggul Sisi Kanan Bendung

5.7 Analisa Stabilitas Bendung

5.7.1 Gaya yang bekerja

Stabilitas bendung selama debit rendah.

Elevasi muka hulu = elevasi mercu bendung = + 115,51 m

Elevasi muka air hilir = elevasi ambang kolam olak = + 103,96 m

Stabilitas bendung selama debit banjir.

Elevasi muka hulu = + 116,3 m

Elevasi muka air hilir = + 107,13 m

Gaya-gaya yang bekerja pada bendung adalah :

a. Gaya up-lift pressure

b. Gaya berat sendiri

c. Gaya gempa

d. Gaya tekan Lumpur

Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada bendung adalah sebagai berikut.

a. Up lift

∆HL

LxHxUx∑

−= ... (3.57)

Keterangan :

Ux = Tekanan yang terjadi pada titik yang ditinjau (T/m2)

Hx = Tinggi air dari mercu bendung ketitik yang ditinjau (m)

Page 88: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

73

Lx = Panjang Creep Line sampai ketitik x (m)

∑L = Jumlah panjang Creep Line (m)

= Lv + 1/3 Lh

= 49,55 m + 1/3 × 64,94 m

= 71,197 m

∆H = Beda tekanan (m)

= +115,51 m - +103,96 m

= 11,55 m

∆Η≥+= .CL31LL LHV

∆H

L31ΣL

CHV

L

+= ; CL = angka rembesan

Maka :

∆HLxCL =

Keterangan :

Lx = panjang Crep Line sampai ketitik x (A)

= 79,337 m

∆H = tinggi air dari mercu bendung ketitik yang ditinjau

= 11,55 m

11,5579,337CL =

= 6,86 karena tanah pasir digunakan CL = 6 (tabel.6.5 Lampiran 20)

Perhitungan untuk titik A1

Lx = 1,2 m

H = 3,47 m

∆H = CLLx

= 2,06

1,2= T/m2

Page 89: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

74

Ux = H - ∆H

= 3,47 – 0,2

= 3,27 T/m2

W1 W2 W3 W4

W5 W6 W7 W8 W9 W10

W18W17W16W15

W14

W13

W12

W11

A

K

L

B C

D E

F G

H I

J

Gambar 5.16 Tekanan air pada kondisi normal

Untuk perhitungan tekanan air pada kondisi air normal selanjutnya

dilakukan menggunakan program komputer Microsoft Excel dan ditampilkan

dalam tabel berikut.

Tabel 5.6 Jalur rembesan dan tekanan air bendung pada kondisi air normal.

Titik Bagian

Panjang tiap bagian 1/3.Horz Lx ∆H = H U =

Vert Horz Lx / CL H - ∆H

(m) (m) (m) (m) (T/m2) (T/m2) (T/m2)

A0 0,000 0,000 2,27 2,270

A0 - A1 1,2 0 0,000

A1 1,200 0,200 3,47 3,270

A1 - A2 0 0,5 0,167

A2 1,367 0,228 3,47 3,242

A2 - A3 1,12 0 0,000

A3 2,487 0,414 2,47 2,056

A3 - A4 0 5,5 1,833

A4 4,320 0,720 2,47 1,750

Page 90: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

75

A4 - A5 1 0 0,000

A5 5,320 0,887 3,47 2,583

A5 - A6 0 0,5 0,167

A6 5,487 0,914 3,47 2,556

A6 - A7 1 0 0,000

A7 6,487 1,081 2,47 1,389

A7 - A8 0 6 2,000

A8 8,487 1,414 2,47 1,056

A8 - A9 1 0 0,000

A9 9,487 1,581 3,47 1,889

A9 - A10 0 0,5 0,167

A10 9,653 1,609 3,47 1,861

A10 - A11 1 0 0,000

A11 10,653 1,776 2,47 0,694

A11 - A12 0 6 2,000

A12 12,653 2,109 2,47 0,361

A12 - A13 1 0 0,000

A13 13,653 2,276 3,47 1,194

A13 - A14 0 0,5 0,167

A14 13,820 2,303 3,47 1,167

A14 - A15 1 0 0,000

A15 14,820 2,470 2,47 0,000

A15 - A16 0 6 2,000

A16 16,820 2,803 2,47 -0,333

A16 - A17 1 0 0,000

A17 17,820 2,970 3,47 0,500

A17 - A18 0 0,5 0,167

A18 17,987 2,998 3,47 0,472

A18 - A19 1 0 0,000

A19 18,987 3,164 2,47 -0,694

A19 - A20 0 6 2,000

A20 20,987 3,498 2,47 -1,028

A20 - A21 1 0 0,000

A21 21,987 3,664 3,47 -0,194

A21 - A22 0 0,5 0,167

A22 22,153 3,692 3,47 -0,222

A22 - A23 1 0 0,000

Page 91: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

76

A23 23,153 3,859 2,47 -1,389

A23 - A24 0 6 2,000

A24 25,153 4,192 2,47 -1,722

A24 - A25 1 0 0,000

A25 26,153 4,359 3,47 -0,889

A25 - A26 0 0,5 0,167

A26 26,320 4,387 3,47 -0,917

A26 - A27 1 0 0,000

A27 27,320 4,553 2,47 -2,083

A27 - A28 0 6 2,000

A28 29,320 4,887 2,47 -2,417

A28 - A29 1 0 0,000

A29 30,320 5,053 3,47 -1,583

A29 - A30 0 0,5 0,167

A30 30,487 5,081 3,47 -1,611

A30 - A31 1 0 0,000

A31 31,487 5,248 2,47 -2,778

A31 - A32 0 6 2,000

A32 33,487 5,581 2,47 -3,111

A32 - A33 1 0 0,000

A33 34,487 5,748 3,47 -2,278

A33 - A34 0 0,5 0,167

A34 34,653 5,776 3,47 -2,306

A34 - A35 1 0 0,000

A35 35,653 5,942 2,47 -3,472

A35 - A36 0 6 2,000

A36 37,653 6,276 2,47 -3,806

A36 - A37 1 0 0,000

A37 38,653 6,442 3,47 -2,972

A37 - A38 0 0,5 0,167

A38 38,820 6,470 3,47 -3,000

A38 - A39 1 0 0,000

A39 39,820 6,637 2,47 -4,167

A39 - A40 0 6 2,000

A40 41,820 6,970 2,47 -4,500

A40 - A41 1 0 0,000

A41 42,820 7,137 3,47 -3,667

Page 92: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

77

A41 - A42 0 0,5 0,167

A42 42,987 7,164 3,47 -3,694

A42 - A43 1 0 0,000

A43 43,987 7,331 2,47 -4,861

A43 - A44 0 6 2,000

A44 45,987 7,664 2,47 -5,194

A44 - A45 1 0 0,000

A45 46,987 7,831 3,47 -4,361

A45 - A46 0 0,5 0,167

A46 47,153 7,859 3,47 -4,389

A46 - A47 1 0 0,000

A47 48,153 8,026 2,47 -5,556

A47 - A 0 6 2,000

A 50,153 8,359 2,47 -5,889

A - B 2,5 0 0,000

B 52,653 8,776 4,97 -3,806

B - C 0 1 0,333

C 52,987 8,831 4,97 -3,861

C - D 1,59 0 0,000

D 54,577 9,096 3,47 -5,626

D - E 0 0,54 0,180

E 54,757 9,126 3,47 -5,656

E - F 15,81 0 0,000

F 70,567 11,761 14,65 2,889

F - G 0 2,71 0,903

G 71,470 11,912 14,65 2,738

G - H 1,31 0 0,000

H 72,780 12,130 13,65 1,520

H - I 0 6,49 2,163

I 74,943 12,491 13,65 1,159

I - J 1,06 0 0,000

J 76,003 12,667 14,65 1,983

J - K 0 0,7 0,233

K 76,237 12,706 14,65 1,944

K - L 3,1 0 0,000

L 79,337 13,223 11,55 -1,673

∑ 49,69 88,94 29,647

Page 93: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

78

Untuk perhitungan tekanan air pada kondisi air banjir selanjutnya

dilakukan menggunakan program komputer Microsoft Excel dan ditampilkan

dalam tabel berikut.

W18W17W16

W15

W14

W12

W13

W11

W1 W2 W3 W4

W5 W6 W7 W8 W9 W10

J

IH

GF

ED

CB

L

K

A

Gambar 5.17 Tekanan air pada kondisi banjir

Tabel 5.7 Jalur rembesan dan tekanan air bendung pada kondisi air banjir

Titik Bagian

Panjang tiap

bagian 1/3.Horz Lx ∆H = H U =

Vert Horz Lx/CL H - ∆H

(m) (m) (m) (m) (T/m2) (T/m2) (T/m2)

A 50,153 8,359 3,26 -5,099

A - B 2,5 0 0,000

B 52,653 8,776 5,76 -3,016

B - C 0 1 0,333

C 52,987 8,831 5,76 -3,071

C - D 1,59 0 0,000

D 54,577 9,096 4,26 -4,836

D - E 0 0,54 0,180

E 54,757 9,126 4,26 -4,866

E - F 15,81 0 0,000

Page 94: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

79

F 70,567 11,761 15,44 3,679

F - G 0 2,71 0,903

G 71,470 11,912 15,44 3,528

G - H 1,31 0 0,000

H 72,780 12,130 14,44 2,310

H - I 0 6,49 2,163

I 74,943 12,491 14,44 1,949

I - J 1,06 0 0,000

J 76,003 12,667 15,44 2,773

J - K 0 0,7 0,233

K 76,237 12,706 15,44 2,734

K - L 3,1 0 0,000

L 79,337 13,223 12,34 -0,883

∑ 25,37 11,44 3,813

b. Berat sendiri

Tubuh bendung didesain menggunakan pasangan batu sehingga berat jenis

bendung = 22 kN/m3 ( ≈ 2.200 kgf /m3 ). Untuk perhitungan gaya berat sendiri

dihitung dengan program komputer micrsoft excel.

Gaya = Luas × Tekanan × bj

G13

G12G14

G11

G10G9

G8

G7

G6

G3

G5G4

J

IH

GF

ED

CB

L

K

G1

G2A

Gambar 5.18 Berat sendiri bendung

Page 95: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

80

Tabel.5.8 Gaya berat sendiri bendung. No.

bj Luas × Tekanan Gaya

Gaya ( T )

G1 2,2 (0,25x3,14x0,42)+(0,125x3,14x0,82)+(0,87x0,4) +

(0,5x(0,47+1,03)x0,57)+(0,5x1,03x1,03)

3,702

G2 2,2 2x2,2 9,680

G3 2,2 0,5x2,2x2,2 5,324

G4 2,2 1x1,5 3,300

G5 2,2 0,5x1,5x0,54 0,891

G6 2,2 0,5x15,48x1 27,192

G7 2,2 ((8,24x11,65) -

((0,5x8,24x8,24)+(0,5x2x2)+(0,125x3,14x11,65 x11,65))) 14,907

G8 2,2 0,5x3x3 9,900

G9 2,2 2x3 20,867

G10 2,2 0,5x1,19x1,4 1,283

G11 2,2 8,19x1,6 154,955

G12 2,2 0,5x1,4x0,5 0,396

G13 2,2 0,5x1,4 1,540

G14 2,2 0,2x3,1 1,364

Jumlah 136,382

c. Tekanan lumpur

Tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu bendung dapat dihitung

sebagai berikut :

Ps = 1,67h2 ... (3.60)

h = dalamnya lumpur (m)

= 2,27 m

Ps = 1,67×2,27 2

= 8,6 T

Page 96: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

81

d. Gaya gempa

Untuk menghitung gaya akibat gempa digunakan rumus sebagai berikut :

K = k × G (Soewarno.Ir,1972) ... (3.61)

Dengan :

K = gaya akibat gempa, diambil arah horizontal

k = koefisien gempa

G = berat bendung

Koefisien gempa dapat dihitung sebagai berikut :

( )mcd .zana = ... (3.62)

Untuk jenis tanah termasuk tanah alluvium, maka diperoleh :

n = 1,56

m = 0,89

z = 1

ac = 160, periode ulang 100 tahun

ad = 1,56 (160 × 1)0,89

= 142,821 cm/dt2

k ga d= ... (3.63)

2109,81142,821

×=

146,0=

G13

G12G14

G11

G10G9

G8

G7

G6

G3

G5G4

J

IH

GF

ED

CB

L

K

G1

G2A

Gambar 5.19 Gaya akibat gempa

Page 97: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

82

Tabel.5.9 Gaya akibat gempa.

No. Gaya

Gaya Berat k Gaya Gempa ( T ) ( T )

G1 3,702 0,146 0,146

0,540 1,413 G2 9,680

G3 5,324 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146

0,777 0,482 0,130 3,970 2,176 1,445 3,047 0,187 5,261 0,058 0,225 0,199

G4 3,300 G5 0,891 G6 27,192 G7 14,907 G8 9,900 G9 20,867 G10 1,283 G11 36,036 G12 0,396 G13 1,540 G14 1,364

Jumlah 136,382 19,912

5.7.2 Stabilitas bendung saat kondisi air normal

1. Stabilitas terhadap gaya guling

a. Berat Sendiri

Untuk menghitung pengaruh berat sendiri bendung terhadap bahaya

guling, maka momen guling ditinjau terhadap titik G.

AG2

G1

B C

D E

F G

G4G5

G3

G6

G7

G8G9

Gambar 5.20 Gaya berat sendiri bendung.

Page 98: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

83

Tabel.5.10 Berat sendiri dan momen guling

No. Gaya Lengan Momen

Gaya ( T ) ( m ) ( Tm )

G1

G2

G3

G4

G5

G6

G7

G8

G9

3,702

9,680

5,324

3,300

0,990

27,192

14,907

9,900

20,867

16,150

16,050

14,086

16,320

15,640

10,330

5,230

4,560

2,200

59,788

155,364

74,994

53,856

15,484

280,893

77,966

45,144

45,907

Jumlah 95,863 809,396

b. Gaya tekanan air

Untuk menghitung gaya tekan air pada bendung terhadap bahaya

guling, maka momen guling ditinjau terhadap titik G sebagi berikut.

Tabel.5.11 Gaya tekanan air

No. Luas x Tekanan Gaya (T) Lengan Momen

Gaya Horz Vert (m) Tm

W1 -0,5x(3,81+3,86)x1 -3,833 15,470 -59,302

W2 -0,5x(3,86+5,63)x0,54 -2,562 14,700 -37,655

W3 -0,5x(5,63+5,66)x1,25 -7,051 14,160 -99,848

W4 -0,5x5,66x7,4 -20,928 11,970 -250,504

W5 0,5x2,89x3,78 5,460 4,500 24,570

W6 0,5x(2,89+2,74)x2 5,627 1,350 7,597

Jumlah 11,087 32,167

W11 0,5x2,27x2,27 2,576 13,187 33,976

W12 -0,5x(5,89+3,81)x2,5 -12,118 10,950 -132,693

Page 99: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

84

W13 -0,5x(3,86+5,63)x1,5 7,115 10,300 73,289

W14 -0,5x5,66x7,4 -20,928 6,536 -136,783

W15 0,5x2,89x3,78 5,460 1,083 5,913

W16 -0,5x(2,74+1,52)x1 -2,129 0,600 -1,278 Jumlah 15,152 113,178

c. Gaya gempa

Untuk menghitung pengaruh gaya gempa terhadap bahaya guling,

maka momen guling ditinjau terhadap titik G.

AG2

G1

B C

D E

F G

G4G5

G3

G6

G7

G8G9

Gambar 5.21 Gaya akibat gempa sebagai tinjauan bahaya guling

Tabel.5.12 Beban dan momen akibat gempa No. Gaya Berat k Gaya Gempa Lengan Momen

Gaya ( T ) ( T ) ( m ) ( Tm )

G1

G2

G3

G4

G5

G6

G7

G8

G9

3,702

9,680

5,324

3,300

0,891

27,192

14,907

9,900

20,867

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,540

1,413

0,777

0,482

0,130

3,970

2,176

1,445

3,047

13,890

12,280

11,910

10,430

10,680

7,740

3,127

2,000

1,500

7,508

17,355

9,258

5,025

1,389

30,728

6,806

2,891

4,570

Jumlah 136,382 13,981 85,529

Page 100: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

85

Tabel.5.13 Rencana pembebanan dalam keadaan air normal

Jenis Beban Gaya ( T ) Momen ( Tm )

Horz Vert MH MV

Gaya Berat sendiri 0 95,863 0 809,396

Gaya Up-Lift 15,152 11,087 113,178 32,167

Tekanan lumpur 8,6 0 113,408 0

Beban Tetap 23,752 84,775 226,586 777,230

Gaya Gempa 13,981 0 85,529 0

Beban Sementara 37,733 84,775 312,115 777,23

Kontrol stabilitas bendung terhadap bahaya guling

a. Beban tetap

1,5MM

SFAH

AV ≥∑∑

= ... (3.64)

1,5226,586777,23SF ≥=

1,543,3SF ≥= ... aman

b. Beban sementara

1,5MM

SFAH

AV ≥∑∑

=

1,5312,115777,23SF ≥=

1,549,2SF ≥= ... aman

Page 101: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

86

2. Stabilitas terhadap gaya geser

a. Berat Sendiri

Untuk menghitung pengaruh berat sendiri bendung terhadap bahaya

geser, gaya dan momen ditinjau terhadap titik K.

Tabel.5.14 Berat sendiri terhadap bahaya geser

No. Gaya Lengan Momen

Gaya ( T ) ( m ) ( Tm )

G1 3,702 23,690 87,702

G2 9,680 23,360 226,125

G3 5,324 21,630 115,158

G4 3,300 23,860 78,738

G5 0,891 23,180 20,653

G6 27,192 18,080 491,631

G7 14,907 13,400 199,760

G8 9,900 12,100 119,790

G9 20,867 9,750 203,453

G10 1,283 7,990 10,250

G11 36,036 4,300 154,955

G12 0,396 0,820 0,325

G13 1,540 0,450 0,693

G14 1,364 0,100 0,136

Jumlah 136,382 1709,369

Page 102: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

87

b. Gaya tekan air

Untuk menghitung pengaruh gaya tekan air pada bendung terhadap

bahaya geser, gaya dan momen ditinjau terhadap titik K.

Tabel.5.15 Gaya tekan air

No. Luas x Tekanan Gaya (T) Lengan Momen

Gaya Horz Vert (m) Tm

W1 -0,5x(3,81+3,86)x1 -3,833 23,840 -91,387

W2 -0,5x(3,86+5,63)x0,54 -2,562 23,090 -59,146

W3 -0,5x(5,63+5,66)x1,25 -7,051 22,200 -156,541

W4 -0,5x5,66x7,4 -20,928 19,820 -414,785

W5 0,5x2,89x3,78 5,460 12,370 67,540

W6 0,5x(2,89+2,74)x2 5,627 9,390 52,840

W7 0,5x(4,74+1,52)x0,85 1,810 7,800 14,116

W8 0,5x(1,52+1,16)x6 8,038 4,200 33,761

W9 0,5x(1,16+1,98)x0,36 0,566 0,950 0,537

W10 0,5x(1,98+1,94)x0,7 1,374 0,350 0,481

Jumlah 22,875 169,276

W11 0,5x2,27x2,27 2,576 13,187 33,976

W12 -0,5x(5,89+3,81)x2,5 -12,118 10,950 -132,693

W13 -0,5x(3,86+5,63)x1,5 7,115 10,300 73,289

W14 -0,5x5,66x7,4 -20,928 9,250 -193,580

W15 0,5x2,89x3,78 5,460 1,800 9,828

W16 -0,5x(2,74+1,52)x1 -2,129 0,600 -1,278

W17 0,5x(1,16+1,98)x1 1,571 0,700 1,100

W18 -0,5x1,94x3,1 -3,013 1,033 -3,112

Jumlah 16,723 118,192

Page 103: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

88

c. Gaya gempa

Untuk menghitung pengaruh gaya gempa terhadap bahaya geser, gaya

dan momen ditinjau terhadap titik K.

Tabel.5.16 Beban dan momen gempa

No. Gaya Berat k Gaya Gempa Lengan Momen

Gaya ( T ) ( T ) ( m ) ( Tm )

G1 3,702 0,146

0,146

0,540

1,413

13,890 7,508

17,355 G2 9,680 12,280

G3 5,324 0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,777

0,482

0,130

3,970

2,176

1,445

3,047

0,187

5,261

0,058

0,225

0,199

11,910 9,258

5,025

1,389

30,728

6,812

2,891

4,570

0,124

10,417

0,038

0,112

0,309

G4 3,300 10,430

G5 0,891 10,680

G6 27,192 7,740

G7 14,907 3,130

G8 9,900 2,000

G9 20,867 1,500

G10 1,283 0,660

G11 36,036 1,980

G12 0,396 0,660

G13 1,540 0,500

G14 1,364 1,550

Jumlah 136,382 19,912 96,536

Page 104: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

89

Tabel.5.17 Rencana pembebanan dalam keadaan air normal

Jenis Beban Gaya ( T ) Momen ( Tm )

Horz Vert MH MV

Gaya Berat sendiri 0 136,382 0 1709,369

Gaya Up-Lift 16,723 22,875 118,192 169,276

Tekanan lumpur 8,6 0 113,408 0

Beban Tetap 25,323 113,507 231,600 1540,094

Gaya Gempa 19,912 0 96,536 0

Beban Sementara 45,235 113,507 328,136 1540,094

Kontrol stabilitas bendung terhadap gaya geser

a. Beban tetap

( ) 1,5(H)

.fVSF ≥∑∑

= ... (3.65)

f = 0,75

5,125,323

,5071130,75SF ≥×

=

1,5362,3SF ≥= ... aman

b. Beban sementara

1,5H

f.VSF ≥=

f = 0,75

5,145,235

507,1130,75SF ≥×

=

5,1882,1SF ≥= ... aman

3. Stabilitas terhadap kern/eksentrisitas

Kontrol stabilitas terhadap eksentrisitas pembebanan

a. Beban tetap

B61

VM

2Be <−= ... (3.66)

Page 105: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

90

624,4

113,50760,231094,15404,24

21e ≤⎟

⎞⎜⎝

⎛ −−×=

e = 0,672 ≤ 4,067 ... aman

b. Beban sementara

6B

VMhMv.B

21e ≤⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=

624,4

113,507136,328094,15404,24

21e ≤⎟

⎞⎜⎝

⎛ −−×=

e = 1,523 ≤ 4,060 ... aman

4. Stablitas terhadap patah tarik

Ditinjau pada saat kolam olak pada kondisi kosong yaitu pada saat

kondisi air normal. Karena kondisi ini dianggap paling berbahaya terhadap

stabilitas patah tarik.

J

IH

G

L

K

Gambar 5.22 Titik tinjauan bahaya patah tarik

a. Ditinjauan di titik H berjarak 7,54 m dari hilir

Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :

γbtγwWxUxSdx ×−

≥ ... (3.67)

Page 106: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

91

Data yang telah diperoleh adalah :

dx = tebal kolam olak di titik yang ditinjau = 2 m

Ux = Tekan air dititik x ( titik H ) = 1,52 T/m2

S = faktor keamanan

Untuk kondisi normal, faktor keamanan = 1,5

Untuk kondisi ekstrim, faktor keamanan = 1,25

Wx = tinggi muka air diatas kolam olak

Karena ditinjau dalam kondisi air dikolam kosong maka, Wx = 0

Perhitungan :

Dalam perhitungan digunakan faktor keamanan , S = 1,5.

2,21052,15,12 ×−

036,12 ≥ ... aman

b. Ditinjau di titik I berjarak 1,06 m dari hilir

Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :

γWx.γxUxSdx −

Data yang telah diperoleh adalah :

dx = tebal kolam olak di titik yang ditinjau = 2 m

Ux = Tekan air dititik x ( titik I ) = 1,159 T/m2

S = faktor keamanan

Untuk kondisi normal faktor keamanan = 1,5

Untuk kondisi ekstrim faktor keamanan = 1,25

Wx = tinggi muka air diatas kolam olak

Karena ditinjau dalam kondisi air dikolam kosong maka, Wx = 0

Perhitungan :

Dalam perhitungan digunakan faktor keamanan, S = 1,5.

2,210159,15,12 ×−

79,02 ≥ ... aman

Page 107: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

92

5.7.3 Stabilitas bendung saat kondisi air banjir

Untuk perhitungan selanjutnya adalah stabilitas dihitung pada keadaan

banjir Q = 96,4 m3/dt. Jalur rembesan dan tekanan air bendung pada kondisi

banjir ditampilkan dalam tabel berikut.

1. Stabilitas terhadap gaya guling

a. Berat Sendiri

Untuk menghitung pengaruh berat sendiri bendung terhadap bahaya

guling, momen ditinjau terhadap titik G.

AG2

G1

B C

D E

F G

G4G5

G3

G6

G7

G8G9

Gambar 5.23 Gaya berat sendiri bendung.

Tabel.5.18 Berat sendiri dan momen guling

No. Gaya Lengan Momen Gaya ( T ) ( m ) ( Tm ) G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9

3,702 9,680 5,324 3,300 0,990 27,192 14,907 9,900 20,867

16,150 16,050 14,086 16,320 15,640 10,330 5,230 4,560 2,200

59,788 155,364 74,994 53,856 15,484 280,893 77,966 45,144 45,907

Jumlah 95,863 809,396

Page 108: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

93

b. Gaya tekanan air

Untuk menghitung pengaruh gay tekan air terhadap bahaya guling,

momen ditinjau terhadap titik G.

Tabel.5.19 Gaya tekanan air pada kondisi air banjir

No. Luas x Tekanan Gaya (T) Lengan Momen Gaya Horz Vert (m) Tm W1 -0,5x(3,02+3,07)x1 -3,043 15,470 -47,080W2 -0,5x(3,07x4,84)x0,54 -2,135 14,700 -31,384W3 -0,5x(4,84+4,87)x1,25 -6,064 14,160 -85,865W4 -0,5x4,87x6,37 -15,499 12,660 -196,212W5 0,5x3,68x4,81 8,848 5,216 46,150W6 0,5x(3,68+3,53)x2 7,207 1,350 9,730

Jumlah 16,055 55,879W11 0,5x(0,79+3,06)x2,27 4,370 13,187 57,624W12 -0,5x(5,10+3,02)x2,5 -10,143 11,570 -117,355W13 -0,5x(3,07+4,84)x1,5 5,930 9,910 58,770W14 -0,5x4,87x6,37 -15,499 7,460 -115,619W15 0,5x4,89x4,81 11,760 2,100 24,697W16 -0,5x(3,53+2,31)x1 -2,919 0,500 -1,460

Jumlah 22,061 141,091

c. Gaya gempa

Untuk menghitung pengaruh gaya gempa terhadap bahaya guling,

momen ditinjau terhadap titik G.

AG2

G1

B C

D E

F G

G4G5

G3

G6

G7

G8G9

Gambar 5.24 Gaya akibat gempa sebagai tinjauan bahaya guling

Page 109: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

94

Tabel.5.20 Gaya dan momen gempa

No. Gaya Berat k Gaya Gempa Lengan Momen

Gaya ( T ) ( T ) ( m ) ( Tm )

G1

G2

G3

G4

G5

G6

G7

G8

G9

3,702

9,680

5,324

3,300

0,891

27,192

14,907

9,900

20,867

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,146

0,540

1,413

0,777

0,482

0,130

3,970

2,176

1,445

3,047

13,890

12,280

11,910

10,430

10,680

7,740

3,127

2,000

1,500

7,508

17,355

9,258

5,025

1,389

30,728

6,806

2,891

4,570

Jumlah 136,382 13,981 85,529

Tabel.5.21 Rencana pembebanan dalam keadaan air banjir

Jenis Beban Gaya ( T ) Momen ( Tm ) Horz Vert MH MV

Gaya Berat sendiri 0 95,863 0 809,396 Gaya Up-Lift 22,061 16,055 141,091 55,879 Tekanan lumpur 8,6 0 113,408 0 Beban Tetap 30,661 84,775 254,499 753,517 Gaya Gempa 13,981 0 85,529 0 Beban Sementara 44,642 84,775 340,029 753,517

Kontrol stabilitas bendung terhadap gaya guling.

a. Beban tetap

1,5MM

SFAH

AV ≥∑∑

= ... (3.64)

1,5254,449753,517SF ≥=

1,5961,2SF ≥= ... aman

Page 110: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

95

b. Beban sementara

1,5MhMvSF ≥=

1,5340,029753,517SF ≥=

1,5216,2SF ≥= ... aman

2. Stabilitas terhadap gaya geser

a. Berat Sendiri

Untuk menghitung pengaruh berat sendiri bendung terhadap bahaya

geser, gaya dan momen ditinjau terhadap titik K.

Tabel.5.22 Beban sendiri terhadap gaya geser

No. Gaya Lengan Momen Gaya ( T ) ( m ) ( Tm ) G1 3,702 23,690 87,702 G2 9,680 23,360 226,125 G3 5,324 21,630 115,158 G4 3,300 23,860 78,738 G5 0,891 23,180 20,653 G6 27,192 18,080 491,631 G7 14,907 13,400 199,760 G8 9,900 12,100 119,790 G9 20,867 9,750 203,453 G10 1,283 7,990 10,250 G11 36,036 4,300 154,955 G12 0,396 0,820 0,325 G13 1,540 0,450 0,693 G14 1,364 0,100 0,136

Jumlah 136,382 1709,369

b. Gaya tekan air

Untuk menghitung tekanan air terhadap bahaya geser, gaya dan

momen ditinjau terhadap titik K.

Page 111: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

96

Tabel.5.23 Gaya tekanan air

No. Luas x Tekanan Gaya (T) Lengan Momen Gaya Horz Vert (m) Tm W1 -0,5x(3,02+3,07)x1 -3,043 23,840 -72,553 W2 -0,5x(3,07x4,84)x0,54 -2,135 23,090 -49,296 W3 -0,5x(4,84+4,87)x1,25 -6,064 22,200 -134,618W4 -0,5x4,87x6,37 -15,499 20,760 -321,750 W5 0,5x6,95x7,52 8,848 13,310 117,763W6 0,5x(3,68+3,53)x2 7,207 9,390 67,676 W7 0,5x(3,53+2,31)x0,85 2,481 7,800 19,354 W8 0,5x(2,31+1,95)x6 12,778 4,200 53,669 W9 0,5x(1,95+2,77)x0,36 0,850 0,950 0,808 W10 0,5x(2,77+2,73)x0,7 1,927 0,350 0,675 Jumlah 34,092 259,944 W11 0,5x(0,79+3,06)x2,27 4,370 13,187 57,624 W12 -0,5x(5,10+3,02)x2,5 -10,143 11,570 -117,355 W13 -0,5x(3,07+4,84)x1,5 5,930 9,910 58,770 W14 -0,5x4,87x6,37 -15,499 10,370 -160,720 W15 0,5x3,68x4,81 8,848 2,750 24,331 W16 -0,5x(3,53+2,31)x1 -2,919 0,500 -1,460 W17 0,5x(1,95+2,77)x1 2,361 0,500 1,181 W18 -0,5x(2,73+0,88)x3,1 -2,869 0,700 -2,008 Jumlah 21,509 141,906

c. Gaya gempa

Untuk menghitung pengaruh gaya gempa terhadap bahaya geser,

gaya dan momen ditinjau terhadap titik K.

Tabel.5.24 Beban dan momen gempa No.

Gaya Gaya Berat

( T ) k Gaya Gempa

( T ) Lengan

( m ) Momen ( Tm )

G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9

G10 G11 G12 G13 G14

3,702 9,680 5,324 3,300 0,891 27,192 14,907 9,900 20,867 1,283 36,036 0,396 1,540 1,364

0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146

0,540 1,413 0,777 0,482 0,130 3,970 2,176 1,445 3,047 0,187 5,261 0,058 0,225 0,199

13,890 12,280 11,910 10,430 10,680 7,740 3,130 2,000 1,500 0,660 1,980 0,660 0,500 1,550

7,508 17,355 9,258 5,025 1,389 30,728 6,812 2,891 4,570 0,124 10,417 0,038 0,112 0,309

Jumlah 136,382 19,912 96,536

Page 112: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

97

Tabel.5.25 Rencana pembebanan dalam keadaan air banjir

Jenis Beban Gaya ( T ) Momen ( Tm ) Horz Vert MH MV

Gaya Berat sendiri 0 136,382 0 1709,369 Gaya Up-Lift 21,509 34,092 141,90613 259,944 Tekanan lumpur 8,6 0 113,408 0 Beban Tetap 30,109 102,290 255,314 1449,425 Gaya Gempa 19,912 0 96,536 0 Beban Sementara 50,021 102,290 351,850 1449,425

Kontrol stabilitas bendung terhadap gaya geser

a. Beban tetap

( ) 1,5(H)

.fVSF ≥∑∑

= ... (3.65)

f = 0,75

1,530,109

,2901020,75SF ≥×

=

1,5548,2SF ≥= ... aman

b. Beban sementara

1,5H

f.VSF ≥=

f = 0,75

1,550,021

,2901020,75SF ≥×

=

1,5534,1SF ≥= ... aman

3. Stabilitas terhadap kern/eksentrisitas

Kontrol tabilitas bendung terhadap eksentrisitas pembebanan

a. Beban tetap

B61

VM

2Be <−= ... (3.66)

624,4

102,290314,255425,14494,24

21e ≤⎟

⎞⎜⎝

⎛ −−×=

e = 0,526 ≤ 4,067 ... aman

Page 113: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

98

b. Beban sementara

6B

VMhMv.B

21e ≤⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=

624,4

102,29085,351425,14494,24

21e ≤⎟

⎞⎜⎝

⎛ −−×=

e = 1,470 ≤ 4,067 ... aman

5.8 Analisa Stabilitas Tanggul

Stabilitas tembok penahan tanah

Data tanah yang diperlukan untuk mengontrol stabilitas tembok penahan tanah

adalah sebagai berikut :

a. Berat volume pasangan batu ( γbt ) = 2,2 T/m3

b. Berat volume tanah basah ( γb ) = 1,6 T/m3

c. Derajat kekenyangan air = 56,41 %

d. Sudut gesek dalam butir tanah (φ ) = 33º

e. Sudut geser antara dinding dan tanah = 27º

5.8.1 Gaya-gaya yang bekerja

a. Akibat takanan tanah aktif dan pasif

5

1

1

1 1 1

6

11

5

1

1

3

5

4

9

8

762

Gambar 5.25 Gaya dan diagram tekanan tembok penahan tanah

Page 114: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

99

Tabel 5.26 Gaya tekanan tembok penahan tanah

Bagian

Gaya Vertikal (W) Lengan Momem

( Ton ) Terhadap titik A

(m) ( Tm )

1 6x1x2,2 = 13,200 1,5 19,800

2 0,5x1x1x2,2 = 1,100 2,3 2,530

3 1x5x2,2 = 11,000 2,5 27,500

4 0,5x1x5x2,2 = 5,500 3,3 18,150

5 1x6x2,2 = 13,200 3 39,600

6 0,5x1x1x1,66 = 0,830 2,7 2,241

7 1x1x1,66 = 1,660 3,5 5,810

8 0,5x1x6x1,66 = 4,150 3,7 15,355

9 6x2x1,66 = 19,920 4,5 89,640

ΣW = 70,560 ΣM = 220,626

Titik berat semua beban vertikal terhadap titik A

127,356,70626,220

===∑∑

WM

el

Perhitungan koefisien tanah

1

6

Gambar 5.26 Miring tanah dan sudut tembok bagian bawah

Page 115: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

100

o80,5416 tgarcα ==

Koefisien tanah aktif (Ka)

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )

2

2

2

δα.SinΦ'αSinδΦ.SinΦ'ΦSin1Φ'αα.SinSin

ΦαSinKa

⎥⎦

⎤⎢⎣

+−−−

+−

+= .. (3.68)

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )

2

2

2

080,538.Sin27538,80Sin033.Sin2733Sin172538,8080,538.SinSin

33538,80SinKa

⎥⎦

⎤⎢⎣

+−−−

+−

+=

682,0606,18,097,0

84,0 =××

=

Koefisien tanah pasiif (Kp)

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )

2

2

2

δα.SinΦ'αSinδΦ.SinΦ'ΦSin1Φ'αα.SinSin

ΦαSinKp

⎥⎦

⎤⎢⎣

++++

−+

−= ... (3.69)

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )

2

2

2

080,538.Sin27538,80Sin033.Sin2733Sin172538,8080,538.SinSin

33538,80SinKp

⎥⎦

⎤⎢⎣

++++

++

−=

335,70802,0953,097,0

544,0 =××

=

Tabel 5.27 Gaya horizotal dan momen

Bagian

Berat Horizontal (PH)

Lengan terhadap Momen Titik

berat

( Ton ) titik A ( m ) ( Tm ) Gaya total

y x My Mx PH1 4,774 - 3,5 - 16,709 X = 0

PH2 27,737 - 2,33 - 64,627 Y = ΣMx/ΣPH

PH3 24,352 - 0,67 - 16,316 Y = ΣPH = 8,159 ΣMx = 65,020 7,969

Page 116: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

101

Tabel 5.28 Gaya horizotal dan momen

Bagian

Berat tembok Lengan terhadap Momen Titik berat

W1 titik A ( m ) ( Tm ) Gaya total

( Ton ) y x My Mx 1 13,200 1,5 4 19,8 52,8 X1 = 2 1,100 2,3 6,3 2,53 6,93 2,445 3 11,000 2,5 3,5 27,5 38,5 Y1 = 4 5,500 3,3 2,6 18,15 14,3 2,708 5 13,200 3 0,5 39,6 6,6

ΣW1 = 44,000 - - 107,58 119,13

Bagian

Berat tanah Lengan terhadap Momen Titik berat

W2 titik A ( m ) ( Tm ) Gaya total

( Ton ) y x My Mx 6 0,830 2,7 6,33 2,241 5,254 X2 = 7 1,660 3,5 6,5 5,810 10,790 4,256 8 4,150 3,7 4,33 15,355 17,970 Y2 = 9 19,920 4,5 4 89,640 79,680 4,281

ΣW2 = 26,560 - - 113,046 113,693

b. Akibat gaya gempa

Gaya gempa (K) yang bekerja pada tembok penahan tanah adalah sebagai

berikut:

K = f×ΣW tembok ... (3.70)

K = 0,06.41,8 = 2,508 Ton

Apabila gaya gempa dihitung terhadap adanya tekanan tanah di belakang

tembok, maka besarnya adalah :

Ktotal = f.ΣW total ... (3.71)

= 0,06.(41,8+16,932)

= 4,234 Ton

Page 117: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

102

5.8.2 Analisis stabilitas

a. Ditinjau terhadap gaya guling di titik A

5

1

1

6

A

Gambar 5.27 Momen guling ditinjau dari titik A

1,5PH.yKgempa.Y1

W2.X2W1.X1SF >+

+= ... (3.72)

1,57,969159,82,7082,508

4,25665,262,44544 >×+×

×+×=

5,1057,3 >= Aman

Apabila dihitung berdasakan gaya gempa total akibat pengaruh tanah

adalah sebagai berikut :

1,5 totalPHMomen gempaMomen

h totalMomen tanaSF >+

= ... (3.73)

1,565,026 708,2234,4

220,626 >+×

=

5,188,2 >= Aman

Page 118: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

103

b. Ditinjau terhadap eksentrisitas (e)

Tabel 5.29 Gaya dan momen yang terjadi

Notasi Gaya Jarak terhadap

sumbu Momen

Gaya ( Ton ) X (m) Y (m) ( Tm )

ΣW1 44,000 - 2,445 107,580

ΣW2 26,560 - 4,256 113,046

ΣV 70,560 ΣMv = 220,626

ΣPH 8,159 7,969 65,0201

K 4,2336 2,708 11,46247

ΣH 12,392 ΣMh = 76,48257

Koordinat gaya-gaya terhadap titik A

∑∑=

VMV

x ... (3.74)

127,370,56

220,626V

MVx ===

∑∑

∑∑=

HMH

y ... (3.75)

172,612,39276,483

HMH

y ===∑∑

6V

)21-V(x-H.y

e BB≤=

∑∑ ∑

... (3.76)

66

56,70

)621127,3(56,70172,6392,12

≤×−−×

=

0,1957,0 ≤= Aman

Page 119: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

104

c. Ditinjau terhadap gaya geser

1,5H

SF >=∑∑V

... (3.77)

1,5392,1256,70 >=

1,5693,5 >= Aman

Sebagai bahan perbandingan antara desain yang ada dengan hasil redesain

yang dilakukan penulis dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 5.30 Perbandingan hasil redesain dengan desain yang ada No. Uraian Redesain Desain yang ada 1 Debit rencana 100 tahun 96,40 m3/dt 96,40 m3/dt 2 Mercu Bendung

a. Elevasi mercu bendung b. Jari-jari mercu c. Elevasi tanggul d. Lebar efektif mercu e.Lebar pilar

+ 115,51 m R1 = 0,4 m; R2 = 0,8 m + 118,172 m 59,6 m 1 m

+ 114,048 m Mercu bulat + 116,69 m 57,5 m 1 m

3 Kolam Olak a. Tipe kolam olak b. Panjang kolam olak

Vlugter 11,8 m

Vlugter 7,6 m

4 Lantai Muka a. Panjang lantai muka b. Elevasi lantai muka

78 m + 113,24 m

Dimensi tidak diketahui

5

Rip-rap a. Panjang rip-rap b. Diameter batuan

7 m 0,4 m

Dimensi tidak diketahui

6 Pembilasan a.Lebar pintu pembilas b.Jumlah pintu pembilas c.Tipe pembilas

1,0 m 1 pintu Periodik

2,5 m 1 pintu Periodik

7 Pengambilan a.Lebar pintu pengambilan b.Jumlah pintu pengambilan

1,5 m 1 pintu

3,2 m 2 pintu, @ 1,3 m dengan 1 pilar = 0,6m

8 Saluran Penangkap Pasir a.Panjang saluran b.Penampang saluran

163,5 m Trapesium dan persegi

39,7 m Trapesium dan persegi

Page 120: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

105

BAB VI

PEMBAHASAN

Pada tugas akhir ini dilakukan perancangan ulang terhadap Bendung

Pendekan yang terletak di Dusun Gendukan, Desa Bokoharjo, Kecamatan

Prambanan, Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta., perancangan

dilakukan menggunakan metode yang ada pada standar perencanaan irigasi , sehingga

dapat diperoleh suatu desain bangunan bendung yang memenuhi persyaratan dan

kestabilan.

Pada redesain Bendung Pendekan ini dimulai dengan mencari data desain

sebelumnya yang dilaksanakan sebelumnya. Besarnya debit banjir rencana yang telah

dianalisis oleh CV. Hara Konsultan digunakan kembali untuk melakukan

perancangan ulang oleh penulis. Debit banjir rencana yang digunakan tersebut adalah

Q100 sebesar 96,40 m3/dt.

Perancangan tubuh bendung dimulai dengan merencanakan tinggi elevasi

mercu bendung, setelah pengalami proses perhitungan diperoleh tinggi elevasi mercu

bendung + 115,51 m. Hasil ini lebih tinggi dari desain yang ada yaitu + 114,048 m.

Bentuk mercu dirancang menggunakan tipe bulat dengan 2 jari-jari dan diperoleh

dimensi mercu bulat dengan R1 = 0,4 m dan R2 = 0,8 m.

Saluran pembilas bendung dirancang ditempatkan di bagian kiri bendung,

bangunan ini diperlukan untuk menghanyutkan sedimen yang mengendap dihulu

bendung. Karena debit minimum sungai lebih kecil daripada debit pengambilan

,maka saluran pembilas dirancang sebagai saluran pembilas tipe periodik, yaitu

dirancang dengan 1 pintu pembilas dengan lebar 1 m. Desain ini lebih kecil dan

ekonomis dari desaian dilapangan yaitu 2,5 m. Setelah lebar saluran pembilas

diperoleh maka diperoleh lebar efektif mercu bendung adalah 59,6 m dengan lebar

pilar utama 1 m.

Page 121: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

106

Pembendungan suatu aliran air pasti akan menimbulkan pengaruh terhadap

wilayah aliran air tersebut. Untuk mengetahui pengaruh adanya pembendungan

terhadap tinggi muka air dihulu bendung. Kemudian dilakukan perhitungan tinggi

muka air sebelum dan setelah ada bendung diperoleh. Dari hasil perhitungan

diperoleh tinggi muka air sebelum ada bendung 0,416 m dan tinggi muka air setelah

ada bendung 1,162 m. Sehingga dari perhitungan diketahui efek back water dihulu

bendung adalah 279,02 m.

Untuk mengatasi adanya gerusan setempat dihilir bendung yang dapat

membahayakan struktur, maka diperlukan bangunan kolam olak, pada desain ini

dirancang kolam olak tipe Vlugter dengan panjang kolam olakan 11,8 m dan elevasi

kolam olak + 103,682 m. Bangunan konstruksi lindung dihilir bendung dilengkapi

juga dengan rip-rap yaitu bongkahan batu alam dengan diameter 0,4 m yang

diletakkan sepanjang 7 m dari hilir kolam olak.

Untuk mengatasi bahaya piping dan erosi bawah tanah maka perlu

memperpanjang jalannya air / creep line dibawah pondasi bendung. Salah satu cara

untuk memperpanjang jalannya air dibawah bendung tersebut adalah dengan

meletakkan lantai muka di hulu bendung. Cara ini dipilih karena diharapkan akan

lebih mudah dalam pelaksanaanya. Pada desain ini dirancang lantai muka sepanjang

78 m, berdasarkan perhitungan yang dilakukan dinyatakan aman untuk dapat

mengatasi bahaya piping.

Saluran pengambilan dirancang diletakkan dikiri bendung, berjumlah 1 pintu

dengan lebar 1,5 m, dari hasil analisa perhitungan dimensi tersebut cukup untuk

melayani 296,6 Ha lahan pertanian. Sedangkan pada saluran pengambilan yang ada

dilapangan adalah 3,2 m yang terdiri dari 2 pintu dan 1 pilar dengan lebar 0,6 m.

Sehingga desain baru dapat lebih ekonomis dari desain yang ada.

Untuk mendapatkan air yang memenuhi kebutuhan irigasi, khususnya

persawahan maka diperlukan bangunan yang berfungsi sebagai pengendap/penangkap

sedimen yang terhanyut kedalam pintu pengambilan. Sehingga air yang dialirkan ke

petak-petak sawah tidak membawa sedimen dan pasir. Bangunan ini adalah saluran

Page 122: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

107

penangkap pasir yang ditempatkan diantara saluran pengabilan dan saluran primer.

Saluran kantung lumpur dirancang dengan kecepatan aliran 0,4 m3/dt untuk

mencegah tumbuhnya vegetasi dan supaya partikel-partikel yang lebih besar tidak

mengendap dihilir kantung lumpur, bentuk penampang saluran adalah trapezium dan

persegi panjang pada bagian kantung sedimen. Dari haril analisis maka panjang

saluran penangkap pasir yang dirancang 163,5 m sedangkan dari desain yang ada

yaitu 39,7 m.

Page 123: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

108

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

7.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis desain yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

a. Lokasi bendung pada sungai Opak dengan lebar 61 m, lebar efektif 59,6 m

denga lebar pilar utama 1 m.

b. Elevasi mercu + 115,51m, tipe bulat dengan R1 = 0,4 m dan R2 = 0,8 m.

c. Saluran pengambilan dirancang 1 pintu dengan lebar 1,5 m, telah efektif

untuk melayani kebutuhan irigasi.

d. Saluran pembilas dirancang 1 pintu dengan lebar 1 m, telah efektif untuk

menghanyutkan sedimen di hulu bendung.

e. Lantai muka dirancang dengan panjang 78 m, telah memenuhi syarat

untuk mengatasi bahaya piping.

f. Kolam olak dengan tebal 2 m aman terhadap patah tarik, dilengkapi

dengan rip-rap sepanjang 7 m dengan diameter butiran 0,4 m.

g. Berat konstrusi bendung adalah 136,382 Ton, telah memenuhi syarat

kestabilitan terhadap bahaya guling dan geser.

7.2 Saran

Dalam melakukan perancangan ulang sebaiknya dilakukan dengan

menggunakan debit rancangan hasil analisis terbaru.

Page 124: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

109

DAFTAR PUSTAKA

Adly,E.,Susilowati,E. 2005. Redesain Bendung Mrican Kabupaten Bantul Daerah

Istimewa Yogyakarta, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

Amburika,N. Ghofur,A . 2005. Redesain terhadap Bendung Tegal dengan lokasi

pada kopur .Kabupaten Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta., Universitas

Islam Indonesia, Yogyakarta.

Anonim, 2005, Buku Pedoman Tugas Akhir dan Praktek Kerja, Jurusan Teknik

Sipil, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

CV. Hara Konsultan. 2002. Perencanaan Jaringan Irigasi Di Opak I Kabupaten

Sleman, Yogyakarta

Direktorat Jendral Pengairan. 1986. Standar Perencanaan Irigasi KP-02.

CV.Galang Persada. Bandung

Direktorat Jendral Pengairan. 1986. Standar Perencanaan Irigasi KP-06.

CV.Galang Persada. Bandung

Direktorat Jendral Pengairan. 1986. Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi,

CV.Galang Persada. Bandung

Hadi Harbi, 2004, Perancangan Keairan Bendung Tetap atau Bendung Pelimpah,

Yogyakarta

PT. Tatareka Paradya. 2004. Redesain Bendung Kadireso Daerah Istimewa

Yogyakarta, Yogyakarta.

Yulianti,W,E. Aprizon,A . 2003. Redesain Bendung Tegal Kabupaten Bantul

Daerah Istimewa Yogyakarta., Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

Zulfendi. Ritonga,H,A . 2007. Redesain Bendung Boro Kabupaten Purworejo,

Propinsi Jawa Tengah., Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

Page 125: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto
Page 126: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto
Page 127: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto
Page 128: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto
Page 129: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto
Page 130: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto
Page 131: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

61

A 3

A 2A 1

A 0

A 6A 5

A 7A 4

A 10A 9

A 11A 8

A 14A 1 3

A 15A 1 2

A 1 8A 1 7

A 1 9A 1 6

0 ,5 6

0 ,5

6

0 ,5

6

0 ,5

6

0 ,5

A 4 6A 45

A 4 7A 44

0 ,5

6

A

B C

7 8

Gambar 5.10 Lantai Muka

Page 132: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

W1 W2 W3 W4

W5 W6 W7 W8 W9 W10

W18W17W16W15

W14

W13

W12

W11

A

K

L

B C

D E

F G

H I

J

Gambar gaya tekanan air pada kondisi normal

Page 133: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

W18W17W16

W15

W14

W12

W13

W11

W1 W2 W3 W4

W5 W6 W7 W8 W9 W10

J

IH

GF

ED

CB

L

K

A

Gambar gaya tekanan air pada kondisi banjir

Page 134: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

AG2

G1

B C

D E

F G

G4G5

G3

G6

G7

G8G9

Gambar gaya berat sendiri bendung sebagai tinjauan terhadap bahaya guling.

Page 135: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

AG2

G1

B C

D E

F G

G4G5

G3

G6

G7

G8G9

Gambar gaya akibat gempa sebagai tinjauan bahaya guling

Page 136: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

G13

G12G14

G11

G10G9

G8

G7

G6

G3

G5G4

J

IH

GF

ED

CB

L

K

G1

G2A

Gambar gaya akibat beban gempa

Page 137: 20090511115606Wisnu Aji Prawoto

G13

G12G14

G11

G10G9

G8

G7

G6

G3

G5G4

J

IH

GF

ED

CB

L

K

G1

G2A

Gambar gaya berat sendiri bendung