ANALISIS DESAIN BENDUNGAN BRIBIN II …...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user i...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

ANALISIS DESAIN BENDUNGAN BRIBIN II KABUPATEN GUNUNG KIDUL YOGYAKARTA

Design Analysis of Dam Bribin II

Gunung kidul District Yogyakarta

SKRIPSI

Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

TRIYANTO I 1108536

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011


commit to user

ii

LEMBAR PERSETUJUAN


Design Analysis of Dam Bribin II Gunung kidul District Yogyakarta.

Disusun oleh :

TRIYANTO I 1108536

Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan Dosen Pembimbing

Dosen Pembimbing I

Ir. Solichin, MT NIP. 19600110 198803 1 002

Dosen Pembimbing II

Ir. Sunarmasto, MT NIP. 19560717 198703 1 003


commit to user

iii

PENGESAHAN SKRIPSI


Design Analysis of Dam Bribin II

Gunung kidul District Yogyakarta

Disusun Oleh :

TRIYANTO

NIM: I 1108536

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Pada :

Tim Penguji :

1. Ir. Solichin, MT ……………… NIP. 19600110 198803 1 002 2. Ir. Sunarmasto, MT ……………… NIP. 19560717 198703 1 003 3. Ir. JB Sunardi Widjaja, MSi ……………… NIP. 19471230 198410 1 001 4. Ir. Siti Qomariyah, MSc ……………… NIP. 19580615 198501 2 001

Mengetahui, Disahkan, Disahkan,

a.n Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Ketua Program S1 Pembantu Dekan 1 Fakultas Teknik UNS Non Reguler

Kusno Adi Sambowo, ST, MSc, PhD Ir. Bambang Santosa, MT Edy Purwanto, ST, MT NIP. 19691026 199503 1 002 NIP. 19590823 19860 1 001 NIP. 19570814 198601 1 001


commit to user

iv

MOTTO

“Alloh SWT tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya” (QS.Al-Baqoroh:286)

Orang harus cukup tegar untuk memaafkan kesalahan , cukup pintar untuk belajar

dari kesalahan dan cukup untuk mengoreksi kesalahan.

(John Maxwell)

Apa yang memberi kita kepastian dalam hidup kita adalah keberanian.

(Anonim)

Hidup tidak akan selalu berjalan sesuai dengan rencana, berbahagialah dengan apa

yang kamu punya saat ini.

(Anonim)

Kebahagian datang jika kita berhenti mengeluh tentang kesulitan-kesulitan yang kita

hadapi, dan mengucapkan terima kasih atas kesulitan-kesulitan yang tidak menimpa

kita.

(Anonim)


commit to user

v

PERSEMBAHAN

KUPERSEMBAHKAN KARYA KU INI:

Alhamdulilah puji syukur tiada terkira ku panjatkan allaw swt yang telah memberikan rahmat, hidayah serta anugerah yang tak terhingga.

Rasa Terima kasih yang tak terhingga untuk ayah dan ibu tercinta yang selalu mendoakan mendidik ku tanpa rasa jenuh, dan selalu menaburkan pengorbanan

dengan kasih sayang tanpa lelah. Memberi ku semangat tanpa henti, tanpa ibu dan ayah ku tak akan berarti .

Ribuan terima kasih untuk Teteh Sriyanti dan Mas Mulyono yang selalu memberi

dukungan, semangat, bantuan hingga semua ini bisa tercapai, semoga tak lelah selalu.

Untuk adek ku tersayang Ade Risti Oktavia terima kasih atas doanya, semoga menjadi orang yang sukses dan soleha,amien.

My Angel Night Putri Mahar Dani, ku ucapkan ribuan terima kasih yang telah

memberikan ku semangat dan perhatian dengan penuh kasih sayang. Semoga apa yang kita cita-citakan berdua terkabul, amien.

Buat rekan-rekan seperjuangan ku teknik sipil 08 yang tidak bisa disebutkan satu-

persatu, terimakasih atas dukungannya dan kerjasamanya selama ini.

Terima kasih Buat almamater universitas sebelas maret akan selalu ku jaga.


commit to user

vi

ABSTRAK

TRIYANTO, 2011. Analisis Desain Bendungan Bribin II Kabupaten Gunung kidul Yogyakarta, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Struktur bendungan merupakan kebutuhan penting dalam bidang keairan. Masalah hancurnya struktur bendungan dapat diakibatkan karena tidak kuatnya struktur tersebut untuk menahan beban horisontal maupun beban vertikal pada bendungan. Metode elemen hingga telah digunakan dengan sangat berhasil dalam memecahkan persoalan yang luas jangkauannya dalam hampir semua bidang teknik dan fisika matematis. Penerapan metode elemen hingga untuk menghitung tegangan, lendutan dan gaya reaksi dasar untuk struktur bendungan, dapat dipakai.

Analisis desain bendungan Bribin II Kabupaten Gunung kidul Yogyakarta ini menggunakan software SAP 2000. Analisis dibuat dengan pemodelan tiga dimensi (3D). Struktur bendungan ditinjau terhadap berat sendiri bendungan, beban air normal dan beban gempa. Hasil tegangan dan momen maksimun pada bendungan digunakan sebagai hitungan penulangan struktur bendungan sebagai perbandingan penulangan yang telah ada. Pada bagian struktur yang mengalami tegangan dan momen maksimum adalah bagian bawah bendungan akibat akumulasi beban dan dikarenakan pertemuan antara join struktur bendungan dengan pondasi telapak bendungan, pada bagain ini perlu penulangan sesuai hitungan. Struktur yang mengalami tegangan dan momen maksimum adalah daerah terlemah dari struktur.

Momen maksimum yang dihasilkan adalah arah sumbu local (z)1(M11) 1597076,82 Nmm dan -1812063,95 Nmm, sedangkan arah sumbu local (x) 2 (M22) 1430748,23 Nmm dan -1436406,46 Nmm. Tegangan maksimum yang dihasilkan adalah arah sumbu local (z)1 (S11) 4,83 N/mm2 dan -4,312 N/mm2, sedangkan arah sumbu local (x) 2 (S22) 4,575 N/mm2 dan -3,208 N/mm2. Hitungan penulangan didapatkan untuk arah melintang digunakan D 22 – 115 mm dan arah memanjang digunakan D 22 – 115 mm. Kata kunci : Struktur Bendung Bribin II, SAP 2000, analisis desain


commit to user

vii

ABSTRACT

TRIYANTO,2011.Design Analysis of Dam Bribin II Gunung kidul District Yogyakarta, Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta.

Dam structure is an important need in the area inundated. The Problems of the dam destruction is because the structure is not strong to withstand horizontal loads and vertical loads on the dam. Finite element method has been used with great success in solving a wide-reaching problems in almost all fields of engineering and mathematical physics. Application of finite element method to calculate the stress, deflection and reaction force base for the dam structure, can be used.

Analysis of Dam Bribin II Gunung kidul District Yogyakarta is using the software SAP2000. The analysis was made by modeling three-dimensional (3D). Dam structure is reviewed against the weight of its own dams, normal water load and earthquake load. The results of the stress and the maximum moment at the dam is used as the reinforcement count of the dam structure as the existing ratio of reinforcement. In the structure having the stress and the maximum moment is the bottom of the dam due to the accumulated burden and because the joint meeting between the dam structure with the palm of the dam foundation, in any part of this needs reinforcement according to the count. Any part of that experience stress and the maximum moment is the weakest part of the structure.

The resulting maximum moment is the local axis direction (z) 1 (M11) and -1,812,063.95 Nmm Nmm 1,597,076.82, while the local axis direction (x) 2 (M22) 1,430,748.23 Nmm and -1,436,406.46 Nmm. The maximum stress produced is the local axis direction (z) 1 (S11) 4.83 N/mm2 N/mm2 and -4.312, while the local axis direction (x) 2 (S22) and -3.208 4.575 N/mm2 N/mm2. Counts obtained for the direction of transverse reinforcement used D 22-115 mm and the longitudinal direction are used D 22-115 mm.

Keywords : Structure dam Bribin II, SAP 2000, the design analysis


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat,

hidayah , serta karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Analisis Desain Bendungan Bribin II Kabupaten Gunungkidul Yogyakarta”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta. Dengan adanya penulisan skripsi ini diharapkan dapat memberikan

wacana dan manfaat khususnya bagi penulis sendiri dan bagi orang lain pada

umumnya.

Atas bantuan dan kerjasama yang baik dari semua pihak hingga selesainya skripsi

ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Univeritas Sebelas Maret Surakarta.

2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

3. Ir. Solichin, MT, dan Ir. Sunarmasto, MT, selaku Dosen Pembimbing yang

telah banyak memberikan arahan dalam menyusun laporan ini.

4. Ir. JB Sunardi Widjaja, Msi, dan Ir. Siti Qomariyah, MSc, selaku dosen

penguji pada ujian skripsi.

5. Ir. AMF. Subratayati, MSi selaku pembimbing Akademik.

6. Rekan-rekan mahasiswa teknik sipil angkatan 2008 atas kerjasama dan

bantuannya.

Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan

pemikiran bagi pembaca, karena banyak kekurangan yang masih harus diperbaiki.

Kritik dan saran akan penulis terima untuk kesempurnaan tulisan ini.

Surakarta, November 2011


commit to user

ix

Penulis

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PERSETUJUAN ...................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... iii

MOTTO ..................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN...................................................................................... v

ABSTRAK ................................................................................................. vi

KATA PENGHANTAR ............................................................................ viii

DAFTAR ISI .............................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xii

DAFTAR NOTASI .................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xvi

BAB 1 PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah. ................................................................. 3

1.3 Batasan Masalah .................................................................... 4

1.4 Tujuan penelitian................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian…............................................................. 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................... 5

2.1.1 Beton Bertulang ............................................................ 5

2.1.2 Bendungan Beton .......................................................... 6

2.1.3 Tekanan Hidrostatis ...................................................... 6

2.1.4 Beban Gempa ................................................................ 7

2.1.5 Metode Elemen Hingga ................................................ 7

2.1.6 SAP2000 ....................................................................... 7


commit to user

x

2.2 Landasan Teori ....................................................................... 8

2.2.1 Kuat Beton Terhadap Gaya Tekan dan Gaya Tarik ...... 8

2.2.2 Penulangan Lentur Beton ............................................... 9

2.2.3 Pembebanan .................................................................. 15

2.2.3.1 Beban .................................................................. 15

2.2.3.2 Gaya yang Bekerja Pada Bendungan .................. 16

2.2.3.3 Kombinasi Beban................................................ 17

2.2.4 Program SAP................................................................. 18

2.2.4.1 Input Model ........................................................ 18

2.2.4.2 Data Hasil Output Analisis SAP2000 ................. 25

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Metode Pengumpulan Data .................................................... 26

3.1.1 Data Sekunder .............................................................. 26

3.2 Metode Analisis .................................................................... 26

3.3 Diagram alir penelitian ........................................................... 28

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Bendungan Bribin II ...................................................... 29

4.2 Pemodelan Struktur dengan Software SAP2000 ................... 33

4.3 Momen Hasil Analisis SAP2000 ........................................... 35

4.4 Hitungan Penulangan ............................................................. 37

4.4.1 Penulangan Arah Melintang.......................................... 37

4.4.2 Penulangan Arah Memanjang ........................................ 38

4.5 Tegangan ................................................................................ 39

4.6 Analisa Desain ....................................................................... 40

4.7 Gambar Penulangan ............................................................... 42

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ............................................................................ 43

5.2 Saran....................................................................................... 44


commit to user

xi

PENUTUP .................................................................................................. 45

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 46

LAMPIRAN


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.2 Lokasi Proyek Bendungan Bribin II ........................................... 2

Gambar 2.1 Hubungan Regangan,Tegangan dan Gaya dalam Penampang

Beton Bertulang ......................................................................... 9

Gambar 2.2 Peta Zona Gempa Indonesia…………………............................. 16

Gambar 2.3 New Model Instalation …….....………….................... .............. 19

Gambar 2.4 Quick Grid Lines ........................................................................ 20

Gambar 2.5 Mengubah Tampilan ke Bidang XZ ....................................... ..... 20

Gambar 2.6 Mendefinisikan Tipe Bahan ................................................... ..... 21

Gambar 2.7 Membuat Section atau Penampang .................. .......................... 21

Gambar 2.8 Menggambar Model Struktur ................................................. ..... 22

Gambar 2.9 Membagi Struktur Dalam Pias-pias ....................................... ..... 22

Gambar 2.10 Memberikan Tipe Tumpuan Pada Join .................................. 23

Gambar 2.11 Mendefiniskan Kombinasi Beban ........................................ ..... 23

Gambar 2.12 Menentukan Tipe Analisis Struktur ..................................... ..... 24

Gambar 2.13 Set Analysis Case to Run ............................. ............................. 24

Gambar 2.14 Contoh Hasil data Output deformasi .................................... ..... 25

Gambar 2.15 Memilih tabel hasil analisis yang diinginkan ....................... ..... 25

Gambar 3.1 Penampang Bendungan Beton Bribin II .................................... 27

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ......................................................... ..... 28

Gambar 4.1 Gambar Potongan Penampang ............................................... ..... 29

Gambar 4.2 Gambar Potongan Penampang Bendungan ................................. 30

Gambar 4.3 Peta Zonasi Gempa ................................................................ ..... 32

Gambar 4.4 Pemodelan 3D Muka Bendungan ........................................... ..... 33

Gambar 4.5 Pemodelan 3D Punggung Bendungan ......................................... 33

Gambar 4.6 Pemodelan 3D desain Bendungan .......................................... ..... 34

Gambar 4.7 Momen Arah Sumbu Local 1 (M11) ...................................... ..... 35

Gambar 4.8 Momen Arah Sumbu Local 2 (M22) .......................................... 36


commit to user

xiii

Gambar 4.9 Tegangan arah Sumbu Local 1 (S11) ..................................... ..... 39

Gambar 4.10 Tegangan Arah Sumbu Local 2 (S22) .................................. ..... 40

Gambar 4.11 Tegangan dan Momen Maksimum ........................................... 41

Gambar 4.12 Potongan Penulangan Bendungan ....................................... ..... 42


commit to user

xiv

DAFTAR NOTASI

As : luas tulangan tarik (mm2)

As’ : luas tulangan tekan (mm2)

b : lebar muka tekan struktur (mm)

C : koefisien gempa dasar untuk daerah, waktu dan kondisi tempat yang sesuai

c : jarak dari serat tekan terluar ke garis netral (mm)

cc : selimut bersih dari permukaan tarik terdekat ke permukaan tulangan tarik

lentur (mm)

D : beban mati

d : jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik (mm)

d’ : jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tekan (mm)

dx : jarak dari serat tekan terluar ke baja terjauh (mm)

dy : jarak dari serat tekan terluar ke baja terdekat (mm)

E : beban gempa

Es : modulus elastisitas tulangan (MPa)

fc’ : kuat tekan beton (MPa)

fs : tegangan dalam tulangan (MPa)

ft : Tensile Strength

fy : kuat leleh baja / tulangan (MPa)

H : beban akibat berat dan tekanan air atau material lainnya

h : tebal total komponen struktur (mm)

Kh : koefisian beban gempa horizontal

l : faktor keutamaan

L : beban hidup

M : momen rencana

M11 : momen arah sumbu local 1 (Nmm)

M22 : momen arah sumbu local 2 (Nmm)

Mn : kuat momen nominal (Nmm)

Mu : momen terfaktor (Nmm)


commit to user

xv

P : beban aksial

Pn : kuat beban aksial nominal (N)

Pu : kuat tekan aksial perlu

S11 : tegangan arah sumbu local 1 (N/mm2 )

S22 : tegangan arah sumbu local 2 (N/mm2 )

TEQ : gaya geser dasar total dalam arah yang ditinaju (kN)

v : kecepatan angin

Wr : berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa,

diambil sebagai beban mati tambahan

β : rasio bentang bersih dalam arah memanjang terhadap arah memendek dari

plat dua arah

β1 : faktor konstanta perbandingan kedalaman blok tegangan

εs : regangan tulangan tarik

εs’ : regangan tulangan tekan

π : phi untuk lingkaran

ρ : rasio tulangan tarik

ρb : rasio tulangan yang memberikan kondisi regangan yang seimbang

ρmax : rasio maksimum tulangan tarik

ρmin : rasio minimum tulangan tarik

ρperlu : rasio tulangan tarik yang diperlukan 琐 : berat volume air 幌 : Poisson’s Ratio

f : faktor reduksi kekuatan

f p : diameter penulangan


commit to user

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A : Input-Output Momen SAP2000

Lampiran B : Output Tegangan SAP2000

Lampiran C : Gambar Penulangan


commit to user

xvii

PENUTUP

Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT karena dengan berkah,

rahmat, dan taufik, serta hidayah-Nya penyusun dapat menyelesaikan Laporan

Skripsi ini. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Skripsi ini

masih banyak kekurangan dalam dasar teori maupun ketelitian dalam menganalisa

maupun menghitung. Untuk hal tersebut di atas, penyusun sangat mengharapkan

adanya kritik dan saran yang bersifat konstruktif untuk kesempurnaan Laporan

Skripsi ini.

Akhir kata penyusun berharap semoga Laporan Skripsi ini dapat berguna bagi semua

pihak, khususnya bagi penyusun sendiri dan semua civitas akademik Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

45


commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bendungan bawah tanah merupakan konstruksi yang masih jarang dibangun di

Indonesia. Konstruksi ini dapat dibangun di daerah yang memiliki kondisi geologi

tertentu, seperti daerah kering, muka air tanah rendah, dan beberapa syarat

lainnya. Selain syarat geologi, diperlukan juga syarat kondisi bendungan itu

sendiri, seperti porositas bendungan, ketebalan bendungan, jenis material yang

digunakan, dan bentuk atau tipe konstruksi.

Bendungan Bribin II yang terletak di Kabupaten Gunung kidul, Yogyakarta

adalah salah satu bendungan bawah tanah sekaligus pembangkit listrik tenaga air.

Listrik yang dihasilkan dipakai untuk mengangkat air dari bawah tanah ke

permukaan.

Gambar 1.1 Denah antara Bendungan Bribin I Dan Bribin II

Bendungan Bribin II dibangun dikarenakan proyek pendahulunya, bendungan

Bribin I, dianggap tidak efisien. Bendungan Bribin I memakai tenaga listrik dari

1


commit to user

2

PLN atau solar sebagai penggerak pompa. Akibatnya, biaya produksi dan

perawatannya tinggi, sehingga pemanfaatan sumber daya air bawah tanah dengan

membangun bendungan menggunakan konstruksi beton bertulang yang

diintegrasikan dengan pembangkit mikro hidro adalah pilihan yang layak secara

teknis. Dalam proyek bendungan Bribin II, ada teknologi baru yang dilakukan,

yakni dengan memanfaatkan gaya gravitasi bumi.

Lokasi proyek bendungan Bribin II yang terletak di Gunung kidul, Yogyakarta.

Wilayah administrasi Kabupaten Gunung kidul terletak antara 110O 21' sampai

110O 50' BT dan 7O46'sampai 8O09' LS, secara administrasi wilayah Kabupaten

Gunung kidul mempunyai batas wilayah sebagai berikut (lihat Gambar 1.2) :

Bagian utara : Kabupaten Klaten dan Sukoharjo (Propinsi Jawa Tengah)

Bagian Selatan: Samudera Hindia

Bagian Barat : Kabupaten Bantul dan Sleman (Propinsi DIY)

Bagian Timur : Kabupaten Wonogiri (Propinsi Jawa Tengah)

Gambar 1.2 Peta Kabupaten Gunung kidul


commit to user

3

Gambar 1.3 Lokasi Proyek Bendungan Bribin II (faculty of foresty UGM)

Teknologi pembangkit listrik mikro hidro dipilih karena sumbernya banyak. Di

bawah permukaan karst Gunung Kidul terdapat tujuh sungai: Bribin, Ngobaran,

Seropan, Baron, Grubug, Toto, dan Sumurup. Dari tujuh sungai bawah tanah itu,

baru empat yang sudah dimanfaatkan, yaitu Seropan, Bribin, Ngobaran, dan

Baron. Semua sungai itu rata-rata mempunyai debit air 2.000 liter per detik. Pada

Sungai bawah tanah yang ada pada ujung bawah Gua Bribin mempunyai lebar

tidak kurang dari 7 meter. Goa ini melewati batuan karst (batuan yang berlubang-

lubang) yang kokoh dan stabil tanpa menunjukkan patahan Geotektonik.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat diambil rumusan masalah

sebagai berikut:

1. Berapa beban yang bekerja pada bendungan Bribin II?

2. Bagaimana analisis desain bendungan Bribin II dengan Program SAP2000?

3. Bagaimana momen dan tegangan hasil analisis Program SAP2000 yang ada di

bendungan Brirbin II?


commit to user

4

1.3. Batasan Masalah

Untuk mempermudah pembahasan dalam penelitian ini maka diberikan batasan

masalah yaitu:

1. Pengamatan dilakukan pada proyek bendungan bawah tanah Bribin II di

Gunung kidul, Yogyakarta.

2. Melakukan perhitungan analisis dengan Program SAP2000.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui berapa beban yang bekerja pada bendungan Bribin II.

2. Untuk melakukan analisis desain bendungan Bribin II dengan Program

SAP2000.

3. Untuk mengetahui besar momen dan tegangan hasil analisis Program

SAP2000 yang ada di bendungan Brirbin II.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah:

1. Mendapatkan pengetahuan yang lebih banyak tentang analisis bendungan

beton dengan Program SAP2000.

2. Dapat memberikan informasi yang lebih terperinci mengenai bendungan

Bribin II, sehingga dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai

bendungan bawah tanah sebagai pasokan air bersih sekaligus pembangkit

listrik.


commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.1 Beton Bertulang

Beton bertulang adalah suatu kombinasi antara beton dan baja dimana tulangan

baja berfungsi menyediakan kuat tarik yang tidak dimiliki beton, (Jack C.

McCormac, 2001).

Menurut (Jack C. McCormac, 2001) beton bertulang memiliki kelebihan antara

lain :

1. Beton memiliki kuat tekan yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan

kebanyakan bahan lain.

2. Beton bertulang mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap api dan air,

bahkan merupakan bahan struktur terbaik untuk bangunan yang banyak

bersentuahan dengan air. Pada peristiwa kebakaran dengan intensitas rata-rata,

batang-batang struktur dengan ketebalan penutup beton yang memadai sebagai

pelindung tulangan hanya mengalami kerusakan pada permukaannya saja tanpa

mengalami keruntuhan.

3. Struktur beton bertulang sangat kokoh.

4. Beton bertulang tidak memerlukan biaya perawatan yang tinggi.

5. Dibandingkan dengan bahan lain, beton memiliki usia layan yang sangat

panjang. Dalam kondisi normal, struktur beton bertulang dapat digunakan

sampai kapan pun tanpa kehilangan kemampuannya untuk menahan beban.

6. Beton merupakan bahan yang ekonomis untuk pondasi tapak, dinding

basement, tiang tumpuan jembatan dan bangunanan-bangunan semacam itu.

7. Salah satu sifat beton adalah kemampuannnya untuk dicetak menjadi bentuk

yang sangat beragam, mulai dari pelat, dan kolom yang sederhana sampai atap

rumah.

5


commit to user

6

8. Di sebagaian besar daerah, beton terbuat dari bahan-bahan lokal yang murah

(pasir, kerikil, dan air) dan relatif hanya membutuhkan sedikit semen dan

tulangan baja, yang mumgkin saja harus didatangkan dari daarah lain.

9. Keahlian tenaga kerja yang dibutuhkan untuk membangun konstruksi beton

bertulang lebih rendah bila dibandingkan dengan bahan lain seperti baja

struktur.

2.1.2 Bendungan Beton

Pengertian umum bendungan menurut Hadi Susilo (2011), bendungan adalah

suatau bangunan air yang dibangun khusus untuk membendung (menahan) aliran

air yang berfungsi untuk memindahkan aliran air atau menampung sementara

dalam jumlah tertentu kapasitas/volume air dengan menggunakan sturktur

timbunan tanah homogen (Earthfill Dam), timbunan batu dengan lapisan kedap

air (Rockfill Dam), konstruksi beton (Concrete Dam) atau berbagai tipe konstruksi

lainnya. Bendungan beton (concrete dam) adalah bendungan yang dibuat dari

konstruksi beton dengan tulangan maupun tidak. Beton merupakan struktur yang

kaku (rigid) sehingga sangat kuat menahan tekanan (compressive sterght) tetapi

lemah terhadap gaya tarik (tensile sterght). Bentuk dari konstruksi bendungan

beton diusahakn sekecil mungkin mengakibatkan terjadinya tarikan (tensile

sterght).

Beban dan gaya yang bekerja pada bendungan dalam keadaan layan setelah

beroperasi :

1. Gaya berat sendiri bendungan dan instalasi yang terpasang

2. Berat air di hulu bendungan

3. Gaya hidrostatis

4. Gaya horisontal sebagai akibat gempa.

2.1.3 Tekanan Hidrostatis

Pengertian menurut (Nur Yuwono, 1977) pada setiap titik dalam zat cair yang

diam akan mengalami sesuatu tekanan yang disebut tekanan hidrostatis. Setiap

benda atau bidang yang berada di dalam zat cair tersebut akan merasakan tekanan

tersebut.


commit to user

7

2.1.4 Beban gempa

Kriteria desain untuk struktur bangunan tahan gempa mensyaratkan bahwa

bangunan harus didesain agar mampu menahan beban gempa 50 tahunan, sesuai

dengan pedoman standar yang berlaku. Menurut Drajat Hoedajanto (2003)

struktur bangunan tahan gempa pada prinsipnya direncanakan terhadap beban

gempa yaang direduksi dengan suatu faktor modifikasi respons struktur (faktor R),

yang merupakan representasi tingkat daktilitas yang dimiliki struktur.

2.1.5 Metode Elemen Hingga

Perkembangan dunia komputer telah begitu cepatnya mempengaruhi bidang-

bidang penelitian dan industri, sehingga impian para ahli dalam mengembangkan

ilmu pengetahuan dan industri telah menjadi kenyataan. Pada trend sekarang ini,

metoda dan analisis desain telah banyak menggunakan hitungan matematis yang

rumit dalam penggunaan sehari-hari. Metode elemen hingga (finite element

method) banyak memberikan andil dalam melahirkan penemuan-penemuan

biadang riset dan industri, hal ini dikarenakan dapat berperan sebagai research

tool pada eksperimen numerik. Aplikasi banyak dilakukan dalam problem

kompleks diselesaikan dengan metode elemen hingga seperti rekayasa struktur,

study state dan time dependent heat transfer, fluid flow, dan electrical potential

problem, aplikasi bidang medical ( As’ad Sonief, 2001).

2.1.6 SAP 2000

Progam SAP 2000 merupakan pengembangan program SAP yang dibuat oleh

Edward L. Wilson dari University of California at Berkeley, US sekitar tahun

1971. Untuk melayani keperluan komersial dari progam SAP, pada tahun 1975

dibentuk perusahaan Computer & Structure, Inc, dipimpin oleh Ashraf

Habibullah, di mana perusahaan tersebut sampai saat ini masih tetap berkembang

(http://www.csiberkeley.com)

SAP 2000 menyediakan berbagai pilihan, antara lain membuat model struktur

baru, memodifikasi dan merancang (mendesain) element sruktur. Semua hal


commit to user

8

tersebut dapat dilakukan melalui user interface yang sama. Progam ini dirancang

sangat interaktif, sehingga beberapa hal dapat dilakukan, misalnya mengontrol

kondisi tegangan pada elemen struktur, mengubah dimensi batang, dan mengganti

peraturan (code) perancangan tanpa harus mengulang analisis struktur,Untuk

pembahasan disini penyusun menggunakan SAP 2000 V.11

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Kuat Beton Terhadap Gaya tekan dan Gaya Tarik

Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum fc’ dengan satuan

N/mm2 atau MPa. Kuat tekan beton umur 28 hari nilainya berkisar antara 10 MPa

– 65 Mpa (Kusuma, 1977).

Struktur beton bertulang umumnya menggunakan beton dengan kuat tekan

berkisar antara 17 MPa – 30 MPa, sedangkan beton prategang menggunakan

beton dengan kuat tekan lebih tinggi, berkisar antara 30 MPa – 45 MPa.

Beton ready mix sanggup mencapai nilai kuat tekan 62 MPa digunakan untuk

keadaan dan keperluan struktur khusus, dan untuk produksi beton kuat tekan

tinggi tersebut umumunya dilaksanakan dengan pengawasan ketat dalam

laboratorium (Kusuma, 1977). Pasal 3.3.2 SK SNI T-15-1991-03 menetapkan

bahwa, regangan kerja maksimum yang diperhitungkan diserat tepi beton terluar

adalah 0,003 sebagai batas hancur.

Regangan kerja maksimum 0,003 tersebut boleh jadi tidak konservatif untuk

beton kuat tekan tinggi dengan nilai fc’ antara 55 MPa – 80 MPa. Nilai kuat tekan

dan tarik beton tidak berbanding lurus. Setiap usaha perbaikan mutu kekuatan

tekan hanya disertai peningkatan kecil nilai kuat tariknya.

Suatu perkiraan kasar yang dapat dipakai, bahwa nilai kuat tarik beton normal

hanya berkisar antara 9% - 15% dari kuat tekannya (Neville, 1988). Kuat tarik

beton yang tepat sulit untuk di ukur.


commit to user

9

2.2.2 Penulangan Lentur Beton

Dalam hitungan lentur dengan gaya aksial seperti halnya hitungan penampang

betom kolom dan dinding, biasanya pola distribusi tulangan sudah ditetapkan atau

direncanakan terlebih dahulu (umumnya dalam praktik perencanaan kolom sehari-

hari diambil tulangan simetris empat sisis, tulangan dinding dibuat simetris dua

sisi), selanjutnya dengan bantuan program komputer dapat dibuat garafik

hubungan P-M diagramnya untuk menentukan luas total tulangan diperlukan.

Detail metode hitungan diawali dengan rumusan hubungan antara luas tulangan

perlu sebagai fungsi jarak garis netral yang diperoleh menggunakan persamaan

keseimbangan sederhana yang diturunkan secara kesinambungan melalui diagram

regangan, tegangan sesuai blok tegangan tekan ekivalen dari diagaram free body

gaya-gaya yang terjadi di dalam penampang beton bertulang seperti pada gambar.

Gambar 2.1 Hubungan Regangan, Tegangan dan Gaya dalam Penampang Beton

Bertulang

Secara umum hitungan analisis perencanaan lentur dengan atau tanpa gaya aksial

dari penampang beton bertulang berbentuk empat persegi panajng dengan


commit to user

10

tulangan rangkap yang biasanya diletakan pada sisi atas dan bawah penampang

dilakukan seperti terlihat dalam gambar 2.1, yaitu dari sebuah penampang beton

bertulang telah ditetapkan terlebih dahulu baik ukuran dimensi penampang dan

mutu bahan beton maupun baja tulangan rencana. Selanjutnya penampang beton

bertulang tersebut harus diperhitungkan untuk dapat memikul gaya momen lentur

terfaktor atau rencana Mu dengan atau tanpa gaya aksial terfaktor rencana Pu.

Sejumlah tulangan dipasang pada sisi-sisi penampang, mengingat tambahan

konstribusi kekuatan yang dapat diberikan oleh tulangan sisi tersebut relatif tidak

signifiakn dan dapat diabaikan, khususnya untuk posisi tulangan yang mendekati

pusat penampang sehubungan dengan makin mengecilnya regangan yang terjadi.

Tambahan penempatan tulangan minimum pada sisi penampang ini dapat

diakitkan sebagai kebutuhan untuk memenuhi persyaratan beton ACI-318 atau

SNI-2874.

Untuk proses hitungan perlu ditentukan lebih dulu mengenai ketentuan yang

diteapkan sebagai tanda positif yaitu untuk gaya aksial tekan dan momen yang

menimbulkan serat sisi atas penampang relatip lebih tertekan dibandingkan serat

pada sisi bawah penampang dalam hal gaya tekan lebih dominan atau dalam hal

umum serat sisis bawah penampang mengaami tarikan. Sesuai anggapan oleh

ACI-318 ataupun SNI-2874, persyaratan persamaan kompatibilitas penampang

akan mengikuti hipotesa dari Bernouli, penampang yang semula lurus akan tetap

lurus setelah mngalami perubahan bentuk akibat momen lentur untuk regangan

beton maksimum pada serat atas atau terluar yang mengalami regangan tekan

sebesar εcu = 0.003 (Europen Code EC-2, εc = 0.0035).

Kontribusi kekuatan penampang dari bagian penampang beton yang tertekan

dapat dihitung mengikuti konsep blok tegangan tekan dari Whitney yang

mempunyai tegangan rata-rata sebesar 0.85 f’c dalam arah lebar penampang b,

sepanjang kedalaman β1c, dimana f’c adalah kekuatan karakteristik uji tekan

sempel beton silinder rencana, β1 faktor konstanta perbandingan kedalaman blok

tegangan a terhadap jarak garis netral c dikur dari serat luar beton yang tertekan.


commit to user

11

Variasi harga β1 mengikuti mutu beton f’c atau β1 = 0.85 0.005 궰煮品能웠馁呢 dengan

0.65 ≤ β1 ≤ 0.85.

Baja tulangan dianggap mempunyai sifat karakteristik sebagai bahan yang elasto-

plastik, dengan tegangan baja tulangan tarik dan tegangan baja tulangan tekan

yang dinyatakan masing-masing sebagai fs dan f’s mengikuti ketentuan : untuk

regangan baja εs , dan atau ε’s > εy , maka fs = f’s = fy ; untuk εs , dan atau ε’s <

εy , maka fs = Es εs , dan f’s = Es ε’s dimana Es = 200000 Mpa ; εy 궰 琵魄 dan fy

adalah tegangan leleh baja tulangan rencana.

Gaya tekan dari bagain penampang beton dapat dihitung sbb:

Cc = (0.85 f’c) ( β1c) (b) dimana β1c < h , atau untuk harga β1c lainnya

Cc = (0.85 f’c) (h) (b) .......................................................................................(2.1)

Untuk keadaan khusus misalnya dalam hal e = 建将 mendekati harga nol terjadi

reduksi regangan beton maksimum rata-rata menjadi εc = 0.002 sesuai Europen

Code (EC2) sedangkan ACI 318-08 tetap memakai εc = 0.003.

Dalam hal letak garis netral sedemikian rupa sehingga tulangan tekan berada

dalam bagian penampang beton yang tertekan maka luas ekivalen blok tegangan

beton harus dikurangi bagain penampang yang telah dipakai oleh luas tulangan

tekan ayau gaya tekan dari bagian baja tulangan atas yang tertekan dapat

dinyatakan sbb :

Cc = f’s* A’s.........................................................................................................(2.2)

Dengan

f’c = f’s - 0.85 f’c jika β1c < d’ .........................................................................(2.3)

f’s* = f’s dalam hal lainnya


commit to user

12

Tegangan tekan beton f’c dan baja f’s diberi tanda positip demikian pula halnya Cc

dan Cs .

Pendekatan serupa yang tersebut diatas dilakukan dalam hal gaya aksial tekan

relatip cukup besar sehingga baja tulangan bawah dapat menalami tegangan tekan

sehingga gaya tekan dari bagian baja tulangan bawah :

Ts = f’s* As ....................................................................................................(2.4)

dengan

f’s* = f’s + 0.85 f’c jika β1c > d .........................................................................(2.5)

f’s* = fs dalam hal lainnya

tegangan baja fs diberi tanda positip ntuk tegangan tarik dan negatip untuk

tegangan tekan dalam hal β1c > d dimana d didefinisikan sebagai jarak yang

diukur dari serat terluar beton yang tertekan (biasanya serat teratas penampang)

terhadap pusat tulangan tariknya (biasanya tulangan bawah).

Menggunakan persamaan kesetimbangan masing-masing pada titik pusat tulangan

bawah dan atas selanjutnya dapat dihitung luas baja tulangan bawah As dan luas

baja tulangan atas A’s untuk memukul gaya aksial dan momen nominal, Pn dan

Mn yang merupakan fungsi dari jarak garis netral c.

Persamaan kesetimbangan terhadap titik pusat tulangan atas :

僻骚∅ 屎怪坡固品族脐前品웠 圭′祖十篇骚∅ 族萍웠 圭′祖十馆魄纵圭圭′邹 ...................................(2.6)

jika β1c < h

僻骚∅ 屎怪坡固品族脐前品웠 圭′祖十篇骚∅ 族萍웠 圭′祖十馆魄纵圭圭′邹 ...................................(2.7)

dalam hal lainya

menghasilkan luas baja tulangan tarik perlu:


commit to user

13

故魄驶茹骚∅ 能孺骚∅ 族萨潜能聘′祖能披润族聘′能扇前润潜祖궰丧∗侍聘能聘′市 .........................................................(2.8)

jika β1c < h

故魄驶茹骚∅ 能族孺骚∅ 能披润祖族萨潜能聘′祖궰丧∗侍聘能聘′市 ..............................................................(2.9)

dalam hal lainnya

Persamaan kesetimbangan terhadap titik pusat tulangan bawah :

僻叁∅ 屎怪坡固品族圭脐前品웠 祖篇骚∅ 族圭萍웠祖十固魄纵圭圭′邹........................(2.10)

jika β1c < h.

怪坡∅ 屎怪坡固品释圭闺2恃官粕∅ 释圭闺2恃十固魄纵圭圭′邹 dalam hal lainnya ..............................................................(2.11)

menghasilkan luas baja tulangan atas :

故′魄驶茹骚∅ 嫩孺骚∅ 族聘能萨潜祖能披润族聘能扇前润潜祖궰′丧∗侍聘能聘′市 ..............................................................(2.12)

jika β1c < h

故′魄驶茹骚∅ 嫩族孺骚∅ 能披润祖能族聘能萨潜祖궰′丧∗侍聘能聘′市 . ..............................................................(2.13

dalam hal lainnya

Dari persamaan (5) dan (6) harag luasan tulangan perlu 故魄dan故′魄 selalu diambill

harga yang bernilai positip saja dan d’ didefinisikan sebagai jarak dari serat luar


commit to user

14

tertekan (bisanya serat teratas) yang diukur terhadap pusat tulangan tekan

(biasanya tulangan atas).

Perlu diketahui bahwa harga dari koefisien reduksi kapasitas penampang ∅

menurut ACI 318-2002 disesuaikan dengan tipe keruntuhan penampangnya.

Untuk tipe keruntuhan tarik didefinisikan dengan tercapainya syarat batas

regangan tarik baja tulangan εs ≥ 0.005 dan harga ∅ 0.90 sedangkan untuk tipe

keruntuhan tekan didefinisikan bila syarat batas regangan tarik baja tulangan

εs=0.002 dengan haraga ∅ 0.65. Untuk regangan tarik baja tulangan yang

terjadi di antara harga-harga tersebut di atas, harga ∅ ditentukan mengguanakan

interpolasi linier

∅ 0.9 a.aa闹能祈丧a.aa闹能a.aa웠揍0.9 0.65租 ..............................................................(2.14)

Dalam peraturan beton Indonesia SNI-2847 ketika disusun masih menggunakan

acuan ketentuan dari ACI 318-99 dimana tipe keruntuhan masih berdasarkan

konsep tulangan balanced dengan nilai ∅ bervariasi dari 0.7 saMpai 0.8.

Untuk setiap pasang gaya Pu dan Mu terfaktor atau rencana, yang bekerja pada

suatu penampang struktur beton bertulang, dengan menggunakan persamaan (5)

dan (6) selanjutnya dapat dihitung variasi luas baja tulangan perlu, As dan A’s atau

luas total perlu, As + A’s bagi setiap harga c yang dipilih. Hubungan luas baja

tulangan perlu, As dan A’s atau luas total perlu As + A’s dengan jarak garis netral c

selanjutnya diplot beupa grafik sehingga dengan mudah dapat ditemkan harga luas

total perlu As + A’s yang paling kecil (optimum) termasuk sekaligus juga harga c

yang terkait.

Memperhatikan bahwa dari setiap pasang gaya Pu dan Mu yang diberikan

tentunnya masing-masing akan mempunyai harga total luas tulangan perlu As +

A’s, yang optimalnya sendiri. Dengan demikian jika dalam proses perencanaan

penampang kolom atau dinding yang umumnya dilkukan dengan masukan berupa

diagram interaksi gaya P dan M katakanlah untuk pola distribusi tulangan simetris

2-sisi atau 4-sisi tertentu, dengan melkukan serangkaian proses hitungan


commit to user

15

menggunakan metode yang telah diuraikan di atas selanjutnya secara keseluruhan

dapat dibuat peta mapping hubungan variasi untuk setiap pasang gaya P dan M

dengan luas tulangan total As + A’s optimal (minimum).

2.2.3 Pembebanan

2.2.3.1 Beban

Beban yang bekerja pada struktur dapat dibagi dalam 3 (tiga) bagian :

1. Beban mati (dead load)

Beban mati merupakan beban yang intensitasnya tetap dan posisinya tidak

berubah selama usian bangunan. Beban mati dari bangunan dapat dihitung secara

akurat berdasarkan ukuran, bentuk dan berat jenis materialnya.

Contoh : berat sendiri bangunan

2. Beban hidup (live load)

Merupakan beban yang dapat berpindah tempat, dapat bekerja penuh atau tidak

ada sama sekali. Besarnya beban hidup minimum yang bekerja pada struktur

dapat diambil pada peraturan yang ada.

3. Beban akibat pengaruh alam

a. Beban angin (wind load)

Besarnya kecepatan angin minimum adalah 25 kg/m2 (kondisi umum) dan untuk

daerah pantai adalah 40 kg/m2, kecuali bila terjadi kecepatan angin yang

menimbulkan tekanan lebih besar lagi. Tekan tiup angin dapat dihitung sebagai

berikut :

官惯웠/16纵诡龟/桂웠邹 ....................................................................................(2.15)

dimana : V = kecepatan angin, (m/detik), P = Tekan angin

b. Beban gempa (earthquake)

Beban gempa disebabkan oleh terjadinya gempa bumi (tektonik atau vulkanik).

Akibat gempa bumi akan terjadi percepatan tanah (ground acceleration), yang

menimbulkan gaya inersia internal dengan arah horizontal. Besarnya gaya inersia

horizontal ini tergantung dari : massa bangunan, tinggi bangunan, intensitas

gerakan tanah, interaksi struktur terhadap tanah dan sebagainya.


commit to user

16

Gambar 2.2 Peta Zona Gempa Indonesia (Kementrian Pekerjaan Umum, 2010)

Ada 3 (tiga) metode yang dapat digunakan untuk analisis struktur akibat beban

gempa :

1. Metode static ekuivalen

2. Metode spektrum respons

3. Metode riwayat waktu

2.2.3.2 Gaya yang bekerja pada bendungan

1. Gaya vertical (Berat sendiri bendungan)

Berat sendiri bendungan termasuk juga instalasi-instalasinya. Bila ukuran

bendungan tidak teratur maka dibagi menjadi beberapa bagian.Untuk mmudahkan

titik tangkap gaya maka dibagi menjadi empat persegi atau segitiga.

2. Gaya horisontal

a. Gaya hidrostatik

Merupakan air yang menekan bendungan ada atau tanpa angin


commit to user

17

b. Gaya sebagai akibat gempa

Untuk bendungan yang relative tidak tinggi (kurang dari 30m) maka koefisien

gempa dapat diambil dari tabel berdasar lokasi rencana bendungan, akan teteapi

untuk bendungan yang lebih tinggi dari 30 m perlu diadakan penelitian yang

dilakukan para ahli (geotechnic engineer). Gaya sebagai akibat gempa dan titik

beratnya juga sama dengan titik berat bendungan dan arahnya horizontal menekan

bendungan.

Pengaruh beban pada bendungan dapat diperhitungkan dengan menggunakan

analisis static ekivalen. Dalam analisis static ekivalen, beban gempa dihitung

dengan persamaan berikut.

TEQ = Kh . l . Wr ...............................................................................................(2.16)

Kh = C . l .........................................................................................................(2.17)

TEQ = Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinaju (kN)

Kh = Koefisian beban gempa horizontal

C = Koefisien gempa dasar untuk daerah, waktu dan kondisi tempat yang

sesuai.

l = Faktor keutamaan

Wr = Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa,

diambil sebagai beban mati tambahan.

2.2.3.3 Kombinasi beban

Ada 2 kombinasi beban yang ditentukan dalam struktur beton yang masih berlaku

di Indonesia yaitu :

1.5 (D + L ± E ± 0.3Ey) ..........................................................................(2.18) dan

0.9 D ± E ..........................................................................(2.19)


commit to user

18

Cara kombinasi (2.18) agak berbeda dengan kombinasi beban Negara-negara lain.

Peraturan Amerika (ASCE 7-05) menggunakan rumus kombinasi beban sebagai

berikut:

1.2D ± 1.0E + L + 0.25 ..........................................................................(2.20) dan

0.9D ± 1.0E + 1.6H ..........................................................................(2.21)

Oleh karena beban salju (S) tidak ada di Indonesia, dan dalm hal ini ditinjau H = 0

maka paduan rumus kombinasi tersebut menjadi :

1.2D ± 1.0E + L ..........................................................................(2.22) dan

0.9D ± 1.0E ..........................................................................(2.23)

atau 1.2D ± 1.0E + 1.2 L jika dianggap besaran L = S .......................(2.24)

Peraturan Negara-negara maju lain seperti Inggris, Canada dan sebagainya lebih

mendekati rumus (2.20) Amerika serikat. Rumus kombinasi beban (2.22)

Indonesia bermakna realtif memberi perhatian yang lebih besar atau berat pada

gempa. Meskipun pada dasarnya beban gempa E adalah beban maksimum yang

diperhitungkan pada struktur, namun masih diberi faktor beban 1.05 atau

tambahan 5%. Hal ini dipakai sebagai salah satu konsiderasi dari cara hitungan

sederhana yang akan disarankan.

2.2.4 Program SAP

2.2.4.1 Input model

Input model atau input data merupakan memasukan nilai-nilai yang telah di hitung

manual ataupun nilai-nilai hasil pengujian dari laboratorium. Adapun tahapan

dalam input model sebagai brikut :

1. Memulai membuat model struktur baru

Memulai membuat model struktur baru yaitu memasukan model baru (select

template) yang akan dipilih dan mementukan satuan yang akan digunakan.


commit to user

19

Gambar 2.3 New Model Instalation

Sebagai contoh, dapat dilihat tampilan new model (Gambar 2.3). Memilih unit-

satuan untuk data geometri atau beban, sebaiknya ditetapkan pada tahap ini. Jika

tidak, data yang telah dimasukan akan berubah sesuai unit satuan baru dimasukan

(Wiryanto Dewobroto, 2007). Setelah melakukan select template akan disediakan

grid koordinat bantu layar untuk menempatkan titik-titik koordinat bantu layar

untuk menempatkan titik koordinat nodal dari geometri yang akan dibuat secara

grafis. Ukuran grid bantu akan ditetapkan dengan kotak dialog yang akan

ditampilkan seperti gambar berikut.


commit to user

20

Gambar. 2.4 Quick Grid Lines

2. Mengubah tampilan kebidang XZ

Mengubah tampilan kebidang XZ bias dengan mengklik langsung toolbar atau

dengan cara view > set 2D view

Klik X-Z plan > Klik Ok

Gambar 2.5 Mengubah Tampilan ke Bidang XZ


commit to user

21

3. Mendefinisikan tipe bahan

Tahap mendefinisikan tipe bahan yaitu memlih tipe material dan memasukan

material-material yang telah diuji di laboratorium seperti berat jenis beton,

modulus of elasticity dan kuat tekan beton.

Gambar 2.6 Mendefinisikan Tipe Bahan

4. Mendefinisikan penampang elemen struktur

Tahap menentukan bentuk penampang atau section yang akan digunakan.

Gambar 2.7 Membuat Section atau Penampang


commit to user

22

5. Menggambar model struktur

Tahap mengambar atau menentukan bentuk dari struktur dengan mengeklik pada

toolbar Draw poly area.

Gambar 2.8 Menggambar Model Struktur

6. Membagi area dalam pias-pias tinjauan

Tahap membagi pada penampang struktur dalam pias-pias pada penampang

berbentuk plat dengan mengeklik pada toolbar Mesh area.

Gambar 2.9 Membagi Struktur dalam Pias-pias


commit to user

23

7. Mengganti tipe tumpuan menjadi tumpuan jepit

Tahap memberikan tumpuan pada join penampang berupa tumpuan jempit.

Dengan cara memilih join yang akan diberi tumpuan kemudian klik toolbar

Restraints

Gambar 2.10 Memberikan Tipe Tumpuan Pada Join

8. Mendefinisikan kombinasi pembebanan

Tahap memasukan kombinasi pembebanan dari berbagai jenis beban yang ada.

Gambar 2.11 Mendefinisikan Kombinasi Beban


commit to user

24

9. Menentukan tipe analisiss struktur

Tahap sebelum melakukan analasis untuk memunculkan hasil dari analisis dengan

menentukan tipe analisis struktur.

Gambar 2.12 Menentukan Tipe Analisis Struktur

10. Melakukan analisis

Tahap melakukan analisis dengan cara mengklik toolbar Run Analysis

Gambar 2.13 Set Analysis Case to Run


commit to user

25

2.2.4.2 Data hasil output analisis SAP 2000

Data output merupakan hasil dari analisis program SAP2000 yang berisi

deformasi, gaya, tegangan dan hasil analisis lain jika ada.

Gambar 2.14 Contoh hasil data output deformasi

Gambar 2.15 Memilih Tabel Hasil Analisis yang Diinginkan


commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang dibutuhkan memerlukan beberapa tahap untuk

penyelesaian antara lain :

3.1.1 Data Sekunder

Data sekunder yang diprioritaskan adalah mengambil data desain gambar

penampang bendungan dan penulangan yang sudah terjadi dilapangan, data

tersebut didapat dari penelitian sebelumnya oleh beberapa universitas german

maupun Indonesia dan dinas terkait diantaranya Universitas Karlsruha (TH),

Universitas Giessen, BATAN, Dinas Pekerjaan Umum, WIKA, universitas gajah

mada (UGM).

3.2 Metode Penelitian

Dengan literature yang sudah didapatkan, data yang diperoleh diolah

menggunakan formula yang ada pada landasan teori dan di analisis dengan

menggunakan program komputer SAP 2000.

26


commit to user

27

Gambar 3.1 Penampang Bendungan Beton Bribin II

(Universitas karlsruhe , German)


commit to user

28

3.3 Diagram Alir Penelitian

Metode penelitian dapat disajikan dalam diagram (flowchart) sebagai berikut :

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian

Studi literature dan paramater

Pengmpulan data Bendungan Bribin II

Analisis data pembebanan (gaya hidrostatis, gempa)

Analisis struktur dengan SAP 2000

Hasil dan kesimpulan

SELESAI


commit to user

29

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Bendungan Bribin II

Bendungan Bribin II di Gunung kidul tersebut berupa plat dinding beton dengan

pondasi telapak seperti pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Gambar Potongan Penampang (Universität Karlsruhe (TH), WIKA)

Data dari penulangan penampang yaitu D22-150 mm untuk tulangan memanjang

dan D22-150 mm untuk tulangan melintang, ini akan digunakan sebagai

perbandingan penulangan yang akan dilakukan dengan hasil program SAP2000.

29


commit to user

30

Gambar 4.2 Gambar Penampang Bendungan. (Universität Karlsruhe (TH), WIKA)

Dalam analisis ini menggunakan data dan membandingkan hasil analisis yang

telah dilakukan Bambang suhendro (2007) menggunakan program komputer

ATENA. Bamabang suhendro melakukan analisis dikarenakan ada bagian yang

perlu didesain ulang seperti pada Gambar 4.3. Dan hasil analisis dengan program

ATENA dapat dilhat pada Gambar 4.4

Gambar 4.3 Bagian Bendungan yang perlu didesain ulang.(Bambang suhendro)


commit to user

31

Gambar 4.4 Hasil Analisis Program ATENA.(Bambang Suhendro)

Analisis kontrol gaya-gaya dalam yang pada konstruksi bendungan dengan

menggunakan software SAP2000 versi 11 dengan asumsi mengandalkan berat

konstruksi sendiri untuk melawan gaya-gaya.

Untuk mengontrol gaya-gaya dalam yang bekerja pada konstruksi bendungan

diasumsikan berupa plat beton 3 dimensi. Adapun data material beton yang akan

dimasukan kedalam analisis menurut Bambang Suhendro (2007):

1. Concrete Streght (f’c) = 25 MPa

2. Modulus of elasticity (E) = 4700 √f’c = 23500 MPa

3. Poisson’s Ratio (⺀) = 0,2

4. Density (嫈) = 0,024 MPa

5. Thermal Expansion = 1,2E-05

6. Tensile Strength (ft) = 3,5 MPa

Konstruksi bendungan bribin ini berfungsi sebagai penahan arus air dari sungai

bawah tanah bribin. Jenis tumpuan yaitu jepit, karena tumpuan jepit dapat

menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan momen.

Data pembebanan yang digunakan untuk menganalisis gaya yang bekerja pada

elemen struktur adalah sebagai berikut :

1. Beban berat sendiri.

Berat sendiri yaitu berat sendiri dari konstruksi bendungan tersebut yang berupa

plat beton dengan desain seperti pada gambar 4.1 dan 4.2. dimana pada analisis

dengan SAP2000 ini akan dihitung dengan cara otomatis, yaitu dengan cara ketika


commit to user

32

membuat kombinasi beban pada kotak dialog Difine load pada beban mati dengan

tipe Dead serta kotak dialog self weight multiplier diisi dengan angka 1 (satu)

dengan demikian SAP 2000 akan menghitung secara otomatis beban akiabt berat

sendiri,. dimana berat volume beton adalah 2,4 t/m3

2. Beban air normal (normal water)

Dimana

γ = 1 t/m3

γ = Berat volume air

Pada analisis dengan SAP2000 ini beban air akan diasumsikan beban titik pada

joint-joint terhadap arah sumbu y.

3. Beban Gempa

Dalam analisis SAP 2000 ini beban gempa dengan cara memberiknan koefisen

pada kotak dialog pembebanan sesuai daerah peta wilayah gempa pada Gambar

4.5

Gambar 4.5 Peta Zonasi Gempa

Kemudian memasukan angka koefisien pada kotak dialog user difined seismic

loading.


commit to user

33

4.2 Pemodelan Struktur dengan Software SAP 2000

Pemodelan struktur bendungan dilakukan dengan pemodelan 3D (tiga dimensi).

Hasil analisis struktur bendungan ditinjau dengan cara melihat momen M11 dan

M22 untuk menghitung jumlah dan jarak tulangan dan serta nilai tegangan (stress)

yang terjadi pada struktur dengan cara melihat S11 dan S22 pada data output.

Gambar 4.6 Pemodelan 3D Hilir Bendungan

Gambar 4.7 Pemodelan 3D Hulu Bendungan


commit to user

34

Gambar 4.8 Pemodelan 3D Desain Bendungan

Pemodelan ini memberikan beban air di arah punggung bendungan dengan asumsi

beban titik diseluruh punggung bendungan kearah muka bendungan. Tumpuan

diletakan pada samping bendungan dan pada pondasi telapak bendungan.


commit to user

35

4.3 Momen Hasil Analisis SAP2000

Gambar 4.9 Momen Arah Sumbu local 1 (M11)

Pada momen arah sumbu local (z) 1 (M11) seperti pada Gambar 4.9 ditampilkan

dengan satuan Nmm dan didapatkan :

Momen Maksimun Negatif = 1812063,95 Nmm

Momen Maksimum Positif = 1597076,82 Nmm


commit to user

36

Gambar 4.10 Momen Arah Sumbu local 2 (M22)

Pada momen arah sumbu local (x) 2 (M22) seperti pada Gambar 4.10 ditampilkan

dengan satuan Nmm dan didapatkan :




commit to user

37

4.4 Hitungan Penulangan

f’c = 25 MPa

fy = 320 MPa

h = 1500 mm

Tebal penutup beton = 200 mm

Diameter tulangan = 22 mm

dx = h - s - ½ fp.

= 1500 - 200 – ½ .22

= 1289 mm

dy = h - s - fp - ½ fp

= 1500 - 200 -22 - ½ .22

= 1267 mm

rb = fy

xfy

cxxf+600

600'85.0 b

= 320600

600320

85.02585.0+

xxx

= 0,0368

rmax = 0,75. rb = 0,75. 0,0368 = 0,028

rmin = 0,0025 (berlaku untuk plat)

4.4.1 Penulangan arah melintang

b = 1000 mm

dx = 1289 mm

Mu = 1812063,95 Nmm

Mn = 8,0

95,1812063=

fMu

= 2265080 Nmm

Rn = 2.db

Mn=

2128910002265080

x = 0,0013 N/mm2

m = 0588,1525.85,0

320'.85,0

==cf

fy


commit to user

38

rperlu = þýü

îíì

--fy

mRnx

m

..211

1=

þýü

îíì

--´320

0588,15.0013,0.211

0588,15

1

= 0,000004

rperlu < rmin (digunakan rmin = 0,0025)

As = r. b. d = 0,0025 . 1000. 1289 = 3222,5 mm2

Digunakan tulangan D22

Jarak tulangan = Asd 1000...4/1 2p

= 3222,51000.22..4/1 2p

= 117,96 mm

Jadi digunakan D 22 – 115 mm

4.4.2 Penulangan arah memanjang

b = 1000 mm

dx = 1267 mm

Mu = 1436406,46 Nmm

Mn = 8,0

1436406,46=

fMu

= 1795508,08 Nmm

Rn = 2.db

Mn=

21267100008,1795508

x = 0,001 N/mm2

m = 0588,1525.85,0

320'.85,0

==cf

fy

rperlu = þýü

îíì

--fy

mRnx

m

..211

1=

þýü

îíì

--´320

0588,15.001,0.211

0588,15

1

= 0,000003

rperlu < rmin (digunakan rperlu = 0,0025)

As = r. b. d = 0,0025 . 1000. 1267 = 3167,5 mm2

Digunakan tulangan D22

Jarak tulangan = Asd 1000...4/1 2p

= 3167,51000.22..4/1 2p

= 120,01 mm

Jadi digunakan D 22 – 115 mm


commit to user

39

4.5 Tegangan

Nilai tegangan dari analisis bendungan ini dapat dilihat dari tabel output S11 yaitu

tegangan pada arah sumbu local 1 dan S22 tegangan pada arah sumbu local 2,

didapat nilai tegangan :

Gambar 4.11 Tegangan Arah Sumbu local 1 (S11)

Pada tegangan arah sumbu local (z) 1 (S11) seperti pada Gambar 4.11 ditampilkan

dengan satuan N/mm2 dan didapatkan :

Momen Maksimun Negatif = 4,312 N/mm2

Momen Maksimum Positif = 4,83 N/mm2


commit to user

40

Gambar 4.12 Tegangan Arah Sumbu local 2 (S22)

Pada tegangan arah sumbu local (x) 2 (S22) seperti pada Gambar 4.12 ditampilkan

dengan satuan N/mm2 dan didapatkan :

Momen Maksimun Negatif = 3,208 N/mm2

Momen Maksimum Positif = 4,575 N/mm2

4.6 Analisis Desain

Analisis desain ini menghasilkan momen dan tegangan yang terjadi serta daerah

mana yang mengalami nilai maksimum, analisis ini membandingkan analisis yang

telah dilakukan Bambang Suhendro dengan menggunakan program ATENA,

menyatakan adanya bagian dari analisis struktur yang perlu didesain ulang.


commit to user

41

Bagian dari nilai tegangan dan momen maksimum dari desain ini terletak pada

bagian daerah yang sama, seperti terlihat pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13 Tegangan dan Momen Maksimum

Bagian struktur konstruksi yang memiliki nilai momen dan tegangan maksimum

terlihat pada Gambar 4.13, yaitu bagian bawah bendungan dikarenakan akumulasi

dari beban air dan beban sendiri bendungan serta pertemuan join antara dinding

bendungan dengan pondasi telapak bendungan.

Terjadi Momen maksimum

Terjadi Tegangan maksimum


commit to user

42

Bagian struktur yang mempunyai nilai momen dan tegangan maksimum adalah

bagian kosntruksi yang paling lemah sehingga dalam pemasangan tulangan harus

sesaui dengan hitungan yang telah dilakukan. Untuk bagian konstruksi yang

memiliki nilai momen dan tegangan kecil tetap dipasang penulangan yang sama

dikarenakan untuk memudah pekerjaan konstruksi dimana struktur tersebut dibuat

di dalam gua bawah tanah.

4.7 Gambar Penulangan

Penulangan sesuai dengan hasil analisis dengan tulangan dengan jarak yang telah

ditentukan

Gambar 4.14 Potongan Penulangan Bendungan

Dinding bendungan

Pondasi telapak


commit to user

43

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Analisis Bendungan Bribin II dengan menggunakan software SAP2000 V.11

dimana beban yang terjadi adalah beban berat sendiri sebesar 3852034 N untuk

diding beton dan 1058400 N untuk pondasi telapak beton (Lampiran Output

SAP2000 Hal A-9), dan beban air di hulu 1 t/m3. Analisis ini didapatkan hasil dan

kesimpulan :

1. Dengan analisis ini didapatkan nilai momen :

Pada momen arah sumbu local (z) 1 (M11)



Pada momen arah sumbu local (x) 2 (M22)



2. Dengan analisis ini didapatkan nilai tegangan :

Pada tegangan arah sumbu local (z) 1 (S11)

Tegangan Maksimun Negatif = 4,312 N/mm2

Tegangan Maksimum Positif = 4,83 N/mm2

Pada tegangan arah sumbu local (x) 2 (S22)

Tegangan Maksimun Negatif = 3,208 N/mm2

Tegangan Maksimum Positif = 4,575 N/mm2

3. Dengan analisis ini di dapatkan penulangan

Penulangan arah melintang digunakan D 22 – 115 mm

Penulangan arah memanjang digunakan D 22 – 115 mm

4. Tegangan dan momen maksimum terletak pada bagian bawah struktur

bendungan akibat akumulasi kombinasi pembebanan yang terjadi

5. Ada perbandingan jarak antar tulangan dari analisis SAP 2000 V.11 ini dengan

data penulangan yang telah terpasang.(Lampiran Halaman C-2)

43


commit to user

44

6. Dalam perencanaan struktur analisis dengan SAP 2000 V.11 ini beban dan

jenis bahan material yang dimasukan mempengaruhi momen yang dihasilkan.

5.2 Saran

1. Perlunya ketelitian dan kecermatan dalam analisis dengan SAP 2000 v.11 ini

sehingga dapat sesuai dengan yang diharapkan.

2. Pemakain Progam SAP2000 V.11 hanya mempercepat proses hitungan analisis

gaya-gaya dalam, harus diadakan studi banding dengan progam software

lainnya.

3. Penambahan buku untuk referensi agar dapat lebih paham dengan dasar teori

yang akan digunakan.

ANALISIS DESAIN BENDUNGAN BRIBIN II …...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user i...

Documents

Transcript of ANALISIS DESAIN BENDUNGAN BRIBIN II …...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user i...