PRINSIP PERENCANAAN BENDUNGAN DAN BANGUNAN …

PRINSIP PERENCANAAN

BENDUNGAN DAN BANGUNAN

PELENGKAP

2018 (2 JP)

BALAI PENERAPAN TEKNOLOGI KONSTRUKSI

DIREKTORAT JENDERAL BINA KONSTRUKSI

KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DAN PERUMAHAN RAKYAT

MATERI SUPLEMEN PENGETAHUAN PENGEMBANGAN KEPROFESIAN

TAHAP PERENCANAAN BENDUNGAN

T A H A P P E R E N C A N A A N B E N D U N G A N

3

POLA

PENGELOLAAN

SDA

RENCANA

PENGELOLAAN

SDA

PRA STUDI

KELAYAKAN

STUDI

KELAYAKAN

PERENCANAAN

TEKNIS /

DESAIN R INCI

Pasal 26 UU SDA • Pasal 34 UU SDA

• Perlu bendungan / tidak ?

• inventarisasi potensi SDA

• Daya dukung SDA

• Rencana tata ruang

• Inventarisasi kebutuhan air

• Kemampuan dana

Kelestarian hayati air

• Pasal 26 PP 29 tahun 2000

(bagi bendungan berisiko

tinggi)

• 21 PP 37 tahun 2010

• (Teknik, Ekonomi,

Lingkungan)

• Perencanaan Umum

• Desain Pendahuluan

• Pasal 26 UU SDA:

Pembangunan SDA

dilakukan melalui konsultasi

publik

• Pasal 34 UU SDA: Tanpa

merusak keseimbangan

lingkungan

STUDI KELAYAKAN

S T U D I K E L A Y A K A N

5

Tinjauan Aspek Teknik

Pilihan dilakukan berdasar arus biaya dan manfaat

yang akan datang, selama umur ekonomi

bendungan, berdasarkan pendekatan kepada

indikator/nilai:

• Net Present Value (NPV) : Harus Positif,

• Internal Rate of Return (IRR) yang terdiri dari

Economical Rate of Return dan Financial Rate of

Return : umumnya diambil nilai > 12%

• Benefit Cost Ratio (BCR) : nilainya harus positif.

IRR, tidak cocok digunakan untuk perbandingan

proyek alternative mutually exclusive, untuk kondisi

tersebut lebih tepat menggunakan nilai NPV.

Dalam analisis harga financial, bila diperlukan harga

internasional dan perkiraan harga yang akan datang,

digunakan harga dari FAO atau Bank Dunia.

Untuk proyek yang terkait dengan pertanian, lazim dilakukan

tes sensitifitas dengan perubahan paramer sebagai berikut :

1) Bertambahnya biaya pembangunan proyak

2) Mundurnya pelaksanaan konstruksi

3) Turunnya hasil/produksi pertanian dari prediksi semula

4) Turunnya harga produksi pertanian dari prediksi semula

Lakukan tinjauan aspek teknik yang mencakup

antara lain:

1) Lokasi: tinjau berdasar kondisi topografi,

geologi fondasi dan volume tampungan.

2) Tipe : tinjau berdasar: ketersediaan material,

keahlian & pengalaman tenaga pelaksana,

kemudahan pelaksanaan, dll.

3) Tinggi: tinjau berdasar: volume tampungan,

geologi fondasi, topografi, hidrologi, dll

4) Manfaat: tinjau berbagai manfaat yang dapat

dikembangkan seperti: irigasi, PLTA, pengendali

banjir, air baku, dll.

5) Pola Operasi Waduk: waduk harian, tahunan,

pengendali banjir, pemenuhan air irigasi, air

baku air minum, PLTA beban dasar / beban

puncak, dll.

Kri ter ia Investas i Tes Sensi t i f i tas

Tinjauan Ekonomi

TUJUAN PEMILIHAN TIPE DAN LOKASI

T U J U A N P E M I L I H A N T I P E & L O K A S I

7

Bendungan Beton

Bendungan urugan tanah adalah bendungan yang

paling lazim dibangun, karena konstruksinya

menggunakan material galian setempat yang tersedia

yang tidak perlu banyak pemrosesan. Dibanding

dengan tipe lain, tipe ini dapat dibangun hampir pada

segala jenis tanah fondasi dan pada topografi yang

kurang baik, dan umumnya lebih sering dibangun

untuk tujuan penampung air. Bendungan urugan

tanah, dapat dikelompokan lagi menjadi dua tipe,

yakni :

• Bendungan urugan tanah homogen

• Bendungan urugan tanah berzona (dengan inti

tegak atau inti miring)

Bendungan urugan batu adalah bendungan urugan yang

sebagian besar material timbunannya berupa batu, yang

berfungsi sebagai pendukung utama stabilitas bendungan.

Agar bendungan kedap air, dipasang lapisan kedap air

berupa membran kedap air dimuka lereng hulu (dikenal

sebagai bendungan sekat atau facing dams) atau didalam

tubuh bendungan berupa inti. Lapisan kedap air atau

membran dapat berupa zona kedap air dari tanah, beton,

paving beton aspal, geomembran, plat baja, atau didalam

tubuh bendungan dapat berupa lapisan kedap air tipis dari

tanah, beton, beton aspal, dan geomembran, seperti yang

diperlihatkan pada gambar 8-4. Bendungan urugan batu

dengan zona kedap air dari tanah harus dilengkapi dengan

filter dan atau transisi untuk mencegah perpindahan material

dari zona berbutirhalus ke zona bebutir lebih kasar. Secara

garis besar bendungan urugan batu dapat dikelompokkan

menjadi dua tipe, yaitu:

• bendungan urugan batu dengan lapis kedap air dimuka

(bendungansekat / facing dams)

• bendungan urugan batu berzona (dengan inti tegak atau

inti miring)

Bendungan beton umumnya dibangun pada fondasi

batuan walaupun ada juga bendungan beton yang

rendah yang dibangun pada fondasi kerikil. Mulanya

bendungan beton dibangun dengan menggunakan

material yang memiliki kuat tekan yang tinggi tetapi

kuat tarik yang rendah. Oleh karena itu bentuk

bendungan beton dirancang secara khusus agar

dapat meneruskan beban kerja ke fondasi dalam

bentuk beban tekan, sementara beban tarik

diperkecil atau dihilangkan dengan cara merancang

bentuk bendungan secara cermat. Faktor terpenting

dalam pemilihan bendungan beton adalah fondasi

bendungan.

Bengungan Urugan Tanah Bendungan Urugan Batu

Bendungan dibangun dengan berbagai tujuan antara lain untuk: Penampung air guna memenuhi berbagai kebutuhan (irigasi, air baku domestik. industri, dll), Pengendali banjir,

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA), Serbaguna, Imbuhan air tanah (ground water recharge), Penampung sedimen, Penampung limbah, dll.

Tipe Bendungan


8

Tujuan pembangunan bendungan biasanya akan berpengaruh pada

operasi waduk yang kemudian akan berakibat pada fluktuasi muka air

waduk. Untuk muka air waduk yang sangat fluktuatif kurang cocok

bagi bendungan urugan tanah homogeen.

Tu juang Pembangunan

B Untuk ketinggian kurang dari 30 m, biasanya lebih cocok

digunakan jenis yang sederhana dan mudah pelaksanaanya yaitu

tipe urugan homogeen; sedangkan Untuk tinggi lbendungan lebih

dari 30 m, biasanya digunakan tipe zonal

Tingg i Bendungan

C Kuantitas dan kwalitas material yang secara ekonomis

tersedia disekitar lokasi bendungan merupakan faktor

yang sangat penting dalam pemilihan tipe bendungan.

Mate r ia l yang Te rsed ia

DLembah sempit berbentuk V dengan fondasi batuan yang kuat,

cocok untuk bendungan beton tetapi tidak cocok untuk bendungan

urugan karena dalam pelaksanaan konstruksi, bendungan urugan

memerlukan medan kerja yang cukup luas. Untuk lembah yang

agak lebar lebih cocok untuk bendungan urugan.

Topogra f i

EPertimbangan geologi mencakup menilai kecocokan jenis tanah dan

batuan sebagai fondasi dan kesesuaiannya dengan material tubuh

bendungan. Geologi fondasi lokasi bendungan sering menjadi

penentu didalam menetapkan tipe bendungan yang cocok dengan

lokasi tersebut.

Geo log i

FKeadaan hidrologi akan berpengaruh pada operasi waduk yang

kemudian berakibat pada fluktuasi air waduk yang perlu

dipertimbangkan didalam pemilihan tipe bendungan. Disamping itu

ada hubungan erat antara faktor ekonomi dengan hirologi, aliran dan

curah hujan dapat berpengaruh besar pada biaya konstruksi

Hid ro log i dan Meteo ro log i

A

Pemilihan Tipe Bendungan

1 2 3


9

Kondisi topografi akan berpengaruh pada

tinggi dan panjang tubuh bendungan,

volume tampungan, tata letak/penempatan

bangunan pelengkap, kemudahan jalan

masuk, stabilitas lereng, dan lain-lainnya.

Kondisi topografi yang perlu menjadi

perhatian antara lain:

• bentuk dan lebar penampang melintang

dan memanjang lembah,

• bentuk kolam waduk, kemiringan tebing

sungai, dll.

Kondis i

Topograf i

Beberapa kondisi geologi yang perlu

menjadi pertimbangan dalam pemilihan

lokasi bendungan adalah:

• jenis dan sifat batuan fondasi,

• daya dukung fondasi,

• longsoran skala besar,

• struktur sesar sekala besar,

• adanya material yang berbahaya seperti

abu vulkanik, logam berat dialiran sungai

Kondis i

Geologi

Fondasi

Disamping aspek-aspek diatas, aspek berikut

juga tidak kalah pentingnya untuk

dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi

bendungan, yaitu:

1) Kesesuaian dengan rencana

pengembangan wilayah

2) Kaitannya dengan masyarakat dan ekonomi

3) Rencana pengembangan jangka panjang

4) Kelestarian lingkungan,

Pert imbangan

Lain

Pemilihan Lokasi Bendungan

KRITERIA POKOK DAN STRATEGI

DESAIN

K R I T E R I A P O K O K & S T R A T E G I D E S A I N

11

Bendungan harus didesain dan dikonstruksi sesuai perkembangan ilmu

pengetahuan dan teknologi, kokoh dan aman untuk segala kondisi dan

kombinasi beban kerja serta aman dioperasikan pada segala kondisi operasi.

Keamanan Struktur1

Bendungan harus selalu dipantau sehingga dapat diketahui sedini mungkinsetiap

problem yg sedang berkembang sebelum menjadi ancaman yang nyata dan

selalu dipelihara dengan baik sehingga selalu siap dioperasikanpada segala

kondisi operasi.

Pemantauan dan Pemel iharaan2

Pemilik/Pengelola bendungan harus selalu siap siaga menghadapi kondisi

darurat sampai kondisi terburuk dari bendungan yang dimilikinya/dikelolanya.

Penanganan pada kondisi darurat tidak dibenarkan dilakukan dengan

cara ”improvisasi” / coba-coba tetapi harus berdasarkan RENCANA TINDAK

DARURAT yang telah disiapkan secara matang.

Kesiaps iagaan Tanggap Darurat3

Bendungan harus didesain dan dikonstruksi sesuai perkembangan ilmu pengetahuan

dan teknologi, aman untuk segala kondisi dan kombinasi beban kerja serta aman

dioperasikan pada segala kondisi operasi .

Aman terhadap Kegagalan

Struktura l dan Operas ional1

Bendungan urugan harus dilengkapi dengan pelimpah yang mampu melewatkan

banjir desain dengan aman. Kapasitas bangunan pelimpah harus cukup untuk

mengalirkan banjir desain sesuai SNI 03-3432-1994 (lihat tabel 6-3), dan

alirannya tidak boleh membahayakan terhadap bangunan pelimpah sendiri

maupun tubuh bendungan.

Aman terhadap Kegagalan Hidro l ik2

Tidak boleh terjadi tekanan pori dan rembesan yang berlebihan pada tubuh

bendungan dan fondasi yang mengakibatkan terjadinya erosi internal, aliran

buluh (piping), sembulan/didih pasir, likuifaksi, arching, retak hidrolik ,dll

Aman terhadap Kegagalan Rembesan3

Konsepsi Keamanan Bendungan Kriteria Pokok Desain Bendungan

SURVAI DAN INVESTIGASI

S U R V A I D A N I N V E S T I G A S I

13

Surva i t opogra f i

un tuk

perencanaan

umum

Pada pembangunan bendungan, survai dan investigasi

merupakan tahap yang penting dalam rangka mendapatkan

data pendukung dalam menentukan tipe dan disain bendungan

yang akan dibangun. Tidak memadainya survai dan investigasi

akan menyebabkan tidak akuratnya desain bendungan,

sehingga dapat berakibat fatal berupa keruntuhan bendungan.

Survai Topografi

Surva i t opogra f i

un tuk

perencanaan

pendahu luan dan

perencanaan

r inc i

Su rva i t opogra f i

un tuk superv i s i

dan pe laksanaan

kons t ruks i

Jenis-jenis survai investigasi yang diperlukan untuk mendukung

pembuatan desain antara lain : survai topografi, geologi teknik,

material bangunan, meteorologi dan hidrologi. Kegiatan survai

investigasi ini, harus memenuhi kebutuhan minimal desain

bendungan sesuai jenis dan dimensi bendungan yang akan

dibangun, antara lain : cakupan arealnya, lokasi,

kedalamannya, jumlah sample, jenis dan jumlah uji laborat

serta uji insitu, dan lain sebagainya. Metode survai investigasi

harus mengikuti aturan, standar dan pedoman lain yang

berlaku. Seperti halnya kegiatan desain, kegiatan survai

investigasi belum dianggap selesai sebelum pelaksanaan

konstruksi bendungan selesai.

14

Tahap

Penyel id ikan

Geologi

Invest igas i

Geologi

PermukaanUj i Ins i tu

Geoteknik

Invest igasi

Geologi Bawah

Permukaan Uji

Laborator ium

Peta dasar yang digunakan berupa foto udara atau peta topografi :

• Peta wilayah dengan skala 1:50.000 sampai 1:100.000

• Peta semi detil lapangan skala 1:10.000 sampai 1:25.000

• Peta detil dengan skala 1:500 sampai 1:5.000 • Uji pembebanan / uji deformasi

• Uji insitu geseran

• Uji cepat rambat gelombang

elastis

• Survei Seismik

• Pemboran

• Terowongan Ujia. Uji laboratorioum

mekanika tanah

b. Uji laboratorium

mekanika batuan

SURVAI DAN INVESTIGASI

Investigasi Geologi dan Geoteknik

• Penyelidikan geoteknik pendahuluan

• Penyelidikan geoteknik tahap desain pendahuluan

• Penyelidikan geoteknik tahap desain rinci

1

2

3

15

SURVAI DAN

INVESTIGASI

Investigasi ini dilakukan untuk mengetahui dan menentukan :

• Kualitas material, yang mencakup klasifikasi teknis, sifat fisik, dan mekanik,

sekaligus menetapkan material yang memenuhi persyaratan desain dan

konstruksi.

• Ketersediaan cadangan material yang memenuhi syarat.

• Kondisi yang berkaitam dengan penggalian, lokasi sumber yang mencakup

jalan masuk, jarak, status, perlunya konservasi, dll.

Material Lulus Air / Pasir

Material Semi Kedap Air / Pasir

Material Kedap Air / Tanah Lempung



16

Parameter gempa desain bendungan, dapat ditentukan dengan menggunakan Peta Zona Gempa atau dengan

melakukan studi gempa tersendiri. Peta Zona Gempa tidak dapat digunakan bagi bendungan besar (tinggi diatas

~100 m) atau yang terletak didaerah yang memiliki kondisi geologi khusus seperti sesar besar yang aktif, atau

bendungan yang terletak pada zona E dan F pada Peta Zona Gempa. Bagi bendungan yang memiliki kondisi

seperti tersebut, para meter gempa desainnya harus ditetapkan dengan melakukan studi gempa sendiri.

Studi Gempa

• Gempa dasar operasi (operating basis earthquacke/OBE), atau gempa dengan periode ulang sekitar 100~200 tahun.

• Gempa desain maksimum (maximum design earthquacke/MDE atau maximum consider earthquacke/MCE), atau gempa

dengan periode ulang 1000 ~ 10.000 tahun.

• Gempa imbas waduk (Reservoir induce earthquacke/RIE), khusus bagi bendungan dengan tinggi diatas 100 m atau

tampungan diatas 500.000 m3.

J e n i s b e b a n g e m p a y a n g

h a r u s d i p e r h i t u n g k a n a d a l a h :

• Tingkat bahaya gempa (seismic hazard rating) dilokasi bendungan

• Tingkat / kelas resiko setelah bendungan dan waduk selesai dibangun

• Tipe bendungan

• Kebutuhan atau persyaratan yang terkait dengan fungsi bendungan

• Konsekuensi atas perkiraan resiko yang terlalu rendah atau terlalu tinggi

D a l a m m e n e t a p k a n

p a r a m e t e r g e m p a y a n g

d i g u n a k a n d a l a m a n a l i s i s

k e a m a n a n b e n d u n g a n , h a r u s

d i p e r t i m b a n g k a n , h a l - h a l

b e r i k u t :

17

Material Kedap Air / Tanah Lempung

Material Semi Kedap Air / Pasir

Material Lulus Air / Pasir

An graeci melius deleniti cum, mei ut dicant constituto. Nullam

imperdiet assueverit ne sea.

SURVAI DAN

INVESTIGASI

Investigasi ini dilakukan untuk mengetahui dan menentukan :

• Kualitas material, yang mencakup klasifikasi teknis, sifat fisik,

dan mekanik, sekaligus menetapkan material yang memenuhi

persyaratan desain dan konstruksi.

• Ketersediaan cadangan material yang memenuhi syarat.

• Kondisi yang berkaitam dengan penggalian, lokasi sumber yang

mencakup jalan masuk, jarak, status, perlunya konservasi, dll.

Kebutuhan minimal mengenai jenis investigasi dan uji material

sesuai jenis materialnya, diuraikan pada sub bab 6.4 dan pada

tabel 6-1.


Uji material sesuai jenis materialnya seperti berikut ini :

01

02

03

04


18

Sedimentasi

Tinggi Jagaan

Ketersediaan Air Waduk

Data Hidrologi dan Meteorologi

Cakupan Analisis

Pemeriksaan Data

Analisis Banjir Desain

Analisis Banjir Desain dari Data Hujan

Hidrologi Jenis data yang harus dikumpulkan antara lain :

• Aliran air / debit sungai, mencakup debit minimum, rata-rata, dan

maksimum.

• Kualitas air, terkait dengan syarat / baku mutu untuk masing-

masing mengguna, dll.

• Sedimentasi, terkait dengan umur layanan waduk.

• Curah hujan, periode jam-jaman, harian, bulanan dan tahunan.

• Kelembapan udara dan penguapan, terkait dengan perhitungan

ketersediaan air.

• Suhu / temperatur, terkait dengan perhitungan ketersediaan air.

• Kecepatan angin, terkait dengan perhitungan ketersediaan air dan

tinggi jagaan.

Analisis dilakukan untuk mendapatkan besaran mengenai:

1) Kebutuhan air, misal kebutuhan air irigasi, air baku

domestic, industri, dll.

2) Ketersediaan air/water availability: 80% (irigasi), 90%

(PLTA), 98% (air baku)

3) Banjir desain: PMF, Q1000 , Q100, Q50, Q20, Q10 , Q2

tergantung keperluan ke dalam bentuk hidrograf banjir

4) Tinggi jagaan.

5) Laju sedimentasi waduk, dll.

PONDASI BENDUNGAN URUGAN

F O N D A S I B E N D U N G A N U R U G A N

20

Fondasi bendungan yang berupa batuan kompak dan masif dapat dianggap sebagai fondasi yang baik (ideal), namun kondisi tersebut jarang dijumpai. Pada kenyataannya

lapisan batuan fondasi sering mengandung sejumlah rekahan, retakan, kekar, sesar lapukan, dan diskontinyuitas dengan batuan lainnya, sehingga diperlukan investigasi

geologi untuk mempelajari sifat fisik dan sifat teknik guna merencanakan perbaikan fondasi yang paling tepat.

FONDASI BATUAN1

Fondasi ini biasanya berupa endapan aluvial yang lulus air, yaitu pasir dan kerikil; bervariasi mulai dari pasir halus sampai dengan kerikil, tapi sering dijumpai berupa

campuran berlapis – lapis yang heterogen. Fondasi ini mempunyai kuat geser yang cukup untuk mendukung beban bendungan urugan rendah (40~50m), namun keamanan

bendungan harus diverifikasi dengan eksplorasi yang cukup, pengujian dan analisis yang memadai.

FONDASI PASIR DAN KERIKIL2

Umumnya bersifat kedap air dengan daya dukung dan kuat geser yang rendah. Namun untuk fondasi yang berumur tua (tertier ketas) biasanya daya dukungnya cukup

baik untuk mendukung bendungan urugan. Untuk fondasi tanah berupa alluvial muda yang berumur kwarter daya dukungnya rendah sehingga untuk fondasi bendungan

urugan yang rendah lapisan tanah seperti ini mungkin tidak bisa digunakan.

FONDASI TANAH3

DESAIN TUBUH BENDUNGAN URUGAN

D E S A I N T U B U H B E N D U N G A N U R U G A N

22

Pertimbangan utama dalam pemilihan tipe bendungan urugan adalah: Kondisi

geologi, Ketersediaan material, Perkiraan biaya

Bendungan tipe homogen dipilih apabila: tinggi bendungan kurang dari 40 m, material

yang tersedia hanya berupa tanah atau material kedap air (impervious). Bendungan

homogen perlu dilengkapi dengan sistem drainase seperti gambar dibawah ini.

Bendungan urugan adalah bendungan yang dibangun dari material galian yang diurugkan dengan tanpa menggunakan material pengikat buatan. Material yang digunakan, biasanya

menggunakan material yang tersedia disekitar lokasi bendungan.

Pertimbangan dalam Pemilihan Tipe Bendungan Homogen


23

Bendungan ini dipilih bila material yang tersedia lebih dari 2 macam, dapat berupa

zonal urugan tanah atau zonal urugan batu. Zona urugan pada bendungan zonal

biasanya terdiri atas:

• Zona kedap air, berfungsi sebagai inti untuk penahan air,

• Zona filter dan trasisi, berfungsi sebagi drainase saring untuk melindungi material

inti agar tidak bergerak masuk ke zona pendukung /urugan batu.

• Zona pendukung (shoulder), yang terletak disebelah luar filter dan transisi

berfungsi untuk mendukung stabilitas bendungan.

• Lapis pelindung lereng, adalah merupakan lapisan terluar yang berfungsi untuk

melindungi timbunan di sebelah dalam dari pengaruh: curah hujan, gelombang

dan fluktuasi air waduk, perubahan kondisi basah dan kering, dll.

Dilihat dari posisi zona kedap airnya, bendungan zonal dibedakan menjadi :

• bendungan tirai

• bendungan inti miring

• bendungan inti tegak

Bendungan ini dipilih bila disekitar lokasi bendungan tersedia cukup cadanganbatu dan

fondasi bendungan berupa batuan yang kokoh.

Bendungan urugan adalah bendungan yang dibangun dari material galian yang diurugkan dengan tanpa menggunakan material pengikat buatan. Material yang digunakan, biasanya

menggunakan material yang tersedia disekitar lokasi bendungan.

Bendungan Zonal Bendungan Urugan Batu

24


Bagian-Bagian Tubuh Bendungan

ANALISIS DESAIN

A N A L I S I S D E S A I N

26

Berat Sendiri

G = Berat tubuh bendungan

W = Berat basah / jenuh air

V = Volume tubuh bendungan

Tekanan Air (Hidrostatis)

p = tekanan hidrostatis

w0 = berat satuan air

h = kedalaman air

Tekanan Air Pori

Tekanan air pori diperhitungkan bekerja tegak lurus bidang gelincir. Pada analisis

stabilitas tubuh bendungan, tekanan pori setidak-tidaknya ditinjau pada kondisi akhir

konstruksi, muka air normal dan surut cepat.

Beban Gempa

Gk = gaya gempa

g = berat tubuh bendungan

k = koefisien gempa

Analisis statik stablitas bendungan dilakukan untuk mengetahui stabilitas bendungan

pada berbagai kondisi dan kombinasi beban, dengan cara statik. Untuk mempermudah

hitungan, pada analisis statik beban gempa diperhitungkan sebagai beban pseudo statik.

Analisis stabilitas dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu :

• Cara keseimbangan batas (limit equilibrium method), dengan bidang gelincir

berbentuk: lingkaran (circular slip surface / sliding circle) dan bentuk baji (wedge)

• Cara elemen hingga (Finite Elemen Method)

Beban Anal is is Stat ik

A N A L I S I S D E S A I N

27

Analisis likuifaksi: dilakukan untuk mengetahui adanya potensi likuifaksi pada tubuh bendungan atau endapan fondasi, termasuk besarnya peningkatan tekanan pori bila

tidak terjadi likuifaksi. Analisis dilakukan bila tanah fondasi atau material tubuh bendungan berupa tanah pasiran. Jenis tanah pasiran yang jenuh air dengan butirannya

relatif seragam dan kepadatan relatif yang rendah, cenderung mengalami likuifaksi pada saat terjadi goncangan gempa, sehingga daya dukungnya menurun.

ANALISIS DINAMIK1

Ada dua macam analisis yang dilkukan yaitu:

- Analisis deformasi untuk memperkirakan besarnya penurunan yang terjadi akibat konsolidasi yang biasa disebut analisis penurunan.

- Analisi deformasi untuk memperkirakan besarnya penurunan atau alihan tetap akibat goncangan gempa.

ANALISIS DEFORMASI2

Bentuk-bentuk kegagalan akibat pengaruh rembesan air, diantaranya adalah: gradien keluaran yang berlebihan, tekanan air pori berlebihan, gradien internal yang tinggi dari

zona inti, debit rembesan berlebihan, retak desikasi, drainasi tidak berfungsi baik atau kapasitasnya tidak mencukupi.

FONDASI TANAH3

INSTRUMENTASI

I N S T R U M E N T A S I

29

Umum

Secara garis besar jenis instrument dikelompokkan

menjadi:

• pemantau tekanan pori (berbagai jenis pisometer)

• pemantau deformasi (inklinometer, multi layer

settlement, patok geser, strain meter, joint meter,

dll)

• pemantau rembesan (V notch) Selain itu di

bendungan tinggi juga sering dipasang instrumen

untuk memanatau “ancaman dari luar” berupa

pemantau gempa SMA dan hidro-meteorologi.

Pola, jenis dan jumlah, ditentukan berdasarkan faktor :

• Tingkat risiko, kelas bahaya dan dimensi bendungan.

• Kondisi geologi, topografi, kegempaan.

• Masalah/problem yang dijumpai saat desain, konstruksi,

OP.

• Tipe Bendungan

• Perencanaan / Penentuan pola, jenis dan jumlah Harus

dilakukan oleh Tenaga Ahli Instrumentasi yang

berpengalaman (sarjana Teknik Sipil/Geoteknik yang

menguasai desain bendungan dan mendalami sistem

instrumentasi).

• Instalasi harus mengikuti standar / manual pabrik.

• Tidak boleh merubah rejim yang ada (merusak struktur

bendungan atau pondasi).

Untuk mengetahui perilaku tubuh bendungan dan

fondasi, didalam tubuh bendungan dan fondasi

dipasang sistem pemantau atau instrumentasi.

Tujuan pemasangan ada tiga macam yaitu untuk:

• pengendalian pelaksanaan konstruksi

(khususnya untuk bendungan yang dibangun

pada fondasi tanah lunak)

• pemantauan perilaku bendungan jangka panjang

pada masa O&P.

• penelitian

Jenis Instrumen Pola & Jumlah Instrumen

BANGUNAN PELENGKAP

B A N G U N A N P E L E N G K A P

31

Untuk bendungan urugan, terdapat beberapa tipe yang biasa digunakan. Untuk

menentukan tipe yang paling sesuai diperlukan studi yang mendalam hingga

diperoleh alternatif yang paling ekonomis. Tipe atau jenis pelimpah biasanya diberi

nama sesuai ciri yang menonjol dari bangunan tersebut, diantaranya adalah:

• Ogee atau over flow (frontal, lengkung)

• ambang jatuh (free overfall, biasa dipakai pada bendungan beton),

• sipon,

• corong (shaft atau morning glory),

• pelimpah samping (side channel)

• terowong.

Bangunan pengambilan berfungsi untuk melepas air waduk guna mencukupi kebutuhan

di daerah hilir. Pemilihan lokasi, sama seperti pemilihan lokasi bangunan pelimpah,

dilakukan berdasar pertimbangan: topografi, geologi fondasi, kapasitas dan ekonomi.

Jenis-jenis bangunan pengeluaran, antara lain:

• Tipe menara (tower intake)

• Tipe sandar atau miring (inclined intake)

• Tipe lain, seperti tipe tenggelam (drop inlet)

Bangunan Pel impah Bangunan Pengambi lan

PENGELAKAN SUNGAI

P E N G E L A K A N S U N G A I

33

Pemilihan Debit Banjir Rencana

Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan besarnya banjir rencana

yang akan digunakan, adalah :

1) Waktu konstruksi yang diperlukan.

2) Biaya yang ditimbulkan akibat kerusakan bila terjadi banjir.

3) Biaya akibat tertundanya pekerjaan, termasuk biaya akibat idle-nya peralatan

berat yang digunakan.

4) Keselamatan pekerja dan daerah banjir di hilrnya

Perencanaan pengelakan yang baik dapat meminimalkan potensi kerusakan akibat

banjir yang berarti juga meminimalkan biaya yang diakibatkannya. Oleh karena itu,

perencanaan sistim pengelak harus mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :

1) Karekteristik/sifat dari aliran sungai; aliran permukaan pada setiap daerah aliran

sungai, masing-masing mempunyai aliran puncak dan perioda aliran rendah

pada waktu berbeda untuk setiap tahun, kondisi aliran permukaan tersebut akan

mempengaruhi pemilihan/penetuan sistim pengelakan sungai.

2) Debit banjir yang direncanakan; penentuan debit banjir rencana untuk

pengelakan sungai ini, tergantung dari:

• Waktu pelaksanaan konstruksi, untuk mengantisipasi berapa kali terjadi

banjir.

• Biaya kerugian akibat banjir selama konstruksi.

• Biaya akibat tidak beroperasinya tenaga/peralatan berat dan selama

perbaikan akibat banjir.

• Keselamatan kerja dan kerugian di bagian hilir saat terjadi banjir.

3) Metode/cara pengelakan sungai dan pemilihan metode pengelakan, tergantung dari :

• Besar banjir yang akan dialihkan,

• Karakter fisik dari lokasi (site),

• Tipe/jenis bangunan pengelak yang akan digunakan,

• Kondisi bangunan-bangunan pelengkap lainnya (spillway, outlet, dll),

• Urutan/tahapan pekerjaan konstruksi.

4) Kebutuhan spesifikasinya; di dalam spesifikasi harus dicantumkan tanggung jawab

kontraktor, biasanya spesifikasi tidak menguraikan kapasitas pekerjaan pengelakan

atau detil dari cara pengelakan, namun data-data banjir dan hidrograf adalah menjadi

tanggung jawab pemberi tugas/konsultan pengawas.

Bangunan pengelak diperlukan untuk mengalihkan aliran sungai selama periode pelaksanaan konstruksi bendungan, yakni dengan membuat saluran pengelak (terowongan atau

konduit) dan mengalihkan/mengelakkan aliran sungai dengan membuat bendungan pengelak/cofferdam.


34

TerowonganKonduit atau gorong-gorong cocok diterapkan pada

pondasi batuan yang lebih jelek dan pada lembah

yang cukup lebar, sehingga mungkin biaya

konstruksinya akan lebih tinggi. Konduit beton

sepanjang kira-kira 200 m diperkirakan memerlukan

beton bertulang minimum 20 m³ untuk setiap debit 1

m³/det. Konduit dibangun di daerah kering di bagian

hilir bendungan pengelak dan bila sudah siap, aliran

sungai dialihkan melalui konduit dan sistim

penutupan dapat dilakukan seperti penutupan pada

terowongan.

Bendungan pengelak (cofferdam) adalah bersifat

sementara yang digunakan untuk mengalihkan

aliran sungai atau menutup suatu daerah tertentu

selama konstruksi bendungan dilakukan. Tinggi

bendungan pengelak ini harus didesain bersama-

sama dengan ukuran bukaan terowongan/konduit,

sehinga tercapai kondisi ang optimum, ditinjau dari

keamanan dan ekonominya. Studi optimalisasi ini

mencangkup studi tinggi bendungan pengelak

terhadap kapasitas aliran sungai yang melalui

terowongan/konduit, termasuk penelusuran banjir

(flood routing) dari debit banjir yang didesain.

Pada suatu lembah yang sempit, tidak mungkin

untuk melakukan penggalian fondasi bendungan

tanpa mengalihkan aliran sungai terlebih dahulu.

Untuk kondisi lembah sempit ini, pengelakan sungai

melalui terowongan akan lebih layak dibandingkan

saluran konduit. Terowongan tersebut dapat dibuat

pada satu sisi bukit tumpuan atau pada dua bukit

tumpuannya. Terowongan pengelak ini dapat

dimanfaatkan dan dikombinasikan sebagai

bangunan pelimpah, sehingga dapat menekan biaya

proyek secara keseluruhan (contoh bendungan

Ciratai di Jawa Barat).

Konduit Bendungan Pengelak

Metode Pengelakan


35

Desain Hidraul is Pengelak

Terowongan dan konduit dapat direncanakan sebagai aliran tertekan/tertutup atau

aliran terbuka. Pada aliran terbuka, terowongan dan konduit tidak boleh dialiri lebih

dari 70% luas penampang untuk debit banjir rencana, atau 80% bila banjir rencana

terjadi pada waktu yang sangat singkat. Akan tetapi, dimensinya akan jauh berbeda

dari ukuran optimum secara teoritis bila digunakan penutup standar atau pintu.

Dimensi dapat juga dipengaruhi oleh pertimbangan lain, misalnya pepohonan yang

mengambang, sampah, atau ikan. Ruangan bebas di atas aliran dan lubang angin

harus disediakan.

Apabila daerah pengaliran sungainya mempunyai pola curah hujan dan pola aliran

sungai yang sejenis, estimasi puncak aliran dari pengukuran satu stasiun sering

dapat digunakan untuk mengestimasi aliran pada titik lain, dengan akurasi yang

cukup. Koefisien korelasi antara puncak aliran QA pada titik A dan puncak aliran QB

pada titik B dengan kedua titik tersebut terletak pada daerah pengaliran sungai (DPS)

yang sejenis, dapat digunakan perbandingan dari luas daerah aliran sungai secara

berturutan :

dengan :

SA adalah luas DPS untuk titik A

SB adalah luas DPS untuk titik B

n adalah konstanta yang tergantung dari DPS dan sering diambil n =

0,5

Periode ulang banjir untuk mendesain bangunan pengelak atau besar resiko yang dapat

ditoleransi misal, banjir 10 tahunan, 20 tahunan dan lain-lain dapat ditetapkan

berdasarkan analisis hidrologi. Tetapi dalam memilih periode ulang perlu diingat bahwa

probabilitas suatu kejadian dengan suatu periode ulang T tahun, terjadi paling sedikit

sekali dalam T tahun adalah mendekati 0,64.

Resiko R dari banjir periode ulang T tahun, akan terlampaui paling sedikit sekali dalam L

tahun, selama bendungan beroperasi.

atau dapat didekati dengan hubungan (berlaku untuk T > 10 dan R < 50%) :

Sebagai contoh, apabila bangunan pengelak didesain agar beroperasi lebih dari periode

pelaksanaan 3 tahun dan bendungan pengelak dibuat untuk menahan banjir 10 tahunan,

presentase resiko dari kegagalan selama periode pelaksanaan adalah:

Kapasitas Pengelak

36


Penutupan akhir bangunan pengelak merupakan tahapan penting di dalam program konstruksi dan harus direncanakan secara hati-hati. Sebelumnya, semua pendataan

terhadap lahan yang ada di daerah genangan waduk harus sudah dibebaskan. Penutupan sungai boleh dilakukan dengan memperhatikan syarat-syarat spesifikasi debit

sungai dan setelah memperoleh kepastian hasil kajian hidrologi dengan menggunakan periode air rendah yang paling menguntungkan.

Setelah penutupan, elevasi muka air akan naik dengan cepat, sehingga balok stoplog dan lain-lainnya harus didesain agar dapat dapat menahan tinggi tekanan air pada

elevasi waduk saat penuh sebelum pekerjaan penutupan permanen selesai dikerjakan. Kebutuhan air di hilir juga harus diperhitungkan, sehingga selama pekerjaan

penutupan dilakukan, pelepasan aliran harus diatur sedemikian rupa, sampai saatnya bangunan permanen mampu menerima debit aliran.

Penutupan Bangunan Pengelak

Contoh resiko sebagai fungsi umur pemakaian pengelak dan periode ulang banjir rencana.

Keterangan gambar:

A. Resiko terlampaui (%)

B. Jaminan tidak terlampaui (%)

BANGUNAN PELIMPAH

B A N G U N A N P E L I M P A H

38

Berdasarkan data statistik, banyak bendungan tipe urugan tanah yang runtuh akibat

kurangnya kapasitas pelimpah, dengan kata lain pelimpah tidak didesain dengan

benar. Bebarapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam mendesain bangunan

pelimpah tersebut, adalah :

a) Debit inflow, frekuensi dan bentuk hidrografnya.

b) Tinggi mercu pelimpah yang direncanakan.

c) Kapasitas waduk pada beberapa variasi permukaan.

d) Kondisi geologi dan kondisi lapangan lainnya.

e) Lokasi berupa lereng yang terjal/curam.

f) Bekas galian yang dapat dimanfaatkan sebagai material timbunan.

g) Daya dukung, stabilitas lereng, rembesan/uplift, dll.

Bagian utama dari pelimpah, adalah :

a) Saluran depan/masuk, untuk mengalirkan dan mengontrol air dari waduk.

b) Konduit/saluran untuk mengalirkan aliran air waduk dari bangunan/saluran depan ke

bagian level muka air rendah bagian hilirnya.

c) Bangunan pengeluar untuk meredam energi aliran air yang cepat dan

mengalirkannya ke saluran balik.

Fungsi utama dari bangunan pelimpah (spillway) adalah membuang kelebihan air waduk, sehingga air tidak melimpas puncak bendungan (overtopping) yang dapat membahayakan

bendungan, terutama bendungan tipe urugan tanah. Bila pelimpah tersebut dilengkapi dengan pintu untuk mengendalikan aliran banjir, disebut sebagai pelimpah berpintu (gated

spillway). Bila tidak dan aliran cukup dikendalikan oleh mercu pelimpah, disebut sebagai pelimpah tidak berpintu (ungated spillway).


39

Jenis-Jenis Pelimpah

Pelimpah jenis ini adalah berupa ambang berbentuk menyerupai huruf S atau ogee.

Bentuk ogee tersebut dapat dilengkapi dengan aerasi di bagian bawah “nappe” dan

jatuh dari ambang yang tajam. Kurva bagian atas pada puncak dapat dibuat lebih

lebar atau lebih tajam dibandingkan nappe-nya. Kurva yang lebih lebar akan

menyangga aliran dan tekanan hidrostatik akan terjadi di sepanjang permukaan

kontak. Penyangga tersebut akan menimbulkan pengaruh aliran balik dan

mengurangi koefisien debit aliran. Sedangkan ambang yang lebih tajam akan

menimbulkan tekanan negatif yang dapat meningkatkan / bertambahnya head dan

debit aliran.

Pada pelimpah jenis ini, aliran air akan jatuh bebas dari mercu pelimpah. Pelimpah jenis

ini cocok untuk bendungan beton yang rendah. Kadang-kadang puncak pelimpah

diperpanjang dalam bentuk “bibir” yang mengantung sebagai tempat aliran supaya jatuh

cukup jauh dari kaki bendungan. Bagian bawah nappe dilengkapi dengan aerasi /

ventilasi untuk mencegah terjadinya pusaran air. Kondisi geologi saluran di bawah mercu

untuk pelimpah jenis ini harus bener-benar keras, supaya tidak mudah tergerus air.

Ogee (Overf low Spi lway) Ambang Jatuh Bebas

(Free Overfal l )


40


Pelimpah jenis ini adalah merupakan konduit sistim tertutup berbentuk tabung U

terbalik. Debit aliran awal adalah sama seperti pada ambang bebas (weir), tetapi bila

udara yang terdapat di belokan melalui mercu ditarik oleh aliran air, maka terjadi

aksi/tarikan sifon dan aliran berlangsung secara menerus, akibat pengaruh sifon yang

menarik aliran air dari intake.

Pada pelimpah jenis ini, aliran air masuk melalui suatu ambang berbentuk lingkaran dan

jatuh melalui lubang (shaft) vertikal atau miring, kemudian mengalir ke hilir melalui

terowongan atau konduit. Pelimpah jenis ini cocok untuk bendungan yang terletak pada

lembah yang sempit. Keuntungan lainnya adalah kapasitas maksimum dapat dicapai

pada head yang relatif rendah. Oleh karena itu, pelimpah jenis ini adalah ideal untuk

aliran maksimum yang harus dibatasi.

Siphon Spi lway Drop In let / Glory Hole


41


Ambang pengendali/pengontrol diletakkan di sepanjang sisi dan

hampir sejajar dengan bagian atas dari saluran pelepas aliran. Aliran

air melimpasi ambang samping dan mengalir ke saluran yang sempit

di belakang ambang serta mengalir ke saluran balik untuk kembali ke

sungai. Karakteristik aliran adalah sama dengan aliran melalui

ambang bebas, kecuali pada debit aliran tinggi yang mungkin

merendam sebagian puncak pelimpah. Pelimpah jenis ini mempunyai

keuntungan lain, yakni :

• Mempunyai saluran yang sempit, akibat terjalnya lereng tumpuan.

• Ambang pelimpah dapat didesain cukup panjang untuk

mengakomodasi debit banjir desain.

Air waduk dialirkan memalui saluran tertutup yang disebut sebagai

tunnel/conduit spillway. Saluran tertutup tersebut dapat berupa shaft yang

vertikal atau miring atau horisontal yang melalui formasi tanah atau

batuan. Sebagai bangunan/ambang pengendali dapat berupa hampir

semua jenis ambang pelimpah dengan bukaan (orify) vertikal atau miring,

lubang glory atau saluran samping, dan lain-lain. Terowongan biasanya

didesain untuk aliran sebagian penuh, kecuali untuk lubang glory. Tipe ini

biasanya dilengkapi dengan aerasi. Pelimpah jenis ini cocok untuk

bendungan yang terletak pada lembah yang sempit.

Pel impah Samping Tunnel / Condui t Spi lway


42


Apabila diperlukan, penambahan bangunan pelimpah darurat

(emergency spillway) untuk menambah kapasitas bangunan pelimpah

layanan (service spillway) akan mengurangi biaya konstruksi serta

menambah faktor keamanan terhadap pelimpasan puncak

(overtopping) tanpa mengurangi efesiensi operasi normal waduk.

Bila topografinya memungkinkan dapat dibuat pelimpah darurat untuk

mengeluarkan air waduk pada kondisi darurat. Pelimpah darurat ini dapat

berupa timbunan tanah yang pada elevasi tertentu dibuat dengan

timbunan dari pasir kasar dan kerikil yang dibuat mudah tergerus oleh air.

Elevasi bagian timbunan yang mudah tergerus lebih tinggi sedikit

dibandingkan dengan elevasi mercu pelimpah utama. Pelimpah darurat

ini disebut sebagai ”fuseplug dyke” (Contoh pada bendungan PLTA

Soedirman, Jawa Tengah).

Pel impah Darurat dan Pel impah

Layanan


43

Tipe 1

tipe ini cocok untuk pelimpah ogee yang mempunyai

beda tinggi tekanan yang rendah (low head).

Tipe 3

permukaan pelimpah bagian depan berbentuk

vertikal dan membesar pada bagian mercu yang

menggantung(overhang). Pembesaran tersebut

sebesar minimal 1/3 tinggi tekanan dan

menyambung dengan permukaan hulu dengan sudut

30º terhadap vertikal.

Tipe 2

tipe yang paling banyak digunakan. Permukaan

pelimpah bagian hulu/depan berbentuk vertikal dan

melengkung ke atas sampai mercu dan setelah itu

akan membentuk lereng, seperti gambar di bawah.

Desain Hidraulis Pelimpah

Bentuk Mercu


44

Desain Hidraul is Pelimpah

Beberapa faktor yang mempengaruhi koefisien aliran, diantaranya adalah :

• Kondisi penampang bagian atas, bila desainnya memadai koefisen 2,76 dapat

dicapai.

• Kemiringan bagian hilir (glacis).

• Pengaruh kedalaman dari saluran depan.

• Tinggi tekanan yang berbeda dari tinggi desain.

• Kemiringan bagian hulu.

• Pengaruh apron hilir dan kondisi terendam tidaknya bagian hilir.

Bila puncak pier dan tumpuan berbentuk tertentu, hal tersebut akan menyebabkan

terjadinya kontraksi aliran air. Panjang efektif akan lebih kecil dari panjang bersih (netto)

puncak. Pengaruh kontraksi dapat diperhitungkan seperti rumus di bawah.

Dimana:

L’ = panjang efektif puncak pier,

L = panjang puncak,

N = banyak pier,

Kp = Koefisien kontrasi pier,

Ka = Koefisien kontrasi tumpuan,

Hd = Total head pada puncak termasuk head akibat kecepatan air.

Koefisien yang tergantung dari bentuk pier, adalah :

• Untuk bentuk pier yang bujur sangkar, Kp = 0,02

• Untuk pier berbentuk membundar, Kp = 0,01

• Untuk pier yang runcing, Kp = 0,01

Sedangkan untuk berbagai bentuk tumpuan :

• Tumpuan berbentuk persegi panjang, Kp = 0,20

• Tumpuan berbentuk membundar, Ka = 0,10

Kri ter ia Desain Tinggi Tekanan

melalui Pel impah

Desain Puncak Pier dan Tumpuan


45


Kemiringan saluran pada awalnya harus dipilih lebih kritis, sehingga saluran tidak

mempengaruhi karakteristik aliran dari mercu. Aliran yang masuk ke dalam saluran

luncur adalah pada kondisi superkritis. Untuk mencegah formasi loncatan air di

bawah mercu, aliran yang mengalir di dalam saluran luncur harus dijaga tetap pada

kondisi superkritis di sepanjang saluran. Aliran di dalam saluran dapat seragam atau

dipercepat atau diperlambat, tergantung dari kemiringan dan dimensi saluran. Aliran

di sebarang titik di sepanjang saluran akan tergantung pada specific energy (d x h).

Energi ini adalah sama dengan beda tinggi tekanan (head drop) dari level air hulu ke

lantai saluran hilir dikurangi kehilangan tinggi tekanan (headloss).

Kolam peredam energi biasanya dibangun dihilir saluran luncur untuk meredam energi

dari aliran air dari saluran.

Bentuk dan karakteristik loncatan aliran air adalah sesuai dengan faktor aliran kinetik,

debit aliran, kedalaman kritis aliran dan angka Froude. Dibawah adalah

sketsa karakteristik kolam olak tipe flip bucket.

Saluran Luncur (chute) Kolam Peredam Energi


46


Karakteristik aliran air yang masuk ke dalam mulut pemasaukan (inlet), adalah :

1) Aliran terbuka, muka air masih rendah dan aliran dikontrol oleh ambang.

2) Aliran terbuka, muka air meningkat, tetapi konduit masih sebagian terbuka,

kondisi ini seperti pada pipa atau orifice.

3) Aliran tertutup, muka air meningkat, konduit dalam kondisi tertekan.

Gorong-gorong (culvert) tersebut dapat berupa pipa atau persegi empat. Faktor-faktor

yang mempengaruhi sifat aliran antara lain adalah kemiringan dasar, ukuran, bentuk,

panjang dan kekasaran dari culvert serta geometri inlet dan outletnya. Lokasi dari pintu

pengatur akan mementukan sifat aliran, apakah aliran bersifat terbuka atau aliran

tertekan. Kurva pada gambar tersebut juga menunjukkan hubungan antara tinggi tekanan

terhadap diameter (H/D) dengan debit aliran terhadap diameter (Q/D5/2) yang tergantung

juga dari bentuk mulut pemasukan (tajam atau membundar).

Drop In let Spi lway Culver t Spi lway

BANGUNAN PENGELUARAN

B A N G U N A N P E N G E L U A R A N

48

Bangunan pengeluaran juga dapat diklasifikasikan

sesuai dengan konfigurasinya sebagai pembawa air,

bangunan pengeluaran ini dapat berupa :

• Konduit melalui bendungan beton

• Konduit melalui bendungan urugan tanah

• Pipa atau penstock

• Konduit di dalam suatu terowongan yang digali

di luar bendungan

Komponen-komponen dari suatu bangunan pengeluaran (outlet)

adalah :

a) Saluran masuk, fungsinya untuk membawa/mengalirkan air

dari waduk.

b) Bangunan pemasukan (intake), fungsinya untuk

memasukkan air waduk ke dalam bangunan pengeluaran.

c) Rumah pintu atau katup, tempat pintu atau katup

dioperasikan melepaskan air waduk.

d) Konduit, saluran pembawa air melalui bendungan.

e) Peredam energi, suatu bangunan untuk mengurangi energi

dan kecepatan aliran air.

f) Saluran balik (return channel), saluran untuk pembuangan

air kembali ke sungai.

Tujuan utama dari bangunan pengeluaran, adalah :

• Pengendalian banjir (flood control).

• Pengaturan air pada kondisi muka air waduk

normal.

• Mengeluarkan air pada kondisi darurat.

Bangunan pengeluaran (outlet works) adalah suatu bangunan untuk melepaskan air dari waduk pada kondisi muka air waduk normal. Bangunan pengeluaran tersebut juga dapat

diletakkan di dekat dasar waduk, untuk mengeluarkan air waduk pada kondisi darurat (bottom outlet).


49

Bangunan pengambil (intake) ini adalah berfungsi sebagai mulut pemasukan

langsung dari waduk. Bangunan pengambil tersebut juga dilengkapi dengan pintu

pengatur aliransaringan sampah (trashrack) dan saringan ikan (fish screen), bila

diperlukan serta fasilitasuntuk perbaikan, yakni alat penutup bulkhead atau stoplogs.

Konduit pemasukan dapat diletakkan vertikal, miring atau horisontal, tergantung dari

keperluannya. Pemasukan vertikal biasanya dipasang pada elevasi yang sama

dengan level konduit. Bila pintu dioperasikan pada lereng hulu dari suatu bendungan

yang rendah dapat digunakan pemasukan yang miring (inclined spillway). Bila

diinginkan level ambang pelimpah yang lebih tinggi dari konduit, dapat digunakan

jenis drop inlet. Untuk mengurangi kehilangan tinggi tekanan, mulut pemasukan

biasnya didesain berbentuk bellmouth atau rounded.

Bangunan intake yang miring biasanya diletakkan pada bagian lereng hulu bendungan

atau di sepanjang tepi waduk bagian hulu bendungan. Tergantung dari kebutuhan dan

kondisi di lapangan, bangunan pengambil miring tersebut dapat terendam seluruhnya

atau diperpanjang sampai di atas elevasi muka air waduk maksimum untuk memudahkan

operasinya pada setiap level muka air waduk.

Bangunan pengambil miring yang diperpanjang sampai di atas air waduk tersebut

biasanya mempunyai fungsi yang sama dengan bangunan pengambil menara. Jenis

bangunan pengambil miring sering dipilih, karena pertimbangan sedimentasi dan

stabilitasnya.

Bangunan Pengambi l Tegak Bangunan Pengambi lan Mir ing

Bangunan Pengambilan ( Intake)


50

Saluran pemasukan dibangun untuk mengarahkan

air waduk masuk ke dalam mulut pemasukan yang

dibuat di bukit tumpuan dan saluran pembuangan

untuk mengalirkan aliran kembali ke sungai.

Saluran-saluran tersebut harus digali pada

kemiringan lereng yang stabil dan mudah tergerus

aliran air. Kecepatan aliran pada pemasukan

biasanya dibuat lebih kecil dibandingkan kecepatan

air melalui saringan sampah. Saluran tersebut dibuat

melebar bila telah mendekati bangunan

pengambilan untuk membuat aliran mengalir lancar

(smooth) dan merata melalui kisi-kisi saringan

sampah.

Saluran balik ini adalah berfungsi untuk mengalirakan air

pengeluaran dari bangunan outlet dan pelimpah kembali ke

sungai. Bila saluran balik ini runtuh, aliran berlebihan akan

dapat menggerus bagian bawah pelimpah, kaki bendungan

atau bagian hilir lainnya.

Saluran balik juga dapat rusak seperti saluran pembawa

lainnya, yakni :

• Gerusan ; aliran masuk ke dalam saluran balik pada

kecepatan tinggi di bandingkan aliran yang melalui

saluran masuk. Saluran balik biasanya sangat rawan

terhadap gerusan, bila ukuran, arau dan

perlindungannya tidak di desain dengan benar.

• Kurang panjang ; saluran balik harus cukup panjang

untuk menjamin bahwa aliran tidak dapat merusak kaki

bendungan. Bila terjadi kerusakan, hal tersebut perlu

dicatat dan dilaporkan ke atasan yang bersangkutan.

Aliran yang keluar dari pintu, katup atau konduit

aliran bebas, mempunyai kecepatan yang tinggi.

Untuk konduit dengan aliran bebas, perlu dilengkapi

dengan konstruksi pengalih/deflektor untuk

mengarahkan semprotan air jauh dari bangunan

intake dan kaki bendungan, bila dasar dan tebing

saluran pembuang terdiri dari batuan yang keras.

Bila batuannya tidak keras, diperlukan alat peredam

energi berupa kolam olak di bagian hilir outlet. Bila

bagian ujung outlet berupa pipa yang terendam,

dapat digunakan sumur/kolam peredam energi di

bagian hilirnya.

Saluran Pemasukan

dan Pengeluaran

Peredam Energi Masalah Khusus

Saluran Balik


51

Pada umumnya, kinerja hidraulis bangunan pengeluaran adalah bersifat seperti

saluran terbuka dan konduit tertutup/tertekan (pressured conduit). Analisis aliran di

dalam saluran terbuka adalah berdasarkan dari prinsip aliran langgeng yang tidak

seragam (steady nonuniform flow). Sedangkan aliran penuh di dalam pipa tertutup

adalah dianggap aliran tertekan. Kolam olak, baffle atau blok-blok peredam energi

digunakan untuk mengurangi energi aliran pada bagian hilir bangunan pengeluaran.

Kehilangan tinggi tekanan kumulatif akibat antara lain dari trashrack, mulut

pemasukan,`bentuk belokan/tekukan, pintu atau katup, gesekan dan lain-lain, seperti

gambar di bawah.

Koefisien kehilangan tinggi tekanan akibat kecepatan aliran di bagian keluaran ini adalah

sama dengan 1,0, karena air yang keluar dari konduit tertekan dalam kondisi mengalir

bebas atau dalam kondisi terendam. Bila ujung pipa dilengkapi dengan pipa yang

berbeda diameternya, koefisien kehilangan tinggi tekanan menjadi < 1,0 dan berbanding

kuadrat dengan luas pipa, yakni Kv = (a1/a2)^2, dimana a1 adalah luas pipa yang mulai

berbeda diameterrnya dan a2 luas pipa di bagian ujung.

Desain Hidraul is Bangunan

Pengeluaran

Kehi langan Tinggi Tekanan pada

Keluaran

TERIMA KASIHBALAI PENERAPAN TEKNOLOGI KONSTRUKSI

DIREKTORAT JENDERAL BINA KONSTRUKSI

KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DAN PERUMAHAN RAKYAT

PRINSIP PERENCANAAN BENDUNGAN DAN BANGUNAN …

Documents

Transcript of PRINSIP PERENCANAAN BENDUNGAN DAN BANGUNAN …