BENDUNGAN DAMS

Modul Kuliah : Pengembangan Sumber Daya Air

Modul No. 8 : Bendungan (Dams)

Tujuan Instruksional Umum (TIU) :

Mahasiswa mengetahui dan memahami secara umum pengertian waduk, mulai dari

perencanaan ketersediaan air, penentuan kapasitas waduk serta pola operasi

pemanfaatan volume waduk sesuai dengan kaidah pengembangan sumber daya air.

Tujuan Instruksional khusus (TIK) :

Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian, tujuan serta merencanakan ketersediaan

dan kapasitas waduk sesuai dengan kaidah pengembangan sumber daya air secara

keseluruhan.

8

BENDUNGAN (DAMS)

PENGERTIAN UMUM BENDUNGAN

Bendungan adalah suatu 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

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

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

konstruksi lainnya.

Dengan pesatnya perkembangan teknologi dalam perencanaan dan pelaksanaan

pembangunan bendungan telah mengaburkan batasan secara jelas pengelompokan

tipe bendungan, karena sebagai akibat dari usaha para perancang concrete dams

dan geotechnical engineers dalam mengatasi permasalahan bendungan timbunan

(Embankment Dams) untuk menurunkan biaya konstruksi, pemeliharaan serta untuk

mendapatkan nilai ekonomis yang lebih tinggi.

Usaha untuk mendapatkan nilai yang lebih kompetitif diantaranya adalah :

- Tingginya biaya membangun lapisan inti kedap air dan tanah liat diganti

dengan timbunan batu dan melapisi kedap air pada dinding permukaan sisi hulu

bendungan.

- Tingginya biaya tenaga kerja, peralatan dan lamanya durasi waktu

pelaksanaan pada bendungan beton (Concrete Dam) diatasi dengan

pembangunan dengan beton tuang yang langsung dipadatkan (Roller

Compacted Concrete Dams).

- Tingginya biaya pembangunan dan pelimpah darurat (Emergency Spillway)

diatasi dengan mengijinkan air melimpah melalui tubuh bendungan yang telah

dirancang tersendiri baik pada bendungan timbunan (Embankment Dams)

maupun struktur beton (Concrete Dam).

- Penyelidikan yang menerus terhadap perilaku bendungan dan pengaruh

terhadap gempa akan memperbaiki laboratorium test dinamis (Dynamic

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Hadi Susilo MMPENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR

Laboratory Method) dan perbaikan pada teknik pembangunan Concrete Dams

dan Embankment Dams.

Berbagai usaha untuk memperoleh Bendungan yang layak terhadap kelayakan

teknis, ekonomis dan lingkungan terus diusahakan hingga saat ini.

TIPE DAN FUNGSI BENDUNGAN

8.2.1. Tipe Bendungan

Dalam penentuan tipe bendungan dapat ditinjau dari berbagai pandangan, misal :

- Pembagian tipe didasarkan pada ukurannya.

• Bendungan besar (Large Dams)

• Bendungan kecil (Small Dams)

- Pembagian tipe didasarkan pada tujuan pembangunannya.

• Bendungan dengan tujuan tunggal

(Single Purpose Dams)

• Bendungan serba guna (Multi

Purpose Dams)

- Pembagian tipe didasarkan pada jalannya air pelimpah.

• Bendungan untuk dapat dilewati air

(Overflow Dams)

• Bendungan untuk dapat menahan air

(Non Overflow Dams)

- Pembagian tipe didasarkan pada material konstruksinya.

• Bendungan beton (Concrete Dams)

• Bendungan timbunan (Embankment

Dams).

Pada umumnya yang sering digunakan adalah pembagian tipe bendungan

berdasarkan material yang digunakan untuk konstruksi yaitu Bendungan tipe beton

dan Bendungan tipe timbunan.

8.2.2. Bendungan Beton (Concrete Dams)

a. Umum


Prinsip dalam dasar yang harus diperhatikan didalam bendungan beton

diantaranya adalah :

- Pondasi Bendungan terletak pada lapisan batuan keras (Rock foundation)

- Beton merupakan bentuk struktur yang kaku (rigid) sehingga sangat kuat

menahan tekanan (Compressive strength) tetapi lemah terhadap gaya tarik

(Tensile strength). Oleh karena itu, bentuk dari konstruksi Bendungan beton

diusahakan sekecil mungkin mengakibatkan terjadinya tarikan (tensile

strength).

(Lihat Gambar 8.1, Bendungan Beton (Concrete Dam))

b. Beberapa tipe bendungan beton diantaranya adalah :

- Bendungan tipe Gravity (Gravity Dams)

Pada dasarnya bendungan ini mampu menahan beban dari waduk/

Reservoir melalui daya tahan gesekan akibat dari berat bendungan pada

pondasi.

Pada bentang melebar bendungan dapat diasumsikan bias-bias kantilever

dengan mengusahakan sekecil mungkin gaya tarik akibat momen untuk

menahan gaya guling (Overturning).

Lapisan batuan yang menahan pondasi harus mampu terhadap beban gesek

dan daya dukungnya dengan faktor keamanan sesuai yang berlaku.

(Lihat Gambar 8.2, Bendungan Tipe Gravity)

- Bendungan tipe Lengkung (Curved gravity Dams), apabila panjang as

bendungan sempit, maka sebagian dari gaya yang bekerja pada bendungan

dialihkan ke tebing (abutment).

Untuk menghindari terjadinya gaya tarik pada tubuh Bendungan beton, maka

bentuk bendungan disesuaikan dengan penyebaran arah gaya yang terjadi,

dan yang paling mendekati kea rah tegak lurus ke abutment adalah

membuat bentuk lengkung (Curved) atau busur (Arch).

(Lihat Gambar 8.3, Bendungan Tipe Lengkung (Curved Gravity Dam))

- Bendungan tipe Busur (Arch Dams)

Apabila bendung tipe lengkung (Curved Dams) terjadi dengan pengalihan

beban ke abutment lebih besar, akibat bentuk topografi yang lebih curam


dan lebih sempit, maka untuk memperoleh bentuk Bendungan yang lebih

sesuai dengan penyebaran gaya yang terjadi dengan arah tekan ke dinding

abutment, maka bentuk struktur menjadi lengkung busur atau Bendungan

tipe Busur (Arch Dams). Bentuk diperlukan dinding sandaran abutment yang

kokoh. (Lihat Gambar 8.4, Bendungan Tipe Busur (Arch Dams))

- Bendungan dengan Penyangga (Buttress Dams)

Tipe bendungan ini merupakan alternative penyelesaian untuk bendungan

tipe gravity bentang yang cukup panjang dengan lebih mengintensifkan

tenaga pelaksana dan memperkecil volume beton yang diperlukan.

Bentuk Bendungan dapat merupakan kombinasi antara Gravity, Curved atau

Arch Dams diantara kolom penyangganya.

Namun pemilihan dari bentuk Bendungan ini masih tergantung dari kondisi

geologi dan problem yang ditemui di lapangan.

(Lihat Gambar 8.5, Bendungan Tipe Penyangga (Buttress Dam))

c. Yang perlu diperhatikan untuk Bendungan Beton

[1] Pondasi (Foundation)

Pondasi merupakan permasalahan kritis untuk Perencanaan Bendungan

Beton (Concrete Dams), untuk harus memperhatikan hal-hal diantaranya

sebagai berikut :

• Modulus Deformasi (Deformation Modulus)

Deformasi yang tinggi yang disebabkan oleh adanya konsentrasi

tegangan di dalam struktur batuan harus dapat diketahui, namun variable

deformasi pada pondasi harus mengetahui material properties yang ada

di lapangan. Untuk itu diperlukan penyelidikan/test batuan fondasi lebih

rinci.

• Stabilitas Blok (Block Stability)

Diperlukan pemetaan batuan pondasi rinci untuk mengindikasi adanya

potensi bentuk kehancuran didalam pondasi akibat pengaruh beban.

Indikasi terhadap faults (patahan), shlaris (geseran), weathering profiles

(profil perlemahan) dan Jariting patterns (pola sambungan) yang terdapat

pada massa batuan pondasi.


Tes kekuatan geser (shear strength) terkait dengan perubahan relative

sesuai pada bentuk pondasi.

• Perbaikan Pondasi (Foundation Treatment)

Permasalah pondasi dapat diketahui selama masa tahap penyelidikan

batuan dasar pondasi. Perbaikan pondasi mungkin diantaranya adalah

membuang blok batuan yang tidak stabil, menambah system perkuatan,

memasang system drainage untuk mengurangi Up lift (tekanan keatas

akibat tekanan air) dan memberikan material ke dalam pondasi dengan

injeksi (grouting) untuk memperbaiki daya dukung (strength) pada zona

yang lemah dan menaikkan tingkat permeabilitas pada dasar pondasi.

[2] Pengaruh Temperatur (Temperature Effects)

Pengaruh temperature terkait dengan desain tipe beton untuk Bendungan

terhadap panas hidrasi dari beton pada kondisi batas. Apabila batas

temperatur (ambient temperature) tidak dijaga dengan baik, kemungkinan

akan terjadi retakan pada beton. Untuk mengatasi kondisi tersebut,

diperlukan langkah-langkah untuk mengatasi diantaranya adalah dengan

memasang sambungan-sambungan di dalam massa beton atau melakukan

pendinginan awal (Pre Cooling) pada material beton dan mengawasi secara

teliti pada proses pembuatan beton, atau melakukan pendinginan setelah

pengecoran beton dengan memasang jaringan pipa pendingin (Post

Cooling).

[3] Bentuk Struktur (Structure Shaping)

Perubahan bentuk yang tajam (patah) diusahakan untuk dihindari, karena

dapat menimbulkan penempatan konsentrasi tegangan. ∴Konsentrasi

tegangan ini merupakan bagian yang kritis terutama apabila terjadi gempa.

8.2.3. Bendungan Timbunan (Embankment Dams)

a. Umum

Tipe Bendungan Timbunan/Urugan (Embankment Dams) pada umumnya

didasarkan pada material yang digunakan untuk pembangunan bendungan

tersebut, dapat dari tanah atau batuan (Earth fill atau Rock fill). Pengelompokkan

selanjutnya diklasifikasikan oleh penempatan lapisan inti kedap air, ada yang


ditempatkan didalam tubuh bendungan (ditengah/miring, homogen), ada juga

yang ditempatkan di permukaan sisi hulu tubuh bendungan.

Stabilitas bendungan timbunan adalah didasarkan pada berat sendiri dari massa

materian Bendungan memenuhi syarat untuk menahan tekanan/beban yang

terjadi, dengan susunan gradasi material timbunan untuk menurunkan garis

tekan hidrolis antara timbunan dengan pondasi, sehingga rembesan (leakage)

diharapkan sekecil mungkin dan tanpa ada material yang ikut terhanyut (ter

erosi).

Tipe bendungan timbunan batu (Rock fill Dams) pada awalnya untuk Konstruksi

yang kecil dengan lapisan kedap air pada bagian permukaan hulu, namun

dengan kemajuan technologi pada saat ini Rock fill Dams cukup kompetitif untuk

bendungan besar dengan lapisan ini kedap air dibagian dalam tubuh

bendungan.

Untuk menghindari settlement di kemudian hari batuan harus juga dipadatkan

dengan pengaturan lapisan gradasi secara teliti.

Embankment Sheel (pelapis timbunan) biasanya terdiri dari material random

(campuran) atau abu batu berfungsi sebagai pengisi antara struktur dan lapisan

kedap air.

Timbunan dibagian permukaan hulu tubuh bendung biasanya dilindungi oleh

timbunan batu keras dengan susunan gradasi dan bentuk yang sesuai, bila tidak

tersedia dapat dilapisi dengan tanah bercampur semen (Soil cement facing).

Sedangkan untuk lapisan pelindung dibagian permukaan hilir tubuh bendungan

dari erosi terhadap hujan dapat dilapisi dengan gebalan rumput atau tanaman

keras. Perlu diperhatikan bahwa lapisan pelindung pada bagian hilir permukaan

tubuh bendung jangan sampai menjadi lapisan kedap air.

Dimensi besaran lapisan inti kedap air sangat tergantung dari ketersediaan

material didaerah pembangunan bendungan . Untuk lapisan kedap air dibagian

permukaan hulu dapat terbuat dari lapisan Asphalt atau beton, dengan

menggunakan metode cetakan berjalan (Slipforming methods) dan ikatan (key)

kedalam lapisan kedap air, pondasi batuan keras atau cut off.

Lapisan material kedap air tidak mungkin dapat menghilangkan 100% rembesan

dan hanya dapat memperkecil rembesan. Oleh karena itu harus disiapkan

lapisan drainase untuk mengalirkan rembesan secara aman didalam tubuh


bendungan tanpa membawa serta material timbunan bendungan melalui lapisan

halus sampai kasar (finer zones to courser zones).

Drainase galeri dan sumuran (Drainage galleries dan relief well) juga perlu

dipersiapkan.

b. Yang perlu diperhatikan untuk Bendungan Timbunan

[1] Pondasi (Foundation)

Pondasi bendungan timbunan dapat dibangun diatas batuan keras atau

tidak. Bila dibangun diatas massa batuan keras maka penurunan/Settlement

yang terjadi lebih kecil bila dibandingkan bendungan yang dibangun diatas

massa batuan lunak karena terdapat tambahan penurunan pada pondasi

(Consulidate) dan penurunan lebih kecil pada awal masa operasinya.

[2] Pemutus aliran (Cut offs)

Cut off sangat diperlukan oleh pondasi pada massa batuan lunak dan batuan

pecah (Non Rock atau Fractured rock) untuk mengurangi tekanan rembesan

(seepage), cut off dipasang dibagian hulu dari as puncak bendungan.

[3] Sifat Pelunakan (Liquefaction)

Kejenuhan akan mengakibatkan penurunan kepadatan material halus dan

akan menjadi tidak stabil bila ditambah dengan beban gempa. Selama terjadi

gempa, konfigurasi butiran akan menjadi lebih padat yang mengakibatkan

menaikkan tekanan air pori dan lepas.

Sistem drainase tidak berfungsi dengan baik dan air akan membuat perilaku

pondasi menjadi meleleh/mencair.

[4] Retakan dan stabilitas timbunan (Embankment Stability and

Cracking)

Bendungan timbunan harus direncanakan aman terhadap kemungkinan

terjadinya retakan, khususnya retakan melintang/vertikal (transverse cracks),

mungkin disebabkan akibat kerusakan oleh bocoran (piping). Retakan

melintang ini kemungkinan juga disebabkan oleh : akibat terjadinya


perbedaan settlement pada lereng abutment, kurang sempurnanya prosedur

penempatan material, permasalahan pondasi atau sebab lainnya.

[5] Tinggi jagaan (Free board)

Tinggi jagaan disiapkan untuk melindungi terhadap kemungkinan

melimpahnya volume air atau overtopping akibat gelombang, gempa bumu,

dan sebab lainnya.

DASAR-DASAR PERENCANAAN BENDUNGAN

8.3.1. Stabilitas Konstruksi Bangunan Beton (Concrete Dams)

Suatu bendungan beton berdasar berat sendiri harus memenuhi 4 syarat yang

penting, yaitu :

a. Tidak mengalami penggulingan (Overturning).

Ht = gaya horisontal total yang mene-

kan bendungan

Vt = gaya vertikal total yang mene-

kan tanah dibawah pondasi

MAh = momen horisontal di titik A

MAv = momen vertikal di titik A

Gambar 8.6 Keamanan terhadap bahaya penggulingan.

Dengan adanya gaya Ht akan menyebabkan tendensi terjadi penggulingan pada

titik A dengan momen sebesar MAh = Ht.a dan momen ini akan ditahan oleh

momen pelawan sebagai akibat gaya vertikal yaitu MAv = Vt.b. Jadi agar stabil

momen MAv ditambah angka keamanan haruslah lebih besar dibandingkan

dengan MAh (angka keamanan diambil lebih besar dari 1,50).

Atau didalam rumus =

n = 50,1M

M

Ah

Av ≥ΣΣ


Keterangan : n = angka keamanan terhadap penggulingan.

MAv = momen vertikal total terhadap titik A.

MAh = momen horizontal total terhadap titik A.

Dapat pula dicari letak eksentrisitasnya. Apabila resultante gaya Ht dan Vt

disebut R, maka garis gaya R akan memotong dasar bendungan di titik D.

Ternyata bendungan akan stabil apabila titik D terletak didalam batas 3

1 dari

lebar pondasi.

Bendungan tidak akan terguling apabila :

e = 6B

2B

VM <−

ΣΣ

……………………………………. (8.1)

Keterangan : e = eksentrisitas, jarak antara titik tangkap gaya R dengan

titik tengah pondasi T = DT

B = lebar pondasi

M = momen total terhadap titik A.

V = Vt = gaya vertikal total.

b. Tidak mengalami penggeseran (sliding).

Gambar 8.7 Kemanan terhadap bahaya penggeseran.

Dengan adanya gaya Ht, selain ada tendensi mengguling juga ada tendensi

menggeser dibagian pondasi sepanjang AC (lebar B).

Sebaliknya sebagai akibat gaya vertikal akan terjadi gaya pelawan geseran (τ)

yang bekerja sepanjang lebar pondasi.

Agar bendungan tidak menggeser maka :


N = 4H

A.V.f ≥Σ

τ+Σ……………………………………. (8.2)

Keterangan : N = angka keamanan terhadap geseran.

f = koefisien geseran antara beton dengan beton atau beton

dengan batuan pondasi = tg φ.

τ = tegangan geseran dari beton terhadap batuan pondasi.

A = luas permukaan pondasi.

c. Tegangan tanah pada pondasi tidak dilampaui.

Gambar 8.8 Kemanan terhadap bahaya penurunan pondasi.

Dari segi penggulingan dan penggeseran, makin besar gaya vertikal total akan

semakin baik karena angka keamanan yang timbul makin besar. Tetapi dari segi

tegangan tanah, hal ini tidak menguntungkan karena semakin besar Vt tegangan

yang timbul akan makin besar pula. Oleh karena itu untuk bendungan yang

tingginya lebih dari 50 m harus dipikirkan alternative dengan tipe berongga

(concrete hollow gravity dams).

σmaks = ( )tt

Be.6

1L.B

Vσ≤

+Σ

…………………… (8.3)

σmin = 0Be.6

1L.B

Vt >

−Σ

……………………. (8.4)

Keterangan : σmaks = tegangan tanah maksimal yang timbul.

σmin = tegangan tanah minimal yang timbul.

Vt = gaya vertikal total


B = lebar pondasi

e = eksentrisitas

[σt] = tegangan tanah yang diizinkan berdasarkan pengujian

yang dilakukan.

Apabila bentuknya bukan persegi panjang, B.L. adalah luas pondasi.

d. Air rembesan yang timbul masih dapat dikendalikan.

Sampai saat ini (1986) belum ada standar yang sama untuk menentukan

rembesan air yang diizinkan karena faktor-faktor yang berpengaruh cukup

banyak. Sebagai contoh untuk bendungan penyediaan air minum diupayakan

tidak terdapat rembesan, sedangkan untuk bendungan pengendali banjir dapat

ditolerir asalkan tidak membahayakan konstruksi bendungan.

8.3.2. Stabilitas Konstruksi Bendungan Timbunan (Earthfill Dams)

Merupakan perhitungan konstruksi untuk menentukan ukuran (dimensi) bendungan

agar mempu menahan muatan-muatan dan gaya-gaya yang bekerja padanya dalam

keadaan apapun juga. Didalam hal ini termasuk terjadinya angina kencang, gempa

bumi hebat dan banjir besar.

Data angka yang dipakai untuk perhitungan harus diambil dari hasil penelitian dan

penyelidikan. Dalam keadaan yang tidak memungkinkan diadakannya penelitian dan

penyelidikan, data diambil dengan anggapan yang diperoleh dari pengalaman yang

mirip dengan proyek yang bersangkutan sehingga hasil perhitungan yang diperoleh

diyakini akan aman.

Didalam kriteria desain dan dasar-dasar perencanaan terdapat 3 prinsip yang harus

diperhatikan :

1) Untuk mencegah terjadinya bahaya limpasan lewat puncak

bendungan maka harus disediakan bangunan pelimpah dan bangunan

pengeluaran yang cukup kapasitasnya. Apabila terpaksa ada air yang melimpah

lewat puncak bendungan, hanya diperbolehkan yang berasal dari

ombak/gelombang yang terjadi karena angina. Kalaupun hal ini terjadi

bendungan harus dapat menahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti.


2) Syarat-syarat stabilitas konstruksi dapat dipenuhi.

3) Untuk mencegah terjadinya bahaya gejala pembuluh maka

rembesan air yang kemungkinan terjadi harus disalurkan lewat saluran

pengering, sumur pengering atau sumur pelepas tekan.

a. Syarat-syarat stabilitas konstruksi

[1] Lereng disebelah hulu dan hilir bendungan harus tidak mudah

longsor. Lereng disebelah hulu bendungan harus stabil dan aman dalam

keadaan apa pun baik pada waktu waduk kosong, penuh air maupun

permukaan air turun dengan tiba-tiba (rapid drawdown). Demikian pula

untuk lereng disebelah hilir, harus stabil dan aman dalam keadaan apa

pun, baik pada waktu waduk kosong, penuh air maupun permukaan air

turun dengan tiba-tiba.

[2] Harus aman terhadap geseran.

[3] Harus aman terhadap penurunan bendungan.

[4] Harus aman terhadap rembesan.

b. Keadaan berbahaya yang harus ditinjau didalam perhitungan

Ada 4 (empat) keadaan, yaitu :

[1] Pada akhir pembangunan.

Berdasarkan penyelidikan tanah, baik di lapangan maupun di

laboratorium dapat diambil kesimpulan bahwa tanah hanya dapat dipakai

secara maksimal apabila kadar airnya mencapai optimal (optimum

moisture content). Ini berarti bahwa pada akhir pembangunan masih

terdapat kadar air yang besar, sehingga tegangan pori yang timbul juga

besar. Keadaan berbahaya yang harus ditinjau adalah daerah

kemiringan sebelah hilir.

[2] Pada waktu waduk terisi penuh dan terdapat rembesan tetap. Makin

tinggi permukaan air yaitu pada saat waduk terisi air penuh merupakan

keadaan yang berbahaya, sehingga ditinjau di dalam perhitungan.

Keadaan berbahaya yang harus ditinjau adalah kemiringan sebelah hilir.

[3] Pada waktu waduk terisi air sebagian dan terdapat rembesan tetap.

Ini perlu ditinjau karena longsornya bendungan tergantung dari beberapa

faktor dan kadang-kadang yang berbahaya justru bukan pada waktu


waduk penuh tetapi hanya sebagian saja. Keadaan berbahaya yang

harus ditinjau adalah kemiringan sebelah hulu (di dalam waduk).

[4] Pada waktu waduk terisi air penuh dan turun secara tiba-tiba (rapid

drawdown).

Pada waktu waduk terisi air penuh maka tekanan porinya dangat besar,

bagian di dalam waduk mendapatkan tekanan air keatas sehingga

beratnya berkurang. Pada waktu permukaan air waduk turun secara tiba-

tiba maka air dari pori-pori akan sangat lambat hilangnya sehingga masih

terisi air dan dalam keadaan basah maka beratnya menjadi bertambah

besar karena tekanan air ke atas tidak ada lagi. Keadaan berbahaya

yang harus ditinjau adalah di sebelah hulu.

Gambar 8.9 Bidang Longsor Pada Bagian Hilir


Gambar 8.10 Bidang Longsor Pada Bagian Hulu

c.Muatan-muatan dan gaya-gaya yang harus diperhitungkan

Yang terpenting adalah : berat bendungan sendiri, tekanan pori, tekanan

hidro static dan gaya sebagai akibat gempa bumi. Tekanan hidrodinamis

pada bendungan urugan sebagai akibat gempa bumi biasanya hanya kecil

sehingga dapat diabaikan. Menurut Zanger untuk menentukan tekanan

hidrodinamis digunakan rumus :

pd = c.Wo.k.H …………………… (8.5)

Keterangan : pd - tekanan hidrodinamis

Wo - berat jenis air = 1

k - koefisien gempa bumi

H - tinggi air di sebelah hulu bendungan

c - koefisien = )]H

h2(

H

h)

H

h2(

H

h[

2

Cm −+− …… (8.6)

h - jarak antara permukaan air tertinggi dengan titik

tangkap gaya hidrodinamis

Cm - Koefisien C di sini nilai pd mencapai maksimal.

Menurut Zanger nilai Cm tergantung pada kemiringan bendungan sebelah

hulu. Untuk bendungan urugan yang kemiringannya cukup landai maka nilai

Cm relatif kecil. Sedangkan h juga kecil disbanding dengan H sehingga

relatif nilai C menjadi kecil sehingga nilai pd juga kecil, dan biasanya dapat

diabaikan.

[1] Berat bendungan sendiri

Harus ditentukan dalam keadaan kering, basah atau di bawah air,

demikian pula masing-masing lapisan dihitung tersendiri karena berat

volumenya tidak sama. Berat volume kering (dry density, dry unit weight)

adalah perbandingan antara berat tanah dalam keadaan kering dengan

isi tanah seluruhnya. Berat volume basah (lembab, wet density) adalah

perbandingan antara berat tanah dalam keadaan basah dengan isi tanah

seluruhnya. Yang dimaksud basah di sini adalah dengan adanya air

kapiler maka keadaan tanahnya menjadi basah. Berat volume di bawah


air (jenuh, submerged density, saturated density) adalah berat volume

kering – 1 (berat volume air). Untuk menentukan batas-batasnya

digunakan jaringan aliran air (flow net), yaitu pada garis phreatik

(phreatic line). Di atas garis phreatik diambil berat volume kering atau

basah tergantung dengan keadaan yang paling membahayakan

konstruksi.

Di bawah garis phreatik diambil berat volume di bawah air.

Gambar 8.11Garis Phreatik Pada Tubuh Bendungan

Untuk bendungan urugan batu yang menggunakan lapisan maka berat

volumenya juga berbeda-beda, ada berat volume lapisan batu sebarang,

berat volume batu teratur, lapisan filter kasar, lapisan filter halus, lapisan

kedap air dan lain-lain. Pada keadaan waduk terisi air penuh lalu tiba-tiba

turun maka di bawah garis phreatik yang tadinya menggunakan berat

volume di bawah air setelah bagian hulu (waduk) hilang airnya maka

dipakai berat volume basah yang jauh lebih berat, hal ini sangat

mempengaruhi kestabilan bendungan.

[2] Tekanan pori (pori pressure)

Bekerja ke arah normal terhadap bidang geser dan sangat menentukan

untuk perhitungan keamanan terhadap geseran.

[3] Tekanan hidrostatis

Merupakan tekanan dari air di dalam waduk dan di sebelah hilir

bendungan.


Gambar 8.12 Tekanan Hidrostatis Pada Tubuh Bendungan

[4] Gaya sebagai akibat gempa bumi

Tergantung pada lokasi bendungan, biasanya sudah ada standar angka

gempa. Untuk bendungan yang tingginya di atas 60 m, dianjurkan

mengadakan penyelidikan khusus karena faktor gempa bumi akan

sangat besar pengaruhnya. Koefisien gempa (seismic coefficient)

biasanya terletak antara 0,05 – 0,25.

Untuk menentukan gaya gempa digunakan rumus sebagai berikut :

E = λ.W ……………………….. (8.7)

Keterangan : E = gaya gempa dengan arah horisontal (ton)

λ = koefisien gempa.

W = berat bangunan (ton)

d. Harus aman terhadap geseran

Untuk menentukan gaya geser suatu tanah Terzaghi menemukan rumus

sebagai berikut :

τ = C’ + σ n’ . tg Φ ……………… (8.8)

Keterangan : τ = gaya geser (ton)

C’ = angka kohesi tanah yang dapat ditentukan dengan

percobaan

σn’ = tegangan efektif yang bekerja secara normal (tegak

lurus) pada bidang geser (ton)

Φ = sudut geser yang menahan tegangan efektif.


Apabila tanah dalam keadaan tidak kering betul maka ada tegangan yang

disebut tegangan pori yang besarnya dapat dihitung dengan alat piezometer.

Semakin basah suatu tanah, semakin besar pula tegangan porinya

(merupakan tinggi air di dalam piezometer). Tegangan pori memperlemah

kestabilan bendungan maka makin besar tegangan pori keadaan bendungan

makin berbahaya. Usaha untuk memperkecil tegangan pori dapat dilakukan

dengan membuat saluran-saluran pengering (drainase).

σn’ = (σ – u )…………………………………(8.9)

Keterangan : σ = tegangan normal pada bidang geser (ton).

u = tegangan pori.

maka τ = C’ + (σ – u ) tg. Φ’ ……………….(8.10)

Contoh Perhitungan Bendungan

8.4.1. Contoh Stabilitas Konstruksi Bendungan Beton

a. Data sebagai hasil penelitian dan penyelidikan

Untuk dapat melakukan perhitungan haruslah dicari beberapa angka seperti

yang tersebut di dalam rumus dengan melaksanakan penelitian dan

penyelidikan yang sesuai dan secukupnya. Apabila datanya tidak ada harus

diambil dari pengalaman bendungan, keadaan geologi dan keadaan lapangan

yang sejenis.

[1] Berat volume air diambil 1 t/m3

[2] Berat volume beton.

Diambil dari pengujian bahan bangunan setempat yang harganya berkisar

antara 2,30 – 2,40 t/m3.

[3] Berat volume Lumpur.

Diambil dari pengujian lumpur setempat, karena selalu terendam di bawah

air, nilainya dikurangi 1, jadi apabila terdapat 2, diambil menjadi 1.

[4] Sudut geseran beton terhadap batuan pondasi (φ) dan

koefisien geserannya f = tg φ. Diambil dari pengujian geologi setempat.


[5] Tegangan tekan beton yang diizinkan.

Diambil dari pengujian bahan bangunan yang akan dipakai.

[6] Tegangan tanah yang diizinkan (bearing capacity).

Diambil dari pengujian geologi (mekanika tanah) setempat.

b. Muatan-muatan dan gaya-gaya yang bekerja pada bendungan

[1] Gaya Vertikal.

a) Berat sendiri bendungan.

Berat sendiri bendungan termasuk pula berat pintu air dan instalasi-

instalasi lainnya.

Gambar 8.13 Berat sendiri bendungan

Karena ukuran bendungan tidak teratur maka dibagi menjadi beberapa

bagian dan masing-masing bagian dihitung stabilitas konstruksinya.

Untuk memudahkan mencari titik tangkap gaya maka dibagi menjadi

empat persegi panjang dan segitiga.


Gambar 8.14 Mencari titik tangkap gaya

Untuk mencari titik tangkap gaya ke arah vertikal dan horisontal, jadi

jarak b dan a, maka dicari momen terhadap titik c.

Untuk memudahkan control perhitungan dibuat secara tabel (contoh

Gambar 8.13 dan 8.14).

γ – berat volume beton. γ air – berat volume air.

No.

iri-

san

Berat sendiri

G ton

Jarak

horisontal ke

titik c

b (m)

G.b

ton.m

Jarak

vertikal ke

titik c a

(m)

G.a

ton.m

Kete-

rangan

1. γ= .b.h.21

G 111 1b32

11 b32

.G 1a.31

11 a31

.G

2. γ= .b.hG 222 )b2

1b( 21 + )b

2

1b(G 212 + h.

21 h

2

1.G2

3. γ= .b.h.2

1G 333 )b

3

1bb( 321 ++ )b

3

1bb(G 3213 ++ 2h.

31

2h31

.3G

Σ G Σ G.b Σ G.a

Jarak titik tangkap gaya resultante berat sendiri

Pada arah horizontal b =Gb.G

ΣΣ


Pada arah vertikal a =G

a.G

ΣΣ

Dengan cara yang sama dapat dihitung pula untuk gaya lainnya.

b) Berat air disebelah hulu bendungan apabila

berbentuk miring sebagian atau seluruhnya. Sebagai permukaan air

tertinggi diambil FSL dengan tinggi air = h3

W1 = b1 (h3 – h1) γ air = b1 (h3 – h1) jarak titik tangkap a1.

W2 = 2

1 b1 h1 γ air =

2

1 b1.h1 jarak titik tangkap a2.

Jarak titik tangkap = 21

2211

WW

a.Wa.W

++

Gambar 8.15 Berat air di sebelah hulu bendungan

c) Berat lumpur di sebelah hulu bendungan (W1)

apabila berbentuk miring sebagian atau seluruhnya. Sebagai permukaan

lumpur diambil hasil perhitungan berdasar sedimentasi akhir yang

direncanakan. Perhitungan berat dan titik tangkapnya dilakukan seperti

pada air, hanya tinggi dan berat volumenya yang berlainan.


d) Gaya tekan ke atas (uplift pressure).

Hukum Archimedes berlaku pula untuk konstruksi bendungan, yang gaya

tekan ke atas sama dengan berat dari volume benda yang dipindahkan.

Jadi akan sangat mengurangi berat beton, padahal makin berat betonnya

akan makin stabil terhadap gaya geseran. Oleh karena itu harus

diusahakan agar gaya tekan ke atas sekecil-kecilnya, dengan cara

mengeluarkan air rembesan lewat lubang sumur pengering (drainase

wells) atau menahan air rembesan dengan sementasi tirai.

Gambar 8.16 Skema gaya tekan ke atas

Dari gambar 8.16, perbandingan gaya tekan ke atas adalah :

U1 (tanpa sedimentasi) = ½ (h4 + h5) x b

U2 (dengan sedimentasi) = ½ (h4 + h5 + k.h4 – k.h5) x b1 + ½ (h5 + k.h4

– k.h5 + h5) x b2

Jadi dengan membuat sementasi tirai akan banyak mengurangi gaya

tekan ke atas.

[2] Gaya horisontal.

a) Gaya Hidrostatik

Merupakan air yang menekan bendungan ada atau tanpa angin.


Gambar 8.17 Skema gaya hidrostatik dan gaya hidrodinamik

Sebagai tinggi air diambil TWL dengan tinggi = h3.

Hs = ½.h3 γ air = ½.h3 ² dengan titik tangkap pada jarak ⅓ h3.

b) Gaya hidrodinamik

Merupakan air yang menekan bendungan apabila ada gempa. Sebagai

tinggi air diambil FSL dengan tinggi = h4. Dianggap bahwa apabila terjadi

gempa bumi tidak bersamaan dengan terjadinya angin.

hd = Cd. γ air.k1.h4½ = Cd.k1. h4

½

Keterangan Cd = koefisien yang biasanya diambil

k1 = koefisien gempa

c) Gaya horizontal sebagai akibat tekanan Lumpur

h1 = ½.k1.bd1. h12

Keterangan k1 = koefisien tekanan Lumpur, biasanya = 0,50

bd1 = berat jenis lumpur di dalam air

h1 = tinggi lumpur

d) Gaya sebagai akibat gempa


7 12

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

koefisieb gempa dapat diambil dari table berdasr lokasi rencana

bendungan, akan tetapi untuk bendungan yang lebih tinggi dari 30 m

perlu diadakan penelitian yang dilakukan para ahli (geotechnic engineer).

Gaya sebagai akibat gempa sama dengan berat sendiri bendungan x

koefisien gempa dan titik beratnya juga sama dengan titik berat

bendungan dan arahnya horizontal menekan bendungan.

Gambar 8.18 Skema gaya sebagai akibat gempa

Keadaan muatan (gaya) yang harus diperhitungkan di dalam perencanaan

Ada 3 keadaan yang harus diperhitungkan, yaitu :

a. Keadaan pada akhir masa konstruksi

Keadaan berbahaya terjadi pada waktu air waduk masih kosong (sebelum

pengisian waduk) dan terjadi gempa bumi yang akan mendorong bendungan ke

arah hulu.


Gambar 8.19 Skema muatan, keadaan pada akhir masa konstruksi

b. Keadaan normal sesudah operasi

Muatan dan gaya yang diperhitungkan :

1) Berat sendiri bendungan (G)

2) Berat air di sebelah hulu bendungan (W)

3) Gaya tekan ke atas (U)

4) Gaya hidrostatis (Hs)

c. Keadaan luar biasa sesudah beroperasi

Muatan dan gaya yang diperhitungkan :

1) Berat sendiri bendungan (G)

2) Berat air di sebelah hulu bendungan (W)

3) Berat Lumpur di sebelah hulu bendungan (W1)

4) Gaya tekan ke atas (U)

5) Gaya hidrostatis (Hs)

6) Gaya hidrodinamis (Hd)

7) Gaya horizontal sebagi akibat tekanan Lumpur (H1)

8) Gaya horizontal sebagai akibat gempa

Pada keadaan seperti ini tegangan tekan yang diizinkan dapat dinaikkan 30%.

Untuk mengakhiri uraian tentang beton berdasar berat sendiri, akan

disampaikan sebuah foto bendungan pada waktu pelaksanaan.

8.4.2. Contoh Stabilitas terhadap Geseran pada Bendungan Timbunan

Ada beberapa cara untuk menentukan stabilitas terhadap geseran

(1) Cara dengan irisan (slices method)

Cara ini disebut pula cara Fellenius atau cara Swedia. Diandaikan suatu

bendungan mengalami longsoran, maka dapat digambarkan bidang gesernya

dan menurut pengalaman terjadi karena putaran. Kelongsoran dapat terjadi baik

di daerah hulu (upstream) maupun hilir (downstream). Bentuk bidang geser


dapat seperti lingkaran dapat pula kombinasi garis lurus dan garis lengkung

yang untuk memudahkan perhitungan dibuat berbentuk lingkaran.

Gambar 8.20 Jari – Jari Bidang Longsor

Terjadi bidang geser menurut keadaan berbahaya, yaitu :

- Pada akhir pembangunan

- Pada waktu waduk terisi air penuh dan terdapat rembesan tetap

- Pada waktu waduk terisi air sebagian dan terdapat rembesan tetap

- Pada waktu waduk terisi air penuh dan turun secara tiba-tiba

Kita ambil suatu bidang geser berbentuk lingkaran dengan titik pusat P yang

terletak di atas bendungan. Letak titik pusat P dan jari-jari R adalah sebarang

asal memotong tepi bangunan. Dipandang untuk lebar 1m. Bidang yang terjadi

antara tepi bendungan dan bidang geser dibagi menjadi beberapa irisan yang

tebalnya sama. Kita ambil salah satu irisan sebagai berikut :

Gambar 8.21 Bidang Geser Pada Tubuh Bendungan


Di bidang sepanjang ℓ meter terdapat tegangan geser sebesar τ maka gaya

geser yang timbul = τ.ℓ.ton. Gaya geser inilah yang akan mempertahankan

segmen terhadap longsoran. Berta segmen sebesar W dapat diuraikan ke arah

tegak lusur dan sejajar bidang geser. Gaya berat yang searah bidang geser = W

sin α.

Momen yang akan menggeser dan menyebabkan terjadinya longsoran = W.sin

α.R. Momen yang mempertahankan agar longsoran tidak terjadi = τ.ℓ.R. Faktor

keamanan (safety factor = SF) adalah perbandingan antara momen yang

mempertahankan agar longsoran tidak terjadi dengan momen yang akan

menggeser dan menyebabkan terjadinya longsoran.

SF = = …………………………..(8.11)

Tadi telah kita ketahui bahwa τ = C’ + (σ - u) tg Φ’

maka

SF = ………………………….(8.12)

SF = …………………………..(8.13)

Apabila N = σ.ℓ, maka

SF = …………………………..(8.14)

Ini adalah factor keamanan untuk 1 segmen yang dipandang tadi sedangkan

untuk keseluruhan irisan maka factor keamanan merupakan hasil penjumlahan

dari masing-masing segmen.


τ.ℓ.R. τ.ℓ W.sin α.R. W.sin α

{ C’ + (σ - u) tg Φ’ }. ℓ W.sin α

C’ ℓ + (σ.ℓ - u. ℓ ) tg Φ’ W.sin α

C’ ℓ + (N - u. ℓ ) tg Φ’ W.sin α

Maka

SF = …………………………..(8.15)

Nilai C’ dan Φ’ dapat ditentukan berdasr percobaan di laboratorium sedangkan

panjang ℓ dapat dihitung.

Dari masing-masing irisan dapat dihitung :

- Berat masing-masing segemen dengan mengingat berat volume yang

sesuai dan keadaan yang sesuai pula.

- Sudut antara garis tegak dengan garis yang menghubungkan titik pusat P

dan titik tengah bidang geser (α).

Dengan demikian yang belum bias dihitung tinggal σ. Kita gambarkan lagi 1

irisan dan perhatikan keseimbangan gaya-gayanya.

Gambar 8.22 Keseimbangan Gaya pada Segmen

Pada segmen yang dipandang tadi bekerja gaya horizontal yaitu En dan En+1

yang besarnya belum dapat ditentukan. Demikian pula terdapat gaya-gaya tegak

Xn dan Xn+1 yang besarnya belum dapat ditentukan pula.

N1 merupakan uraian gaya W + (Xn + Xn+1) pada arah gaya N maka


Σ C’ ℓ + Σ (N - u. ℓ ) tg Φ’ Σ W.sin α

N1 = { W + (Xn + Xn+1) } cos α

N2 merupakan uraian gaya En + En+1 pada arah gaya N maka

N2 = (En + En+1) sin α

Maka N = N1 – N2 = W. cos α + (Xn + Xn+1). cos α - (En + En+1). sin α

Karena belum ditentukan rumus yang tepat untuk menghitung N maka Fellenius

menanggap bahwa :

(Xn + Xn+1). cos α - (En + En+1). sin α = 0

maka N = W. cos α + (Xn + Xn+1). cos α - (En + En+1). sin α

= W cos α

jadi factor keamanan SF dapat dihitung :

SF = = ……..(8.16)

Factor keamanan yang terkecil adalah factor keamanan yang paling berbahaya

maka inilah yang diambil. Dari uraian ini jelaslah bahwa banyak dipakai

perhitungan dan untuk mempercepat dapat digunakan kompuiter yang sesuai

kapasitas dan programnya.

(2) Cara Bishop

Juga menggunakan irisan seperti cara Fellenius hanya permisalannya yang

berlainan.

Kita ambil 1 segmen lagi.


C’ ℓ + (N - u. ℓ ) tg Φ’ W.sin α

C’ ℓ + (W.cos α - u. ℓ ) tg Φ’ W.sin α

Gambar 8.23 Stabilitas Elemen Menurut Cara Bishop

Kalau SF = factor keamanan maka dapat dibuat gambar seperti di atas.

Gaya u. ℓ, (N - u. ℓ), (N - u. ℓ) dan diuraikan ke arah tegak.

V = u. ℓ cos α + (N - u. ℓ ). cos α + (N - u. ℓ ) sin α + sin α

= W + (Xn - Xn+1)

W + (Xn - Xn+1) + u. ℓ cos α + (N - u. ℓ ). cos α + (N - u. ℓ ) sin α + sin α

(N - u. ℓ ). cos α + (N - u. ℓ ) =

W + (Xn - Xn+1) - u. ℓ cos α sin α

(N - u. ℓ ) digabungkan maka akan didapat :

(N - u. ℓ ). (cos α + = W + (Xn - Xn+1) - u. ℓ cos α sin α

N - u. ℓ =


tg Φ’ C’ ℓ SF SF

tg Φ’ SF

C’ ℓ SF

tg Φ’ SF C’ ℓ

SF

tg Φ’ 1 sin α SF

C’ ℓ SF


C’ ℓ SF

W + (Xn - X

n+1) - ℓ. (u.cos α + sin α)

cos α +

C’ ℓ SF


Kalau kita pandang segmen dengan jari-jari = R

Dengan adanya permisalan (Xn - Xn+1) cos α - (En - En+1) sin α = 0 terlihat bahwa

hal ini tidak sepenuhnya benar maka untuk bendungan yang tinggi cara ini tidak

tepat, sedangkan untuk bendungan yang tidak terlalu tinggi (< 60 m) cara ini

cukup memadai untuk dipakai dengan cepat. Untuk memudahkan dan

mempercepat perhitungan biasanya dipakai dengan system table sebagai

berikut :

- Berilah nomor masing-masing segmen dari irisan. Makin banyak segemen

yang dipakai makin teliti, tetapi makin banyak perhitungan. Menurut

pengalaman dengan mengambil kurang lebih 10 segmen sudah cukup teliti

dan cepat.

- Carilah berat sendiri W1, W2, W3,………………………………………..Wn.

- Ukurlah sudut α

- Carilah sin α1, sin α2, sin α3,………………………………………..….. sin αn.

- Carilah cos α1, cos α2, cos α3,…………………………………….….. cos αn.

- Carilah τ1 = W1. sin α1, τ2 = W2. sin α2,……………………… τn = Wn. sin αn

- Carilah N1 = W1. cos α1, N2 = W2. cos α2,…………………… Nn = Wn. cos αn

- Ukurlah ℓ sehingga dapat dicari C’ ℓ dan u. ℓ

- Hitunglah N1 - u1 . ℓ , N2 - u2 . ℓ …………………………………….… Nn - un . ℓ

- Hitunglah tg Φ’

- Hitunglah (N1 - u1 . ℓ). tg Φ’, (N2 - u2 . ℓ). tg Φ’…………………(Nn - un . ℓ). tg

Φ’

- Kemudian dimasukkan dalam table :

Nom

or s

egm

en W

sin

α

τ =

W. s

in α

cos

α

N =

W. c

os α C

’ ℓ

C’. ℓ u

u. ℓ

N -

u. ℓ

tg Φ

(N -

u. ℓ

) tg

Φ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

∑ kolom 4 ∑ kolom 9 ∑ kolom 14

= ∑ W. sin α = ∑ C’. ℓ = ∑ (N - u. ℓ) tg Φ


SF = ……………………………….……..(8.17)

Perhitungan diulangi 3 @ 4 kali dengan mengambil lingkaran dan titik pusat

yang berlainan. Jarak horizontal titik pusat P dengan titik tengah alas

segmen = X maka X = R. sin α

Momen yang akan menggeser dan menyebabkan terjadinya kelongsoran

= ∑ W.X

Momen yang mempertahankan agar longsoran tidak terjadi = ∑ τ. ℓ.R

Faktor keamanan SF = = =

SF = C’. ℓ + (N - u) tg Φ

= C’. ℓ +

Bishop menganggap bahwa Xn - Xn+1 adalah kecil maka nilainya dianggap =

0 dan ℓ. cos α = b, maka

SF = + . tg Φ’

SF = C’b + tg Φ’ . (W – ub) .


∑ kolom 9 + ∑ kolom 14

∑ kolom 4

∑ τ. ℓ.R

∑ W.X

∑ τ. ℓ.R

∑ W. R. sin α

∑ τ. ℓ

∑ W. sin α

1

∑ W. sin α

1

∑ W. sin α

W + (Xn - X

n+1) - ℓ. (u.cos α - sin α) tg Φ’

cos α +

C’ SF tg Φ’

SF

1

∑ W. sin α

C’b

cos α

W – u.b + ( sin α)

cos α + sin α

C’ SF tg Φ’

SF

1

∑ W. sin α sec α

1 + tg α

tg Φ∋ SF

SF = C’b + tg Φ’ . (W – ub) .

Karena disebelah kanan juga terdapat factor keamanan (SF) maka

penyelesaiannya adalah dengaan cara coba-coba (trial and error method)

sesudah nilainya tidak banyak selisihnya perhitungan dianggap sudah cukup

teliti. Cara ini pun dilakukan dengan cara membuat tabel cara Fellenius

sebagai berikut :

∑ kolom 4= ∑ W. sin α ∑ kolom 17 ∑ kolom 19

Percobaan pertama SF =

Percobaan kedua SF =

Makin sering membuat latihan / pekerjaan makin cepat pula

perhitungan.Jelaslah bahwa di sini perhitungan lebih banyak sehingga hasilnya

akan lebih baik. Tetapi cara ini hanya sesuai untuk bendungan yang tinggi (lebih

dari 60 m), sedangkan untuk bendungan yang relatif rendah hasil yang akan


Nom

or ir

isan

W

sin

α

W. s

in α

C’ b

C’.

b

u u.b

(W –

u.b)

tg Φ

’

(W -

u. bℓ)

tg Φ

’

C’b

(W -

u. bℓ)

tg Φ

sec

α

tg α

sec

α 1

+ (

tg Φ

’/SF

) tg

α

Kol

om 1

3 x

Kol

om 1

6

sec

α

1 +

(tg

Φ’/S

F)

tg α

Kol

om 1

3 x

Kol

om 1

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

1

∑ W. sin α sec α

1 + tg α

tg Φ∋ SF

∑ kolom 17∑ kolom 4

∑ kolom 19∑ kolom 4

dicapai tidak jauh berbeda dengan cara Fellenius. Andaikata 1 kali perhitunfan

memerlukan 3 kali, ada 4 keadaan, 4 faktor keamanan berarti ada 3 x 4 x 4 = 48

kali perhitungan. Maka dengan menggunakan komputer yang sesuai kapasitas

dan programnya dapat mempercepat jalannya perhitungan.

Harus aman terhadap penurunan bendungan

Ini berarti bahwa genangan tekan tanah yang terjadi pada pondasi harus lebih kecil

daya dukung tanah yang diijinkan. Ini pun harus dihitung pada keempat keadaan

berbahaya seperti tersebut dalam butir 8.3.2.6. Karena pondasi bendungan sangat

luas maka tegangan tekan tanahnya juga tidak akan seragam di daerah satu

dengan lainnya. Maka perlu dihitung beberapa keadaan pada daerah bendungan

yang paling tinggi dan daerah lain yang daya dukung tanahnya kecil. Perlu diketahui

bahwa untuk menentukan daya dukung tanah yang diijinkan harus dihitung

berdasarkan hasil-hasil pengujian mekanika tanah secukupnya, jadi tidak hanya

mengambil referensi dari buku-buku saja.

σ pondasi = tegangan tekan tanah =

σ pondasi = [σt] ………………………………………………..…(8.18)

Keterangan : V = jumlah seluruh gaya tegak

b = lebar bagian yang berbahaya

B = lebar bendunfan

[σt] = daya dukung tanah yang diijinkan dengan memperhatikan

angka keamanan yang biasanya diambil 2 – 3.


seluruh gaya tegakluas bendungan

Σ Vb.B

Gambar 8.24 Gaya Pada Elemen Pondasi

Harus aman terhadap bahaya rembesan

Ini berarti bahwa rembesan yang timbul di bawah pondasi dan di kaki kiri (left

abutment) serta kaki kanan (right abutment) tidak boleh melebihi batas yang telah

ditentukan. Perhitungan dapat dilakukan dengan membuat jaringan aliran air (flow

net).

Ada 2 hal yang perlu diperhatikan yaitu :

(1) Kecepatan kritis dari bahan bangunan tidak dilampaui. Apabila kecepatan

kritisnya dilampaui maka ada butir-butir kecil yang terbawa aliran yang akan

menimbulkan pori-pori. Dengan demikian lebih menambah kecepatan air dan

kalau dibiarkan akan menimbulkan bahaya piping. Agar bendungan stabil,

kecepatan aliran air tidak boleh melebihi kecepatan aliran kritis. Justin telah

menemukan rumus sebagai berikut :

√ k = ……………………………………………………..(8.19)

√ k = kecepatan kritis butir

Wef = berat efektif

g = percepatan gravitasi bumi = 9,78 m/detik2

F = luas daerah butir yang memungkinkan terjadinya aliran

α = berat jenis air = 1


√ Wef . g

F . γ

Sehingga rumus dapat ditulis :

√ k = 9,78 . ……………………………..………………..(8.20)

(2) Debit air rembesan tidak boleh melampaui

Hal ini selain membahayakan bendungan juga menyebabkan pengoperasian

waduk tidak efektif. Maka debit air rembesan harus dibatasi yaitu maksimal 2%

- 5% dari debit rata-rata yang masuk ke dalam waduk. Makin beesar debit rata-

rata, persentasemaksimal yang diambil harus makin kecil.

Untuk menentukan besarnya debit rembesan air terdapat rumus :

q = .k.h …………………………………………………………..(8.21)

Keterangan :

q = debit rembesan air

Nf = jumlah aliran air (flow channels)

Np = jumlah penurunan tenaga potensial yang sama

k = koefisien rembesan

h = selisih tinggi permukaan air

Untuk keperluan ini, harus dibuat garis jaringan aliran. Berdasr penelitian di

laboratorium maka bentuk flow nets adalah seperti pada gambar 3.43. Air akan

merembes mengikuti garis aliran (flow line).

Tekanan air dapat diukur dengan piezometer. Garis yang terbentuk sebagai

akibat adanya tenaga potensial yang sama disebut equipotential lines.

Equipotential lines selalu tegak lurus dengan flow lines dan jarak antara

pertemuan equipontial dengan garis phreatik adalah sama.


Wef . g

F . γ√

Nf

Np

Gambar 8.25 Garis jaringan aliran

Untuk membuat garis jaringan aliran akan disampaikan secara singkat.

Gambar 8.26 Garis Aliran Air (Phreatic) Pada Tubuh Bendungan

Urut-urutan penggambaran adalah sebagi berikut :


1. Setelah digambar potongan melintang bendungan lalu diukur titik G; GE =

0.30 AF.

Apabila kemiringannya curam maka GE = 0.20 AF.

2. dibuat lingkaran dengan titik pusat I dan jaringan IG yang memotong garis

AI di titik K. Maka KH = Xo.

3. Tentukan titik J sedang IJ = ½ KH = ½ Xo

4. Garis GJ merupakan parabola dengan sumbu X = garis dasar AD dengan

sumbu Y = garis tegak GH

Persamaan parabola X = Y 2 – Xo 2 . Garis GJ inilah yang disebut phreatic

2 Xo

lines.

5. Tinggi h dibagi menjadi beberapa bagian yang sama dengan h = n.∆h.

6. Dari setiap titik dari ∆h dibuat garis lengkung yang tegak lurus dengan GJ

dan tegak lurus pula dengan garis AD. Garis-garis inilah yang disebut

equipotential lines.

7. Dibuat beberapa garis yang tegak lusur ke garis tersebut butir 6,

sedemikian rupa sehingga setiap bagian mempunyai luas yang hampir

sama. Dalam contoh luas a = luas b = luas c = luas d. Demikian pula luas e

= luas f = luas g = luas h. Garis-garis yang terjadi disebut flow lines.

8. Terjadilah garis jaringan aliran.


Gambar 8.1, Bendungan Beton (Concrete Dam)

Gambar 8.2, Bendungan Tipe Gravity


Gambar 8.3, Bendungan Tipe Lengkung (Curved Gravity Dam)

Gambar 8.4, Bendungan Tipe Busur (Arch Dams)


Gambar 8.5, Bendungan Tipe Penyangga (Buttress Dam)


BENDUNGAN DAMS

Documents

Transcript of BENDUNGAN DAMS