11035 8-978636915815

VIII - I

Modul Kuliah : Pengembangan Sumber Daya AirModul No. 8 : Bendungan (Dams)

Tujuan Instruksional Umum (TIU) :

Mahasiswa mengetahui dan memahami secara umum pengertian waduk, mulai dariperencanaan ketersediaan air, penentuan kapasitas waduk serta pola operasipemanfaatan volume waduk sesuai dengan kaidah pengembangan sumber daya air.

Tujuan Instruksional khusus (TIK) :

Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian, tujuan serta merencanakan ketersediaandan kapasitas waduk sesuai dengan kaidah pengembangan sumber daya air secarakeseluruhan.

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 menampungsementara dalam jumlah tertentu kapasitas/volume air dengan menggunakanstruktur timbunan tanah homogen (Earthfill Dam), timbunan batu dengan lapisankedap air (Rockfill Dam), konstruksi beton (Concrete Dam) atau berbagai tipekonstruksi lainnya.

Dengan pesatnya perkembangan teknologi dalam perencanaan dan pelaksanaanpembangunan bendungan telah mengaburkan batasan secara jelas pengelompokantipe bendungan, karena sebagai akibat dari usaha para perancang concrete damsdan geotechnical engineers dalam mengatasi permasalahan bendungan timbunan(Embankment Dams) untuk menurunkan biaya konstruksi, pemeliharaan serta untukmendapatkan nilai ekonomis yang lebih tinggi.

Usaha untuk mendapatkan nilai yang lebih kompetitif diantaranya adalah :

- Tingginya biaya membangun lapisan inti kedap air dan tanah liat digantidengan timbunan batu dan melapisi kedap air pada dinding permukaan sisi hulubendungan.

- Tingginya biaya tenaga kerja, peralatan dan lamanya durasi waktupelaksanaan pada bendungan beton (Concrete Dam) diatasi denganpembangunan dengan beton tuang yang langsung dipadatkan (RollerCompacted Concrete Dams).

- Tingginya biaya pembangunan dan pelimpah darurat (Emergency Spillway)diatasi dengan mengijinkan air melimpah melalui tubuh bendungan yang telahdirancang tersendiri baik pada bendungan timbunan (Embankment Dams)maupun struktur beton (Concrete Dam).

- Penyelidikan yang menerus terhadap perilaku bendungan dan pengaruhterhadap gempa akan memperbaiki laboratorium test dinamis (DynamicLaboratory Method) dan perbaikan pada teknik pembangunan Concrete Damsdan Embankment Dams.

Berbagai usaha untuk memperoleh Bendungan yang layak terhadap kelayakanteknis, 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.

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

VIII - 2

• Bendungan dengan tujuan tunggal(Single Purpose Dams)• Bendungan serba guna (MultiPurpose 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 (EmbankmentDams).

Pada umumnya yang sering digunakan adalah pembagian tipe bendunganberdasarkan material yang digunakan untuk konstruksi yaitu Bendungan tipe betondan Bendungan tipe timbunan.

8.2.2. Bendungan Beton (Concrete Dams)

a. Umum

Prinsip dalam dasar yang harus diperhatikan didalam bendungan betondiantaranya adalah :

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

- Beton merupakan bentuk struktur yang kaku (rigid) sehingga sangat kuatmenahan tekanan (Compressive strength) tetapi lemah terhadap gaya tarik(Tensile strength). Oleh karena itu, bentuk dari konstruksi Bendungan betondiusahakan sekecil mungkin mengakibatkan terjadinya tarikan (tensilestrength).

(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 padapondasi.

Pada bentang melebar bendungan dapat diasumsikan bias-bias kantileverdengan mengusahakan sekecil mungkin gaya tarik akibat momen untukmenahan gaya guling (Overturning).

Lapisan batuan yang menahan pondasi harus mampu terhadap beban gesekdan daya dukungnya dengan faktor keamanan sesuai yang berlaku.

(Lihat Gambar 8.2, Bendungan Tipe Gravity)

- Bendungan tipe Lengkung (Curved gravity Dams), apabila panjang asbendungan sempit, maka sebagian dari gaya yang bekerja pada bendungandialihkan ke tebing (abutment).

Untuk menghindari terjadinya gaya tarik pada tubuh Bendungan beton, makabentuk bendungan disesuaikan dengan penyebaran arah gaya yang terjadi,


VIII - 3

dan yang paling mendekati kea rah tegak lurus ke abutment adalahmembuat 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 pengalihanbeban ke abutment lebih besar, akibat bentuk topografi yang lebih curamdan lebih sempit, maka untuk memperoleh bentuk Bendungan yang lebihsesuai dengan penyebaran gaya yang terjadi dengan arah tekan ke dindingabutment, maka bentuk struktur menjadi lengkung busur atau Bendungantipe Busur (Arch Dams). Bentuk diperlukan dinding sandaran abutment yangkokoh. (Lihat Gambar 8.4, Bendungan Tipe Busur (Arch Dams))

- Bendungan dengan Penyangga (Buttress Dams)

Tipe bendungan ini merupakan alternative penyelesaian untuk bendungantipe gravity bentang yang cukup panjang dengan lebih mengintensifkantenaga pelaksana dan memperkecil volume beton yang diperlukan.

Bentuk Bendungan dapat merupakan kombinasi antara Gravity, Curved atauArch Dams diantara kolom penyangganya.

Namun pemilihan dari bentuk Bendungan ini masih tergantung dari kondisigeologi 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 BendunganBeton (Concrete Dams), untuk harus memperhatikan hal-hal diantaranyasebagai berikut :

• Modulus Deformasi (Deformation Modulus)

Deformasi yang tinggi yang disebabkan oleh adanya konsentrasitegangan di dalam struktur batuan harus dapat diketahui, namun variabledeformasi pada pondasi harus mengetahui material properties yang adadi lapangan. Untuk itu diperlukan penyelidikan/test batuan fondasi lebihrinci.

• Stabilitas Blok (Block Stability)

Diperlukan pemetaan batuan pondasi rinci untuk mengindikasi adanyapotensi bentuk kehancuran didalam pondasi akibat pengaruh beban.Indikasi terhadap faults (patahan), shlaris (geseran), weathering profiles(profil perlemahan) dan Jariting patterns (pola sambungan) yang terdapatpada massa batuan pondasi.

Tes kekuatan geser (shear strength) terkait dengan perubahan relativesesuai pada bentuk pondasi.

• Perbaikan Pondasi (Foundation Treatment)

Permasalah pondasi dapat diketahui selama masa tahap penyelidikanbatuan dasar pondasi. Perbaikan pondasi mungkin diantaranya adalahmembuang blok batuan yang tidak stabil, menambah system perkuatan,memasang system drainage untuk mengurangi Up lift (tekanan keatas


VIII - 4

akibat tekanan air) dan memberikan material ke dalam pondasi denganinjeksi (grouting) untuk memperbaiki daya dukung (strength) pada zonayang lemah dan menaikkan tingkat permeabilitas pada dasar pondasi.

[2] Pengaruh Temperatur (Temperature Effects)

Pengaruh temperature terkait dengan desain tipe beton untuk Bendunganterhadap panas hidrasi dari beton pada kondisi batas. Apabila batastemperatur (ambient temperature) tidak dijaga dengan baik, kemungkinanakan terjadi retakan pada beton. Untuk mengatasi kondisi tersebut,diperlukan langkah-langkah untuk mengatasi diantaranya adalah denganmemasang sambungan-sambungan di dalam massa beton atau melakukanpendinginan awal (Pre Cooling) pada material beton dan mengawasi secarateliti pada proses pembuatan beton, atau melakukan pendinginan setelahpengecoran beton dengan memasang jaringan pipa pendingin (PostCooling).

[3] Bentuk Struktur (Structure Shaping)

Perubahan bentuk yang tajam (patah) diusahakan untuk dihindari, karenadapat menimbulkan penempatan konsentrasi tegangan. ∴Konsentrasitegangan 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 umumnyadidasarkan pada material yang digunakan untuk pembangunan bendungantersebut, dapat dari tanah atau batuan (Earth fill atau Rock fill). Pengelompokkanselanjutnya diklasifikasikan oleh penempatan lapisan inti kedap air, ada yangditempatkan didalam tubuh bendungan (ditengah/miring, homogen), ada jugayang ditempatkan di permukaan sisi hulu tubuh bendungan.

Stabilitas bendungan timbunan adalah didasarkan pada berat sendiri dari massamaterian Bendungan memenuhi syarat untuk menahan tekanan/beban yangterjadi, dengan susunan gradasi material timbunan untuk menurunkan garistekan hidrolis antara timbunan dengan pondasi, sehingga rembesan (leakage)diharapkan sekecil mungkin dan tanpa ada material yang ikut terhanyut (tererosi).

Tipe bendungan timbunan batu (Rock fill Dams) pada awalnya untuk Konstruksiyang kecil dengan lapisan kedap air pada bagian permukaan hulu, namundengan kemajuan technologi pada saat ini Rock fill Dams cukup kompetitif untukbendungan besar dengan lapisan ini kedap air dibagian dalam tubuhbendungan.

Untuk menghindari settlement di kemudian hari batuan harus juga dipadatkandengan pengaturan lapisan gradasi secara teliti.

Embankment Sheel (pelapis timbunan) biasanya terdiri dari material random(campuran) atau abu batu berfungsi sebagai pengisi antara struktur dan lapisankedap air.

Timbunan dibagian permukaan hulu tubuh bendung biasanya dilindungi olehtimbunan batu keras dengan susunan gradasi dan bentuk yang sesuai, bila tidaktersedia dapat dilapisi dengan tanah bercampur semen (Soil cement facing).


VIII - 5

Sedangkan untuk lapisan pelindung dibagian permukaan hilir tubuh bendungandari erosi terhadap hujan dapat dilapisi dengan gebalan rumput atau tanamankeras. Perlu diperhatikan bahwa lapisan pelindung pada bagian hilir permukaantubuh bendung jangan sampai menjadi lapisan kedap air.

Dimensi besaran lapisan inti kedap air sangat tergantung dari ketersediaanmaterial didaerah pembangunan bendungan . Untuk lapisan kedap air dibagianpermukaan hulu dapat terbuat dari lapisan Asphalt atau beton, denganmenggunakan 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% rembesandan hanya dapat memperkecil rembesan. Oleh karena itu harus disiapkanlapisan drainase untuk mengalirkan rembesan secara aman didalam tubuhbendungan tanpa membawa serta material timbunan bendungan melalui lapisanhalus sampai kasar (finer zones to courser zones).

Drainase galeri dan sumuran (Drainage galleries dan relief well) juga perludipersiapkan.

b. Yang perlu diperhatikan untuk Bendungan Timbunan

[1] Pondasi (Foundation)

Pondasi bendungan timbunan dapat dibangun diatas batuan keras atautidak. Bila dibangun diatas massa batuan keras maka penurunan/Settlementyang terjadi lebih kecil bila dibandingkan bendungan yang dibangun diatasmassa 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 batuanpecah (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 danakan menjadi tidak stabil bila ditambah dengan beban gempa. Selama terjadigempa, konfigurasi butiran akan menjadi lebih padat yang mengakibatkanmenaikkan tekanan air pori dan lepas.

Sistem drainase tidak berfungsi dengan baik dan air akan membuat perilakupondasi menjadi meleleh/mencair.

[4] Retakan dan stabilitas timbunan (Embankment Stability andCracking)

Bendungan timbunan harus direncanakan aman terhadap kemungkinanterjadinya retakan, khususnya retakan melintang/vertikal (transverse cracks),mungkin disebabkan akibat kerusakan oleh bocoran (piping). Retakanmelintang ini kemungkinan juga disebabkan oleh : akibat terjadinyaperbedaan settlement pada lereng abutment, kurang sempurnanya prosedurpenempatan material, permasalahan pondasi atau sebab lainnya.

[5] Tinggi jagaan (Free board)


VIII - 6

Tinggi jagaan disiapkan untuk melindungi terhadap kemungkinanmelimpahnya 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 yangpenting, 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 padatitik A dengan momen sebesar MAh = Ht.a dan momen ini akan ditahan olehmomen pelawan sebagai akibat gaya vertikal yaitu MAv = Vt.b. Jadi agar stabilmomen MAv ditambah angka keamanan haruslah lebih besar dibandingkandengan 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 = 6

B

2

B

V

M <−ΣΣ

……………………………………. (8.1)

Keterangan : e = eksentrisitas, jarak antara titik tangkap gaya R dengantitik tengah pondasi T = DT

B = lebar pondasi


VIII - 7

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 tendensimenggeser 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 betondengan 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 akansemakin baik karena angka keamanan yang timbul makin besar. Tetapi dari segitegangan tanah, hal ini tidak menguntungkan karena semakin besar Vt teganganyang timbul akan makin besar pula. Oleh karena itu untuk bendungan yangtingginya lebih dari 50 m harus dipikirkan alternative dengan tipe berongga(concrete hollow gravity dams).

σmaks = ( )tt

Be.6

1L.B

Vσ≤

+Σ

…………………… (8.3)


VIII - 8

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 pengujianyang 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 menentukanrembesan air yang diizinkan karena faktor-faktor yang berpengaruh cukupbanyak. Sebagai contoh untuk bendungan penyediaan air minum diupayakantidak terdapat rembesan, sedangkan untuk bendungan pengendali banjir dapatditolerir asalkan tidak membahayakan konstruksi bendungan.

8.3.2. Stabilitas Konstruksi Bendungan Timbunan (Earthfill Dams)

Merupakan perhitungan konstruksi untuk menentukan ukuran (dimensi) bendunganagar mempu menahan muatan-muatan dan gaya-gaya yang bekerja padanya dalamkeadaan apapun juga. Didalam hal ini termasuk terjadinya angina kencang, gempabumi hebat dan banjir besar.

Data angka yang dipakai untuk perhitungan harus diambil dari hasil penelitian danpenyelidikan. Dalam keadaan yang tidak memungkinkan diadakannya penelitian danpenyelidikan, data diambil dengan anggapan yang diperoleh dari pengalaman yangmirip dengan proyek yang bersangkutan sehingga hasil perhitungan yang diperolehdiyakini akan aman.

Didalam kriteria desain dan dasar-dasar perencanaan terdapat 3 prinsip yang harusdiperhatikan :

1) Untuk mencegah terjadinya bahaya limpasan lewat puncakbendungan maka harus disediakan bangunan pelimpah dan bangunanpengeluaran yang cukup kapasitasnya. Apabila terpaksa ada air yang melimpahlewat puncak bendungan, hanya diperbolehkan yang berasal dariombak/gelombang yang terjadi karena angina. Kalaupun hal ini terjadibendungan harus dapat menahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti.

2) Syarat-syarat stabilitas konstruksi dapat dipenuhi.

3) Untuk mencegah terjadinya bahaya gejala pembuluh makarembesan air yang kemungkinan terjadi harus disalurkan lewat saluranpengering, sumur pengering atau sumur pelepas tekan.

a. Syarat-syarat stabilitas konstruksi

[1] Lereng disebelah hulu dan hilir bendungan harus tidak mudahlongsor. Lereng disebelah hulu bendungan harus stabil dan aman dalamkeadaan apa pun baik pada waktu waduk kosong, penuh air maupunpermukaan air turun dengan tiba-tiba (rapid drawdown). Demikian pula


VIII - 9

untuk lereng disebelah hilir, harus stabil dan aman dalam keadaan apapun, baik pada waktu waduk kosong, penuh air maupun permukaan airturun 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 dilaboratorium dapat diambil kesimpulan bahwa tanah hanya dapat dipakaisecara maksimal apabila kadar airnya mencapai optimal (optimummoisture content). Ini berarti bahwa pada akhir pembangunan masihterdapat kadar air yang besar, sehingga tegangan pori yang timbul jugabesar. Keadaan berbahaya yang harus ditinjau adalah daerahkemiringan sebelah hilir.

[2] Pada waktu waduk terisi penuh dan terdapat rembesan tetap. Makintinggi permukaan air yaitu pada saat waduk terisi air penuh merupakankeadaan 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 beberapafaktor dan kadang-kadang yang berbahaya justru bukan pada waktuwaduk penuh tetapi hanya sebagian saja. Keadaan berbahaya yangharus ditinjau adalah kemiringan sebelah hulu (di dalam waduk).

[4] Pada waktu waduk terisi air penuh dan turun secara tiba-tiba (rapiddrawdown).Pada waktu waduk terisi air penuh maka tekanan porinya dangat besar,bagian di dalam waduk mendapatkan tekanan air keatas sehinggaberatnya berkurang. Pada waktu permukaan air waduk turun secara tiba-tiba maka air dari pori-pori akan sangat lambat hilangnya sehingga masihterisi air dan dalam keadaan basah maka beratnya menjadi bertambahbesar karena tekanan air ke atas tidak ada lagi. Keadaan berbahayayang 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, tekananhidro static dan gaya sebagai akibat gempa bumi. Tekanan hidrodinamispada bendungan urugan sebagai akibat gempa bumi biasanya hanya kecilsehingga dapat diabaikan. Menurut Zanger untuk menentukan tekananhidrodinamis digunakan rumus :


VIII - 10

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 titiktangkap gaya hidrodinamis

Cm - Koefisien C di sini nilai pd mencapai maksimal.

Menurut Zanger nilai Cm tergantung pada kemiringan bendungan sebelahhulu. Untuk bendungan urugan yang kemiringannya cukup landai maka nilaiCm relatif kecil. Sedangkan h juga kecil disbanding dengan H sehinggarelatif nilai C menjadi kecil sehingga nilai pd juga kecil, dan biasanya dapatdiabaikan.

[1] Berat bendungan sendiri

Harus ditentukan dalam keadaan kering, basah atau di bawah air,demikian pula masing-masing lapisan dihitung tersendiri karena beratvolumenya tidak sama. Berat volume kering (dry density, dry unit weight)adalah perbandingan antara berat tanah dalam keadaan kering denganisi tanah seluruhnya. Berat volume basah (lembab, wet density) adalahperbandingan antara berat tanah dalam keadaan basah dengan isi tanahseluruhnya. Yang dimaksud basah di sini adalah dengan adanya airkapiler maka keadaan tanahnya menjadi basah. Berat volume di bawahair (jenuh, submerged density, saturated density) adalah berat volumekering – 1 (berat volume air). Untuk menentukan batas-batasnyadigunakan jaringan aliran air (flow net), yaitu pada garis phreatik(phreatic line). Di atas garis phreatik diambil berat volume kering ataubasah tergantung dengan keadaan yang paling membahayakankonstruksi.

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 beratvolumenya juga berbeda-beda, ada berat volume lapisan batu sebarang,berat volume batu teratur, lapisan filter kasar, lapisan filter halus, lapisankedap air dan lain-lain. Pada keadaan waduk terisi air penuh lalu tiba-tibaturun maka di bawah garis phreatik yang tadinya menggunakan beratvolume di bawah air setelah bagian hulu (waduk) hilang airnya makadipakai berat volume basah yang jauh lebih berat, hal ini sangatmempengaruhi kestabilan bendungan.

[2] Tekanan pori (pori pressure)

Bekerja ke arah normal terhadap bidang geser dan sangat menentukanuntuk perhitungan keamanan terhadap geseran.


VIII - 11

[3] Tekanan hidrostatis

Merupakan tekanan dari air di dalam waduk dan di sebelah hilirbendungan.

Gambar 8.12 Tekanan Hidrostatis Pada Tubuh Bendungan

[4] Gaya sebagai akibat gempa bumi

Tergantung pada lokasi bendungan, biasanya sudah ada standar angkagempa. Untuk bendungan yang tingginya di atas 60 m, dianjurkanmengadakan penyelidikan khusus karena faktor gempa bumi akansangat 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 rumussebagai berikut :

τ = C’ + σ n’ . tg Φ ……………… (8.8)

Keterangan : τ = gaya geser (ton)

C’ = angka kohesi tanah yang dapat ditentukan denganpercobaan

σn’ = tegangan efektif yang bekerja secara normal (tegaklurus) pada bidang geser (ton)

Φ = sudut geser yang menahan tegangan efektif.

Apabila tanah dalam keadaan tidak kering betul maka ada tegangan yangdisebut 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 memperlemahkestabilan bendungan maka makin besar tegangan pori keadaan bendunganmakin berbahaya. Usaha untuk memperkecil tegangan pori dapat dilakukandengan membuat saluran-saluran pengering (drainase).


VIII - 12

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 sepertiyang tersebut di dalam rumus dengan melaksanakan penelitian danpenyelidikan yang sesuai dan secukupnya. Apabila datanya tidak ada harusdiambil dari pengalaman bendungan, keadaan geologi dan keadaan lapanganyang sejenis.

[1] Berat volume air diambil 1 t/m3

[2] Berat volume beton.

Diambil dari pengujian bahan bangunan setempat yang harganya berkisarantara 2,30 – 2,40 t/m3.

[3] Berat volume Lumpur.

Diambil dari pengujian lumpur setempat, karena selalu terendam di bawahair, nilainya dikurangi 1, jadi apabila terdapat 2, diambil menjadi 1.

[4] Sudut geseran beton terhadap batuan pondasi (φ) dankoefisien 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 beberapabagian dan masing-masing bagian dihitung stabilitas konstruksinya.Untuk memudahkan mencari titik tangkap gaya maka dibagi menjadiempat persegi panjang dan segitiga.


VIII - 13

Gambar 8.14 Mencari titik tangkap gaya

Untuk mencari titik tangkap gaya ke arah vertikal dan horisontal, jadijarak b dan a, maka dicari momen terhadap titik c.

Untuk memudahkan control perhitungan dibuat secara tabel (contohGambar 8.13 dan 8.14).

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

No.iri-san

Berat sendiriG ton

Jarakhorisontal ke

titik c b (m)

G.bton.m

Jarakvertikal ke

titik c a(m)

G.aton.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 =G

b.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 apabilaberbentuk miring sebagian atau seluruhnya. Sebagai permukaan airtertinggi diambil FSL dengan tinggi air = h3

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


VIII - 14

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 permukaanlumpur diambil hasil perhitungan berdasar sedimentasi akhir yangdirencanakan. Perhitungan berat dan titik tangkapnya dilakukan sepertipada air, hanya tinggi dan berat volumenya yang berlainan.

d) Gaya tekan ke atas (uplift pressure).

Hukum Archimedes berlaku pula untuk konstruksi bendungan, yang gayatekan ke atas sama dengan berat dari volume benda yang dipindahkan.Jadi akan sangat mengurangi berat beton, padahal makin berat betonnyaakan makin stabil terhadap gaya geseran. Oleh karena itu harusdiusahakan agar gaya tekan ke atas sekecil-kecilnya, dengan caramengeluarkan air rembesan lewat lubang sumur pengering (drainasewells) 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 gayatekan ke atas.

[2] Gaya horisontal.


VIII - 15

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. Sebagaitinggi air diambil FSL dengan tinggi = h4. Dianggap bahwa apabila terjadigempa 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

Untuk bendungan yang relatif tidak tinggi (kurang dari 30 m) makakoefisieb gempa dapat diambil dari table berdasr lokasi rencanabendungan, akan tetapi untuk bendungan yang lebih tinggi dari 30 mperlu diadakan penelitian yang dilakukan para ahli (geotechnic engineer).Gaya sebagai akibat gempa sama dengan berat sendiri bendungan xkoefisien gempa dan titik beratnya juga sama dengan titik beratbendungan 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 :


7 12

VIII - 16

a. Keadaan pada akhir masa konstruksiKeadaan berbahaya terjadi pada waktu air waduk masih kosong (sebelumpengisian waduk) dan terjadi gempa bumi yang akan mendorong bendungan kearah hulu.

Gambar 8.19 Skema muatan, keadaan pada akhir masa konstruksi

b. Keadaan normal sesudah operasiMuatan 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 beroperasiMuatan 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, akandisampaikan 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 suatubendungan mengalami longsoran, maka dapat digambarkan bidang gesernyadan menurut pengalaman terjadi karena putaran. Kelongsoran dapat terjadi baikdi daerah hulu (upstream) maupun hilir (downstream). Bentuk bidang geserdapat seperti lingkaran dapat pula kombinasi garis lurus dan garis lengkungyang untuk memudahkan perhitungan dibuat berbentuk lingkaran.


VIII - 17

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 yangterletak di atas bendungan. Letak titik pusat P dan jari-jari R adalah sebarangasal memotong tepi bangunan. Dipandang untuk lebar 1m. Bidang yang terjadiantara tepi bendungan dan bidang geser dibagi menjadi beberapa irisan yangtebalnya 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 gayageser yang timbul = τ.ℓ.ton. Gaya geser inilah yang akan mempertahankansegmen terhadap longsoran. Berta segmen sebesar W dapat diuraikan ke arahtegak lusur dan sejajar bidang geser. Gaya berat yang searah bidang geser = Wsin α.Momen yang akan menggeser dan menyebabkan terjadinya longsoran = W.sinα.R. Momen yang mempertahankan agar longsoran tidak terjadi = τ.ℓ.R. Faktorkeamanan (safety factor = SF) adalah perbandingan antara momen yangmempertahankan agar longsoran tidak terjadi dengan momen yang akanmenggeser 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)


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

VIII - 18

Ini adalah factor keamanan untuk 1 segmen yang dipandang tadi sedangkanuntuk keseluruhan irisan maka factor keamanan merupakan hasil penjumlahandari masing-masing segmen.Maka

SF = …………………………..(8.15)

Nilai C’ dan Φ’ dapat ditentukan berdasr percobaan di laboratorium sedangkanpanjang ℓ dapat dihitung.Dari masing-masing irisan dapat dihitung :

- Berat masing-masing segemen dengan mengingat berat volume yangsesuai dan keadaan yang sesuai pula.- Sudut antara garis tegak dengan garis yang menghubungkan titik pusat Pdan titik tengah bidang geser (α).

Dengan demikian yang belum bias dihitung tinggal σ. Kita gambarkan lagi 1irisan 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 tegakXn dan Xn+1 yang besarnya belum dapat ditentukan pula.

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

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 Felleniusmenanggap 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 :


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

C’ ℓ + (N - u. ℓ ) tg Φ’ W.sin α

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

VIII - 19

SF = = ……..(8.16)

Factor keamanan yang terkecil adalah factor keamanan yang paling berbahayamaka inilah yang diambil. Dari uraian ini jelaslah bahwa banyak dipakaiperhitungan dan untuk mempercepat dapat digunakan kompuiter yang sesuaikapasitas dan programnya.

(2) Cara BishopJuga menggunakan irisan seperti cara Fellenius hanya permisalannya yangberlainan.Kita ambil 1 segmen lagi.

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

tg Φ’ 1 sin α SF

C’ ℓ SF

W + (Xn - X

n+1) - ℓ. (u.cos α + sin α)

cos α +

C’ ℓ SF

tg Φ’ 1 sin α SF

VIII - 20

Kalau kita pandang segmen dengan jari-jari = RDengan adanya permisalan (Xn - Xn+1) cos α - (En - En+1) sin α = 0 terlihat bahwahal ini tidak sepenuhnya benar maka untuk bendungan yang tinggi cara ini tidaktepat, sedangkan untuk bendungan yang tidak terlalu tinggi (< 60 m) cara inicukup memadai untuk dipakai dengan cepat. Untuk memudahkan danmempercepat perhitungan biasanya dipakai dengan system table sebagaiberikut :

- Berilah nomor masing-masing segmen dari irisan. Makin banyak segemenyang dipakai makin teliti, tetapi makin banyak perhitungan. Menurutpengalaman dengan mengambil kurang lebih 10 segmen sudah cukup telitidan 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 pusatyang berlainan. Jarak horizontal titik pusat P dengan titik tengah alassegmen = X maka X = R. sin α

Momen yang akan menggeser dan menyebabkan terjadinya kelongsoran = ∑ W.X


∑ kolom 9 + ∑ kolom 14

∑ kolom 4

VIII - 21

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) .

SF = C’b + tg Φ’ . (W – ub) .

Karena disebelah kanan juga terdapat factor keamanan (SF) makapenyelesaiannya adalah dengaan cara coba-coba (trial and error method)sesudah nilainya tidak banyak selisihnya perhitungan dianggap sudah cukupteliti. Cara ini pun dilakukan dengan cara membuat tabel cara Felleniussebagai berikut :

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

Percobaan pertama SF =


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

∑ 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

1

∑ W. sin α sec α

1 + tg α

tg Φ∋ SF

∑ kolom 17∑ kolom 4

VIII - 22

Percobaan kedua SF =

Makin sering membuat latihan / pekerjaan makin cepat pulaperhitungan.Jelaslah bahwa di sini perhitungan lebih banyak sehingga hasilnyaakan lebih baik. Tetapi cara ini hanya sesuai untuk bendungan yang tinggi (lebihdari 60 m), sedangkan untuk bendungan yang relatif rendah hasil yang akandicapai tidak jauh berbeda dengan cara Fellenius. Andaikata 1 kali perhitunfanmemerlukan 3 kali, ada 4 keadaan, 4 faktor keamanan berarti ada 3 x 4 x 4 = 48kali perhitungan. Maka dengan menggunakan komputer yang sesuai kapasitasdan programnya dapat mempercepat jalannya perhitungan.

Harus aman terhadap penurunan bendungan

Ini berarti bahwa genangan tekan tanah yang terjadi pada pondasi harus lebih kecildaya dukung tanah yang diijinkan. Ini pun harus dihitung pada keempat keadaanberbahaya seperti tersebut dalam butir 8.3.2.6. Karena pondasi bendungan sangatluas maka tegangan tekan tanahnya juga tidak akan seragam di daerah satudengan lainnya. Maka perlu dihitung beberapa keadaan pada daerah bendunganyang paling tinggi dan daerah lain yang daya dukung tanahnya kecil. Perlu diketahuibahwa untuk menentukan daya dukung tanah yang diijinkan harus dihitungberdasarkan hasil-hasil pengujian mekanika tanah secukupnya, jadi tidak hanyamengambil referensi dari buku-buku saja.

σ pondasi = tegangan tekan tanah =

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

Keterangan : V = jumlah seluruh gaya tegakb = lebar bagian yang berbahayaB = lebar bendunfan[σt] = daya dukung tanah yang diijinkan dengan memperhatikan

angka keamanan yang biasanya diambil 2 – 3.

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 (leftabutment) serta kaki kanan (right abutment) tidak boleh melebihi batas yang telahditentukan. Perhitungan dapat dilakukan dengan membuat jaringan aliran air (flownet).


∑ kolom 19∑ kolom 4

seluruh gaya tegakluas bendungan

Σ Vb.B

VIII - 23

Ada 2 hal yang perlu diperhatikan yaitu :

(1) Kecepatan kritis dari bahan bangunan tidak dilampaui. Apabila kecepatankritisnya dilampaui maka ada butir-butir kecil yang terbawa aliran yang akanmenimbulkan pori-pori. Dengan demikian lebih menambah kecepatan air dankalau dibiarkan akan menimbulkan bahaya piping. Agar bendungan stabil,kecepatan aliran air tidak boleh melebihi kecepatan aliran kritis. Justin telahmenemukan rumus sebagai berikut :

√ k = ……………………………………………………..(8.19)

√ k = kecepatan kritis butirWef = berat efektifg = percepatan gravitasi bumi = 9,78 m/detik2

F = luas daerah butir yang memungkinkan terjadinya aliranα = berat jenis air = 1

Sehingga rumus dapat ditulis :

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

(2) Debit air rembesan tidak boleh melampauiHal ini selain membahayakan bendungan juga menyebabkan pengoperasianwaduk 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 airNf = jumlah aliran air (flow channels)Np = jumlah penurunan tenaga potensial yang samak = koefisien rembesanh = selisih tinggi permukaan air

Untuk keperluan ini, harus dibuat garis jaringan aliran. Berdasr penelitian dilaboratorium maka bentuk flow nets adalah seperti pada gambar 3.43. Air akanmerembes mengikuti garis aliran (flow line).

Tekanan air dapat diukur dengan piezometer. Garis yang terbentuk sebagaiakibat adanya tenaga potensial yang sama disebut equipotential lines.


√ Wef . g

F . γ

Wef . g

F . γ√

Nf

Np

VIII - 24

Equipotential lines selalu tegak lurus dengan flow lines dan jarak antarapertemuan equipontial dengan garis phreatik adalah sama.

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 garisAI di titik K. Maka KH = Xo.

3. Tentukan titik J sedang IJ = ½ KH = ½ Xo4. Garis GJ merupakan parabola dengan sumbu X = garis dasar AD dengan

sumbu Y = garis tegak GHPersamaan 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 disebutequipotential lines.

7. Dibuat beberapa garis yang tegak lusur ke garis tersebut butir 6,sedemikian rupa sehingga setiap bagian mempunyai luas yang hampirsama. 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)


VIII - 25

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)


11035 8-978636915815

Technology