bab v perencanaan konstruksi - eprints.undip.ac.ideprints.undip.ac.id/34005/8/1885_chapter_v.pdf ·...
TRANSCRIPT
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
162
BAB V
PERENCANAAN KONSTRUKSI 5.1 Tinjauan Umum
Embung Pusporenggo berfungsi menampung air yang nantinya akan
digunakan untuk keperluan irigasi dan memenuhi kebutuhan air baku untuk
masyarakat. Dalam perencanaan ini dibatasi pada perancangan tubuh embung,
analisis stabilitas, dan bangunan pelengkap yang meliputi bangunan pelimpah dan
bangunan pengelak.
5.2 Dimensi Embung
Perhitungan dimensi embung meliputi penentuan kemiringan lereng,
tinggi, dan lebar puncak embung.
5.2.1 Kemiringan Lereng Urugan ( Slope Gradient )
Kemiringan lereng ditentukan sedemikian rupa agar stabil terhadap
longsoran. Karena tubuh embung direncanakan menggunakan urugan homogen
maka diperoleh kemiringan lereng (vertikal : horisontal) sebelah hulu 1 : 3 dan
sebelah hilir 1: 2,25 ( Tabel 2.20).
5.2.2 Tinggi Puncak Embung
Tinggi puncak embung merupakan hasil penjumlahan antara tinggi
embung dengan tinggi jagaan. Berdasarkan hasil perhitungan flood routing
didapat elevasi muka air normal (MAN) adalah + 461,930 m, elevasi muka air
banjir (MAB) yang terjadi + 462,950 m Sedangkan elevasi. dasar kolam +
450,000 m dan elevasi dasar pondasi adalah + 448,750 m. Untuk jelasnya
mengenai MAB dan elevasi puncak embung dapat dilihat pada Gambar 5.1.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
163
465
460
455
450
MAB+462.95
+465.00
2.251.00
3.001.00
6.00
Tinggi Embung
Gambar 5.1 Tinggi Embung
Tinggi jagaan adalah jarak bebas antara mercu embung dengan permukaan
air maksimum rencana. Tinggi jagaan dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 2.93 dan Persamaan 2.94 pada Bab II sebagai berikut :
Hf ≥ h∆ + (hw atau 2eh ) + ha + hi
Hf ≥hw + 2
eh + ha + hi
Tinggi jagaan dipengaruhi oleh beberapa faktor anatra lain :
1. Tinggi kenaikan permukaan air yang disebabkan oleh banjir abnormal ( h∆ )
dihitung berdasarkan Persamaan 2.95 Bab II sebagai berikut :
TQhA
hQ
Qh
××
+
×=∆
1..
32 0α
Untuk perhitungan digunakan data sebagai berikut :
Qo = 63,743 m³/dt
Q = 62,674 m³/dt
h = 4 m
A = 0,012 km2
T = 3 jam
h∆ =
3674,624012,01
4.674,62
743,632,0.32
××
+
×
h∆ = 0,542 m
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
164
2. Tinggi jangkauan ombak yang disebabkan oleh angin (hw)
Tinggi jangkauan ombak yang disebabkan oleh angin sangat dipengaruhi
oleh panjangnya lintasan ombak (F) dan kecepatan angin di atas permukaan air
embung. Panjang lintasan ombak yang dipakai adalah Feff sebesar 410m (Gambar
5.2). Sedangkan kecepatan angin (maksimal) di atas permukaan air embung
diambil dari data di stasiun Ngemplak Boyolali yaitu 20 m/dtk. Perhitungan tinggi
ombak (hw) ini menggunakan grafik Metode SMB yang dikombinasikan dengan
Metode Saville. Dengan kemiringan hulu 1:3 tinggi jangkauan ombak (hw) yang
didapat adalah 0,39 m.
Gambar 5.2 Grafik Perhitungan Metode SMB (Sosrodarsono, 1989)
3. Tinggi ombak yang disebabkan oleh gempa (he)
Digunakan data-data pada tabel berikut :
Tabel 5.1 Koefisien Gempa (DHV Consultant, 1991)
Zone Koefisien (Z) Keterangan
A
B
C
D
E
F
1,90-2,00
1,60-1,90
1,20-1,60
0,80-1,20
0,40-0,80
0,20-0,40
Boyolali
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
165
Tabel 5.2 Percepatan Dasar Gempa (DHV Consultant, 1991)
Periode Ulang (tahun) Percepatan dasar gempa (Ac)
(cm/dt²)
10
20
50
100
200
500
1000
5000
10000
98,42
119,62
151,72
181,21
215,81
271,35
322,35
482,80
564,54
Tabel 5.3 Faktor Koreksi (DHV Consultant, 1991)
Tipe Batuan Faktor (V)
Rock Foundation
Diluvium (Rock Fill Dam)
Aluvium
Soft Aluvium
0,9
1,0
1,1
1,2
Dari data pada tabel-tabel di atas, maka dapat ditentukan harga yang akan
digunakan yaitu:
(1). Koefisien gempa (z) = 0,80
(2). Percepatan dasar gempa (Ac) = 215,81 cm/dt²
(3). Faktor koreksi (V) = 1,1
(4). Percepatan grafitasi ( g ) = 981 cm/dt²
Pembagian zona gempa di Indonesia dapat dilihat pada Gambar 5.3.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
166
Gambar 5.3 Pembagian Zone Gempa di Indonesia (SNI Gempa, 2002)
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
167
Perhitungan intensitas seismis horisontal, dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
e = gVAcz ..
e = 9811
.72,151.8,0
e = 0,12
Besarnya tinggi ombak yang diakibatkan oleh gempa (he) dihitung
menggunakan Persamaan 2.96 Bab II yaitu :
0..
= hgπτe
he
di mana :
e = Intensitas seismis horizontal
τ = Siklus seismis ( 1 detik )
h0 = Kedalaman air di dalam waduk (m)
= elv.M.A.B – elv.dasar kolam
= +462,950 - (+450,000)
= 12,95 m
eh = 95,12.81,914,3
1.12,0
= 0,430 m
Jadi tinggi puncak ombak di atas permukaan air rata-rata 2
eh = 0,215 m.
4. Kenaikan permukaan air embung yang disebabkan oleh ketidaknormalan
operasi pintu bangunan (ha) diambil = 0,5 m (Sosrodarsono, 1989)
5. Angka tambahan tinggi jagaan yang didasarkan pada tipe embung (hi).
Mengingat limpasan melalui mercu embung urugan sangat riskan maka
untuk embung tipe ini angka tambahan tinggi jagaan (hi) ditentukan sebesar
(hi = 0.5 m).
Besarnya tinggi jagaan dan komponen penyusunnya dapat dilihat pada
Gambar 5.4 dan Gambar 5.5.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
168
Berdasarkan data perhitungan tersebut di atas di mana :
h∆ 0,542 m
hw 0,390 m
2eh
0,215 m
ha 0,5 m
hi 0,5 m
Maka tinggi jagaan dapat ditentukan , yang hasilnya adalah sebagai berikut :
Hf = 0,390 + 0,215+ 0,5 + 0,5
= 1,605 m
Hf = 0,542 + 0,390 + 0,5 + 0,5
= 1,932 m
Hf = 0,542 + 0,215 + 0,5 + 0,5
= 1,757 m
Dari ketiga alternatif tinggi jagaan tersebut diambil tinggi jagaan 2 m.
Tinggi puncak Embung = tinggi embung + tinggi jagaan = 12,95 + 2 =
14,95 m. Jadi elevasi puncak embung = + 450,000 + 14,950 m, elevasi puncak
embung + 464,950 m..+465,000 m
465
460
455
450
MAB+462.95
+465.00
2.251.00
3.001.00
6.00
Tinggi Jagaan
Gambar 5.4 Tinggi Jagaan
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
169
Tinggi Jagaan
Ah
hw
he
hQ
hi
Embung
+465.00
+462.95MAB
Gambar 5.5 Komponen Tinggi Jagaan
5.2.3 Lebar Mercu Embung
Lebar mercu embung minimum dihitung berdasarkan Persamaan 2.98 Bab
II sebagai berikut :
B = 3,6 H1/3 – 3,0
di mana :
H = Tinggi Embung ( 12,84 m )
Maka : B = 3,6 (12,84)1/3 – 3,0
= 5,359 m ≈ 6 m
Karena digunakan embung urugan tipe homogen, maka untuk memberikan rasa
aman terhadap kestabilan terhadap longsornya lapisan kedap air lebar embung
diambil 6 m. Untuk lebih jelasnya mengenai lebar mercu embung dapat dilihat
pada Gambar 5.6 di bawah ini.
465
460
455
450
MAB+462.95
+465.00
2.251.00
3.001.00
6.00Lebar Mercu Embung
Gambar 5.6 Lebar Mercu Embung
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
170
5.3 Perhitungan Stabilitas Tubuh Embung
5.3.1 Stabilitas Lereng Embung Terhadap Aliran Filtrasi
Stabilitas lereng embung terhadap rembesan ditinjau dengan cara
sebagai berikut :
1. Formasi garis depresi tubuh bendung kondisi tanpa menggunakan
chimney
diketahui :
h = 12,95 m (kondisi FSL)
l1 = 38,49 m
l2 = 45,21 m
α = 24º
d = 21 +.333,0 ll = (0,333 x 38,49) + 45,21 = 58,03 m
Dengan Persamaan 2.102 maka :
ddhY -220 += = )03,58()03,58()95,12( 22 −+ = 1,427 m
Parabola bentuk dasar dapat diperoleh dengan Persamaan 2.101 Bab II maka :
200 +.2= yxyy = 2427,1427,1.2 +x
Dan diperoleh koordinat parabola sebagai berikut :
x -0.696 0 5 10 15 20 25 30 y 0 1.427 4,038 5,530 6,697 7,689 8,567 9,362 x 35 40 45 50 55 60 65 70 y 10,096 10,779 11,422 12,031 12,610 13,163 13,695 14,206
Untuk α kurang dari 300, harga
a = 22
sin -
cos-
cos⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
αααhdd
Berdasarkan Persamaan 2.103 Bab II maka dapat ditentukan nilai :
αy
a a cos1=∆+ 0 =
086,0427,1 = 16,593 m (A-C)
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
171
a =22
sin -
cos-
cos⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
αααhdd
= 22
24sin95,12 -
24cos03,58-
24cos03,58
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ooo
= 8,555 m
Sehingga didapat nilai :
a = 8,555 m6 jarak (A-Co)
∆ a = 16,593– 8,555 = 8,038m 6jarak (C0-C)
Dari hasil perhitungan didapat garis depresi aliran yang keluar melalui
lereng hilir embung sehingga tidak aman terhadap bangunan untuk itu perlu
digunakan drainase kaki maupun drainase alas. Untuk lebih jelasnya garis depresi
pada embung homogen dapat dilihat pada Gambar 5.7.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
172
1:3,00
1:2,25
+465,00
+ 450,00+451.25
M.A.B+462,95 BB2
6.00
465
460
455
450
11,55
C1
A
1.43
0.69Ao
16,59
38.49
58,03
45,21
Gambar 5.7 Garis Depresi Pada Bendungan Homogen (sesuai dengan garis parabola)
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
173
2. Formasi garis depresi tubuh bendung kondisi dengan menggunakan
drainase kaki
diketahui :
h = 12,95 m
l1 = 38,49 m
l2 = 39,39 m
α = 135º
d = 21 +.333,0 ll = (0,333 x 38,49) + 39,39 = 52,207 m
Dengan Persamaan 2.102 maka :
ddhY -220 += = ( )207,52 -)207,52()95,12( 22 + = 1,582 m
Parabola bentuk dasar dapat diperoleh dengan Persamaan 2.101 Bab IImaka :
200 +.2= yxyy = 2582,1582,1.2 +x
Dan diperoleh koordinat parabola sebagai berikut :
x -0.771 0 5 10 15 20 25 30 y 0 1.541 4.281 5,843 7,068 8,111 9,033 9,870 x 35 40 45 50 55 60 65 70 y 10,642 11,361 12,037 12,677 13,286 13,869 14,428 14,966
Untuk α = 1350, harga a = 21 ( ddh −+ 22 )
Berdasarkan Persamaan 2.104 Bab II maka dapat ditentukan nilai :
αy
a a cos1=∆+ 0 =
707,01582,1
+ = 0,927 m
a = 21 ( 207,52 -207,5295,12 22 + ) = 0,791 m
∆ a= 0,927 – 0,791 = 0,136 m
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
174
1:3,00
1:2,25
+465,00
+ 450,00+451.25
M.A.B+462,95 BB2
38,49
6.00
52,2139,39
465
460
455
450
11,55
Gambar 5.8 Garis Depresi Pada Bendungan Homogen Dengan Drainase Kaki
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
175
3. Jaringan Trayektori aliran filtrasi (seepage flow-net)
Kapasitas aliran filtrasi asumsi Kh = Kv
Dengan menggunakan Persamaan 2.104 Bab II, dihitung jaringan trayektori aliran
sebagai berikut dan diilustrasikan pada Gambar 5.9.
LHkNN
Qe
ff ×××=
Dari data yang ada di dapat :
Nf = 3 (asumsi)
Ne = 26 (asumsi)
k = 5 x 10-6 cm/dtk= 5 x 10-8 m/dtk (asumsi)
H = 12,84 m
L = 83,7 m
Maka debit aliran filtrasi adalah sebagai berikut :
Q = 7,8384,12105263 8- ××××⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
= 6,171 x 10-6 m³/dtk
= 6,171 x 10-6 .60.60.24
= 1,564 m³/hari
1 : 3 . 00
1 : 2.25
12345678910111213141516171819
2021
2223
2425
26
Gambar 5.9 Jaringan Trayektori
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
176
4. Tinjauan terhadap gejala sufosi dan sembulan
Kecepatan aliran keluar ke atas permukaan lereng hilir yang komponen
vertikalnya dapat mengakibatkan terjadinya perpindahan butiran-butiran bahan
embung, kecepatannya dibatasi dengan dihitung menggunakan Persamaan 2.105
Bab II sebagai berikut :
γ×
×=
Fgw
c 1
di mana :
c = Kecepatan kritis (m/dtk)
w1 = Berat butiran bahan dalam air = 0,92 ton/m³
g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/dtk²
F = Luas permukaan yang menampung aliran filtrasi
= 2 m x 1 m = 2 m²(untuk per satuan meter panjang bidang)
maka :
c = 1.2
8,9.92,0 = 2,123 m/dtk
Kecepatan rembesan yang terjadi pada embung dihitung menggunakan Persamaan
2.106 Bab II yaitu :
V = k . i = lhk 2.
di mana :
k = Koefisien filtrasi = 5 x 10-8 m/dtk
i = Gradien debit
h2 = Tekanan air rata-rata = 2 m
l = Panjang rata-rata berkas elemen aliran filtrasi pada bidang keluarnya
aliran = 3,643 m
V = 643,3000,2.105 8−x = 2,745 x 10-8 m/dtk < c = 2,123 m/dtk → Aman
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
177
5.3.2 Stabilitas Lereng Embung Terhadap Longsor
Stabilitas lereng embung ditinjau dalam tiga keadaan, yaitu pada saat
muka air embung mencapai elevasi penuh, embung baru selesai dibangun dan
belum dialiri air, dan pada saat air embung mengalami penurunan mendadak
(rapid draw down). Perhitungan menggunakan metode irisan bidang luncur
bundar.
Data Teknis
Tinggi Puncak Embung = 15 m Elevasi Air Waduk = + 462,95 m (FSL)
Lebar Mercu Embung = 6 m Tinggi Air = 12,95 m
Kemiringan Hulu = 1 : 3 Kemiringan Hilir = 1 : 2,25
Tabel 5.4 Kondisi Perencanaan Teknis Material Urugan Sebagai Dasar Perhitungan
Zone tubuh
embung
Kekuatan Geser γ timbunan dalam beberapa kondisi Intensitas beban
seismis horisontalC (t/m³) θ Basah Jenuh Air terendam (γb) (γsat) (γw) (γsub=γsat-γw) (e)
Zone kedap air 20,46 19 1,8 2,11 1,000 1,11 0,12
Untuk perhitungan kestabilan terhadap longsor digunakan Persamaan 2.100 Bab II
yaitu :
( ){ }( )∑
∑ tan--.
TeT
NeUNlCFs
+
+=
φ ≥ 1,2
1. Pada saat embung baru dibangun belum dialiri air
Dalam kondisi ini, stabilitas lereng yang ditinjau adalah lereng sebelah hulu
dan hilir. Tanah timbunan masih mengandung air pada saat proses pemadatan
timbunan Hasil perhitungannya dapat dilihat pada Tabel 5.5 dan Tabel 5.6,
Gambar 5.10 dan Gambar 5.11.
2. Pada saat air embung mencapai elevasi penuh
Dalam kondisi ini, stabilitas lereng yang ditinjau adalah sebelah hulu dan hilir.
Hasil perhitungannya dapat dilihat pada Tabel 5.7, Tabel 5.8, Gambar 5.12 dan
Gambar 5.13.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
178
3. Saat embung mengalami penurunan air mendadak (rapid drawdown)
Dalam kondisi ini stabilitas lereng yang ditinjau adalah lereng sebelah hulu.
Tanah timbunan masih mengandung air yang sangat lambat merembes keluar dan
masih membasahi timbunan. Hasil perhitungannya dapat dilihat pada Tabel 5.9,
dan Gambar 5.14.
179
0
1:3,00
+465,00
11°22°
32°43°
65°
11°22°
30°
1 23
4
9
5
1:3,00
1:2,25
+ 450
+46
11°22°
32°43°
11°22°
30°
1 23
4
67
8
9
Gambar 5.10 Stabilitas Lereng Embung Pada Kondisi Baru Selesai Dibangun Dengan Metode Pias Hulu
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
180
Tabel 5.5 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur Pada Kondisi Embung Baru Selesai Dibangun Bagian Hulu
( )e
es TT
tgNUNClF
++
=φ.--
> 1,2
32,32+312,88553,88+715,938
=sF = 8,808 > Fs Syarat = 1,2 ……….aman !!!
deg rad27.660 3.143 95 19 0.332
Irisan A (m^2) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W * Te = N = W* e Ne = h γw u = sudut l U = U = tan θ (N-Ne-U)* C C.Lsin α e*W cos α cos α e.W sin α h*γw pias u*l ul/cos α tan θ
1 4.177 1.800 7.518 -24.5 -0.428 -0.415 0.910 -3.119 0.821 6.840 0.12 -0.374 0.000 1.000 0.000 8.0 3.864 0.000 0.000 0.344 2.4852 16.267 1.800 29.280 -16.5 -0.288 -0.284 0.959 -8.319 3.369 28.074 0.12 -0.998 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 10.0153 23.245 1.800 41.841 -5.5 -0.096 -0.096 0.995 -4.012 4.998 41.649 0.12 -0.481 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 14.5134 25.281 1.800 45.505 5.5 0.096 0.096 0.995 4.363 5.435 45.295 0.12 0.524 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 15.4235 26.138 1.800 47.049 16.5 0.288 0.284 0.959 13.368 5.413 45.110 0.12 1.604 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 14.9876 25.394 1.800 45.709 27.5 0.480 0.462 0.887 21.114 4.865 40.540 0.12 2.534 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 13.0927 23.114 1.800 41.605 38.5 0.672 0.623 0.782 25.908 3.906 32.553 0.12 3.109 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 10.1438 18.306 1.800 32.950 49.5 0.864 0.761 0.649 25.063 2.567 21.391 0.12 3.008 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 6.3339 8.899 1.800 16.019 60.5 1.056 0.871 0.492 13.945 0.946 7.882 0.12 1.673 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 2.139
88.312 32.320 269.334 10.597 96 46.363 0.000 89.129
r π α θ
20.4
6
938.
715
Jumlah
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
181
1:3,00
1:2,25
+ 450
+465,0013°
26°
39°52°
65°
13°
20°
123
4
5
6
7
0
Gambar 5.11 Stabilitas Lereng Embung Pada Kondisi Baru Selesai Dibangun Dengan Metode Pias Hilir
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
182
Tabel 5.6 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur Pada Kondisi Embung Baru Selesai Dibangun Bagian Hilir
( )e
es TT
tgNUNClF
++
=φ.--
> 1,2
684.28+725.99219.78+329.737
=sF = 6,351 > Fs Syarat = 1,2 ……….aman !!!
deg rad24.000 3.143 86 19 0.332
Irisan A (m̂ 2) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W * Te = N = W* e Ne = h γw u = sudut l U = U = tan θ (N-Ne-U)* C C.Lsin α e*W cos α cos α e.W sin α h*γw pias u*l ul/cos α tan θ
1 2.718 1.800 4.892 -14.5 -0.253 -0.250 0.968 -1.225 0.568 4.736 0.12 -0.147 0.000 1.000 0.000 7.0 2.933 0.000 0.000 0.344 1.682
2 17.816 1.800 32.068 -6.5 -0.113 -0.113 0.994 -3.632 3.823 31.862 0.12 -0.436 0.000 1.000 0.000 13.0 5.448 0.000 0.000 0.344 11.126
3 30.726 1.800 55.306 6.50 0.113 0.113 0.994 6.263 6.594 54.950 0.12 0.752 0.000 1.000 0.000 13.0 5.448 0.000 0.000 0.344 18.670
4 35.037 1.800 63.067 19.50 0.340 0.334 0.943 21.060 7.134 59.447 0.12 2.527 0.000 1.000 0.000 13.0 5.448 0.000 0.000 0.344 19.607
5 31.861 1.800 57.350 32.50 0.567 0.537 0.843 30.825 5.803 48.361 0.12 3.699 0.000 1.000 0.000 13.0 5.448 0.000 0.000 0.344 15.385
6 23.686 1.800 42.636 45.50 0.794 0.713 0.701 30.419 3.585 29.874 0.12 3.650 0.000 1.000 0.000 13.0 5.448 0.000 0.000 0.344 9.033
7 10.432 1.800 18.777 58.50 1.021 0.853 0.522 16.014 1.177 9.804 0.12 1.922 0.000 1.000 0.000 13.0 5.448 0.000 0.000 0.344 2.715
99.725 28.684 239.034 11.967 85 35.619 0.000 78.219Jumlah
r π θ
20.5 737.339
α
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
183
1:3,00
1:2,25
+ 450
+465,00M.A.B
+462,95
11°22°
32°43°
65°
11°22°
30°
1 23
45
67
8
9
0
1:3,00
11°22°
32°43°
65°
11°22°
30°
1 23
4
9
Gambar 5.12 Stabilitas Lereng Embung Pada Kondisi Air Penuh Dengan Metode Pias Hulu
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
184
Tabel 5.7 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur Pada Kondisi Air Penuh Bagian Hulu
( )e
es TT
tgNUNClF
++
=φ.--
> 1,2
615,65+193,76358.144+14,1818
=sF = 13,625 > Fs Syarat = 1,2 ……….aman !!!
deg rad27.660 3.143 95 19 0.332
Irisan A (m̂ 2) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W * Te = N = W* e Ne = h γw u = sudut l U = U = tan θ (N-Ne-U)* C C.Lsin α e*W cos α cos α e.W sin α h*γw pias u*l ul/cos α tan θ
60.08 1.000 60.084 -24.5 -0.428 -0.415 0.910 -24.926 6.560 54.669 0.12 -2.991 0.000 1.000 0.000 8.0 3.864 0.000 0.000 0.344 19.8634.18 2.110 8.812 -24.5 -0.428 -0.415 0.910 -3.656 0.962 8.018 0.12 -0.439 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 2.91360.74 1.000 60.742 -16.5 -0.288 -0.284 0.959 -17.258 6.989 58.239 0.12 -2.071 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 20.77516.27 2.11 34.323 -16.5 -0.288 -0.284 0.959 -9.752 3.949 32.908 0.12 -1.170 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 11.73945.73 1.000 45.725 -5.5 -0.096 -0.096 0.995 -4.384 5.462 45.515 0.12 -0.526 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 15.86023.25 2.11 49.047 -5.5 -0.096 -0.096 0.995 -4.703 5.859 48.821 0.12 -0.564 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 17.01232.45 1.000 32.445 5.5 0.096 0.096 0.995 3.111 3.876 32.296 0.12 0.373 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 10.99725.28 2.110 53.342 5.5 0.096 0.096 0.995 5.115 6.372 53.096 0.12 0.614 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 18.07923.24 1.000 23.245 16.5 0.288 0.284 0.959 6.604 2.674 22.287 0.12 0.793 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 7.40426.14 2.110 55.152 16.5 0.288 0.284 0.959 15.670 6.345 52.879 0.12 1.880 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 17.56815.12 1.000 15.122 27.5 0.480 0.462 0.887 6.985 1.609 13.412 0.12 0.838 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 4.33125.39 2.110 53.581 27.5 0.480 0.462 0.887 24.750 5.703 47.522 0.12 2.970 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 15.3477.17 1.000 7.171 38.5 0.672 0.623 0.782 4.465 0.673 5.611 0.12 0.536 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 1.74823.11 2.110 48.770 38.5 0.672 0.623 0.782 30.370 4.579 38.160 0.12 3.644 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 11.8900.63 1.000 0.626 49.5 0.864 0.761 0.649 0.476 0.049 0.407 0.12 0.057 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 0.12018.31 2.110 38.625 49.5 0.864 0.761 0.649 29.380 3.009 25.075 0.12 3.526 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 7.423
9 8.90 1.800 16.019 60.5 1.056 0.871 0.492 13.945 0.946 7.882 0.12 1.673 0.000 1.000 0.000 11.0 5.312 0.000 0.000 0.344 2.13976.193 65.615 546.796 9.143 121 88.863 0.000 144.058
2
3
4
5
6
7
1818.142
r π θ
20
Jumlah
1
α
8
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
185
1:3,00
1:2,25
+ 450
+465,00M.A.B
+462,95
13°26°
39°52°
65°
13°
20°
123
4
5
6
7
0
Gambar 5.13 Stabilitas Lereng Embung Pada Kondisi Air Penuh Dengan Metode Pias Hilir
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
186
Tabel 5.8 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur Pada Kondisi Air Penuh Bagian Hilir
( )e
es TT
tgNUNClF
++
=φ.--
> 1,2
684,28+725,99219,78+339,737
=sF = 6,351 > Fs Syarat = 1,2 ……….aman !!!
deg rad24,000 3,143 86 19 0,332
Irisan A (m^2) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W * Te = N = W* e Ne = h γw u = sudut l U = U = tan θ (N-Ne-U)* Csin α e*W cos α cos α e.W sin α h*γw pias u*l ul/cos α tan θ
1 2,718 1,800 4,892 -14,5 -0,253 -0,250 0,968 -1,225 0,568 4,736 0,12 -0,147 0,00 1,00 0,00 7,0 2,933 0,00 0,00 0,344 1,6822 17,816 1,800 32,068 -6,5 -0,113 -0,113 0,994 -3,632 3,823 31,862 0,12 -0,436 0,00 1,00 0,00 13,0 5,448 0,00 0,00 0,344 11,1263 30,726 1,800 55,306 6,50 0,113 0,113 0,994 6,263 6,594 54,950 0,12 0,752 0,00 1,00 0,00 13,0 5,448 0,00 0,00 0,344 18,6704 35,037 1,800 63,067 19,50 0,340 0,334 0,943 21,060 7,134 59,447 0,12 2,527 0,00 1,00 0,00 13,0 5,448 0,00 0,00 0,344 19,6075 31,861 1,800 57,350 32,50 0,567 0,537 0,843 30,825 5,803 48,361 0,12 3,699 0,00 1,00 0,00 13,0 5,448 0,00 0,00 0,344 15,3856 23,686 1,800 42,636 45,50 0,794 0,713 0,701 30,419 3,585 29,874 0,12 3,650 0,00 1,00 0,00 13,0 5,448 0,00 0,00 0,344 9,0337 10,432 1,800 18,777 58,50 1,021 0,853 0,522 16,014 1,177 9,804 0,12 1,922 0,00 1,00 0,00 13,0 5,448 0,00 0,00 0,344 2,715
99,725 28,684 239,034 11,967 85 35,619 0,00 78,219Jumlah
r π θ
20,5
α
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
187
1:3,00
1:2,25
+ 450
+465,00M.A.B
+461,93
11°22°
32°43°
65°
11°22°
30°
1 23
4
67
8
965°
0
5
Gambar 5.14 Stabilitas Lereng Embung Pada Kondisi Mengalami Penurunan Mendadak (rapid draw down)
Dengan Metode Pias Hulu
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
188
Tabel 5.9 Perhitungan Metode Irisan Bidang Luncur Pada Kondisi Penurunan Air Mendadak (rapid draw domn) Bagian Hulu
( )e
es TT
tgNUNClF
++
=φ.--
> 1,2
471,61+594,68363,107+531,1457
=sF = 12,032 > Fs Syarat = 1,2 ……….aman !!
deg rad24,000 3,143 86 19 0,332
Irisan A (m̂ 2) γ W (t.m) α α rad sin α cos α T = W * Te = N = W* e Ne = h γw u = sudut l U = U = tan θ (N-Ne-U)* C C.Lsin α e*W cos α cos α e.W sin α h*γw pias u*l ul/cos α tan θ
55,6 1,0 55,6 -24,5 -0,4 -0,4 0,9 -23,1 6,1 50,6 0,1 -2,8 0,0 1,0 0,0 8,0 3,4 0,0 0,0 0,3 18,44,2 2,1 8,8 -24,5 -0,4 -0,4 0,9 -3,7 1,0 8,0 0,1 -0,4 0,0 1,0 0,0 8,0 3,4 0,0 0,0 0,3 2,956,0 1,0 56,0 -16,5 -0,3 -0,3 1,0 -15,9 6,4 53,7 0,1 -1,9 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 19,116,3 2,1 34,3 -16,5 -0,3 -0,3 1,0 -9,8 3,9 32,9 0,1 -1,2 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 11,740,6 1,0 40,6 -5,5 -0,1 -0,1 1,0 -3,9 4,8 40,4 0,1 -0,5 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 14,123,2 2,1 49,0 -5,5 -0,1 -0,1 1,0 -4,7 5,9 48,8 0,1 -0,6 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 17,027,3 1,0 27,3 5,5 0,1 0,1 1,0 2,6 3,3 27,2 0,1 0,3 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 9,325,3 2,1 53,3 5,5 0,1 0,1 1,0 5,1 6,4 53,1 0,1 0,6 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 18,118,8 1,0 18,8 16,5 0,3 0,3 1,0 5,3 2,2 18,0 0,1 0,6 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 6,026,1 2,1 55,2 16,5 0,3 0,3 1,0 15,7 6,3 52,9 0,1 1,9 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 17,610,7 1,0 10,7 27,5 0,5 0,5 0,9 4,9 1,1 9,5 0,1 0,6 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 3,125,4 2,1 53,6 27,5 0,5 0,5 0,9 24,7 5,7 47,5 0,1 3,0 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 15,32,8 1,0 2,8 38,5 0,7 0,6 0,8 1,8 0,3 2,2 0,1 0,2 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 0,723,1 2,1 48,8 38,5 0,7 0,6 0,8 30,4 4,6 38,2 0,1 3,6 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 11,9
8,0 18,3 1,8 33,0 49,5 0,9 0,8 0,6 25,1 2,6 21,4 0,1 3,0 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 6,39,0 8,9 1,8 16,0 60,5 1,1 0,9 0,5 13,9 0,9 7,9 0,1 1,7 0,0 1,0 0,0 11,0 4,6 0,0 0,0 0,3 2,1
68,6 61,5 512,3 8,2 121,0 71,2 0,0 107,4
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
1457,53
r π θ
20,5
Jumlah
1,0
α
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
189
Tabel 5.10 Rekapitulasi Stabilitas Embung Terhadap Longsor
Kondisi Angka Keamanan
Syarat Keterangan
Hulu Hilir Hulu Hilir Baru selesai di bangun 8,808 6,351 1,2 Aman Aman Mencapai elevasi penuh 13,625 6,351 1,2 Aman Aman Mengalami penurunan mendadak 12,032 - 1,2 Aman -
5.4 Material Konstruksi
5.4.1 Lapisan Kedap Air
Bahan yang dipakai untuk lapisan kedap air dapat berasal dari tanah dan
tanah liat (clay), baik tanpa campuran maupun dicampur dengan pasir dengan
perbandingan tertentu berdasarkan hasil percobaan penimbunan (trial
embankment).
Tanah ataupun tanah liat yang dipakai sebagai bahan timbunan lapisan
kedap air ini haruslah memenuhi persyaratan utama untuk bahan kedap air yaitu :
• Koefisien filtrasi serta kekuatan geser yang diinginkan.
• Tingkat deformasi yang rendah.
• Mudah pelaksanaan pemadatannya.
• Tidak mengandung zat-zat organis serta bahan mineral yang mudah terurai.
Lapisan kedap air harus mempunyai tingkat permeabilitas yang rendah,
hal ini ditentukan oleh nilai koefisien filtrasinya. Sebagai standar koefisien
filtrasi (k) bahan nilainya 1 x 10-5 cm/dtk. Hal ini bertujuan untuk mencegah
terjadinya rembesan air melalui lapisan kedap air yang bersangkutan. Untuk
mendapatkan nilai (k) yang memenuhi syarat untuk lapis kedap air biasanya
diperkirakan berdasarkan prosentase butiran tanah yang lolos saringan No.300
(Sosrodarsono, 1989). Gradasi bahan kedap air biasanya mempunyai ukuran
butiran seperti tertera pada Gambar 5.15.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
190
Gambar 5.15 Gradasi Bahan Kedap Air (Sosrodarsono, 1989)
5.4.2 Perlindungan Lereng
Lereng sebelah hulu dari Embung Pusporenggo dilindungi oleh lapisan
timbunan batu (rip-rap) setebal 0,4 m, yang bertujuan untuk melindungi lereng
dari pengaruh kekuatan ombak dan aliran air. Kondisi batu untuk perlindungan
lereng ini harus baik dan tidak mudah lapuk.
Perlindungan lereng bagian hulu ini dimulai dari batas tertinggi gerakan
gelombang (mercu) sampai ke permukaan genangan terendah (LWL). Dalam
pelaksanaannya lapisan timbunan batu ini diletakkan di atas suatu lapisan saringan
yang terdiri dari batu pasir dengan ukuran butir yang teratur. Lapisan saringan ini
memiliki ketebalan sebesar 0,15 m. Penempatan lapisan saringan ini di bawah
lapisan timbunan batu, bertujuan mencegah tergerusnya bahan-bahan halus dari
embung ke dalam tumpukan batu.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
191
Penggunaan rip-rap sebagai lapisan pelindung mempunyai kelebihan, antara lain
- Dapat mengikuti penurunan tubuh embung.
- Mempunyai kemampuan reduksi hempasan ombak yang besar.
- Cukup stabil terhadap pengaruh-pengaruh fluktuasi permukaan air dan
gerakan ombak.
- Konstruksinya dapat dikerjakan secara mekanis.
Selain kelebihan-kelebihan seperti di atas, rip-rap juga mempunyai kekurang-
kekurangan, yaitu antara lain :
- Dibutuhkan banyak bahan batu.
- Memerlukan lapisan filter yang relatif tebal.
Tabel 5.11 Ukuran Batu dan Ketebalan Hamparan Rip-Rap (Sosrodarsono, 1989)
Tinggi Gelombang
(m)
Diameter rata2 batu hamparan
pelindung (D 50 cm)
Ketebalan minimum hamparan batu
pelindung (cm)
Ketebalan minimum
lapisan filter (cm)
0,0 – 0,6 25 40 15
0,6 – 1,2 30 45 15
1,2 – 1,8 38 60 23
1,8 – 2,4 45 75 23
2,4 – 3,0 52 90 30
5.5 Perencanaan Bangunan Pelimpah
Bangunan pelimpah atau spillway adalah bangunan yang berfungsi
untuk mengalirkan air banjir yang masuk ke dalam embung, sehingga air banjir
tersebut tidak merusak tubuh embung. Dalam perencanaan Embung Pusporenggo
ini, bangunan pelimpah yang akan direncanakan adalah bangunan pelimpah
terbuka dengan ambang tetap (lihat Gambar 5.16). Bangunan pelimpah tipe ini,
biasanya terdiri dari empat bagian utama yaitu:
1. Saluran pangarah aliran
2. Saluran pengatur aliran
3. Saluran peluncur
4. Peredam energi
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
192
SALURAN PELUNCUR SALURAN TEROMPET
PEREDAM ENERGI
PASANGAN BATU
LANTAI KERJA
SAL. TRANSISISPILLWAY
PASANGANBATU BELAH
6.20 m
2.00 m
33.83 m 20.00 m 15.00 m 12.00 m
SAL. PENGATURSAL. PENGARAH
SAL. PELUNCUR
6.20 35.83 35.00 12.00
Gambar 5.16 Skema Bangunan Pelimpah
5.5.1 Saluran Pengarah Aliran
Saluran pengarah aliran dimaksudkan agar aliran air senantiasa dalam
kodisi hidrolika yang baik dengan mengatur kecepatan alirannya tidak melebihi 4
m/dtk dengan lebar semakin mengecil ke arah hilir. Apabila kecepatan aliran
melebihi 4 m/dtk, maka aliran akan bersifat helisoidal dan kapasitas alirannya
akan menurun. Disamping itu aliran helisoidal tersebut akan mengakibatkan
peningkatan beban hidrodinamis pada bangunan pelimpah tersebut. Saluran
pengarah aliran pada bangunan pelimpah dapat dilihat pada Gambar 5.17.
+ 460,94
+ 461,94
W = 1.00
Hd = 0.80 v
Saluran pengarah aliranAmbang Pengatur debit
v < 4 m/det
Gambar 5.17 Saluran Pengarah Aliran Pada Bangunan Pelimpah
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
193
Dari analisis data sebelumnya di mana didapat :
− Ketinggian air di atas mercu (H) = + 462,95 – +461,93 = 1,02 m
− Qout yang melewati spillway (Q) = 62,674 m3/dtk
− Lebar ambang mercu embung (b) = 20 m
− Maka :
HW .51
≥
02,151
×=W = 0,20 m
W yang dipakai = 1,0 m > 0,18 m
5.5.2 Saluran Pengatur Aliran
5.5.2.1 Ambang Penyadap
Dipakai tipe bendung pelimpah dengan menggunakan metode yang
dikembangkan oleh U.S.B.R. Dari analisis data sebelumnya, maka hasil
perhitungannya adalah sebagai berikut :
Dari hasil flood routing didapatkan :
Q = Qout lewat spillway = 62,674 m3/dtk
L = Lebar mercu bendung = 20 m
He = Total tinggi tekanan air di atas mercu bendung = 1,02 m
+ 460,93
+ 462,95
+ 461,93He = 1,02
W = 1.00
Hv = 0.20
Hd = 0.82
Gambar 5.18 Ambang Pengatur Debit Pada Bangunan Pelimpah
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
194
Tinggi tekanan kecepatan aliran di dalam saluran pengarah
− Asumsi (b) = 20 m
− Asumsi kedalaman saluran pengarah = 1,0 m
− Asumsi tinggi tekanan air total diukur dari dasar saluran pengarah:
H total = + 462,95 – + 460,93 = 2,02 m
− Tinggi air diatas mercu = + 462,95 – + 461,93 = 1,02 m.
− Misal kedalaman air dalam saluran = 0,8 m, maka kedalaman air dalam
saluran (Hd) = 0,80 + 1,02 = 1,82 m
Luas penampang basah di dalam saluran ini adalah :
A = 1,82 m x 20 m = 36,4 m²
Kecepatan aliran :
4,36674,62
==AQV = 1,722 m/dtk
Jadi tinggi kecepatan aliran :
( )( )81,9.2
722,12
22
==g
VH v = 0,151 m ≈ 0,2 m
H total asumsi = 1,82 + 0,2
= 2,02 m .
Maka digunakan Hd = Hd dari dasar saluran – W = 1,82 – 1,00= 0,82 m
Penampang bendung
Dipakai tipe bendung pelimpah dengan menggunakan metode yang
dikembangkan oleh Civil Engineering Department U.S. Army. Dasar - dasar yang
digunakan dalam metode ini adalah penentuan bentuk penampang lintang
bendung dengan persamaan empiris, tetapi didukung oleh angka koefisien
limpahan (C) yang diperoleh dari hasil eksperimen. Persamaan – persamaan yang
digunakan untuk menghitung penampang lintang bendung dengan Metode
C.E.D.U.S. Army, terdiri dari 2 (dua) bagian sebagai berikut:
Penampang lintang sebelah hulu dapat diperoleh dengan persamaan
sebagai berikut:
dHr ×5.0=1 dHr ×2.0=2
dHa ×175.0= dHb ×282.0=
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
195
di mana :
Hd = tinggi muka air banjir di hulu pada saat banjir
Dari penjelasan di atas didapat lengkung mercu spillway bagian hulu
sebagai berikut dan koordinat penampang memanjangnya dapat dilihat pada
Gambar 5.19.
b = 0.282×0.82 = 0,231 m
a = 0.175×0.82 = 0,144 m
r1 = 0.5×0.82 = 0,410 m
r2 = 0.2×0.82 = 0,164 m
+ 460,93
+ 462,95
+ 461,93He = 1,02
W = 1,00
Hv = 0,20
Hd = 0,82
R = 0,282 Hd = 0,231
R = 0,175 Hd = 0,144
titik 0 ari koordinat (x,y)
R = 0,2 Hd = 0,164
R = 0,5 Hd = 0,410POROS BENDUNGAN
X
Y X^1,85 = 2 Hd 0,85 Y
Gambar 5.19 Koordinat Penampang Memanjang Ambang Pengatur Debit
Pada Bangunan Pelimpah
Rumus lengkung Harold
YhX d ..2= 85.085.1 85.0
85.1
.2=
dhX
Y
Bagian yang lebih ke hilir dari lengkung diteruskan dengan rumus :
85.085.0
1 .925.0
= Xhd
Y 176.1'..096.1= YhdX
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
196
Tabel 5.12 Koordinat Penampang Ambang Bendung Pelimpah
Koordinat Lengkung Koordinat Setelah Lengkung Elevasi Lengkung Elevasi Setelah Lengkung x y x y
0.1 0.008 0.1 0.155 461.922 461.069 0.2 0.030 0.2 0.279 461.900 460.945 0.3 0.064 0.3 0.394 461.866 460.830 0.4 0.109 0.4 0.503 461.821 460.721 0.5 0.164 0.5 0.607 461.766 460.617 0.6 0.230 0.6 0.709 461.700 460.515 0.7 0.306 0.7 0.809 461.624 460.415 0.8 0.392 0.8 0.906 461.538 460.318 0.9 0.487 0.9 1.000 461.443 460.224 1.0 0.592 1.0 1.095 461.338 460.129 1.1 0.706 1.1 1.187 461.224 460.037 Hd 0,82 Elevasi puncak spillway 461.93
5.5.2.2 Bagian Transisi
Bentuk saluran transisi dapat dilihat pada Gambar 5.20 sebagai berikut :
b2= 5b1= 20
12.5
L
Y
Gambar 5.20 Bagian Transisi Pada Bangunan Pelimpah
Dengan ketentuan tersebut di atas dan keadaan topografi yang ada
dimana b1 = 20 m, b2 = 5 m maka :
y = ( )2
5-20 = 7,5 m
l = θtg
y =
5,125,7
tg
= 33,83 m
s = lH∆
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
197
0,1 = 83,33
∆H
∆H= 3,383
2.00
3.38
0.2 38.83
Gambar 5.21 Penampang Melintang Saluran Pengatur
5.5.3 Saluran Peluncur
Saluran peluncur dalam perencanaan ini dibentuk sebagai berikut :
Tampak atas lurus.
Penampang melintang berbentuk segi empat.
Kemiringan diatur sebagai berikut :
20 m tahap pertama dengan kemiringan = 0,25 dengan lebar saluran = 5 m,
kemudian 15 m tahap kedua dengan kemiringan = 0,25 tetapi penampang
melebar dari 5 m menjadi 10 m (lihat Gambar 5.22).
penampang lurus
41
penampang terompet
20 m 15 m
saluran peluncur
Gambar 5.22 Penampang Memanjang Saluran Peluncur
Bagian yang berbentuk terompet pada ujung saluran peluncur bertujuan agar
aliran dari saluran peluncur yang merupakan alira super kritis dan mempunyai
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
198
kecepatan tinggi, sedikit demi sedikit dapat dikurangi akibat melebarnya aliran
dan aliran tersebut menjadi semakin stabil (lihat Gambar 5.23).
Gambar 5.23 Bagian Berbentuk Terompet Pada Ujung Hilir Saluran Peluncur
5.5.4 Peredam Energi
Guna mereduksi energi aliran air dari saluran peluncur spillway, maka di
ujung hilir saluran tersebut dibuat suatu bangunan yang disebut peredam energi
pencegah gerusan (scour protection stilling basin).
Perhitungan kolam olak digunakan Persamaan 2.109 s/d 2.11 Bab II yaitu :
vB
QY
×=
Ygv
Fr×
=
di mana :
v = Kecepatan awal loncatan (m/dtk)
g = Percepatan gravitasi = 9,81 m²/dtk
B = Lebar saluran = 20 m
Fr = Bilangan Froude
Y = Tinggi konjugasi
Perhitungan :
v = 15,837 m³/dtk Y = Q/B * V
Y = 62,674 / (20 *15,837) Y = 0,19 m
Fr = gY
V = 11,60
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
199
Dari perhitungan di atas :
Karena Fr = 11,60 > 4,5 dan Q = 62,674 m3/dtk > 45 maka digunakan kolam
olak datar tipe II.
Gambar 5.24 Bentuk Kolam Olakan
a Panjang kolam olakan
Ukuran panjang kolam olakan tergantung pada Bilangan Froude aliran
yang akan melintasi kolam tersebut. Karena Bilangan Froude > 4,5 dan Q =
62,674 m3/dtk maka digunakan kolam olak datar tipe II. Saluran transisi
diperlukan karena adanya perubahan bentuk penampang saluran pengatur dengan
saluran peluncur. Bentuk saluran transisi ditentukan sebagai berikut :
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
200
Gambar 5.25 Panjang Loncatan Hidrolis Pada Kolam Olakan Datar
- Dengan Fr = 11,60 dari grafik didapatkan nilai L/D2 = 4,25
- D2/D1 = 0,5 x [ ( ) 1-81 2r
F+ ]
- D2/0,149 = 0,5 x [ )60.11*81( 2+ -1 ]
- D2 = 2,371 m
- L = 4,25 * 2,371 = 10,075 m ~ 11 m
b Gigi-gigi pemencar aliran, gigi-gigi benturan dan ambang ujung hilir
kolam olakan
Gigi-gigi pemencar aliran yang berfungsi sebagai pembagi berkas aliran
terletak di ujung saluran sebelum masuk ke dalam kolam olakan. Sedangkan gigi-
gigi benturan yang berfungsi sebagai penghadang aliran serta mendeformir
loncatan hidrolis menjadi pendek terletak pada dasar kolam olakan. Adapun
ambang ujung hilir kolam olakan dibuat rata tanpa bergerigi.
11,60
4,25
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
201
Gambar 5.26 Ukuran Gigi-Gigi Pemencar dan Gigi-Gigi Benturan Aliran
1. Dimensi kolam olakan
1. Ukuran kolam olakan adalah 10 m x 11 m
2. Ukuran gigi-gigi pemencar aliran adalah Dl = 0,149 m ≈ 0,2 m, karena
lebar ujung saluran peluncur adalah 10 m maka jumlah gigi-gigi dibuat
5 buah @ 110 cm, jarak antara gigi-gigi = 55 cm dan jarak tepi ke
dinding masing-masing = 85 cm
cek jumlah jarak = 4* 0.85 * + 5 * 1.10 + 2 * 0,55= 10 m
3. Ukuran ambang ujung hilir kolam olakan dengan mengacu pada gambar
5.25 didapatkan nilai h3/d1 = 2.00 h3 = 2.00 * 0.138 = 0.298 m, karena
lebar kolam olakan adalah 10 m maka jumlah gigi-gigi dibuat = 4 buah
@ 150 cm, jarak antara gigi-gigi = 100 cm dan jarak tepi ke dinding
masing-masing = 50 cm cek jumlah jarak = 4 * 1.5 * + 3 * 1 + 2 *
0.5 = 10 m
2. Tinggi jagaan
Tinggi jagaan pada bangunan pelimpah (spillway) dihitung dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
Fb = C . V . d
atau
Fb = 0,6 + 0,037 . V. 31
d
Fb minimal = 0,5 s/d 0,6 m di atas permukaan aliran
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
202
Fb = Tinggi jagaan
C = Koefisien = 0,1 untuk penampang saluran berbentuk persegi
panjang dan 0,13 untuk penampang berbentuk trapesium
V = Kecepatan aliran (m/dtk)
d = Kedalaman air di dalam saluran (m)
Tinggi jagaan pada kolam olakan adalah sebagai berikut :
d = 2,371 m
b = 20 m
A = 2,371 * 20 = 47,42 m²
V = Q/A = 62,674 / 47,42 = 1,322 m/dtk
Tinggi jagaan :
Fb = 0,10 * 1,322 * 2,371
Fb = 0,313
Atau
Fb = 0,6 + (0,037 * 1,322 * 2,3711/3)
Fb = 0,665 m
Dipakai nilai tertinggi yaitu Fb = 0,665 m dibulatkan Fb = 1,00 m.
5.5.5 Rencana Teknis Hidrolis
Garis dasar saluran ditentukan dengan perhitungan hidrolik yang
dilakukan sesuai dengan Gambar 2.18 mengacu pada Persamaan Bernaulli :
Elevasi ambang hilir = elevasi ambang udik
ehhdg
Vhd
gV
++2
=+2 2
22
1
21
13
4
2221
22 ∆.
.+
2+
2= l
R
Vng
Vg
Vhe
34
22 .=
R
VnS
1∆.= lShL
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
203
di mana :
V1 = Kecepatan aliran air pada bidang-1
V2 = Kecepatan aliran air pada bidang-2
hd1 = Kedalaman air pada bidang-1
hd2 = Kedalaman air pada bidang-2
∆l1 = Panjang lereng dasar diantara bidang-1 dan bidang-2
∆l = Jarak horisontal diantara bidang-1 dan bidang-2
R = Radius (jari-jari) hidrolika rata-rata pada potongan saluran yang diambil
S0 = Kemiringan dasar saluran
S = Kemiringan garis energi
hl = Kehilangan energi karena gesekan dan lain-lain
he = Perbedaan tinggi antara garis energi dengan permukaan air
n = Angka kekasaran saluran = 0,01
Di titik A :
- Kecepatan aliran V1 = 1,722 m/dtk (V1)
- Luas tampang hidrolis A1 = 20 m²
- Tinggi tekanan kecepatan aliran hv1 = 0,2 m
- Tinggi aliran hd1 = 0,82 m
- Jari-jari hidrolis rata-rata
R = A/(2hd1 + b) = 0.924 m
Dengan menggunakan rumus :
Di titik B :
- Tinggi energi potensial di bidang B = hd1 + he2 = 0,82 + ((+461,93) –
(+460,04)) = 2,71 m
- Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di B (V2) = 6 m/dtk, maka :
620674,62
. 222 ×
==Vb
Qhd = 0,522 m
522,0.202 =A = 10,446 m²
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
204
( ) )20522,02(45,10
.2 222 +
=+
=bhd
AR = 0,496 m
( )2
496,0924,0 +=rR = 0,710 m
( )2
6722,1 +=rV = 3,861 m/dtk
13
4
2221
22 ∆.
.+
2+
2= l
R
Vng
Vg
Vhe
= 1,835 + 0,151 + 0,005
= 1,991
- Dengan demikian tinggi tekanan total diperoleh :
hd2 + he = 0,522 + 1,991 = 2,513 m < 2,71 m
- Dicoba lagi dengan asumsi kecepatan aliran yang berbeda :
V2 b hd2 A2 R2 Rrata-rata
Vrata-rata hv2 hv1 hl he hd2+he
6.000 20.000 0.522 10.446 0.496 0.710 3.861 1.835 0.151 0.005 1.991 2.513 6.455 20.000 0.500 10.005 0.476 1.050 3.861 2.124 0.082 0.005 2.210 2.710
- Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 6,455 m/dtk didapatkan hd+he =
2,710 m ~ 2,710 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka :
he = 2,710 – 0,500 = 2,208 m
hv = he – hl = 2,208 – 0,005 = 2,203 m
- Bilangan Froude (Fr) pada titik B adalah :
500,0.81,9455,6
. 2
2 ==hdg
VFr = 2,915
Di titik C :
- Tinggi energi potensial di bidang C = hd1 + he3
= 0,82 + ((+461,93) – (+456,66))
= 6,079m
- ∆l = 35,83 m
- ∆l1= 35,989 m
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
205
- Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di C berturut-turut sesuai tabel sehingga
didapatkan :
V2 b hd3 A3 R3 Rrata-rata
Vrata-rata hv3 hv1 hl he hd3+he
11.000 20.000 0.285 5.698 0.277 0.600 6.361 6.167 0.151 0.287 6.606 6.891 10.359 20.000 0.312 6.234 0.302 0.963 5.813 5.469 0.082 0.216 5.767 6.079
- Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 10,359 m/dtk didapatkan hd+he =
6,079 m ~ 6,079 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka :
he = 6,079 – 0,312 = 5,767 m
hv = he – hl = 5,767 – 0,216 = 5,551 m
- Bilangan Froude (Fr) pada titik C adalah :
312,0.81,9359,10
. 3
3 ==hdg
VFr = 5,921
Di titik D :
- Tinggi energi potensial di bidang D = hd1 + he4 = 0,82 + ((+461,93) –
(+451,66)) = 11.09 m
- ∆l = 55,83 m
- ∆l1 = 56,455 m
- Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di D berturut-turut sesuai tabel sehingga
didapatkan :
V2 b hd4 A4 R4 Rrata-rata
Vrata-rata hv4 hv1 hl he hd4+he
15.000 20.000 0.209 4.178 0.205 0.564 8.361 11.468 0.151 0.546 12.166 12.374 14.263 20.000 0.226 4.528 0.221 0.923 7.765 10.369 0.082 0.413 10.864 11.090
- Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 14,263 m/dtk didapatkan hd+he =
11,090 m ~ 11,090 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka :
he = 11,090 – 0,226 = 10,864 m
hv = he – hl = 10,864 – 0,413 = 10,451 m
- Bilangan Froude (Fr) pada titik D adalah :
226,0.81,9263,14
. 4
4 ==hdg
VFr = 9,579
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
206
Di titik E :
- Tinggi energi potensial di bidang E = hd + he5 = 0,82 + ((+461,93) –
(+447,91)) = 14,84 m
- ∆l = 70,83 m
- ∆l1 = 71,861 m
- Diasumsikan bahwa kecepatan aliran di E berturut-turut sesuai tabel sehingga
didapatkan :
V2 b hd5 A5 R5 Rrata-rata
Vrata-rata hv5 hv1 hl he hd5+he
16.000 20.000 0.196 3.917 0.192 0.558 8.861 13.048 0.151 1.228 14.427 14.623 16.274 20.000 0.198 3.968 0.195 0.909 8.770 13.499 0.082 1.060 14.641 14.839
- Dari hasil perhitungan di atas dengan V = 16,274 m/dtk didapatkan hd+he =
14,839 m ~ 14,839 m (sesuai dengan asumsi yang diambil), maka :
he = 14,839 – 0,198 = 14,641 m
hv = he – hl = 14,841– 1,060 = 13,581 m
- Bilangan Froude (Fr) pada titik E adalah :
198,0.81,9274,16
. 5
5 ==hdg
VFr = 11,677
5.6 Analisis Stabilitas Bangunan Pelimpah
5.6.1 Kondisi Muka Air Normal
1.000.800.150.25
1.90
ED
CB0.40
A
+ 460,93
1.00
F G
H
+ 461,93
Gambar 5.27 Rembesan dan Tekanan Air Tanah Di Bawah Pelimpah Kondisi
Muka Air Normal
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
207
Tabel 5.13 Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air Tanah Kondisi
Muka Air Normal
Titik Garis
Panjang Rembesan Beda Tekanan Air
Beda Tinggi Energi
Tekanan Air Tanah Elevasi
Titik LV LH 1/3
LH LW ∆H = LW / CW H P = H - ∆H
(m) (m) (m) (m) (Ton/m2) (Ton/m2) (Ton/m2) dari elv.A
A 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 1.00 0.00
B A - B 1.90 0.00 0.00 1.90 0.83 2.90 2.07 -1.90
C B - C 0.00 0.15 0.05 1.94 0.85 2.90 2.05 -1.90 D C - D 0.40 0.00 0.00 2.34 1.03 2.50 1.47 -1.50 E D - E 0.00 0.80 0.27 2.61 1.14 2.50 1.36 -1.50 F E - F 0.40 0.00 0.00 3.01 1.32 2.90 1.58 -1.90 G F - G 0.00 1.00 0.30 3.34 1.46 2.90 1.44 -1.90 H G - H 1.00 0.00 0.00 4.34 1.90 1.90 0.00 -0.90
ΣLV 3.70 Σ(1/3 LH) 0.62
Angka rembesan (Cw) = (Σ Lv + Σ ⅓Lh)/ Hw = 2,28
Harga aman untuk Cw = 2,00 untuk jenis tanah pondasi medium clay.
h5=0.96
h4=1.50
h3=0.40
h2=1.90
h1=1.00
P aktif G7h6=1.00
0.25 m
W7
W4 W3
0.15 m
W6
l5l4
CB
G6G5
0.90 m0.80 m
W8
l6
W9
l7
F
ED
GP pasif W5
h7=0.94
W2
W1+ 460,93 A
+ 461,93MAN0.20 m
l1
G1
G3 HG4
l21.00 m
G2
0.90 ml3
Gambar 5.28 Stabilitas Pelimpah Pada Kondisi Muka Air Normal
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
208
Tabel 5.14 Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Normal
Gaya Horisontal
Gaya Luas x Tekanan Gaya
Terhadap Titik G Lengan Momen
(Ton) (m) (Tonm) W1 1/2 * PA * h1 0.50 2.26 1.13
W2 PA* h2 1.90 0.97 1.87 1/2 * (PB - PA) * h2 1.02 0.64 0.66
W3 PE * h3 0.54 0.20 0.11 1/2 * (PF - PE) * h3 0.04 0.13 0.01
W4 PD * h3 -0.59 0.20 -0.12 1/2 * (PC - PD) * h3 -0.12 0.13 -0.02
W5 1/2 * PG * h6 -0.27 0.33 -0.09 P aktif γb * h2 * tg2(45º - φ/2) + 2 * C * tg(45º - φ/2) 8.514 0.64 19.81 P pasif γb * h6 * tg2(45º + φ/2) + 2 * C * tg(45º + φ/2) -16.76 0.33 -20.10
ΣRh -3,189 ΣMh 3.26
Tabel 5.15 Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Normal
Gaya Vertikal
Gaya Luas x Tekanan Gaya Terhadap Titik G Lengan Momen
(Ton) (m) (Tonm) G1 l1 * h5 * γc -0.46 2.00 -0.92 G2 1/2 * l2 * h5 * γc -1.15 1.57 -1.81 G3 (l1+l2) * h4 * γc -4.52 1.5 -6.78 G4 1/2 * l3 *h7 * γc -1.05 0.60 -0.63 G5 l4 * h3 * γc -0.14 2.03 -0.28 G6 1/2 * l5 * h3 * γc -0.12 1.87 -0.22 G7 l3 * h6 * γc -2.16 0.45 -0.97
W6 PC * l4 0.31 2.03 0.63 1/2 * (PB - PC) * l4 0.002 2.05 0.004
W7 PD * l5 0.37 1.83 0.68 1/2 * (PC - PD) * l5 0.07 1.87 0.13
W8 PE * l6 1.08 1.30 1.40 1/2 * (PF - PE) * l6 0.09 1.43 0.13
W9 PG * l7 1.296 0.45 0.58 1/2 * (PF - PG) * l7 0.06 0.60 0.04
ΣRv -6.322 ΣMv -8.02
Garis tangkap dan gaya resultan :
Rv = -6,322 ton
Rh = -3,189 ton
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
209
Mo = -4,76 ton.m
Mh = 3,26 m (horisontal terhadap titik G)
Mv = -8,02 m (vertikal terhadap titik G)
Kontrol terhadap guling :
e = (L/2) – (Mo/Rv) < L/6
= 0,297 < 0,35 Aman
FS = [(Mv)/(Mh)] > 1,50
= 2,460 > 1,5 Aman
Kontrol terhadap daya dukung tanah pondasi :
Besarnya daya dukung tanah dipengaruhi oleh dalamnya pondasi, lebarnya
pondasi, berat isi tanah, sudut geser dalam dan kohesi dari tanah. Daya
dukung tanah (ultimate bearing capacity) dihitung dengan rumus pondasi
menerus seperti pada Persamaan 2.91 Bab II yaitu :
qult = c . Nc + γ . D . Nq + B/2. γ . Nγ
di mana :
D = kedalaman pondasi = 1,00 m
B = lebar pondasi = 2,10 m
Tabel 5.16 Koefisien Daya Dukung Tanah Terzaghi
Dari hasil penyelidikan tanah pada lokasi embung, tanah dasar untuk lokasi
pondasi adalah sebagai berikut :
Nc = 17,70 c = 20,46 ton/m2 γ = 1,8 ton/m3
Nq = 7,43 D = 1,00 m γsat = 2,11 ton/m3
Nγ = 4,60 B = 2,10 m γsub = 1,11 ton/m3
φ Nc Nq Nγ N'c N'q N'γ 0 o 5.71 1.00 0.00 3.81 1.00 0.00 5 o 7.32 1.64 0.00 4.48 1.39 0.00
10 o 9.64 2.70 1.20 5.34 1.94 0.00 15 o 12.80 4.44 2.40 6.46 2.73 1.20 20 o 17.70 7.43 4.60 7.90 3.88 2.00 25 o 25.10 12.70 9.20 9.86 5.60 3.30 30 o 37.20 22.50 20.00 12.70 8.32 5.40 35 o 57.80 41.40 44.00 16.80 12.80 9.60 40 o 95.60 81.20 114.00 23.20 20.50 19.10 45 o 172.00 173.00 320.00 34.10 35.10 27.00
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
210
D
0.250.800.15
1.90
B C
A
+ 460,93
1.00
1.00E
F0.40
G
H
+ 462,95
Perhitungan:
qult = (c × Nc) + (γ × D × Nq )+ (B/2 × γsub × N γ)
qult = (20,46 x 17,70) + (1,8 x 1 x 7,43) + (2,10/2 x 1,11 x 4,60)
= 380,877 ton/m3
qa = 959,1263877,380
3==ultq
ton/m3
Tegangan yang terjadi :
τ = (Rv/L) (1 + 6e/L)
τ max = (Rv/L) (1 + 6e/L) = 5,565 ton/m2 < qa Aman
τ min = (Rv/L) (1 - 6e/L) = 0,456 ton/m2 < qa Aman
Dari hasil perhitungan di atas, dengan demikian bangunan spillway
dinyatakan aman terhadap daya dukung tanah.
Kontrol terhadap geser :
S = (Rv/Rh) > 1,5
= 2,00 > 1,5 Aman
5.6.2 Kondisi Muka Air Banjir
Gambar 5.29 Rembesan dan Tekanan Air Tanah Di Bawah Pelimpah Kondisi
Muka Air Banjir
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
211
Tabel 5.17 Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air Tanah Kondisi
Muka Air Banjir
Titik Garis
Panjang Rembesan Beda
Tekanan Air
Beda Tinggi Energi
Tekanan Air
Tanah Elevasi Titik
LV LH 1/3 LH LW ∆H = LW /
CW H P = H - ∆H
(m) (m) (m) (m) (Ton/m2) (Ton/m2) (Ton/m2) dari elv.A AA 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.02 1.02 +1.00
A 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.02 2.02 0.00
B A - B 1.90 0.00 0.00 1.90 1.28 3.92 2.64 -1.90 C B - C 0.00 0.15 0.05 1.95 1.32 3.92 2.60 -1.90 D C - D 0.40 0.00 0.00 2.35 1.59 3.52 1.93 -1.50 E D - E 0.00 0.80 0.27 2.62 1.77 3.52 1.75 -1.50 F E - F 0.40 0.00 0.00 3.02 2.04 3.92 1.88 -1.90 G F - G 0.00 1.00 0.30 3.32 2.24 3.92 1.68 -1.90 H G - H 1.00 0.00 0.00 4.32 2.92 2.92 0.00 -0.90
ΣLV 3.70 Σ(1/3 LH) 0.62
Angka rembesan (Cw) = (Σ Lv + Σ ⅓Lh)/ Hw = 1.479
E
F
W6 W7 W8
h1=1.00
h2=1.90
W3W4h3=0.40
h4=1.50
W2
0.15 m
B C
l4 l5 l60.25 m 0.80 m
P aktif
G3
G5G6 D
MAB
h5=0.96W1
+ 460,93
G1
G2A
+ 462,95
AA
Wt1
Wt2
1.00 ml2l1
0.20 m
W9
h8=1.02h7=0.94
P pasifG
l70.90 m
G4
G7
H
W5
W10
h6=1.00
Wt3Wt4
l30.90 m
Gambar 5.30 Stabilitas Pelimpah Pada Kondisi Muka Air Banjir
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
212
Tabel 5.18 Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Banjir
Gaya Horisontal
Gaya Luas x Tekanan Gaya
Terhadap Titik G Lengan Momen
(Ton) (m) (Tonm)
W1 PAA * h1 0.90 2.43 2.19 1/2 * (PA - PAA) * h1 0.50 2.26 1.13
W2 PA* h2 3.67 0.97 3.56 1/2 * (PB - PA) * h2 0.62 0.64 0.40
W3 PE * h3 0.68 0.20 0.14 1/2 * (PF - PE) * h3 0.03 0.13 0.004
W4 PD * h3 -0.75 0.20 -0.15 1/2 * (PC - PD) * h3 -0.13 0.13 -0.02
W5 PG * h6 -1.65 0.50 -0.83 1/2 * (PG - PH) * h6 -0.83 0.33 -0.27
W10 1/2 * PH * h7 0.00 1.32 0.00 P aktif γb * h2 * tg2(45º - φ/2) + 2 * C * tg(45º - φ/2) 8.514 0.64 5.45 P pasif γb * h6 * tg2(45º + φ/2) + 2 * C * tg(45º + φ/2) -16.76 0.33 -5.53
ΣRh -5.21 ΣMh 6.07
Tabel 5.19 Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Banjir
Gaya Vertikal
Gaya Luas x Tekanan Gaya Terhadap Titik G Lengan Momen
(Ton) (m) (Tonm) G1 l1 * h5 * γc -0.46 2.00 -0.92 G2 1/2 * l2 * h5 * γc -1.15 1.57 -1.81 G3 (l1+l2) * h4 * γc -4.52 1.5 -6.76 G4 1/2 * l3 *h7 * γc -1.05 0.60 -0.63 G5 l4 * h3* γc -0.14 2.03 -0.28 G6 1/2 * l5 * h3 * γc -0.12 1.87 -0.22 G7 l3 * h6 * γc -2.16 0.45 -0.97
W6 PC * l4 0.38 2.03 0.77 1/2 * (PB - PC) * l4 0.002 2.05 0.004
W7 PD * l5 0.47 1.83 0.86 1/2 * (PC - PD) * l5 0.08 1.87 0.15
W8 PE * l6 1.37 1.30 1.78 1/2 * (PF - PE) * l6 0.06 1.43 0.09
W9 PG * l7 1.49 0.45 0.67 1/2 * (PF - PG) * l7 0.09 0.60 0.05
Wt1 Berat air di atas pelimpah -0.18 2.00 -0.36 Wt2 Berat air di atas pelimpah -0.90 1.40 -1.26 Wt3 Berat air di atas pelimpah -0.81 0.45 -0.36 Wt4 Berat air di atas pelimpah (75% Wt3) -0.61 0.13 -0.08
Σv -5.16 ΣMv -9.28
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
213
Garis tangkap dan gaya resultan :
Rv = -8,16 ton
Rh = -5,21 ton
Mo = -12,21 ton.m
Mh = 6,07 m (horisontal terhadap titik G)
Mv = -9,28 m (vertikal terhadap titik G)
Kontrol terhadap guling :
e = [(L/2) – (Mo/Rv)] < L/6
= 0,324 < 0,35 Aman
FS = [(Mv)/(Mh)] > 1,50
= 1,78 > 1,5 Aman
Kontrol terhadap daya dukung tanah pondasi :
Dari hasil penyelidikan tanah pada lokasi embung, tanah dasar untuk lokasi
pondasi adalah sebagai berikut :
Nc = 17,70 c = 20,46 Ton/m2 γ = 1,8 Ton/m3
Nq = 7,43 D = 1,00 m γsat = 2,11 Ton/m3
Nγ = 4,60 B = 2,10 m γsub = 1,11 Ton/m3
α, β = bentuk tapak pondasi adalah jalur/ strip, α = 1, dan β = 0.5
Perhitungan:
qult = (c × Nc) + (γ × D × Nq )+ (B/2 × γsub × N γ)
qult = (20,46 x 17,70) + (1,8 x 1 x 7,43) + (2,10/2 x 1,11 x 4,60)
= 380,877 ton/m3
qall = 959,1263877,380
3==ultq
ton/m3
Tegangan yang terjadi :
τ = (Rv/L) (1 + 6e/L)
τ max = (Rv/L) (1 + 6e/L) = 5,565 ton/m2 < qa Aman
τ min = (Rv/L) (1 - 6e/L) = 0,456 ton/m2 < qa Aman
Dari hasil perhitungan di atas, dengan demikian bangunan spillway
dinyatakan aman terhadap daya dukung tanah.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
214
Kontrol terhadap gelincir :
S = (Rv/Rh) > 1,5
= 1.57 > 1,5 Aman
Tabel 5.20 Hasil Analisis Stabilitas Bangunan Pelimpah
Kondisi Angka
keamanan yang ada
Angka keamanan
yang diijinkan
Keterangan
Muka air normal
Guling 2,460 > 1,50 Aman Daya dukung (ton/m2) 5,565 < 126,959 Aman
Gelincir 2,00 > 1,50 Aman
Muka air banjir
Guling 1,78 > 1,50 Aman Daya dukung (ton/m2) 5,565 < 126,959 Aman
Gelincir 1,57 > 1,50 Aman
5.7 Bangunan Penyadap
Bangunan penyadap dalam perencanaan ini dipakai tipe menara, hasil
sadapan kemudian dialirkan ke hilir sungai melalui bangunan pengambilan.
Menara ini juga berfungsi sebagai pipa ventilasi dan untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada Gambar 5.31.
Ruang operasi
Jembatan pelayanan
Pintu, saringan pada lubang penyadap
Pintu, katub, saringan pada lubang penggelontor sedimen
Lubang udara
Pipa penyalurMenara penyadap
Gambar 5.31 Komponen Dari Bangunan Penyadap Menara
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
215
1. Konstruksi dan pondasi bangunan penyadap menara
Dasar penentuan konstruksi dan pondasi bangunan penyadap ditentukan atas
dasar beban-beban luar yang bekerja pada bangunan penyadap, antara lain sebagai
berikut :
Berat menara beserta perlengkapannya (ruang operasi dan pengawasan,
pintu-pintu dan perlengkapan operasinya, tubuh menara termasuk tapak menara,
berat air di dalam menara, dan kekuatan apung).
Beban-beban lainnya, seperti :
a) Jembatan penghubung.
b) Beban seismik.
c) Tekanan air dari dalam waduk, termasuk air yang terdapat di dalam
menara.
d) Kekuatan angin termasuk tekanan negatif yang biasanya terjadi pada
permukaan menara yang menghadap ke sebelah hilir.
e) Lain-lainnya, seperti tekanan tanah.
2. Pipa penyalur
Dalam perencanaan ini, pipa penyalur selain berfungsi sebagai penyalur
untuk bangunan penyadap juga berfungsi sebagai saluran pembuang. Pada saat
pembuatannya dapat juga difungsikan sebagai saluran pengelak sehingga
pekerjaannya dilaksanakan pada saat awal pembangunan embung termasuk
mempersiapkan pintunya.
Dimensi pipa ditentukan perhitungan sebagai berikut :
C : koefisien debit = 0,62
g : percepatan gravitasi = 9,81 m/dtk²
H : tinggi air titik tengah lubang ke permukaan = 10 m
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
216
Tabel 5.21 Perhitungan Debit Berdasarkan Persentase Bukaan Pintu
H Q60 Q70 Q80 Q90 Q100
1 1.648 1.922 2.197 2.472 2.746
2 2.330 2.719 3.107 3.495 3.884
3 2.854 3.330 3.805 4.281 4.757
4 3.296 3.845 4.394 4.943 5.493
5 3.684 4.299 4.913 5.527 6.141
6 4.036 4.709 5.382 6.054 6.727
7 4.360 5.086 5.813 6.539 7.266
8 4.661 5.437 6.214 6.991 7.768
9 4.943 5.767 6.591 7.415 8.239
10 5.211 6.079 6.948 7.816 8.684
Debit Berdasarkan Prosentase Bukaan Pintu
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
H (m)
Q (m
3/de
t)
Q100Q90Q80Q70Q60
Gambar 5.32 Grafik Debit Berdasarkan Persentase Bukaan Pintu
(Di mana Bukaan pintu = 80%)
Pintu berbentuk bujursangkar ukuran 2,00 m x 1,00 m
Maka :
Luas penampang aliran yang melintasi pintu :
mxmA 80,000,2= = 1,60 m²
Debit dan kecepatan aliran yang melintasi pintu menggunakan Persamaan
2.112 pada Bab II (lubang penyadap kecil) dan skema pengalirannya dapat
dilihat pada Gambar 5.33.
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI
217
H
h = 0,80 (bukaan 80 %)D = 1, 00
Pintu penggelontor
Pipa Ventilasi
Gambar 5.33 Skema Pengaliran Dalam Penyalur Kondisi Pintu Terbuka 80%
Debit air pada saat pintu dibuka 80% (Qw)
HgACQ .2..=
10.8,9.2.6,1.62,0=Q
dtkmQ /³888,13=
Kecepatan (v)
6,1888,13
==AQv = 8,68 m/dtk
Bilangan Froude (Fr)
HgvFr
..2= =
10.8,9.268,8 = 4,384
Volume udara yang dibutuhkan :
dtkmQa /749,0642,6)138,4(04,0 385,0 =××=
Luas penampang dan diameter pipa ventilasi (Aa)
Aa = a
a
VQ
= 30749,0 = 0,025 m²
(kecepatan angin dalam pipa penyalur udara (Va) diambil 30 m²/dtk)
Diameter pipa :
mπA
D a 178,0=14,3
025,04=
4=
Dari perhitungan di atas, maka dapat digunakan pipa berdiameter 30 cm.