Tugas Besar Perancangan Bangunan Air (Final)

LAPORAN TUGAS BESAR PERANCANGAN BANGUNAN AIR

PERANCANGAN BENDUNG TETAP DI SUNGAI SIDILANITANO, KEC. SIBORONG-BORONG, KAB. TAPANULI UTARA, SUMATERA UTARA

 Ditulis Sebagai Salah Satu Syarat Akademik Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Sipil Strata Satu (S1)

Dosen Pembimbing Roni Farfian, ST, MPS SDA. Disusun Oleh : Kelompok 4 Thareq Tegar Latuconsina

2411141002

Rafdi Farhan

2411141014

Radityo Vidya S

2411141021

Rangga Pratama

2411141031

Putra Bagus Yanuar

2411141038

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI CIMAHI 2017

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur penyusun ucapkan kepada Allah SWT karena atas karunia-Nya yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan ini. Semoga salawat serta salam selalu terlimpah curah pada Nabi Muhammad SAW, keluarga, para sahabat dan umatnya hingga akhir jaman. Laporan disusun sebagai salah satu tugas besar Perancangan Bangunan Air dengan judul “Perancangan Bendung Tetap di Sungai Si dilanitano, Kec. Siborong-Borong, Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara”  pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Jenderal Achmad Yani. Pada kesempatan ini, penyusun memohon maaf apabila terdapat kesala han dan kekhilafan selama penyusunan laporan ini. Dan tak lupa penyusun sampaikan ucapan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Ronni IS Rono Hadinagoro, Ir., MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Jenderal Achmad Yani. 2. Bapak Roni Farfian, ST., MPS SDA. Selaku Dosen Perancangan Bangunan Air. 3. Keluarga dan teman-teman mahasiswa Teknik Sipil yang telah memberikan dorongan, bimbingan, bantuan serta doa. Penyusun menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna, dikarenakan keterbatasan waktu, tenaga, biaya, dan materi yang ada. Maka demi kesempurnaannya, saran dan kritik yang bersifat membangun penyusun harapkan. Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat  bagi semua pihak pada umumnya. umumnya. Cimahi, Juni 2017 Penyusun

ii

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................ .................................................................. ............................................ ......................... ... ii DAFTAR ISI ............................................ .................................................................. ............................................ ....................................... ................. iii DAFTAR TABEL .......................................... ................................................................ ............................................ ................................. ........... v DAFTAR GAMBAR .......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ...... vi BAB I PENDAHULUAN  ............................................................. .................................................................................. ......................... ... 1

1.1

Latar Belakang .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 1

1.2

Maksud dan Tujuan ...................................... ............................................................ ............................................ ...................... 2

1.2.1

Maksud............................................................. ................................................................................... ................................. ........... 2

1.2.2

Tujuan ............................................ .................................................................. ............................................ ............................. ....... 2

1.3

Lokasi Proyek ........................................ .............................................................. ............................................ ............................. ....... 2

1.4

Pemilihan Lokasi Bendung ............................................. .................................................................... ......................... .. 2

1.5

Daerah Tangkapan Sungai........................................... .................................................................. ............................. ...... 3

BAB II KOMPILASI DATA  ................................................... ......................................................................... ............................. ...... 4

2.1

Koefisien Pengaliran ............................................ ................................................................... .................................... ............. 4

2.2

Elevasi Sawah Tertinggi .......................................... ................................................................. ................................. .......... 6

2.3

Periode Ulang Banjir Rencana ........................................... ................................................................. ...................... 7

2.4

Data Tanah ............................................ .................................................................. ............................................ ............................. ....... 8

2.5

Data Hidrologi ........................................... ................................................................. ............................................ ......................... ... 8

BAB III ANALISIS HIDROLOGI ........................................................ ..................................................................... .............. 9

3.1

Perhitungan Curah Hujan Rencana ............................................ .......................................................... .............. 9

3.1.1

Parameter Jenis Sebaran ........................................... .................................................................. ......................... .. 9

3.1.2

Metode Gumbel............................................. ................................................................... .................................. ............ 11

3.1.3

Distribusi Hujan Jam-Jaman ........................................... ........................................................... ................ 14

3.2

Perhitungan Debit Rencana ......................................... ............................................................... ........................... ..... 17

3.2.1

Analisis Luas dan Panjang DAS dengan Software ARC-GIS  .........  ......... 17

3.2.2

Parameter-Parameter DAS ............................... ..................................................... ............................... ......... 28

3.2.3

Analisis Debit Banjir dengan Software HEC-HMS  ........................  ........................ 29

BAB IV PERENCANAAN BENDUNG  .....................................  ........................................................... ........................ 36

4.1

Penetapan Lokasi Bendung ............................................. .................................................................... ....................... 36

iii

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

4.2

Pengertian Bendung dan Perlengkapannya ............................................ 38

4.2.1

Pengertian Bendung ........................................................................ 38

4.2.2

Perlengkapan Bendung.................................................................... 40

4.3

Dasar Perencanaan Bangunan Pengambian ........................................... 43

4.4

Perhitungan Hidrolis Bendung ............................................................... 45

4.4.1

Pemilihan Mercu Bendung.............................................................. 45

4.4.2

Elevasi Mercu.................................................................................. 45

4.4.3

Tinggi Mercu ................................................................................... 45

4.4.4

Lebar Pintu Pembilas ...................................................................... 46

4.4.5

Tebal Pilar ....................................................................................... 46

4.4.6

Lebar Efektif Bendung .................................................................... 46

4.4.7

Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Atas Mercu .............. 47

4.4.8

Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Hilir Mercu .............. 53

4.4.9

Kolam Olak ..................................................................................... 54

BAB V PERHITUNGAN KONSTRUKSI BENDUNG  ................................... 59

5.1

Rencana Lantai Muka ............................................................................. 59

5.2

Pengaruh Gaya-Gaya yang Bekerja........................................................ 63

5.2.1

Akibat Berat Sendiri ........................................................................ 63

5.2.2

Akibat Gempa ................................................................................. 67

5.2.3

Akibat Gaya Hidrostatis ................................................................. 71

5.2.4

Akibat Tekanan Lumpur ................................................................. 75

5.2.5

Akibat Gaya Uplift .......................................................................... 78

5.2.6

Resume Gaya-Gaya yang Bekerja .................................................. 88

5.2.7

Kontrol Stabilitas Bendung ............................................................. 89

5.3

 Nota Desain ............................................................................................ 91

BAB VI PENUTU P ............................................................................................. 93

6.1

Kesimpulan............................................................................................. 93

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 94

iv

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Koefisien limpasan untuk metode rasional ............................................ 4 Tabel 2. 2 Koefisien aliran untuk metode rasional ( Hassing, 1995) ....................... 5 Tabel 2. 3 Klasifikasi periode ulang berdasarkan jenis bangunan .......................... 7 Tabel 2. 4 Data curah hujan harian maksimum (mm) dari 4 pos curah hujan di dalam DAS Sidilanitano ......................................................................... 8 Tabel 3. 1 Rekapitulasi jenis sebaran ...................................................................... 9 Tabel 3. 2 Perhitungan nilai C k  dan Cs .................................................................. 10 Tabel 3. 3 Hubungan reduced mean, yn, dengan besarnya sampel ....................... 11 Tabel 3. 4 Hubungan reduced standar deviation, sn, dengan besarnya sampel .... 11 Tabel 3. 5  Reduced variate sebagai waktu balik ................................................... 12 Tabel 3. 6 Perhitungan curah hujan rencana dengan metode gumbel ................... 12 Tabel 3. 7 Distribusi curah hujan netto jam-jaman ............................................... 15 Tabel 4. 1 Perhitungan tinggi muka air di atas mercu Bendung Sidilanitano ....... 48 Tabel 4. 2 Perhitungan lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano .................. 53 Tabel 5. 1 Perhitungan creepline .......................................................................... 61 Tabel 5. 2 Perhitungan gaya akibat berat sendiri Bendung Sidilanitano .............. 66 Tabel 5. 3 Perhitungan gaya akibat gempa Bendung Sidilanitano........................ 70 Tabel 5. 4 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano ........................................................................................... 73 Tabel 5. 5 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano ........................................................................................... 75 Tabel 5. 6 Perhitungan gaya akibat tekanan lumpur Bendung Sidilanitano ......... 78 Tabel 5. 7 Perhitungan gaya akibat gaya uplift  kondisi air normal Bendung Sidilanitano ........................................................................................... 81 Tabel 5. 8 Perhitungan gaya uplift pada bidang kontak Bendung Sidilanitano kondisi air normal ................................................................................. 83 Tabel 5. 9 Perhitungan gaya akibat gaya uplift  kondisi air banjir Bendung Sidilanitano ........................................................................................... 84 Tabel 5. 10 Perhitungan gaya uplift pada bidang kontak Bendung Sidilanitano kondisi air banjir................................................................................. 86 Tabel 5. 11 Resume gaya-gaya yang bekerja kondisi air normal ......................... 88 Tabel 5. 12 Resume gaya-gaya yang bekerja kondisi air banjir ........................... 88

v

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Elevasi sawah tertinggi....................................................................... 6 Gambar 3. 1 Grafik distribusi curah hujan netto jam-jaman ................................. 16 Gambar 3. 2 Add data............................................................................................ 17 Gambar 3. 3 Fill .................................................................................................... 18 Gambar 3. 4 Flow direction .................................................................................. 18 Gambar 3. 5 Basin delineation .............................................................................. 19 Gambar 3. 6 Flow accumulation ........................................................................... 20 Gambar 3. 7 Input titik bendung ........................................................................... 20 Gambar 3. 8 Convert titik bendung....................................................................... 21 Gambar 3. 9 Titik  pour poin ................................................................................. 21 Gambar 3. 10 Convert  pour  point ......................................................................... 22 Gambar 3. 11 Watershed delineation .................................................................... 22 Gambar 3. 12 Input  data pos curah hujan ............................................................. 23 Gambar 3. 13 Convert pos curah hujan ................................................................. 23 Gambar 3. 14 Input  features.................................................................................. 23 Gambar 3. 15 Peta  polygon thiessen dari sebaran pos hujan ................................ 24 Gambar 3. 16 Cliping polygon thiessen ................................................................ 25 Gambar 3. 17 Pembagian zona UTM wilayah Indonesia ..................................... 25 Gambar 3. 18 Projections and transformatif ........................................................ 26 Gambar 3. 19 Open attribute tabel ....................................................................... 26 Gambar 3. 20 Calculate geometry ........................................................................ 27 Gambar 3. 21 Bentuk  file excel ............................................................................. 27 Gambar 3. 22 Panjang sungai................................................................................ 28 Gambar 3. 23 Basin model manager  ..................................................................... 30 Gambar 3. 24 Background maps ........................................................................... 30 Gambar 3. 25 Subbasin, trasform, dan loss .......................................................... 31 Gambar 3. 26 Meteorologic model ....................................................................... 32 Gambar 3. 27 Control spesification ...................................................................... 33 Gambar 3. 28 Time series data manager .............................................................. 34 Gambar 3. 29 Compute run ................................................................................... 35 Gambar 3. 30 Results tabel dan grafik .................................................................. 35 Gambar 4. 1 Metode pelaksanaan alternatif .......................................................... 38 Gambar 4. 2 Bendung tetap ................................................................................... 39 Gambar 4. 3 Bendung gerak yang dilengkapi pintu mekanis ............................... 39 Gambar 4. 4 Tubuh bendung................................................................................. 40 Gambar 4. 5 Tembok pangkal dan tembok sayap ................................................. 41 Gambar 4. 6 Pintu pembilas dan pintu pengambilan ............................................ 42

vi

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 4. 7 Jembatan pelayanan dan rumah jaga ................................................ 43 Gambar 4. 8 Penampang melintang Sungai Sidilanitano patok A.16 ................... 44 Gambar 4. 9 Grafik lengkung debit di atas mercu Bendung Sidilanitano ............ 50 Gambar 4. 10 Sketsa tinggi mercu Bendung Sidilanitano .................................... 52 Gambar 4. 11 Penampang melintang sungai patok A.15 ...................................... 53 Gambar 4. 12 Grafik lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano ..................... 54 Gambar 4. 13 Jari-jari minimum bak .................................................................... 55 Gambar 4. 14 Batas minimum tinggi air hilir ....................................................... 55 Gambar 4. 15 Sketsa kolam olak type bucket  Bendung Sidilanitano .................... 58 Gambar 5. 1 Perencanaan lantai muka .................................................................. 60 Gambar 5. 2 Gaya akibat berat sendiri Bendung Sidilanitano .............................. 65 Gambar 5. 3 Peta hazard  zonasi gempa ................................................................ 67 Gambar 5. 4 Gaya akibat gempa Bendung Sidilanitano ....................................... 69 Gambar 5. 5 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano ...................................................................................... 72 Gambar 5. 6 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano ...................................................................................... 74 Gambar 5. 7 Gaya akibat tekanan lumpur Bendung Sidilanitano ......................... 77 Gambar 5. 8 Gaya akibat gaya uplift Bendung Sidilanitano ................................. 80

vii

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Kebutuhan akan ketersediaan air pada suatu daerah sangatlah perlu diperhatikan. Hal ini dikarenakan air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang tidak bias dipisahkan dari kehidupannya. Tidak hanya untuk kebutuhan air bersih/air minum saja tetapi air juga dibutuhkan untuk sektor  pertanian. Indonesia

adalah

sebuah

Negara

berkembang

dimana

sebagian

 penduduknya bekerja di sektor pertanian. Dengan keadaan alam yang subur, curah hujan yang tinggi, serta memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim  penghujan, maka pertanian tepat dikembangkan di negara ini. Oleh sebab itu, sektor  pertanian di Indonesia akan sangat penting bagi perekonomian Bangsa Indonesia. Dalam sektor pertanian tentunya membutuhkan air yang mencukupi untuk  pembudidayaan tanaman agar dapat menghasilkan produk yang baik. Untuk memenuhi kebutuhan air tersebut maka diperlukan jaringan irigasi yang dapat mendistribusikan air dari sungai secara kontinu dan dengan debit tertentu. Akan tetapi tidak semua daerah dapat langsung dialiri air dengan jaringan irigasi tersebut, hal ini disebabkan oleh terbatasnya debit air di sungai tersebut. Oleh karena itu  perlu adanya sebuah bangunan air yang dapat mengatasi masalah tersebut. Bangunan yang dimaksud adalah bangunan bendung. Bendung adalah bangunan air yang dibangun melintang sungai atau sudetan sungai untuk meninggikan muka air sehingga air s ungai dapat disadap dan dialirkan secara gravitasi ke daerah yang membutuhkan. Menurut macamnya bendung dibagi dua, yaitu bendung tetap dan bendung sementara. Bendung tetap adalah bangunan yang sebagian besar konstruksi terdiri dari pintu yang dapat digerakkan untuk mengatur ketinggian muka air sungai. Sedangkan bendung tidak tetap adalah  bangunan yang dipergunakan untuk meninggikan muka air di sungai, sampai pada ketinggian yang diperlukan agar air dapat dialirkan ke saluran irigasi dan petak tersier.

Kelompok 4

1

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Jenis bendung yang akan direncanakan untuk mengatasi masalah diatas adalah Bendung Tetap. Perencanaan bendung tersebut mencakup keseluruhan aspek-aspek ketekniksipilan diantaranya aspek air, aspek struktur, dan aspek geoteknik/ilmu tanah. Dalam perencanaan bendung ini tentunya harus dilakukan analisis dan perhitungan yang detail dan tepat sehingga mendapatkan desain  bendung yang baik dan aman.

1.2

Maksud dan Tujuan

1.2.1

Maksud

Perancangan bendung ini dimaksudkan untuk meningkatkan pengetahuan dan keterampilan mahasiswa dalam mendesain sebuah bangunan air sebagai  pengaplikasian dari ilmu yang telah diperoleh. 1.2.2

Tujuan

Perencanaan bendung ini bertujuan untuk: a. Mempelajari perencanaan bangunan bendung dari segi perencanaan hidrolis dan bangunan pelengkap.  b. Mempelajari perhitungan dan desain bangunan bendung pada bagian hidrolis dan bangunan pelengkap sesuai kebutuhan di lapangan.

1.3

Lokasi Proyek

Lokasi proyek pembangunan bendung tetap ini terletak di Sungai Sidilanitano, Kecamatan Siborong-borong, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera Utara.

1.4

Pemilihan Lokasi Bendung

Lokasi bendung dipilih atas pertimbangan beberapa aspek yaitu : a. Keadaan geologi dan tanah di sekitar rencana pembangunan bendung.  b. Keadaan alur dan dasar sungai di sekitar rencana bendung. c. Keadaan medan, morfologi sungai, bantaran tebing, dan lembah sungai. d. Jenis dan macam tanah.

Kelompok 4

2

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

1.5

Daerah Tangkapan Sungai

Menurut Direktorat Bidang Pekerjaan Umum, Daerah Tangkapan Sungai (DTS) adalah suatu daerah yang dibatasi oleh pembatas topografi berupa  punggung-punggung bukit atau gunung yang menampung air hujan yang jatuh di atasnya dan kemudian mengalirkannya melalui anak sungai dan sungai ke l aut atau ke danau. Catchment area (daerah tangkapan air) dapat dikatakan menjadi suatu

ekosistem dimana terdapat banyak aliran sungai, daerah hutan dan komponen  penyusun ekosistem lainnya termasuk sumber daya alam. Namun, komponen yang terpenting adalah air yang merupakan zat cair yang terdapat diatas ata upun dibawah  permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah, air hujan, dan air laut yang berada di darat. Catchment area erat kaitannya dengan Daerah Aliran Sungai (DAS).

Kelompok 4

3

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

BAB II KOMPILASI DATA 2.1

Koefisien Pengaliran

Koefisien aliran permukaan didefinisikan sebagai nisbah antara puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan. Faktor utama yang mempengaruhi koefisien adalah laju infiltrasi tanah, kemiringan lahan, tanaman penutup tanah, dan intensitas hujan. Selain itu koefisien limpasan juga tergantung pada sifat dan kondisi tanah, air tanah, derajat kepadatan tanah, porositas tanah, dan simpanan depresi. Harga C untuk berbagai tipe tanah dan penggunaan lahan disajikan dalam Tabel 2. 1. Harga C yang ditampilkan dalam Tabel 2. 1  belum memberikan rincian masing-masing faktor yang berpengaruh terhadap besarnya nilai C. Oleh karena itu,  Hassing (1995) menyajikan cara penentuan faktor C yang mengintegrasikan nilai

yang mempresentasikan beberapa faktor yang mempengaruhi hubungan antara hujan dan aliran, yaitu topografi, permeabilitas tanah, penutup lahan, dan ta ta guna tanah. Nilai koefisien C merupakan kombinasi dari beberapa faktor yang dapat dihitung berdasarkan Tabel 2. 2. Tabel 2. 1 Koefisien limpasan untuk metode rasional Deskripsi Lahan/Karakter Permukaan

Koefisien Aliran C

Business

 perkotaan

0.70 - 0.95

 pinggiran

0.50 - 0.70

rumah tungggal

0.30 - 0.50

multiunit, terpisah

0.40 - 0.60

multiunit, tergabung

0.60 - 0.75

 perkampungan

0.25 - 0.40

Perumahan

Kelompok 4

4

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

apartemen

0.50 - 0.70

ringan

0.50 - 0.80

 berat

0.60 - 0.90

aspal dan beton

0.70 - 0.95

 batu bata, paving

0.50 - 0.70

Industri

Perkerasan

0.75 - 0.95

Atap Halaman, tanah berpasir

datar, 2%

0.05 - 0.10

rata-rata, 2=7%

0.10 - 0.15

curam, 7%

0.15 - 0.20

Halaman, tanah berat

datar, 2%

0.13 - 0.17

rata-rata, 2=7%

0.18 - 0.22

curam, 7%

0.25 - 0.35

Halaman kereta api

0.10 - 0.35

Taman tempat bermain

0.20 - 0.35

Taman perkebunan

0.10 - 0.25

Hutan

datar, 0 - 5%

0.10 - 0.40

 bergelombang, 5 - 10%

0.25 - 0.50

 berbukit, 10 - 30%

0.30 - 0.50

Tabel 2. 2 Koefisien aliran untuk metode rasional ( Hassing, 1995) Koefisien aliran C t + Cs + Cv Topografi, Ct

Tanah, Cs

Vegetasi, Cv

Datar, (20%)

0.26

Lapisan batu

0.26

Tanpa tanaman

0.28

Tabel 2. 1 dan Tabel 2. 2 menggambarkan nilai C untuk penggunaan lahan yang seragam, dimana kondisi ini sangat jarang dijumpai untuk lahan yang relatif luas.

Kelompok 4

5

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Jika DAS terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien aliran  permukaan yang berbeda, maka C yang dipakai adalah koefisien DAS yang dapat dihitung dengan persamaan berikut:

=  ∙  ∑   ∑= 

dimana: Ai

= Luas lahan dengan jenis penutup tanah, i

Ci

= Koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah, i

n

= Jumlah jenis penutup lahan

Dalam perancangan bendung tetap ini, koefisien pengaliran di catchment area sebesar 0,25.

2.2

Elevasi Sawah Tertinggi

Elevasi sawah tertinggi adalah elevasi ketinggian sawah yang mampu diairi oleh suatu ketinggian mercu bendung. Pada perencanaan bendung ini elevasi sawah tertinggi adalah +1188,49 m. Dengan kemiringan dasar saluran sungai sebesar 0,033.

Gambar 2. 1 Elevasi sawah tertinggi

Kelompok 4

6

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

2.3

Periode Ulang Banjir Rencana

Periode ulang adalah waktu perkiraan dimana hujan dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui. Besarnya debit hujan untuk fasilitas bendung tergantung pada interval kejadian atau periode ulang yang dipakai. Pada  perancangan bendung ini periode yang digunakan adalah periode ulang 50 tahun. Dengan memilih debit dengan periode ulang yang panjang dan berarti debit hujan  besar, kemungkinan terjadinya resiko kerusakan menjadi menurun, namun biaya konstruksi untuk menampung debit yang besar meningkat. Sebaliknya debit dengan  periode ulang yang terlalu kecil dapat menurunkan biaya konstruksi, tetapi meningkatkan resiko kerusakan akibat banjir. Tabel 2. 3 Klasifikasi periode ulang berdasarkan jenis bangunan Periode Ulang Jenis Bangunan (tahun)

 Earth/Rockfil l Dams

 

 Mansory & Concrete Dams

1000 500 - 1000

Weir (Bendung)

50 - 100

 Flood Diversion Conal 

20 - 50

Tanggul 

10 - 20

Saluran Drainase

5 - 10

Sedangkan frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disamai atau dilampaui. Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan jenis distribusi yang digunakan dalam perancangan  bendung tetap ini digunakan Distribusi Gumbel. Dalam perencanaan suatu bangunan air seperti saluran pematusan, goronggorong bangunan siphon, normalisasi sungai, bendung-bendung di sungai, saluran  pengelak dalam pembuatan waduk, dan lain sebagainya diperlukan suatu rencana debit untuk dapat mendimensi bangunan tersebut. Debit ini biasanya merupakan debit maksimum dari suatu banjir rencana di dalam daerah aliran. Metode yang dipilih untuk menghitung debit maksimum dalam perancangan bendung tetap ini ialah dengan menggunakan Software HEC-HMS .

Kelompok 4

7

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

2.4

Data Tanah

Pada perencanaan bendung ini data tanah tidak ada. Oleh karena itu karena Sumatera Utara merupakan perkebunan maka dikategorikan Tipe Tanah C (terdiri dari tanah dengan potensi limpasan agak tinggi, laju infiltrasi lambat jika tanah tersebut sepenuhnya basah. Tanah berbutir sedang sampai halus (clay dan colloids) dengan laju meloloskan air lambat dengan jenis tata guna lahan Tanah yang diolah dan ditanami dengan konservasi.

2.5

Data Hidrologi

Data hidrologi yang dibutuhkan adalah data curah hujan maksimum tahunan rata-rata daerah. Untuk itu perlu dilakukan analisis terlebih dahulu dari data curah hujan harian maksimum yang sudah didapat. Tabel 2. 4 Data curah hujan harian maksimum (mm) dari 4 pos curah hujan di dalam DAS Sidilanitano R24 (mm) / Pos Hujan Tahun

Kelompok 4

A

B

C

D

1. 000

0.000

0.000

0. 000

2002

81. 08

190. 00

110. 00

186. 00

2003

85. 00

129. 00

186. 00

186. 00

2004

69. 67

95. 00

95. 00

186. 00

2005

97. 30

96. 00

96. 00

270. 20

2006

109. 20

95. 00

155. 00

0. 00

2007

60. 17

114. 00

75. 00

98. 00

2008

46. 46

89. 00

80. 00

238. 80

2009

34. 25

82. 00

145. 00

196. 20

2010

39. 58

215. 00

109. 00

180. 20

2011

18. 17

154. 80

118. 00

170. 20

2012

45. 13

151. 60

117. 00

140. 30

8

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

BAB III ANALISIS HIDROLOGI 3.1

Perhitungan Curah Hujan Rencana

3.1.1

Parameter Jenis Sebaran





√ ∑(−−̅) (,) = √  − = 28,54  Nilai n dan ∑(   ̅ ) , terdapat pada Tabel pada Tabel 3. 2 S =

Koefisien Kemencengan (Skewness), C S  S 

  (−)(−)∙ ∑(   ̅)  =( −)(−)∙(,) (34400,02)

CS =

=

0,181

 Nilai n dan 

∑(   ̅), terdapat pada Tabel pada Tabel 3. 2

Koefisien Kurtosis, C k  k 

  (−)(−)(−)∙ ∑(   ̅)  = (−)( −)(− −)()(− −))∙(,)) (11552012,44)

Ck  =  =

=

0.266

 Nilai n dan 

∑(   ̅), terdapat pada Tabel pada Tabel 3. 2

 Rekapitulasi

Tabel 3. 1 Rekapitulasi jenis sebaran Syarat

Je nis Se bar an

 Normal Log Normal Log Pearson III

Hasil Hitungan

Cs = 0

Ck = 3

Cs = 0. 763

Ck = 3

Cs = 0.181

Ck = 1.5Cs .5Cs + 3

Ck = 0.2 0.26 66

Cs = 0

Ke simpulan

Tidak Memenuhi Memenuhi Tida k Me menuhi Tida k Me menuhi

Ck = 3.873 Gumbe l

Kelompok 4

Cs < 1.1396

Ck < 5. 4002

Me me nuhi

9

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 3. 2 Perhitungan nilai Ck  dan  dan Cs R24 (mm) / Pos Hujan Tahun

Hujan Wilayah -

A

B

C

D

R24 (mm)

1.000

0.000

0.000

0.000

1.000

( − )

( − )

( − ) 

( − )

2002

81. 08

19 190. 00

11 110. 00

18 186. 00

81. 08

18.72

350. 43

6559. 89

122799. 12

2003

85. 00

12 1 29. 00

18 1 86. 00

18 1 86. 00

85. 00

22.64

512. 40

11598. 98

262558. 84

2004

69. 67

95. 00

95. 00

186. 00

69. 67

7.30

53. 33

389. 50

2844. 54

2005

97. 30

96. 00

96. 00

27 2 70. 20

97. 30

34.94

1220. 55

42641. 56

1489741. 09

2006

109. 20

95. 00

155. 00

0. 00

109. 20

46.84

2193. 64

102742. 35

4812078. 20

2007

60. 17

114. 00

75. 00

98. 00

60. 17

-2.20

4. 83

-10. 60

23. 30

2008

46. 46

89. 00

80. 00

23 238. 80

46. 46

-15.91

252. 98

-4023. 70

63998. 20

2009

34. 25

82. 00

14 145. 00

19 196. 20

34. 25

-28.11

790. 38

-22220. 36

624695. 09

2010

39. 58

21 2 15. 00

10 1 09. 00

18 1 80. 20

39. 58

-22.78

518. 94

-11821. 66

269301. 01

2011

18. 17

154. 80

118. 00

170. 20

18. 17

-44.20

1953. 37

-86333. 13

3815662. 68

2012

45. 13

15 151. 60

11 117. 00

14 140. 30

45. 13

-17.24

297. 17

-5122. 82

88310. 36

686.00

0.00

8148.03

34400.02

11552012.44

Jumlah, Σ Jumlah Data, n

Kelompok 4

11

Rata-Rata,

62.36

Stanndar Deviasi, S

28.54

10

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

3.1.2

Metode Gumbel

Analisis frekuensi dengan menggunakan metode Gumbel dapat dilakukan dengan persamaan berikut ini:

dimana:

     1 ∙

XT

= Curah hujan rencana

YT

= Reduced variate (faktor probabilitas)

Standar deviasi, S, untuk Metode Gumbel dapat ditulis dalam persamaan:

  √ ∑(−−̅)  Nilai a dan b secara berturut – turut dapat ditulis dalam persamaan:

     ̅  ∙ Dimana nilai Sn dan yn didapat dari tabel berikut ini: Tabel 3. 3 Hubungan reduced mean, yn, dengan besarnya sampel n

yn

n

yn

10

0.4952

16

0.5157

11

0.4996

17

0.5181

12

0.5035

18

0.5202

13

0.5070

19

0.5220

14

0.5100

20

0.5236

15

0.5128

21

0.5252

Tabel 3. 4 Hubungan reduced standar deviation, sn, dengan besarnya sampel

Kelompok 4

n

yn

n

yn

10

0.9496

16

1.0316

11

0.9676

17

1.0411

12

0.9833

18

1.0493

13

0.9971

19

1.0565

14

1.0095

20

1.0628

15

1.0206

21

1.0696

11

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Sedangkan faktor probabilitas, Y T, untuk harga-harga Gumbel dapat dinyatakan dalam tabel berikut: Tabel 3. 5  Reduced variate sebagai waktu balik Tr (Tahun)

Reduced Variate (Yt)

2

0.367

5

1.994

10

2.250

25

3.125

50

3.90194

100

4.60015

200

5.29561

Tabel 3. 6 Perhitungan curah hujan rencana dengan metode gumbel R24 (mm) / Pos Hujan Tahun

Kelompok 4

Hujan Wilayah -

A

B

C

D

R24 (mm)

1.000

0.000

0.000

0.000

1.000

2002

81.08

190.00

110.00

186.00

81.08

2003

85.00

129.00

186.00

186.00

85.00

2004

69.67

95.00

95.00

186.00

69.67

2005

97.30

96.00

96.00

270.20

97.30

2006

109.20

95.00

155.00

0.00

109.20

2007

60.17

114.00

75.00

98.00

60.17

2008

46.46

89.00

80.00

238.80

46.46

12

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

2009

34.25

82.00

145.00

196.20

34.25

2010

39.58

215.00

109.00

180.20

39.58

2011

18.17

154.80

118.00

170.20

18.17

2012

45.13

151.60

117.00

140.30

45.13

Jumlah, Σ Jumlah Data, n



686.00 11

Rata-Rata,

62.36

Stanndar D eviasi, S

28.54

 Menetapkan Nilai S n dan yn

Dari tabel dengan n = 11, S n = 0,9676 Dari tabel dengan n = 11, y n = 0,4996 

 Menghitung Nilai a dan b

a

 b



   ,, 0,034  ̅  ∙  62,36 .×, . 47,625

 Menghitung Curah Hujan Rencana, X T 

     1 ∙    47,625 0,0134 ∙ 0.367  58,44    47,625 0,0134 ∙1.994106,45    47,625 0,0134 ∙2.250114,01    47,625 0,0134 ∙3.125  139,83    47,625 0,0134 ∙3.90194  162,73 

Kelompok 4

13

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

  47,625 0,0134 ∙ 4.60015  183,33    47,625 0,0134 ∙ 5.29561  203,85  3.1.3

Distribusi Hujan Jam-Jaman

Untuk dapat dianalisis dalam mencari debit rencana, maka curah hujan  berdasarkan Metode Gumbel diatas di distribusikan sesuai dengan koefisien  pengaliran dan persentase distribusi. Hasil dari distribusi tersebut ditunjukkan pada tabel berikut:

Kelompok 4

14

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 3. 7 Distribusi curah hujan netto jam-jaman Distribusi

Hujan Jam-Jaman (mm/jam)

Jam

%

R 2TH

R 5TH

R 10 TH

R 25 TH

R 50 TH

R 100 TH

R 200 TH

1

1%

0.15

0.27

0.29

0.35

0.41

0.46

0.51

2

6%

0.88

1.60

1.71

2.10

2.44

2.75

3.06

3

24%

3.51

6.39

6.84

8.39

9.76

11.00

12.23

4

54%

7.89

14.37

15.39

18.88

21.97

24.75

27.52

5

12%

1.75

3.19

3.42

4.19

4.88

5.50

6.12

6

3%

0.44

0.80

0.86

1.05

1.22

1.37

1.53

Cura h H uja n Ra nc anga n (R)

58. 44

106. 45

114. 01

139. 83

162. 73

183. 33

203. 85

Koefisien Pengaliran

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

Hujan Netto (mm/hari)

14.61

26.61

28.50

34.96

40.68

45.83

50.96

Sumber : Hasil Perhitungan

Kelompok 4

15

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 1 Grafik distribusi curah hujan netto jam-jaman

Kelompok 4

16

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

3.2

Perhitungan Debit Rencana

3.2.1

Analisis Luas dan Panjang DAS dengan Software ARC-GIS

1.  Add data to arc map

Gambar 3. 2  Add data

2. Fill

Kelompok 4

17

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 3 Fill

3. Flow direction

Gambar 3. 4 Flow direction

4. Basin delineation Secara otomatis Delineasi Basin/Watershed area untuk seluruh data.

Kelompok 4

18

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 5 Basin delineation

5. Flow accumulation Untuk menentukan jaringan sungai.

Kelompok 4

19

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 6 Flow accumulation

6. Titik bendung a.  Input  titik bendung

Gambar 3. 7  Input  titik bendung

Kelompok 4

20

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

 b. Convert  titik bendung yang tadi di input  ke format .shp

Gambar 3. 8 Convert  titik bendung

7. Pour  point  a. Pour  point  dibuat dengan menggunakan tools drawing



marker .

 b. Tentukan titik  pour  point   dengan marker   tadi di dalam jaringan sungai ( flowacc) dan harus sejajar dengan titik bendung yang tadi di input .

Gambar 3. 9 Titik pour poin

Kelompok 4

21

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

c. Convert  pour  point  ke dalam format .shp

Gambar 3. 10 Convert  pour  point 

8. Watershed delineation

Gambar 3. 11 Watershed delineation

9. Pos curah hujan a.  Input  data pos curah hujan

Kelompok 4

22

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 12 Input  data pos curah hujan

 b. Convert  format pos curah hujan ke format .shp

Gambar 3. 13 Convert  pos curah hujan

10. Peta polygon thiessen dari sebaran pos hujan a.  Input  features pos hujan

 klik environtment 



Gambar 3. 14 Input  features

Kelompok 4

23

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

 b. Pada environtment   processing extent  



extent   ganti default  menjadi

das_sidilanitano

Gambar 3. 15 Peta  polygon thiessen dari sebaran pos hujan

11. Cliping polygon thiessen

Kelompok 4

24

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 16 Cliping polygon thiessen

12. Menghitung luas pengaruh masing-masing pos hujan a. Untuk menghitung luas atau keliling dari suatu  features yang berbentuk  polygon, maka sistem koordinat  features tersebut harus berupa Proyeksi

UTM  b. Features polygon thiessen hasil analisa tadi merupakan  features dengan sistem koordinatnya adalah Geografis, sehingga kita harus membuat  proyeksi UTM dari features tersebut

Gambar 3. 17 Pembagian zona UTM wilayah Indonesia

Kelompok 4

25

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

c. Data management tools



 projections and transformation   features 

 project 

Gambar 3. 18 Projections and transformatif

d. Klik kanan pada layer thiessenok   pilih open attribute table 

Gambar 3. 19 Open attribute tabel

e. Untuk menambahkan kolom pada tabel di atas  pada ujung kiri atas

Kelompok 4



 klik icon table option



add  field 

26

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

f. Klik kanan pada kolom luas_ha



calculate geometry

Gambar 3. 20 Calculate geometry

13. Luas pengaruh masing-masing pos hujan a. Lihat hasil dalam bentuk file excel  b. Cari di dalam folder penyimpanan dengan format file .dbf file menggunakan excel



open with

 save dalam bentuk format .xls



Gambar 3. 21 Bentuk  file excel

Kelompok 4

27

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

14. Menghitung panjang sungai Dengan menggunakan measure tools

Gambar 3. 22 Panjang sungai

3.2.2

Parameter-Parameter DAS

Debit rencana sangat diperlukan agar ketika mendesain dapat diperkirakan terjadinya banjir maksimum. Dalam hal ini perhitungan debit rencana menggunakan Software HEC-HMS . Sebelumnya tentukan parameter-parameter DAS sebagai berikut: 

 Luas sungai, A

A

= 8941,54810 Ha = 89,42 Km 2



Panjang sungai, L

L

= 150591,259 m = 150,591 Km



Time lag, Tp

Tp



  ∙0,81225∙. 1000∙0,81225∙150,591. 16,5

Curve number, CN 

CN

= 88, ditentukan berdasarkan kondisi tata guna lahan tanah yang

diolah dan ditanami dengan konservasi dengan tipe tanah C.

Kelompok 4

28

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara



 Retensi potensial maksimum air oleh tanah, S 

   10    10 1,36

S



Kemiringan lereng

Y (%) 

 Jarak antara titik kontrol ke titik yang terdekat dengan titik berat 

  ∙    ∙150,591  50,20   164688,11 

l



 Lag  Lag



= 40,00

 (+).  .∙ . .∙(,+).  ,∙ .  2,26 

Peaking coefficient Peaking coeff.



= 0,75

 Luas daerah kedap air   Imprevious (%)

= 40 %

Kemudian parameter-parameter tersebut dimasukkan ke dalam Software  HEC HMS dengan menggunakan distribusi curah hujan jam-jaman dengan periode ulang

R 50TH.

3.2.3

Analisis Debit Banjir dengan Software HEC-HMS

1. Buatlah basin model terlebih dahulu dengan cara components



basin model

manager .

Kelompok 4

29

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 23 Basin model manager 

2. Lalu klik kanan pada layer  basin tadi dan pilih backgroud maps. lalu inputkan data das, sub das, dan sebagainya.

Gambar 3. 24 Background maps

3. Klik subbasin element  dan posisikan pada sub das yang akan dibuat. pada kotak dialog sebelah kiri edit subbasin, trasform, dan loss sesuai data parameter sub das.

Kelompok 4

30

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 25 Subbasin, trasform, dan loss

4. Buatlah meteorologic  dengan cara components



meteorologic model

manager . pada kotak dialog sebelah kiri edit meteorology  model, basin dan specified hyetograph .

Kelompok 4

31

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 26 Meteorologic model

5. Buatlah control  dengan cara components



control specifications manager .

 pada kotak dialog sebelah kiri set tanggal dan waktu hujan.

Kelompok 4

32

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 27 Control spesification

6. Buatlah time series dengan cara components



time-series data manager . pada

kotak dialog sebelah kiri edit time-series gage, time window, dan table sesuai dengan data distribusi hujan.

Kelompok 4

33

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 28 Time series data manager

7. Lalu compute

Kelompok 4



create compute  simulation run. pilih data yang ingin di run.

34

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 3. 29 Compute run

8. Lalu tampilkan tabel dan grafik di menu results.

Gambar 3. 30 Results tabel dan grafik

Sehingga didapatkan hasil debit rencana yaitu 164,3 m 3 /detik.

Kelompok 4

35

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

BAB IV PERENCANAAN BENDUNG 4.1

Penetapan Lokasi Bendung

Dalam menetapkan lokasi bendung, perlu dipertimbangkan hal-hal sebagai  berikut: a. Elevasi yang diperlukan untuk irigasi;  b. Topografi pada lokasi yang direncanakan; c. Kondisi hidraulik dan morfologi sungai; d. Kondisi geologi teknik pada lokasi; dan e. Metode pelaksanaan.

 A.  Elevasi Muka Air 

Dalam perencanaan, semua rencana daerah irigasi hendaknya dapat terairi sehingga harus dilihat elevasi sawah tertinggi yang akan diairi. Muka air rencana di depan pengambilan bergantung pada: a. Elevasi muka air yang diperlukan untuk irigasi (eksploitasi normal).  b. Beda tinggi energi pada kantong lumpur yang diperlukan untuk membilas sedimen dari kantong. c. Beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang diperlukan untuk membilas sedimen dekat pintu pengambilan. d. Beda tinggi energi yang diperlukan untuk meredam energi pada kolam olak.

 B. Topografi

Topografi pada lokasi yang direncanakan sangat mempengaruhi perencanaan dan biaya pelaksanaan bangunan utama. Menurut Mawardi dan Memet (2002), ada  beberapa aspek yang harus dipertimbangkan adalah: a. Pembendungan tidak terlalu tinggi. Bila bendung dibangun di palung sungai, maka sebaiknya ketinggian bendung dari dasar sungai tidak lebih dari tujuh meter, sehingga tidak menyulitkan pelaksanaannya.

Kelompok 4

36

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

 b. Trace saluran induk terletak di tempat yang baik, misal penggaliannya tidak terlalu dalam dan tanggul tidak terlalu tinggi untuk tidak menyulitkan  pelaksanaan. Penggalian saluran induk dibatasi sampai dengan kedalaman delapan meter. Bila masalah ini dijumpai maka sebaiknya lokasi bendung dipindah ke tempat lain. c. Penempatan lokasi intake disesuaikan dengan kondisi hidraulik dan angkutan sedimen sehingga aliran ke intake  tidak mengalami gangguan. Salah satu syarat, intake harus terletak di tikungan luar aliran atau di bagian sungai yang lurus. Harus dihindari penempatan intake di tikungan dalam aliran.

C. Kondisi Hidrolik dan Morfologi Sungai

Menurut Mawardi dan Memet (2002), kondisi hidraulik dan morfologi sungai di lokasi bendung termasuk angkutan sedimen adalah faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bendung. a. Pola aliran sungai, kecepatan dan arah pada waktu banjir, sedang dan kecil.  b. Kedalaman dan lebar muka air pada waktu banjir, sedang dan kecil. c. Tinggi muka air pada debit banjir rencana. d. Potensi dan distribusi angkutan sedimen. Bila persyaratan di atas tidak terpenuhi maka dipertimbangkan pembangunan  bendung di lokasi lain misalnya di sudetan sungai atau dengan jalan membangun  pengendalian banjir.

 D. Kondisi Geologi Teknik pada Lokasi

Yang paling penting adalah fondasi bangunan utama. Daya dukung dan kelulusan tanah bawah merupakan hal-hal penting yang sangat berpengaruh terhadap perencanaan bangunan utama besar sekali. Masalah-masalah lain yang harus diselidiki adalah kekuatan bahan terhadap er osi, tersedianya bahan bangunan (sumber bahan timbunan) serta parameter-parameter tanah untuk stabilitas tanggul.

Kelompok 4

37

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

 E.  Metode Pelaksanaan

Menurut Anonim 1 (1986), metode pelaksanaan perlu dipertimbangkan juga dalam pemilihan lokasi yang cocok pada tahap awal penyelidikan. Pada Gambar 4. 1 diberikan dua alternatif pelaksanaan yang biasa diterapkan yaitu: a. Pelaksanaan di sungai,  b. Pelaksanaan pada sodetan/kopur di samping sungai.

Gambar 4. 1 Metode pelaksanaan alternatif Sumber : Anonim (1986)

Site yang dipilih harus cocok dengan metode pelaksanaan dan pekerjaan-pekerjaan

sementara yang dibutuhkan.

4.2

Pengertian Bendung dan Perlengkapannya

4.2.1

Pengertian Bendung

Bendung adalah suatu bangunan air yang didirikan pada suatu sungai dengan arah melintang terhadap arah alirannya. Dengan dibangunnya bendung tersebut maka muka air sungai dapat dipertinggi sesuai dengan kebutuhan, yaitu supaya mengaliri daerah-daerah yang ditentukan. Maksud pembangunan bendung selain untuk pengairan dapat juga untuk menanggulangi banjir, untuk perikanan darat, pembangkit listrik, dan sebagai tempat rekreasi. Jenis-jenis bendung dapat dikelompokkan berdasarkan :

Kelompok 4

38

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

a. Cara Operasi 

 Bendung tetap

Bendung tetap adalah jenis bendung yang tinggi pembendungannya tidak dapat diubah, sehingga muka air di hulu bendung tidak dapat diatur sesuai yang dikehendaki.

Gambar 4. 2 Bendung tetap 

 Bendung gerak 

Bendung gerak adalah jenis bendung yang tinggi pembendungannya dapat diubah sesuai dengan yang dikehendaki.

Gambar 4. 3 Bendung gerak yang dilengkapi pintu mekanis



Kombinasi keduanya

Yaitu bendung gerak diletakkan di atas bendung tetap.

Kelompok 4

39

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

b. Segi Kegunaan 

 Bendung sementara

Bendung yang dibuat oleh masyarakat pedesaan seperti bendung tumpukan batu, dan sebagainya. 

 Bendung semi permanen

Bendung semi permanen seperti bendung bronjong, cerucuk kayu, dan sebagainya. 

 Bendung permanen

Bendung permanen seperti bendung pasangan batu, beton, dan kombinasi  beton dan pasangan batu.

4.2.2

Perlengkapan Bendung

Sebuah bendung yang cukup lengkap terdiri dari: 1. Tubuh bendung

Tubuh bendung merupakan struktur utama yang berfungsi untuk membendung laju aliran sungai dan menaikkan tinggi muka air sungai dari elevasi awal.

Gambar 4. 4 Tubuh bendung 2. Stilling basin Stilling basin/ kolam olak/ peredam energi berfungsi untuk meredam energi air

akibat pembendungan agar air di hilir bendung tidak menimbulkan  penggerusan setempat yang membahayakan konstruksi.

Kelompok 4

40

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

3.  Lantai udik/hilir 

Lantai udik berfungsi untuk mengurangi bahaya rembesan yang mengalir di  bawah tubuh bendung dan bahaya erosi buluh (gejala hanyutnya material tanah akibat rembesan dibawah atau disamping bangunan). 4. Pencegah piping 5. Tembok pangkal

Tembok pangkal bendung berfungsi sebagai penahan tanah, pencegah rembesan samping, pengarah arus atau aliran sungai di udik, dan sebagai batas  bruto bentang bendung. 6. Tembok sayap

Tembok sayap hilir berfungsi sebagai tambahan pencegah aliran samping,  pengarah aliran dari bendung ke hilir, penahan tanah tebing, atau sebagai  pengamanan terhadap longsoran tebing. Bentuk dan ukuran tembok sayap harus didesain sesuai dengan bentuk dan ukuran peredam energi dan keadaan geometri sungai.

Gambar 4. 5 Tembok pangkal dan tembok sa yap 7. Pintu pengambilan

Pintu pengambilan berfungsi mengatur banyaknya air yang masuk saluran dan mencegah masuknya benda-benda padat dan kasar ke dalam saluran, pintu  pengambilan ini ada pada bangunan intake. 8. Pintu pembilas

Pintu pembilas dapat dibuat satu pintu atau dua pintu yakni pintu atas dan pintu  bawah. Pintu bawah berfungsi untuk pembilasan sedimen yang terdapat di

Kelompok 4

41

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

dalam, di udik, dan di sekitar mulut undersluice. Pintu atas untuk menghanyutkan benda-benda padat yang terapung di udik pintu.

Gambar 4. 6 Pintu pembilas dan pintu pengambilan 9. Pintu penguras

Pintu penguras ini berfungsi untuk menguras bahan-bahan endapan yang ada  pada sebelah udik pintu tersebut. 10. Plat penahan banjir  11. Mercu bendung

Mercu bendung yaitu bagian teratas tubuh bendung dimana aliran dari udik dapat melimpah ke hilir. Fungsinya sebagai: 

Meninggikan muka air sungai, pada saat debit sungai kecil (musim kering),



Melimpahkan air banjir, pada saat debit sungai besar (musim hujan/banjir),

Kelompok 4

42

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara



Mercu bendung harus didesain sesuai dengan kriteria desain untuk memudahkan pelaksanaan;



Bentuk mercu dapat didesain berupa mercu bulat (dengan satu atau dua radius) atau ambang lebar;



Kriteria desain yang dimaksud menyangkut parameter aliran, debit rencana untuk kapasitas limpah, kemungkinan benturan batu.

12. Tangga untuk ekspoitasi 13. Sedimen trap 14. Pilar  15. Jembatan pelayanan

Jembatan di atas bendung agar seluruh bagian bangunan utama mudah dijangkau atau agar bagian-bagian itu terbuka untuk umum. 16. Rumah jaga

Gambar 4. 7 Jembatan pelayanan dan rumah jaga 17. Tembok penahan arus 18. Tanggul banjir  19. Rak penahan sampah

4.3

Dasar Perencanaan Bangunan Pengambian

Dasar perencanaan sebuah bangunan pengambilan adalah perhitungan dan analisa yang gunanya untuk memberikan gambaran dan uraian dalam perhitungan hidrolisnya. Berdasarkan analisa terhadap peta situasi bendung skala 1 : 500 dan hasil

pemetaan

sungai

Sidilanitano,

maka

ditentukan

parameter

untuk

mempermudah dan efisiensi di dalam pembuatannya sebagai berikut:

Kelompok 4

43

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

a) Lebar Bendung Yang dimaksud dengan lebar bendung adalah jarak antara tembok pangkal di satu sisi dan tembok pangkal di sisi lainnya. Ada dua alternatif untuk pemilihan lebar bangunan pengambilan, yaitu: 

Alternatif 1 Untuk tidak terlalu banyak mengganggu aliran sungai setelah ada  bangunan pengambilan, maka yang paling ideal lebar bangunan  pengambilan adalah sama dengan lebar normal sungai.

   dimana :



B

= Lebar Bangunan pengambilan

Bn

= Lebar normal sungai

Alternatif 2 Akan tetapi oleh karena suatu hal, bila ternyata lebar bangunan  pengambilan sama dengan lebar normal sungai akan mengakibatkan tingginya air di atas mercu tinggi sekali, maka lebar bangunan  pengambilan masih dapat diperbesar sampai mencapai

 ≤  .

Dengan mempertimbangkan tinggi muka air di atas mercu maka lebar  bendung untuk Sungai Sidilanitano adalah :

Gambar 4. 8 Penampang melintang Sungai Sidilanitano patok A.16 Lebar Bendung diambil kurang dari 1,20 dari lebar rata-rata sungai = 1,20 x 45,26 = 54,31 m dibulatkan 54,00 m.

Kelompok 4

44

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

4.4

Perhitungan Hidrolis Bendung

4.4.1

Pemilihan Mercu Bendung

Di Indonesia pada umumnya digunakan dua tipe mercu untuk bendung  pelimpah : tipe Ogee dan tipe bulat. Pada bendung Sidilanitano, mercu yang digunakan adalah tipe bulat dengan 1 buah jari-jari.

4.4.2

Elevasi Mercu

Fungsi dari mercu adalah untuk meninggikan elevasi muka air sedemikian rupa sehingga elevasi muka air terendah yang diperlukan oleh air sungai tersebut untuk dapat mengalirkan air ke seluruh daerah yang direncanakan dapat terjamin. Elevasi mercu bendung ditentukan berdasarkan beberapa faktor. Berikut faktor-faktor tersebut berikut perhitungan elevasi mercu untuk ke dua bendung. 

Elevasi Sawah tertinggi

= + 1188,49 m



Tinggi air di sawah

=

0,10 m



Kehilangan energi dari tersier ke sawah

=

0,60 m



Kehilangan energi dari induk ke tersier

=

0,60 m



Kehilangan energi karena kemiringan sal.

=

0,60 m



Kehilangan energi pada alat ukur

=

0,80 m



Kehilangan energi dari sungai ke induk

=

0,60 m



Persediaan energi untuk eksploitasi

=

0,60 m



Persediaan energi untuk lain-lain

=

0,80 m +

Elevasi Mercu

= + 1193,19 m

4.4.3

Tinggi Mercu

Tinggi mercu adalah jarak antara lantai muka bangunan pengambilan sampai puncak mercu (P).

Elevasi lantai muka bangunan pengambilan

direncanakan sama dengan elevasi dasar sungai terendah. Elevasi dasar sungai terendah : +1190,18

m



Elevasi mercu

= +1193,19

m



Elevasi lantai muka

= +1190,18

m



Tinggi mercu

=

m

Kelompok 4

3,11

45

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

4.4.4

Lebar Pintu Pembilas

Pintu Pembilas berfungsi untuk menguras bahan-bahan endapan dengan cara mengangkat pintu pada waktu pembilasan. Lebar pintu pembilas ini tidak  boleh terlalu kecil ataupun terlalu besar. Sebab-sebab dari hal tersebut adalah: 

Jika terlalu kecil, maka efek pembilasan kecil pula



Jika terlalu lebar maka pintu akan menjadi berat dan akan susah untuk diangkat

Lebar pintu pembilas dapat diambil dari dua kategori berikut: 



       Bp    ,  Bp

Lebar pintu pembilas diambil sebesar 1/10 dari lebar bendung:

    ,   ×54,00  5,40 

BP

Dibuat menjadi tiga pintu pembilas dengan lebar 1,50 m dan pilar 1,00 m dengan total lebar : 7,50 m.

4.4.5

Tebal Pilar

Pilar berfungsi untuk tempat kedudukan dari pintu pembilas. Untuk  perencanaan bendung, tebal pilar dapat diambil dari harga sebagai berikut: 

Tergantung dari lebar pintu pembilas



Tergantung tingginya pilar itu sendiri.

Tebal pilar diambil sebesar 1,00 m.

4.4.6

Lebar Efektif Bendung

Lebar efektif bendung adalah lebar mercu yang bermanfaat untuk melewatkan debit, dikarenakan adanya pilar-pilar dan pintu penguras. Lebar Efektif  bangunan pengambilan dapat dihitung dengan rumus:

    ∑   ∑  Kelompok 4

46

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

dimana: Bef 

= Lebar Efektif Bendung

B

= Lebar seluruh Bendung

 b

= Jumlah lebar pintu penguras

t

= Jumlah tebal pilar

Lebar efektif Bendung Sidilanitano : Beff 

4.4.7

   ∑  ∑ 543,004,5046,50  Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Atas Mercu

Tinggi muka air maksimum di atas mercu adalah muka air sedikit di udik mercu, sebelum muka air itu berubah bentuknya menjadi melengkung ke bawah. Rumus debit yang digunakan adalah:

   ∙  ∙√   ∙  ∙ . 1.71× ×  ×. dimana: Q

= Debit rencana dengan periode ulang 100 tahun

Cd 

= Koefisien debit

Cd

= C0 . C 1 . C 2

Beff 

= Lebar Efektif Bendung

Kelompok 4

47

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 4. 1 Perhitungan tinggi muka air di atas mercu Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

48

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tinggi Air

Persamaan Debit :



 =  ×  ×

 ×  ×  ×  .  

Elev. Mercu

= .×  ×  ×  .

1193.19

H1 (m)

Beff (m)

P (m)

r (m)

H1/r

P/H1

C0

C1

C2

Cd

g

Qd (m³/dt )

Ele v. MA B

0.10

46.50

3.11

1.50

0.07

31.10

0.70

0.990

0.993

0.688

9.81

1.7

1193.29

0.15

46.50

3.11

1.50

0.10

20.73

0.71

0.990

0.993

0.698

9.81

3.2

1193.34

0.20

46.50

3.11

1.50

0.13

15.55

0.73

0.990

0.993

0.718

9.81

5.1

1193.39

0.25

46.50

3.11

1.50

0.17

12.44

0.77

0.990

0.993

0.757

9.81

7.5

1193.44

0.30

46.50

3.11

1.50

0.20

10.37

0.79

0.990

0.993

0.777

9.81

10.1

1193.49

0.35

46.50

3.11

1.50

0.23

8.89

0.81

0.990

0.993

0.796

9.81

13.1

1193.54

0.40

46.50

3.11

1.50

0.27

7.78

0.83

0.990

0.993

0.816

9.81

16.4

1193.59

0.45

46.50

3.11

1.50

0.30

6.91

0.85

0.990

0.993

0.836

9.81

20.0

1193.64

0.50

46.50

3.11

1.50

0.33

6.22

0.86

0.990

0.993

0.845

9.81

23.7

1193.69

0.60

46.50

3.11

1.50

0.40

5.18

0.93

0.990

0.993

0.914

9.81

33.7

1193.79

0.70

46.50

3.11

1.50

0.47

4.44

1.00

0.990

0.993

0.983

9.81

45.6

1193.89

0.80

46.50

3.11

1.50

0.53

3.89

1.03

0.990

0.993

1.013

9.81

57.4

1193.99

0.90

46.50

3.11

1.50

0.60

3.46

1.06

0.990

0.993

1.042

9.81

70.5

1194.09

1.00

46.50

3.11

1.50

0.67

3.11

1.08

0.990

0.993

1.062

9.81

84.2

1194.19

1.10

46.50

3.11

1.50

0.73

2.83

1.10

0.990

0.993

1.081

9.81

98.9

1194.29

1.20

46.50

3.11

1.50

0.80

2.59

1.13

0.990

0.993

1.111

9.81

115.8

1194.39

1.30

46.50

3.11

1.50

0.87

2.39

1.15

0.990

0.993

1.131

9.81

132.8

1194.49

1.40

46.50

3.11

1.50

0.93

2.22

1.15

0.990

0.993

1.131

9.81

148.5

1.49

46.50

3.11

1.50

0.99

2.09

1.16

0.990

1.50

46.50

3.11

1.50

1.00

2.07

1.16

0.990

0.993

1.140

9.81

166.1

1194.69

1.60

46.50

3.11

1.50

1.07

1.94

1.18

0.990

0.993

1.160

9.81

186.1

1194.79

1.70

46.50

3.11

1.50

1.13

1.83

1.20

0.990

0.993

1.180

9.81

207.3

1194.89

1.80

46.50

3.11

1.50

1.20

1.73

1.21

0.990

0.993

1.190

9.81

227.7

1194.99

Kelompok 4

0.993

1.140

49

9.81

164.3

1194.59 1194.68

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 4. 9 Grafik lengkung debit di atas mercu Bendung Sidilanitano

Berdasarkan perhitungan di atas, muka air Banjir di atas mercu Bendung Sidilanitano adalah setinggi 1,49 m atau pada ele vasi +1193,19 + 1,49 = +1194,68 m.

Kelompok 4

50

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

+1194.68

m 9 .4 1

+1193.19

1

R    =   1  .  5    0   m  

1 1

3

m 1 .1 3

      m        3        2 .        3

4    . 8   8   m  

3.40 m

Kelompok 4

51

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 4. 10 Sketsa tinggi mercu Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

52

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

4.4.8

Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Hilir Mercu

Tinggi muka air maksimum di atas hilir mercu dihitung berdasarkan  Bank Full Capacity  dari penampang sungai di posisi hilir bendung. Patok hasil

 pengukuran yang berada pada posisi hilir bendung adalah Patok A.15 dengan  penampang melintang sungai seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 4. 11 Penampang melintang sungai patok A.15

Berikut ini perhitungan tinggi muka air banjir di penampang A.15 atau di hilir bendung Sidilanitano. Tabel 4. 2 Perhitungan lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano Elev.

Area (m²)

R (m)

n

K

1189.72

0

0

0.033

0.0

0.00

1190.72

20.712

0.667

0.033

479.0

24.90

1191.72

51.485

1.333

0.033

1890.0

98.27

1192.72

75.959

2.000

0.033

3653.9

189.98

1193.58

89.811

2.573

0.033

5110.7

265.72

Periode

Q (m³/dt)

MAB

TR 002

58.44

1191.18

TR 005

106. 45

1191. 81

TR 010

114. 01

1191. 89

TR 025

139. 83

1192. 17

TR 050

162.73

1192.42

TR 100

183. 33

1192. 64

 

Q (m³/dt)

Ulang

Kelompok 4

53

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Berdasarkan perhitungan di atas dapat dibuatkan grafik lengkung debit di hilir bendung Sidilanitano sebagai berikut:

Gambar 4. 12 Grafik lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano

Berdasarkan perhitungan di atas, muka air di hilir Bendung Sidilanitano adalah setinggi +1192,42 m.

4.4.9

Kolam Olak

Karena jika terjadi banjir diperkirakan sungai akan mengangkut batu-batu  besar, maka kolam olak yang akan dipakai adalah kolam olak tipe bak ( Bucket ). Kolam Olak Bendung Sidilanitano

Debit satuan (Q banjir ), Q50

: 164,3 m 3/detik.

Beff

: 46,50 m

q

:

, 3,53 ⁄    ,    , : √   √   ,  1,084 

hc



Elevasi mercu

+1193,19 m

Muka air banjir di hulu/tinggi energi di hulu

+1194,68 m

Muka air banjir di hilir

+1192,42 m

∆H :

1194,68  1192,42  2,26 

Kelompok 4

54

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Jari-jari  Bucket   minimum (R min) diambil dari Grafik pada KP BendungPerencanaan Hidrolis sebagai berikut:

∆  2,0 8  

  1,5 8  

Gambar 4. 13 Jari-jari minimum bak

R min

1,58×ℎ = 1,58× 1,084  1,71  (jari-jari bak minimum)

=

R diambil sebesar 1,75 m.

Batas muka air hilir minimum (T min) diambil dari Grafik pada KP BendungPerencanaan Hidrolis sebagai berikut:

∆  2,0 8  

  2,2  

Gambar 4. 14 Batas minimum tinggi air hilir

Tmin

=

2,2×ℎ

Kelompok 4

55

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

=

2,2 ×1,084  2,38  (tinggi air hilir minimum)

T diambil sebesar 2,40 m.

Berdasarkan nilai tersebut, maka akan didapatkan nilai elevasi lantai dasar di hilir dan lantai lindung sebagai berikut: Elevasi Lantai Dasar di Hilir

Elev. Lantai Dasar

= Elev. Hilir –  T = +1192,42 – 2,40

= +1190,02 m

Lantai Lindung

a

=

0,1 ×  0,1 ×1,75  0,18 

Kelompok 4

56

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

+1194.68

+1193.19

1

R    =   1  .  5    0   m  

1  

1

+1192.42

3

m 0 .4

  m    5    7   1 .   =    R 2 = T

a = 0.18 m +1190.18 +1190.02

Kelompok 4

57

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 4. 15 Sketsa kolam olak type bucket  Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

58

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

BAB V PERHITUNGAN KONSTRUKSI BENDUNG 5.1

Rencana Lantai Muka

Dengan adanya perbedaan tinggi muka air di depan dan di belakang  bendung yang menimbulkan perbedaan tekanan, sehingga menyebabkan adanya aliran dibawah bendung, apalagi tanahnya jika bersifat tiris/porsus. Bila tekanan  pada butir-butir tanah akibat aliran itu sangat besar, maka akan terjadi penggerusan terutama di ujung belakang bendung. Selama pengalirannya air akan mendapat hambatan-hambatan karena geseran, maka air tersebut akan mencari jalan dengan hambatan terkecil, yaitu pada bidang kontak antara bangunan bendung dengan tanah (Creepline). Untuk memperbesar hambatan, creepline harus diperbesar dengan memberi lantai muka atau suatu dinding vertikal. Panjang creepline  tersebut sebanding dengan perbedaan tinggi muka air di udik dan hilir mercu bendung. Teori tentang hubungan ini dikemukakan oleh LANE dan BLIGH: Rumus Bligh Lane

∆    :   ≥∆× 

:

dimana: ∆H

= Perbedaan tekanan air di hulu dan hilir bendung

L

= Panjang bidang kontak ( creepline)

C (Bligh)

= Creep ratio = 6 (Keadaan tanah : padat)

LHor

= Panjang creepline horisontal

LVer

= Panjang creepline vertikal

C ( Lane)

= 1,6 (Untuk tanah padat)

Panjang lantai tergantung dari jenis tanah di bawah bendung dan perbedaan tinggi tekanan di hulu dan di hilir bendung. Perbedaan tinggi tekanan di hulu dan di hilir bendung diambil harga yang terbesar yaitu pada waktu air normal (air di muka bendung tinggi mercu sedang di belakang bendung kosong).

Kelompok 4

59

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 5. 1 Perhitungan creepline Panjang (m) Segmen Horizontal

Vertikal

A20 - A19 A19 - A18

0.65 0.40

A18 - A17 A17 - A16

0.38 2.05

A16 - A15 A15 - A14

0.30 0.30

A14 - A13 A13 - A12

0.30 2.50

A12 - A11 A11 - A10

0.30 0.30

A10 - A9 A9 - A8

0.30 2.50

A8 - A7 A7 - A6

0.30 0.30

A6 - A5 A5 - A4

0.30 2.50

A4 - A3 A3 - A2

0.30 0.30

A2 - A1 A1 - A

0.30 2.50

A - B B - C

0.50 0.50

C - D D - E

0.56 0.50

E - F F - G

0.70 0.50

G - H H - I

1.40 0.50

I - J J - K

1.04 0.50

K - L L - M

0.80 0.50

M - N  N - O

0.80 0.50

O - P P - Q

1.26 1.00

Q - R R - S

0.55 2.78

S - T T - U

0.40

Jumlah

21.33

Jumlah Total

Kelompok 4

0.52

11.56 32.89

61

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Perhitungan ∆H

Keadaan air banjir Keadaan air normal

∆  1194,68 1192,42 2,26  : ∆  1193,1 9 1190,8 9  2,3 0  :

Diambil ∆H = 2,30 m

Lantai Muka Berdasarkan Teori Bligh

  ∆ ×   2,30× 6  13,80  Supaya konstruksi aman terhadap tekanan air, maka:

∆ ≤     ≥∆×

Kontrol Teori Bligh Bendung Sidilanitano

  ∆ ×   2,30× 6  13,80  Syarat kontrol:

  ≥∆× 32,89  ≥ 13,80  ⟹  ℎ Lantai Muka Berdasarkan Teori Lane

Supaya konstruksi aman terhadap tekanan air, maka:

  ≥∆× 3

Kontrol Teori Lane Bendung Sidilanitano

  ∆ ×   2,30× 1,6  3,68  Syarat kontrol:   ≥∆× 3 21,33 11,56 ≥ 3,68  3 18,67  ≥ 3,68  ⟹  ℎ

Kelompok 4

62

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

5.2

Pengaruh Gaya-Gaya yang Bekerja

Sebuah bendung akan menerima tekanan gaya seperti gaya berat sendiri, gaya gempa, gaya hidrostatis (muka air normal dan muka air banjir), gaya tekanan lumpur, gaya uplift  preasure. Stabilitas tubuh bendung diperiksa terhadap guling, geser dan eksentrisitas yang timbul. Dengan penyelidikan geologi dan mekanika tanah di lokasi bendung, maka jenis tanah dan parameter tanah di bawah fondasi  bendung didapat, yaitu tanah padat.

5.2.1

Akibat Berat Sendiri

Gaya berat sendiri adalah berat dari konstruksi, berarti vertikal ke bawah yang garis kerjanya melewati titik berat konstruksi. Untuk memudahkan  perhitungan biasanya dibagi- bagi dalam segmen-segmen yang berbentuk segitiga,  persegi ataupun trapesium. Karena peninjauannya adalah tiap lebar 1 meter, maka gaya yang diperhitungkan adalah luas bidang kali berat jenis konstruksi. Bendung terbuat dari pasangan batu dengan ɣ = 22 kN/m 3 = 2,2 ton/m3.

Kelompok 4

63

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

8 .1 0 2 .7 0 0.50

0.25

0.50

0.50

0.50

0.30

0.50 0 .5 0

0.50

0.50

0.40

1.00

2.75

0.40 0.15

Kelompok 4

64

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 5. 2 Gaya akibat berat sendiri Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

65

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 5. 2 Perhitungan gaya akibat berat sendiri Bendung Sidilanitano No.

Gaya

Luas

Berat

Jarak ke Titik 0

M.T Thd Titik 0

(m²)

(ton)

(m)

(ton m)

1

G1

0.250

-0.55

8.50

-4.68

2

G2

0.063

-0.14

8.17

-1.12

3

G3

0.375

-0.83

8.13

-6.71

4

G4

0.026

-0.06

8.66

-0.50

5

G5

0.448

-0.99

8.06

-7.94

6

G6

1.233

-2.71

8.02

-21.76

7

G7

0.994

-2.19

7.36

-16.09

8

G8

0.904

-1.99

7.37

-14.66

9

G9

0.858

-1.89

6.59

-12.44

10

G10

0.150

-0.33

6.30

-2.08

11

G11

0.480

-1.06

5.96

-6.29

12

G12

0.500

-1.10

5.39

-5.93

13

G13

0.784

-1.72

5.21

-8.99

14

G14

0.320

-0.70

4.45

-3.13

15

G15

0.435

-0.96

4.56

-4.37

16

G16

0.058

-0.13

3.81

-0.48

17

G17

0.874

-1.92

4.25

-8.17

18

G18

0.240

-0.53

4.44

-2.34

19

G19

1.200

-2.64

3.80

-10.03

20

G20

0.536

-1.18

2.39

-2.82

21

G21

2.088

-4.59

1.85

-8.50

22

G22

0.038

-0.08

0.45

-0.04

23

G23

0.488

-1.07

0.20

-0.21

24

G24

0.032

-0.07

0.09

-0.01

Jumlah

-29.42

-149.29

Contoh perhitungan gaya G 1

×ℎ  0,5 ×0,5  0,250    ×  Berat  (2,2×0,250)  0,55  Momen tahan × ℎ    0,55× 8,50  4,68   Luas

Kelompok 4

66

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

5.2.2

Akibat Gempa

Gaya gempa yang sangat mempengaruhi stabilitas adalah gaya arah horizontal terhadap guling. Gaya Gempa dihitung dengan persamaan:

   . dimana: E

= Gaya gempa ekuivalen

α

= Koefisien gempa tergantung dari lokasi tempat konstruksi berada dan untuk daerah Sumatera Utara koefisien adalah sebesar 0,25

Gv

= Berat sendiri bendung dalam arah vertikal (akibat gravitasi)

Gambar 5. 3 Peta hazard  zonasi gempa

Gaya gempa pada tubuh bendung dan perhitungan gaya gempa dapat dilihat  pada gambar dan tabel di berikut ini:

Kelompok 4

67

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

8 .1 0 2 .7 0 0.50

0.25

0.50

0.50

0.50

0.30

0.50 0 5. 0

0.50

0.50

0.40

1.00

2.75

0.40 0.15

Kelompok 4

68

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Gambar 5. 4 Gaya akibat gempa Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

69

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 5. 3 Perhitungan gaya akibat gempa Bendung Sidilanitano No.

Gaya

Gv

E

α

( ton )

Jarak ke Titik 0 M.T Thd Titik 0

( ton )

(m)

( ton m )

1

E1

0.550

0.250

0.138

1.010

0.139

2

E2

0.138

0.250

0.034

1.090

0.037

3

E3

0.825

0.250

0.206

1.410

0.291

4

E4

0.057

0.250

0.014

1.690

0.024

5

E5

0.986

0.250

0.246

1.760

0.434

6

E6

2.713

0.250

0.678

2.840

1.926

7

E7

2.187

0.250

0.547

2.660

1.454

8

E8

1.989

0.250

0.497

4.010

1.994

9

E9

1.888

0.250

0.472

3.800

1.793

10

E10

0.330

0.250

0.083

3.030

0.250

11

E11

1.056

0.250

0.264

2.860

0.755

12

E12

1.100

0.250

0.275

2.690

0.740

13

E13

1.725

0.250

0.431

1.960

0.845

14

E14

0.704

0.250

0.176

1.830

0.322

15

E15

0.957

0.250

0.239

1.390

0.333

16

E16

0.127

0.250

0.032

1.330

0.042

17

E17

1.923

0.250

0.481

0.990

0.476

18

E18

0.528

0.250

0.132

0.360

0.048

19

E19

2.640

0.250

0.660

0.160

0.106

20

E20

1.180

0.250

0.295

0.370

0.109

21

E21

4.594

0.250

1.148

0.860

0.988

22

E22

0.083

0.250

0.021

0.330

0.007

23

E23

1.074

0.250

0.268

0.610

0.164

24

E24

0.071

0.250

0.018

1.310

0.023

Jumlah

7.356

13.299

Contoh perhitungan gaya E 1

×  0,55×0,25  0,138  Momen Tahan   × ℎ    0,138 ×1,01  0,139   E

Kelompok 4

70

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

5.2.3

Akibat Gaya  Hidrostatis

Sebagaimana akan tercantum, dalam syarat-syarat stabilitas nanti, maka harus ditinjau pada waktu air banjir dan pada waktu air normal (air di muka setinggi mercu dan di belakang kosong). Di samping itu ditinjau pula terhadap pengairan dimana mercu tenggelam dan mercu tidak tenggelam. Akibat gaya hidrostatis ditinjau pada dua keadaan: a. Keadaan Air Normal

Untuk mercu tidak tenggelam pada saat air banjir sebenarnya ada lapisan yang mengalir di atas mercu, tetapi karena lapisan ini biasanya tidak tebal di di samping itu kecepatannya besar, maka untuk keamanan lapisan ini tidak diperhitungkan. Perhitungan gaya hidrostatisnya adalah sebagai berikut :

  12 × ℎ ×   12 × ℎ ×  ×    10 /  1,000 /

Gaya dan perhitungan hidrostatis pada keadaan air normal dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Kelompok 4

71

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

8 .1 0 2 7. 0

0.50

0.25

0.50

0.50

0.50

0.30

0.50 0 5. 0

0.50

0.50

0.40

1.00

2.75

0.40 0.15

Gambar 5. 5 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

72

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 5. 4 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano Besar Gaya Gaya

W1

W2

Perkalian

3.110

x

3.110

x

1.000

x

1.000

2 1.040

x

3.110

Moment Thd Titik 0

H

V

ke Titik 0

MT

MG

(ton)

(ton)

(m)

(ton m)

(ton m)

4.84

2.60

1.62

2 JUMLAH =

Jarak 

4.836

8.40

1.617

12.57

13.58 13.584

12.574

Contoh perhitungan gaya W 1

Gaya

Momen Guling

  ×  × ℎ ×    ×3,11× 3,11 ×1,000  4,84   × ℎ    4,84×2,60  12,57  

b. Keadaan Air Banjir

Perhitungan gaya hidrostatisnya adalah sebagai berikut :

  ℎ ×(  )×    12 × (ℎ ℎ) ×    12 ×ℎ ×     12 × ℎ ×  ×     12 ×ℎ ×     12 ×ℎ ×    ℎ ×  ×    ℎ ×  ×  Gaya dan perhitungan hidrostatis pada keadaan air banjir dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Kelompok 4

73

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

8 .1 0 2 7. 0 0.50

0.25

0.50

0.50

0.50

0.30

0.50 0 .5 0

0.50

0.50

0.40

1.00

2.75

0.40 0.15

Gambar 5. 6 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

74

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 5. 5 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano Besar Gaya Gaya

Perkalian

W1

W2

W3

1.73

x

1.49

x

1.00

4.60

x

4.60   2

x

1.00

3.11

x

3.11

x

1.00

x

1.00

x

1.00

x

1.00

Jarak 

Moment Thd Titik 0

H

V

ke Titik 0

MG

MT

( ton )

( ton )

(m)

(ton m)

(ton m)

-2.58

7.89

-20.34

10.58

3.09

32.69

4.84

2.60

12.57

2 3.11

W4

x

1.04

-1.62

8.40

-13.58

-5.12

4.65

-23.81

2 3.20

W5

x

3.20 2

3.20

W6

x

3.20

-5.12

2.29

-11.72

2 W7

3.20

x

3.40

x

1.00

-10.88

1.88

-20.45

W8

0.18

x

3.02

x

1.00

-0.54

0.09

-0.05

JUMLAH =

10.296

-20.739

33.541

-78.234

Contoh perhitungan gaya W 1

ℎ×( ) × 1,49×(0,691,04)× 1,000  2,58  Momen Tahan  × ℎ    2,58× 7,89  20,34   Gaya

5.2.4

Akibat Tekanan Lumpur

Dianggap lumpur setinggi mercu dengan berat isi lumpur

 = 1,6 ton/m

3

dan sudut geser dalam φ = 20°.

1sin20° 0,490   1sin  1sin 1sin20° Maka, tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu bendung, dihitung dengan persamaan:

Kelompok 4

75

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

dimana:

  12 ×  × ℎ ×  ×

ɣs = Berat Jenis Lumpur (ɣs = 1,60 ton/m 3 ) Gaya dan perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Kelompok 4

76

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

8 1. 0 2 .7 0

0.50

0.25

0.50

0.50

0.50

0.30

0.50 0 5. 0

0.50

0.50

0.40

1.00

2.75

0.40 0.15

Gambar 5. 7 Gaya akibat tekanan lumpur Bendung Sidilanitano

Kelompok 4

77

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 5. 6 Perhitungan gaya akibat tekanan lumpur Bendung Sidilanitano GA YA

L1

PERKALIAN

 

L2

0. 0.5

0.5

x

x

1.60

x

1.60

x

3.11

1.04

x

x

L2

2.588

Jumlah

2.588

1

+

sin 20

1

-

sin 20

1

+

sin 20

(m)

H

MG

3.791

L1

sin 20

Momen (ton m) Lengan Momen

V

-

3.11

Besar Gaya ( ton ) GAYA

1 3.11

2.600

9.858

3.630

3.791

MT

9.393

9.858

9.393

Contoh perhitungan gaya L 1

Gaya

Momen Guling

5.2.5

  ×  × ℎ ×  ×    × 3,11 × 3,11 × 1,60 × 0,49  3,791     ××   ℎ ℎ      3,791 × 2,60  9,858  

Akibat Gaya Uplift

Persamaan gaya tekan ke atas (Up Lift Pressure) untuk bangunan yang didirikan pada fondasi batuan menggunakan persamaan Lane adalah:

dimana:

     × ∆

Ux

= Gaya angkat pada titik x (ton/m2)

∆H

= Beda tinggi energi (m)

Hx

= Tinggi titik x terhadap air di muka (m)

L

= Panjang total bidang kontak ( Creep Line Creep Line) bendung (m)

Lx

= Panjang Creep Line Creep Line sampai titik x (m)

Kelompok 4

78

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Dengan rumus di atas maka besarnya tekanan tiap-tiap titik akan dapat diketahui. Dilihat dari rumus di atas maka secara teoritis uplift pressure kemungkinan ada yang akan bernilai negatif. dikarenakan tekanan bernilai negatif kenyataannya tidak akan terjadi, maka tekanan negatif ini besarnya dianggap nol. Gambar titik-titik untuk perhitungan uplift pressure dapat dilihat pada gambar di  bawah ini:

Kelompok 4

79

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

a. Uplift Pressure Waktu Air Normal

Tabel 5. 7 Perhitungan gaya akibat gaya uplift  kondisi air normal Bendung Sidilanitano Hx

Lx

TITIK  (m)

(m)

Ux

 

KETERANGAN

× ∆

( ton )

KONDISI AIR NORMAL

A19

3.760

32.240

2.255

1.505

L =

32.89 m

A18

3.760

31.840

2.227

1.533

∆H =

2.30 m

A17

3.410

31.460

2.200

1.210

A16

3.410

29.410

2.057

1.353

A15

3.710

29.110

2.036

1.674

A14

3.710

28.810

2.015

1.695

A13

3.410

28.510

1.994

1.416

A12

3.410

26.010

1.819

1.591

A11

3.710

25.710

1.798

1.912

A10

3.710

25.410

1.777

1.933

A9

3.410

25.110

1.756

1.654

A8

3.410

22.610

1.581

1.829

A7

3.710

22.310

1.560

2.150

A6

3.710

22.010

1.539

2.171

A5

3.410

21.710

1.518

1.892

A4

3.410

19.210

1.343

2.067

A3

3.710

18.910

1.322

2.388

A2

3.710

18.610

1.301

2.409

A1

3.410

18.310

1.280

2.130

A

3.410

15.810

1.106

2.304

B

3.910

15.310

1.071

2.839

C

3.910

14.810

1.036

2.874

D

3.410

14.250

0.997

2.413

E

3.410

13.750

0.962

2.448

F

2.710

13.050

0.913

1.797

G

2.710

12.550

0.878

1.832

H

1.310

11.150

0.780

0.530

I

1.310

10.650

0.745

0.565

J

2.310

9.610

0.672

1.638

K

2.310

9.110

0.637

1.673

Kelompok 4

81

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

L

3.110

8.310

0.581

2.529

M

3.110

7.810

0.546

2.564

 N

3.910

7.010

0.490

3.420

O

3.910

6.510

0.455

3.455

P

5.110

5.250

0.367

4.743

Q

5.110

4.250

0.297

4.813

R

4.560

3.700

0.259

4.301

S

4.170

0.920

0.064

4.106

T

4.670

0.400

0.028

4.642

U

4.670

0.000

0.000

4.670

Contoh perhitungan A19

     × ∆   3,760 32,32,28409 ×2,30  1,505  Perhitungan Uplift-Pressure pada bidang kontak, menggunakan rumus:

−   × × (  ) Gaya Uplift-Pressure ini bekerja pada titik berat bidang trapesium sejauh z dari titik d, dan dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut:

b z d U x U

Ux-d

  (++) ×  Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Kelompok 4

82

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Tabel 5. 8 Perhitungan gaya uplift pada bidang kontak Bendung Sidilanitano kondisi air normal Lengan

Ux

Ud

b

H

V

Z

( ton )

( ton )

(m)

( ton )

( ton )

(m)

(m)

A19 - A18

1.51

1.53

0.40

0.61

0.20

22.35

A18 - A17

1.51

1.53

0.35

0.17

1.09

A17 - A16

1.53

1.21

2.05

1.07

20.93

A16 - A15

1.21

1.35

0.30

0.15

1.11

A15 - A14

1.67

1.35

0.30

0.16

19.79

A14 - A13

1.67

1.70

0.30

0.15

1.11

A13 - A12

1.42

1.70

2.50

1.21

18.44

A12 - A11

1.42

1.59

0.30

0.15

1.11

A11 - A10

1.59

1.91

0.30

0.15

17.00

A10 - A9

1.93

1.91

0.30

0.15

1.11

A9 - A8

1.93

1.65

2.50

1.28

15.57

A8 - A7

1.65

1.83

0.30

0.15

1.11

A7 - A6

1.83

2.15

0.30

0.15

14.20

A6 - A5

2.15

2.17

0.30

0.15

1.11

A5 - A4

2.17

1.89

2.50

1.28

12.77

A4 - A3

1.89

2.07

0.30

0.15

1.11

A3 - A2

2.07

2.39

0.30

0.15

11.40

A2 - A1

2.39

2.41

0.30

0.15

1.11

A1 - A

2.41

2.13

2.50

1.28

9.97

A - B

2.13

2.30

0.50

0.25

1.01

B - C

2.30

2.84

0.50

0.24

8.51

C - D

2.84

2.87

0.56

0.28

0.98

D - E

2.87

2.41

0.50

0.26

7.74

E - F

2.41

2.45

0.70

0.35

1.61

F - G

2.45

1.80

0.50

0.26

7.24

G - H

1.80

1.83

1.40

0.70

2.66

H - I

1.83

0.53

0.50

0.30

6.70

I - J

0.53

0.57

1.04

0.51

2.85

J - K

0.57

1.64

0.50

0.21

5.99

K - L

1.64

1.67

0.80

0.40

1.96

L - M

1.67

2.53

0.50

0.23

5.47

M - N

2.53

2.56

0.80

0.40

1.16

 N - O

2.56

3.42

0.50

0.24

4.96

O - P

3.42

3.45

1.26

0.63

0.13

SEGMEN

Kelompok 4

0.53 2.81 0.38 0.45 0.51 3.89 0.45 0.53 0.58 4.48 0.52 0.60 0.65 5.08 0.59 0.67 0.72 5.67 1.11 1.29 1.60 1.32 1.70 1.06 2.54 0.59 0.57 0.55 1.32 1.05 2.04 1.50 4.33

Moment

MG (ton m)

MT (ton m)

13.58 0.58 58.87 0.43 8.99 0.56 71.71 0.50 8.94 0.64 69.80 0.58 8.48 0.72 64.86 0.66 7.62 0.80 56.58 1.12 10.94 1.57 10.24 2.74 7.68 6.76 3.96 1.62 3.30 2.60 5.74 2.36 7.42 0.57

83

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

P - Q

3.45

4.74

1.00

Q - R

4.74

4.81

0.55

R - S

4.81

4.30

2.78

S - T

4.30

4.11

0.52

T - U

4.11

4.64

0.40

4.10 2.63 12.67 2.19 1.75

0.47

3.83

0.27

-0.16

1.42

1.88

0.26

0.24

0.20

0.20

15.68 -0.43 23.87 0.52 0.36

JUMLAH

24.96

50.66

24.91

458.62

Uplift - Pressure yang bekerja dianggap 60%

14.98

30.40

14.94

275.17

Contoh perhitungan A19-A18

  ××()   ×0,40× (1,511,53)  0,61   (++) ×  +, ×0,40  0,20   ∙,(,+, )  ℎ    22,55 0,20  22,35  ×   0,61×22,35  13,58  

Gaya

z

Lengan Momen

Momen Tahan

b. Uplift Pressure Waktu Air Banjir

Tabel 5. 9 Perhitungan gaya akibat gaya uplift  kondisi air banjir Bendung Sidilanitano Hx

Lx

(m)

(m)

TITIK 

 × ∆ 

Ux KETERANGAN ( ton )

KONDISI AIR BANJIR 

A19

5.250

32.240

2.255

2.995

A18

5.250

31.840

2.227

3.023

A17

4.900

31.460

2.200

2.700

Kelompok 4

 =  

 × ∆ 

84

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

A16

4.900

29.410

2.057

2.843

L =

32.89 m

A15

5.200

29.110

2.036

3.164

∆H =

2.30 m

A14

5.200

28.810

2.015

3.185

A13

4.900

28.510

1.994

2.906

A12

4.900

26.010

1.819

3.081

A11

5.200

25.710

1.798

3.402

A10

5.200

25.410

1.777

3.423

A9

4.900

25.110

1.756

3.144

A8

4.900

22.610

1.581

3.319

A7

5.200

22.310

1.560

3.640

A6

5.200

22.010

1.539

3.661

A5

4.900

21.710

1.518

3.382

A4

4.900

19.210

1.343

3.557

A3

5.200

18.910

1.322

3.878

A2

5.200

18.610

1.301

3.899

A1

4.900

18.310

1.280

3.620

A

4.900

15.810

1.106

3.794

B

5.400

15.310

1.071

4.329

C

5.400

14.810

1.036

4.364

D

4.900

14.250

0.997

3.903

E

4.900

13.750

0.962

3.938

F

4.200

13.050

0.913

3.287

G

4.200

12.550

0.878

3.322

H

2.800

11.150

0.780

2.020

I

2.800

10.650

0.745

2.055

J

3.800

9.610

0.672

3.128

K

3.800

9.110

0.637

3.163

L

4.600

8.310

0.581

4.019

M

4.600

7.810

0.546

4.054

 N

5.400

7.010

0.490

4.910

O

5.400

6.510

0.455

4.945

P

6.600

5.250

0.367

6.233

Q

6.600

4.250

0.297

6.303

R

6.050

3.700

0.259

5.791

S

5.660

0.920

0.064

5.596

T

6.160

0.400

0.028

6.132

U

6.160

0.000

0.000

6.160

Kelompok 4

85

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

Contoh perhitungan A19

     × ∆   5,250 32,32,28409 ×2,30  2,995  Perhitungan Uplift-Pressure pada bidang kontak, menggunakan rumus:

−   × × (  ) Gaya Uplift-Pressure ini bekerja pada titik berat bidang trapesium sejauh z dari titik d, dan dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut:

b z d U x U

Ux-d

  (++) ×  Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 5. 10 Perhitungan gaya uplift pada bidang kontak Bendung Sidilanitano kondisi air banjir Lengan

Ux

Ud

b

H

V

Z

( ton )

( ton )

(m)

( ton )

( ton )

(m)

(m)

A19 - A18

3.00

3.02

0.40

1.20

0.20

22.35

A18 - A17

3.02

2.70

0.35

0.18

1.08

A17 - A16

2.70

2.84

2.05

1.02

20.98

SEGMEN

Kelompok 4

1.00 5.68

Moment

MG (ton m)

MT (ton m)

26.90 1.08 119.23

86

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

A16 - A15

2.84

3.16

0.30

A15 - A14

3.16

3.19

0.30

A14 - A13

3.19

2.91

0.30

A13 - A12

2.91

3.08

2.50

A12 - A11

3.08

3.40

0.30

A11 - A10

3.40

3.42

0.30

A10 - A9

3.42

3.14

0.30

A9 - A8

3.14

3.32

2.50

A8 - A7

3.32

3.64

0.30

A7 - A6

3.64

3.66

0.30

A6 - A5

3.66

3.38

0.30

A5 - A4

3.38

3.56

2.50

A4 - A3

3.56

3.88

0.30

A3 - A2

3.88

3.90

0.30

A2 - A1

3.90

3.62

0.30

A1 - A

3.62

3.79

2.50

A - B

3.79

4.33

0.50

B - C

4.33

4.36

0.50

C - D

4.36

3.90

0.56

D - E

3.90

3.94

0.50

E - F

3.94

3.29

0.70

F - G

3.29

3.32

0.50

G - H

3.32

2.02

1.40

H - I

2.02

2.06

0.50

I - J

2.06

3.13

1.04

J - K

3.13

3.16

0.50

K - L

3.16

4.02

0.80

L - M

4.02

4.05

0.50

M - N

4.05

4.91

0.80

 N - O

4.91

4.94

0.50

O - P

4.94

6.23

1.26

P - Q

6.23

6.30

1.00

Q - R

6.30

5.79

0.55

R - S

5.79

5.60

2.78

S - T

5.60

6.13

0.52

T - U

6.13

6.16

0.40

0.90 0.95 0.91 7.48 0.97 1.02 0.99 8.08 1.04 1.10 1.06 8.67 1.12 1.17 1.13 9.27 2.03 2.17 2.31 1.96 2.53 1.65 3.74 1.02 2.70 1.57 2.87 2.02 3.59 2.46 7.04 6.27 3.33 15.83 3.05 2.46

0.15

1.11

0.15

19.80

0.15

1.11

1.24

18.41

0.15

1.11

0.15

17.00

0.15

1.11

1.24

15.61

0.15

1.11

0.15

14.20

0.15

1.11

1.24

12.81

0.15

1.11

0.15

11.40

0.15

1.11

1.24

10.01

0.24

1.02

0.25

8.50

0.29

0.97

0.25

7.75

0.36

1.60

0.25

7.25

0.76

2.60

0.25

6.75

0.48

2.88

0.25

5.95

0.38

1.98

0.25

5.45

0.39

1.17

0.25

4.95

0.61

0.15

0.50

3.80

0.28

-0.17

1.40

1.90

0.26

0.24

0.20

0.20

1.00 18.86 1.01 137.80 1.08 17.40 1.09 126.12 1.16 15.55 1.17 111.11 1.24 13.30 1.25 92.77 2.06 18.47 2.26 15.19 4.05 11.98 9.74 6.88 7.75 9.36 5.68 11.00 4.20 12.20 1.09 23.82 -0.56 30.11 0.74 0.49

JUMLAH

42.30

82.04

47.09

818.54

Uplift - Pressure yang bekerja dianggap 60%

23.69

45.94

26.37

458.38

Contoh perhitungan A19-A18

Gaya

z

Kelompok 4

  ××()   ×0,40× (3,003,02)  1,20   (++) ×  87

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

+, ×0,40  0,20   ∙,(,+, )  ℎ    22,55 0,20  22,35  ×   1,20×22,35  26,90  

Lengan Momen

Momen Tahan

5.2.6

Resume Gaya-Gaya yang Bekerja

a. Kondisi Air Normal

Tabel 5. 11 Resume gaya-gaya yang bekerja kondisi air normal Gaya Vertikal NO

Gaya Horizontal

MOMEN ( ton m )

JENIS PEMBEBANAN V

Arah

H

Arah

Arah

MG

1

Berat Sendiri

2

Gaya Gempa

3

Tekanan Hidrostatis

-1.617

4.836

-13.584

12.574

4

Tekanan Lumpur 

-2.588

3.791

-9.393

9.858

5

Up Lift - Pressure

30.398

-14.976

275.173

-14.943

-3.229

1.007

102.909

20.787

JUMLAH =

-29.422

MT

Arah

-149.287 7.356

13.299

b. Kondisi Air Banjir

Tabel 5. 12 Resume gaya-gaya yang bekerja kondisi air banjir Gaya Vertikal NO

Gaya Horizontal

MOMEN ( ton m )

JENI S PEMBEBANAN V

Arah

H

MT

Arah

MG

1

Berat Sendiri

2

Gaya Gempa

3

Tekanan Hidrostatis

-20.739

10.296

-78.234

33.541

4

Tekanan Lumpur 

-2.588

3.791

-9.393

9.858

5

Up Lift - Pressure

45.943

-23.689

458.383

-26.372

-6.805

-2.246

221.469

30.326

JUMLAH =

Kelompok 4

-29.422

Arah

Arah

-149.287 7.356

13.299

88

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

5.2.7

Kontrol Stabilitas Bendung

Perhitungan

stabilitas

bendung

ditinjau

terhadap

guling,

geser,

eksentrisitas, dan daya dukung tanah untuk masing-masing kondisi muka air, yaitu

kondisi muka air normal dan kondisi muka air banjir. 1. Stabilitas terhadap guling

∑ >1,50   ∑ 2. Stabilitas terhadap geser 

 >1,00   ∑× ∑ 3. Stabilitas terhadap eksentrisitas

  ∑−∑ ∑      <  dimana: Fx

= Angka keamanan

ΣV

= Jumlah gaya vertikal

ΣH

= Jumlah gaya horisontal

Σ MT = Jumlah momen tahan Σ MG = Jumlah momen guling e

= Eksentrisitas

a. Muka Air Normal

1. Stabilitas terhadap guling

∑ >1,50   ∑  >1,50   , , 4,951>1,50⟹  ℎ   ℎ .

Kelompok 4

89

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

2. Stabilitas terhadap geser 

 >1,00   ∑× ∑   ,×ta° , >1,00 1,167>1,00⟹  ℎ   ℎ . 3. Stabilitas terhadap eksentrisitas

  ∑−∑ ∑    ,,−,    25,433       <    , 25,433< , 1,5671,50   ∑  >1,50   , , 7,303>1,50⟹  ℎ   ℎ . 2. Stabilitas terhadap geser 

 >1,00   ∑× ∑   ,×ta° , >1,00 1,103>1,00⟹  ℎ Kelompok 4

90

Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Tetap di Sungai Sidilanitano Kec. Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara

  ℎ . 3. Stabilitas terhadap eksentrisitas

  ∑−∑ ∑    ,,−,    28,088       <    , 28,088< , 1,088