PERENCANAAN AMBANG PELIMPAH BENDUNGAN KEUMIRUE (INONG) DI KABUPATEN ACEH BESAR PROVINSI NANGROE ACEH DARUSSALAM
JURNAL
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST)
Disusun Oleh : AVIF GALANG ARYO NUGROHO NIM. 0710640037 - 64
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK MALANG 2014
LEMBAR PERSETUJUAN PERENCANAAN AMBANG PELIMPAH BENDUNGAN KEUMIRUE (INONG) DI KABUPATEN ACEH BESAR PROVINSI NANGROE ACEH DARUSSALAM
JURNAL Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST)
Disusun Oleh : AVIF GALANG ARYO NUGROHO NIM. 0710640037 - 64
Telah diperiksa dan disetujui oleh : Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. Aniek Masrevaniah, Dipl.HE NIP. 19470612 197803 2 001
Ir. Mohammad Taufiq, MT. NIP. 19590703 198903 1 003
PERENCANAAN AMBANG PELIMPAH BENDUNGAN KEUMIRUE (INONG) DI KABUPATEN ACEH BESAR PROVINSI NANGROE ACEH DARUSSALAM Avif Galang Aryo Nugroho1,Aniek Masrevaniah2,Mohammad Taufiq2 1 Mahasiswa Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang 2 Dosen Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang e-mail:
[email protected]
ABSTRAK Pelimpah merupakan bangunan pelengkap dari suatu bendungan yang berfungsi untuk membuang kelebihan air ke arah hilir. Perencanaan pelimpah dipengaruhi oleh beberapa aspek teknis yaitu: kondisi topografi, geologi/geoteknik, jenis material dasar sungai, morfologi sungai, hidrologi dan hidrolika. Dari perhitungan hidrologi didapatkan hasil debit banjir rancangan diperoleh debit inflow Q1000 th = 1943,6 m3/dt, dengan lebar pelimpah 86,0 m tipe overflow, tinggi pelimpah 3,0 m outflow Q1000 th = 1299,0 m3/dt dan tinggi muka air di atas ambang = 3,73 m. Sedangkan untuk inflow QPMF = 3461,1 m3/det, outflow QPMF = 2512,8 m3/det dan tinggi muka air di atas ambang = 5,82 m. Dari perhitungan stabilitas konstruksi sesuai dengan dimensi yang direncanakan, diperoleh hasil bahwa konstruksi ambang pelimpah yang direncanakan aman terhadap geser, guling dan daya dukung tanah. Pada konstruksi beton bertulang ambang pelimpah direncanakan kualitas beton f’c = 20 MPa dan fy = 400 MPa tulangan ganda dengan tulangan pokok D10-150 dan tulangan bagi D6-125 serta tulangan ganda tulangan pokok D14-100 dan tulangan bagi D6-125 pada bagian lantai pengarah. Kata kunci : pelimpah, hidrologi, hidrolika, stabilitas, beton bertulang ABSTRACT Spillway is complementary building of a dam that serves to draine excess water to downstream. Design spillway is influenced by several technical aspects, such as: condition of topography, geology/geotechnical, material of riverbed, river morphology, hydrology and hydraulics. From the calculation results of design flood inflow discharge obtained Q1000 th = 1943.6 m3/s, with a overflow spillway width of 86.0 m, 3.0 m of high spillway, outflow Q1000 th = 1299.0 m3/s and the water level above the crest of spillway = 3.73 m. As for the inflow QPMF = 3461.1 m3/s, the outflow QPMF = 2512.8 m3/s and the water level above the crest of spillway = 5.82 m. According Construction of the stability calculation to the planned dimensions, the result that the planned construction of spillway secure from shear strength, slidding, and bearing capacity of soil. On the reinforced concrete construction was designed spillway f'c = 20 MPa quality concrete and fy =400MPa with double the principal reinforcement for D6-125 D10-150 and double reinforcement too D14-100 D6125 reinforcement on the floor director. Key words: spillway, hydrology, hydraulics, stability, reinforced concrete
I. PENDAHULUAN Pelimpah merupakan bangunan pelengkap dari suatu bendungan yang berfungsi untuk membuang kelebihan air ke arah hilir. Untuk bendungan yang tinggi, konstruksi pelimpah dibuat dari beton sedangkan untuk bendungan rendah dapat menggunakan pasangan batu kali. Konstruksi tersebut hendaknya dirancang sedemikian rupa sehingga kapasitas konstuksinya cukup untuk mengalirkan debit banjir, dan memenuhi kondisi hidraulika yang baik. (Masrevaniah,2012: 1). Bendungan Keumirue (Inong) terletak di Krueng Inong dengan luas tangkapan hujan (catchment area) 324,41 km2. Secara umum kondisi daerah studi adalah pegunungan bergelombang dengan tumbuhan perdu sampai dengan tanaman keras yang merupakan hutan dengan kondisi yang cukup baik. Fungsi dari Bendungan Keumirue (Inong) adalah untuk menjaga dan menjamin tersedianya suplay air irigasi Kr. Aceh, menjamin tersedianya air baku untuk Kabupaten Aceh Besar dan Kota Banda Aceh, PLTA,konservasi air di hutan lindung Jantho dan juga untuk pengendalian banjir untuk daerah hilir Kr. Aceh yaitu Kota Banda Aceh dan Kabupaten Aceh Besar. Sehingga bendungan Keumirue (Inong) merupakan bendungan serbaguna (multipurpose) yang dapat diandalkan untuk meningkat pertumbuhan ekonomi di daerah Kabupaten Aceh Besar dan Kota Banda Aceh. Sumber air bendungan ini berasal dari Kr. Aceh Hulu yang mempunyai kualitas air yang cukup baik, bersih dan debit andalan yang cukup. II. METODOLOGI PERENCANAAN Analisa Hidrologi Analisa hidrologi dilakukan dalam perencanaan bangunan air bertujuan untuk memahami karakteristik hidrologi dan untuk mendapatkan nilai debit banjir rancangan (design flood) yang akan digunakan untuk perhitungan hidrolika struktur. Lingkup analisa hidrologi meliputi analisa curah hujan rancangan
(design rainfall) dan analisa debit banjir rancangan. Analisa Curah Hujan Rerata Daerah Berdasarkan teori tersebut karena daerah studi memiliki 2 stasiun penakar hujan dan luas DAS 324,41 km2, maka dalam penelitian ini menggunakan metode rata-rata aljabar (Sosrodarsono, 2006:27) : 1 R R1 R2 R3 ........ Rn n Dimana : R : Curah hujan rerata daerah n : Jumlah titik-titik (pos) pengamatan R1, R2, Rn : Curah hujan di tiap titik pengamatan 1,2,..n Distribusi Log Pearson Tipe III Dalam studi ini dipakai Metode Log Pearson Type III dengan pertimbangan bahwa cara ini lebih fleksibel dan dapat dipakai untuk semua sebaran data, dimana besar harga parameter statistiknya (Cs dan Ck) tidak ada ketentuan. Adapun langkah-langkah dalam perhitungan curah hujan rancangan berdasarkan Log Pearson Type III adalah sebagai berikut (Soemarto, 1987 : 243) : Data hujan harian maksimum tahunan sebanyak n tahun diubah dalam bentuk logaritma. Menghitung harga rata-rata logaritma dengan rumus berikut ini :
n Logx i Logx i 1 n
Menghitung harga standard deviasi dengan rumus berikut ini: S1
n 2 ( Log x i Log X ) i 1 n 1
Menghitung koefisien kepencengan dengan rumus berikut ini: n 3 Log x i Log X Cs i 1 n 1n 2 S1 3
Menghitung logaritma debit dengan waktu balik yang dikehendaki dangan rumus berikut ini : Log Q Log X G.Si
Menghitung antilog dari log Q untuk mendapatkan debit banjir dengan waktu balik yang dikehendaki QT Dimana : Log Q = Logaritma curah hujan rancangan dengan kala ulang T tahun Log X = rata-rata logaritma data N = banyaknya tahun pengamatan S1 = simpangan baku data Cs = koefisien kepencengan G = koefisien frekuensi Curah Hujan Maksimum Yang Mungkin Terjadi (Probable Maximum Precipitation, PMP) Untuk analisa PMP ini digunakan cara statistik dengan persamaan Hershfield (Soemarto, 1995:155) : X m X n Km . Sn Dengan: Xm = curah hujan maksimum yang tercatat (mm/hari) X n = rata-rata series data hujan harian maksimum tahunan (mm/hari) Km = variabel statistik, yang dipengaruhi oleh distribusi frekuensi nilai-nilai ekstrim Sn = standart deviasi series data hujan harian maksimum tahunan (mm/hari) Distribusi Hujan Jam-jaman Model PSA 007 Untuk mendapatkan curah jamjaman selanjutnya sesuai dengan PSA 007, distribusi hujan disusun dalam bentuk genta, dimana hujan tertinggi ditempatkan di tengah, tertinggi kedua di sebelah kiri, tertinggi ketiga di sebelah kanan dan seterusnya. Tabel 1. Intensitas hujan dalam % yang disarankan PSA 007 Kala Ulang (Tahun) 5 10 25 50 100 1000 PMP
0,5 32 30 28 27 26 25 20
0,75 41 38 36 35 34 32 27
1 48 45 43 42 41 39 34
Durasi Hujan (Jam) % 2 3 59 66 57 64 55 63 53 61 52 60 49 57 45 52
6 78 76 75 73 72 69 64
Sumber : Anonim (1999 : 38)
12 88 88 88 88 88 88 88
24 100 100 100 100 100 100 100
Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Hidrograf satuan sintetis Nakayasu dihitung menggunakan persamaan (Soemarto 1995:100): CA.R o Qp 3,6 0.3T T p 0,3 Dengan : Qp = Debit puncak hidrograf satuan (m3/det) Ro = Hujan satuan (mm) Tp = Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) T0,3= Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari puncak sampai 30% dari debit puncak CA= Luas daerah aliran sungai (km2) Untuk menentukan Tp dan T0,3 digunakan pendekatan rumus sebagai berikut : = tg + 0,8 tr Tp T0,3 = tg tr = 0,5 tg sampai tg tg adalah time lag yaitu waktu antara hujan sampai debit puncak banjir (jam). tg dihitung dengan ketentuan sebagai berikut : - Sungai dengan panjang alur L 15 km : tg = 0,4 + 0,058 L Sungai dengan panjang alur L 15 km : tg = 0,21 L0,7 dengan : tr = Satuan Waktu hujan (jam) =Koefisien karakteristik hidrograf, untuk = 2 ( Pada daerah pengaliran biasa) =1,5 (Pada bagian naik hydrograf lambat, dan turun cepat = 3 (Pada bagian naik hidrograf cepat, turun lambat) i
tr t
O
0 .8 tr
tg
le n g ku n g n a ik
le n g k u n g tu ru n
Qp 2
0 .3 Q p 0 .3 Q Tp
T o .3
1 .5 T o .3
Gambar 1. Hidrograf Satuan Sintetik Metode Nakayasu
1. Pada waktu naik : 0 < t ≤ Tp t Q( t ) TP
2, 4
. QP
Dengan : Q(t) = Debit pada jam ke t (m3/detik) t = Waktu (jam) 2. Pada kurva turun (decreasing limb) a. Selang nilai : TP t (TP+T0,3) ( t Tp) T 0 ,3
Q( t ) Qp . 0,3 b.Selang nilai:(Tp+T0,3) t (Tp+T0,3+1,5 T0,3) ( t T p 0 ,5 T 0 ,3 ) 1,5T0 ,3 Q Qp 0,3 (t )
c. Selang nilai : t > (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3) ( t T p 1,5T0 ,3 ) 2,0T0 ,3 Q Qp 0,3 (t )
Hidrograf Banjir Secara matematik tabulasi perhitungan hidrograf banjir tersebut diatas dengan ditambah aliran dasar dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut : n
Qk B f U i . Pn i 1 i 1
Dimana : Qk = Debit Banjir pada jam ke - k Ui = Ordinat hidrograf satuan (i = 1, 2, 3 .. .n) Pn = Hujan netto (hujan efektif) dalam waktu yang berurutan (n = 1,2,..n) Bf = Aliran dasar (base flow) Penelusuran Banjir (Flood Routing) Penelusuran banjir adalah sebuah cara untuk menentukan modifikasi aliran banjir. Hal ini berdasar pada konfigurasi gelombang banjir yang bergerak pada suatu tampungan (saluran atau waduk). Penelusuran banjir di waduk diperlukan untuk mengetahui debit outflow maksimum dan tinggi air maksimum di atas ambang pelimpah pada debit outflow yang bersesuaian sebagai dasar perencanaan hidrolika struktur. Prosedur penelusuran banjir pada prinsipnya berdasar pada perhitungan
persamaan kontinuitas massa aliran sederhana sebagai berikut : Inflow - outflow = perubahan kapasitas dS I–O= dt Bila dinyatakan dalam finite interval waktu: S t 1 S t 1 2 ( I t I t 1 )t 1 2 (Ot Ot 1 )t Atau I t I t 1 S t Ot S t 1 Ot 1 2 t 2 t 2 I t I t 1 2 Dimana : I t =Aliran masuk (inflow hidrograf) pada permulaan waktu t I t 1 =Aliran masuk pada akhir waktu t O t =Aliran keluar (outflow hidrograf) pada permulaan waktu t O t 1 =Aliran keluar pada akhir waktu t S t =Aliran masuk pada akhir waktu t S t 1 =Aliran masuk pada akhir waktu t ψ,Φ =Fungsi tampungan untuk penelusuran banjir Kurva Kapasitas Tampungan Waduk (Storage Curve) Untuk menghitung volume antar interval kontur dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut (Kumar, 2001 : 882): A A2 h S 1 2 Atau dengan pendekatan : h S A1 A2 A1 . A2 3 Dimana A1 , A2 , A3 , A4 ...... menunjukkan luasan diantara garis elevasi berurutan yang mempunyai interval tingginya adalah h. Dari kapasitas tampungan berbagai tinggi permukaan air yang diplot dan dianalisis, akan diperoleh kurva kapasitas tampungan waduk. Analisa Hidrolika Analisa hidrolika dilaksanakan dengan tujuan untuk menganalisis hasil
hitungan secara empirik yang kemudian digunakan sebagai dasar pemilihan bentuk, tipe dan perlakuan yang akan direncanakan dan dilaksanakan terhadap bangunan di lapangan. Pelimpah Langsung (Overflow) Kapasitas aliran yang melalui pelimpah merupakan debit keluaran dari tampungan waduk yang telah mencapai kapasitas maksimum. Debit yang melalui mercu pelimpah dihitung dengan rumus (Sosrodarsono, 2002 : 181) : Q = C . L . H3/2 Dimana : Q = debit (untuk perencanaan digunakan debit banjir-rencana, m3/det) C = koefisien limpahan L = lebar efektif ambang (m) H = total tinggi tekanan air di atas ambang (termasuk tinggi tekanan kecepatan aliran pada saluran pengarah aliran) (m) Koeffisien debit Koefisien debit dapat juga ditentukan berdasarkan rumus empiris Iwasaki. Rumus ini hanya berlaku untuk tipe standar dan dinding hulu ambang tegak (Masrevaniah, 2012:16): 0 ,99 Hd C d 2,200 0,0416 P h 1 2a H d C 1,60 h 1 a Hd Dimana : C = koefisien limpahan untuk semua tinggi tekan Cd = koefisien limpahan untuk tinggi tekan rencana h = tinggi air di atas mercu ambang Hd = tinggi tekan rencana di atas mercu ambang P = tinggi ambang a = konstanta (diperoleh pada saat h = Hd, yang berarti C = Cd) Lebar efektif ambang pelimpah ( Beff)
Besarnya perbandingan antara Beff dan B dipengaruhi oleh bentuk pilar bagian hulu, tembok tepi dan kedalaman air (Sosrodarsono,2002:183) :
Beff B 2N .K p K a H
Koefisien kontraksi pilar (Kp) ditentukan sebagai berikut : - pilar dengan bentuk depan persegi 0,02 - pilar dengan bentuk depan bulat 0,01 - pilar dengan bentuk depan runcing 0,01 Koefisien kontraksi tembok tepi (Ka) sebagai berikut : - tembok tepi bersudut runcing 0,2 - tembok tepi bersudut bulat/tumpul 0,1 Perencanaan Profil Ambang Pelimpah Berdasarkan metode The United State Army Corps of Engineers telah menyusun beberapa bentuk baku pelimpah di Waterways Experiment Station (WES), dinyatakan berdasar lengkung Harrold (Chow 1997: 330): Xn = K . Hdn-1 . Y Dengan: X, Y = koordinat profil mercu dengan titik awal pada titik tertinggi mercu, Hd = tinggi tekan rancangan tanpa tinggi kecepatan dari aliran yang masuk, K, n = parameter yang tergantung pada kemiringan muka pelimpah bagian hulu. Dari profil lengkung Harrold, bagian hilir pelimpah dirubah profilnya menjadi garis lurus dengan kemiringan 1 : 1 atau 1 : 0,8. Analisa Stabilitas Konstruksi Kokoh dan stabilnya konstruksi bangunan merupakan syarat mutlak yang harus dipenuhi, sehingga dalam perencanaan perlu diperhitungkan dimensi dari bangunan tersebut serta kondisi kekuatan tanah tempat bangunan tersebut berdiri. Adapun dalam perhitungan stabilitas pelimpah, gaya-gaya yang bekerja pada pelimpah adalah (Sosrodarsosno, 1994 : 214) :
Beban vertikal W = bahan . An Dimana : W =berat sendiri (ton) bahan =berat jenis bahan (t/m3) An =volume tiap satuan panjang (m3) Tekanan air (hidrostatis dan hidrodinamis) Tekanan hidrostatis (Pw) : Pw 1 w H 2 2 Tekanan hidrodinamis (Pe) : 7 Pe . Kh. w . H 2 12 Dimana : Pw = tekanan air statis (ton) Pe = tekanan air hidrodinamis (ton) w = berat jenis air (ton/m3) Kh = koefisien gempa H = tinggi muka air (m) Tekanan tanah (aktif dan pasif) Tekanan Tanah Aktif 1 Pa = .Ka. .H 2 2c Ka .H 2 Tekanan Tanah Pasif 1 Pp = .H .Kp 2c Kp . 2 dimana : Pa = tekanan tanah aktif (ton) Pp = tekanan tanah pasif (ton) Ka = koefisien tekanan tanah aktif Pa = tekanan tanah aktif (ton) Pp = tekanan tanah pasif (ton) Ka = koefisien tekanan tanah aktif 1 sin = = tan 2 45 o 1 sin 2 Kp = koefisien tekanan tanah pasif 1 sin = = tan 2 45 o 1 sin 2 3 = berat jenis tanah (ton/m ) H = tinggi tanah (m) C = kohesi tanah (ton/m2) = sudut geser dalam tanah () Tekanan angkat atau gaya angkat air (uplift) lp Up h1 .H d lo Dimana :
Up h1 h2 lp lo
= = = = =
tekanan uplift (ton) tinggi air di hulu (m) tinggi air di hilir (m) panjang lintasan air rembesan (m) panjang total lintasan air rembesan dari titik G ke titik tertentu (m) ΔH = perbedaan muka air hulu dan hilir pelimpah (m) Kekuatan gempa yang diperhitungan secara horisontal terhadap titik tinjauan paling kritis (turning point) Berat bangunan : We = W . kh Dengan: We = gaya akibat pengaruh gempa (ton) W = berat sendiri bangunan (gaya vertikal) (ton) kh = koefisien gempa horisontal Keamanan stabilitas pelimpah ini ditinjau terhadap bahaya guling, geser dan daya dukung tanah pondasi. Kestabilan terhadap guling dihitung dengan rumus : Mv > 1,5 Keadaan normal, SF = Mh Mv Keadaan gempa, SF = > 1,2 Mh Dengan: SF = angka keamanan (safety factor) Mt = momen tahan (ton.m) Mg = momen guling (ton.m) Kestabilan konstruksi terhadap geser atau gelincir yang disebabkan oleh gaya horisontal aktif atau gaya geser dihitung dengan rumus : f . V SF = H
V = H =
jumlah gaya vertikal (ton)
jumlah gaya horisontal jumlah gaya horisontal aktif (ton) f = koefisien geser antara tanah dasar pondasi dengan dasar pondasi Kestabilan terhdap daya dukung pondasi dihitung dengan Menurut Bowles (1968) mengusulkan persamaan kapasitas dukung ijin neto yang dikaitkan dengan
nilai SPT dinaikkan kurang lebih 50% nya, dan sekaligus memberikan faktor kedalaman pondasi, sebagai berikut: Untuk lebar B < 1,2 m : = 20.N.Kd Untuk lebar B > 1,2 m : ,
= 1,25 Dimana: = kapasitas dukung ijin neto dalam satuan kN/m2, untuk penurunan sebesar 2,54 cm (1”). (kN/m2) = jumlah pukulan, = faktor kedalaman pondasi, dengan nilai maksimum Kd = 1,33 = 1 + 0,33 = lebar pondasi (m) = kedalaman pondasi (m) Letak arah resultan gaya horizontal dan gaya vertikal berpengaruh terhadap kestabilan bangunan. Bangunan akan stabil apabila arak resultan gaya terletak di dalam batas 1/6 B ke kanan maupun ke kiri titik tengah panjang pondasi. Perhitungan eksentrisitas menggunakan persamaan sebagai berikut: ∑ ∑ = − ∑ Jika e < B/6, maka: ∑ 1± / = Jika B/6 < e < B/3, maka: ∑ . = . < = 3
−
.
<
Dimana: σ = besarnya reaksi daya dukung tanah (t/m2) e = eksentrisitas pembebanan = daya dukung tanah ijin ∑ = jumlah gaya vertikal (ton) B = lebar pondasi (m) L = panjang pondasi = 1 meter A = luas dasar pondasi per meter panjang (m2) X = lebar efektif dari kerja reaksi pondasi (m) Desain Penulangan dan Pembetonan Konstruksi Pelimpah
Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03 bahwa dalam perencanaan tubuh pelimpah menggunakan desain plat. Untuk pembebanan hidup dan mati dapat dihitung dengan persamaan : U = 1,2 D + 1,6 L Dimana: U = kekuatan yang diperlukan D = beban mati pada keadaan layan L = beban hidup pada keadaan layan Tebal efektif merupakan jarak dari serat tekan ke titik berat tulangan tekan. Untuk menghitung tebal efektif sebuah plat dapat menggunakan persamaan : d = h – p – 1/2. Dimana: d = tebal efektif (mm) p = tebal penutup beton (mm) h = tinggi total pelat (mm) = rencana diamater tulangan pokok (mm)
h
φ tulangan utama
d
½xxφ
x
p
Gambar 2. Hubungan antara h, d, dan penutup beton p ′ Dengan nilai < 30 MPa maka persamaan umum untuk hubungan momen, ukuran beton, dan mutu baja beton sebagai berikut: Mu fy . . f y 1 0,588. . ' 2 b.d f c Dimana: Mu = momen lapangan (Mpa) b = panjang per satuan lebar (m) = faktor reduksi kekuatan = 0,8 d = tebal efektif plat (m) ′ = Kuat Tekan Beton Rencana (MPa) = kuat tarik baja (MPa) ρ = rasio tulangan Perhitungan luas tulangan perlu menggunakan persamaan sebagai berikut AStotal = .b. d
Dengan melihat rasio tulangan minimum, dapat dihitung pula luas tulangan minimum menggunakan persamaan: = ρmin. b . d Asmin Dimana : AStotal = luas tulangan perlu (mm2) ASmin = luas tulangan minimum (mm2) ρ = rasio tulangan ρmin = rasio tulangan minimum b = panjang per satuan lebar (mm) d = tebal efektif plat (mm) Tabel 2. Tulangan minimum (ρmin) yang disyaratkan = 400 Mpa
Mutu Beton
= 250 Mpa
Balok dan umumnya
0,0056
0,0035
4 . 3 0,0025
4 . 3 0,0018
Alternatif Pelat
Sumber: Vis WC, (1993:51) Sesuai dengan SKSNI T15-1991-03 Pasal 3.16.12, dalam arah tegak lurus terhadap tulangan utama harus disediakan tulangan pembagi (demi tegangan susut dan suhu). (Vis, 1993:78). , . . Untuk fy = 240 MPa : As = ,
. .
Untuk fy = 400 MPa : As = Tabel 3. Tulangan maksimum (ρmaks) yang disyaratkan MPa (kg/cm2) 240 (2400) 400 (4000)
′
MPa (kg/cm2)
15 (150)
20 (200)
25 (250)
30 (300)
35 (350)
0,0242
0,0323
0,0404
0,0484
0,0538
0,0122
0,0163
0,0203
0,0244
0,0271
Sumber: Vis WC, (1993:52) III. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Hidrologi Dalam pelaksanaan studi ini menggunakan data hujan dari dua stasiun penakar hujan yang berpengaruh terhadap DAS Krueng Aceh yaitu stasiun Padangtiji dan stasiun Tangse dengan ketersediaan data curah hujan bulanan antara tahun 1990 sampai dengan 2005.
Tabel 4. Curah hujan rerata daerah No
Tahun
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Curah Hujan Rerata (mm/hari) Curah Hujan Padangtiji Tangse Maksimum 42,0 86,5 86,5 62,5 62,5 35,0 110,0 110,0 32,5 40,0 88,5 88,5 43,5 148,5 148,5 112,5 47,5 112,5 96,5 96,5 47,0 127,5 127,5 53,0 53,0 25,0 53,0 48,5 96,0 96,0 57,0 100,0 100,0 80,0 80,0 30,5 84,0 45,0 84,0 51,5 109,0 109,0 76,5 190,5 190,5 83,0 39,0 83,0
Tabel 5. Perhitungan curah hujan rancangan metode Log Pearson Type III No.
XT (mm/hari)
Kala Ulang (T)
P
(tahun)
(%)
K
S log X
K*(S log X)
Log X rerata
Log XT
[2] 1,01
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
99,0099 20 10 4 2 1 0,1
-2,169 0,830 1,302 1,821 2,163 2,478 3,392
0,134 0,134 0,134 0,134 0,134 0,134 0,134
-0,2905 0,1111 0,1743 0,2438 0,2897 0,3318 0,4542
1,988 1,988 1,988 1,988 1,988 1,988 1,988
1,697 2,099 2,162 2,232 2,277 2,320 2,442
49,81 125,56 145,24 170,44 189,44 208,75 276,71
[1] 1 2 3 4 5 6 7
5 10 25 50 100 1000
Dari hasil analisa PMP (Probable Maximum Precipitation) yang dipakai untuk menganalisa banjir terbesar yang mungkin terjadi kemudian digunakan sebagai kontrol terhadap analisa perencanaan kapasitas pelimpah adalah sebesar 505,036 mm/hari. Tabel 6. Distribusi hujan netto jam jaman metode PSA 007 (dalam %) No
Jam Ke
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
5 4,0 11,3 70,0 6,7 4,0 4,0
10 4,0 12,0 68,0 8,0 4,0 4,0
Kala Ulang (Tahun) 25 50 100 4,0 4,0 4,0 12,3 13,0 13,3 67,0 65,0 64,0 8,7 10,0 10,7 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0
1000 4,0 14,3 61,0 12,7 4,0 4,0
PMP 4,0 16,0 56,0 16,0 4,0 4,0
Tabel 7. Perhitungan hujan netto jamjaman Kala ulang Hujan rancangan Koef.Pengaliran Hujan netto/Hujan efektif
No.
Jam ke t
1 2 3 4 5 6
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 S Hujan netto (hujan efektif)
(Tahun) 5 10 25 50 100 1000 PMP (mm/hari) 125,563 145,242 170,445 189,445 208,747 276,712 505,035 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 (mm/hari) 100,451 116,194 136,356 151,556 166,998 221,370 404,028 Hujan netto jam-jaman (mm/jam) 25 Th 50 Th 100 Th 1000 Th 4,645 5,163 5,689 7,541 14,322 16,779 18,963 27,023 77,806 83,897 91,023 115,003 10,064 12,907 15,171 23,880 4,645 5,163 5,689 7,541 4,645 5,163 5,689 7,541
5 Th 3,422 9,696 59,884 5,703 3,422 3,422
10 Th 3,958 11,875 67,291 7,917 3,958 3,958
PMP 13,764 55,055 192,692 55,055 13,764 13,764
85,549
98,957 116,128 129,073 142,224 188,530 344,092
Dari data yang diperoleh sebagai berikut : Volume tampungan efektif = 60,87 x 106 m3, volume tampungan mati (sedimen) = 14,84 x 106 m3, volume tampungan waduk bruto = 75,71 x 106 m3. Sehingga didapatkan nilai elevasi ambang pelimpah + 203,00 dan luas genangan air waduk pada elevasi ambang pelimpah sebesar 237,33 Ha.
Gambar 3. Hidrograf Banjir Rancangan HSS Nakayasu DAS Bendungan Keumireu Inong
Gambar 4. Grafik hubungan elevasi, luas genangan dan tampungan waduk Analisa Hidrolika Pelimpah didesain dengan Q1000 dan dikontrol dengan QPMF, dengan mempertimbangkan fungsi bendungan Keumireu Inong sebagai pengendali banjir sebesar 1300 m3/dt maka lebar ambang pelimpah direncanakan 86 m dan tinggi 3,0 m. Inflow Q1000 Th = 1943,6 m3/dt 2 3
2 3
Q 1943,6 = 3,73 m Hd= = C.L 2 . 86 Dalam perhitungan koefisien limpahan menggunakan rumus Iwasaki, dimana untuk menghitung nilai C pada hubungan antara kedalaman aliran dan debit yang melalui ambang pelimpah diperlukan nilai Hd, sedangkan nilai Hd diperoleh dari hasil flood routing. Tabel 8. Rekapitulasi hasil penelusuran banjir melalui pelimpah No
1 2 3 4 5 6 8
Kala Ulang T
Q Inflow Maksimum
(tahun)
(m /detik)
(m /detik)
H Maksimum Di Atas Ambang Pelimpah (m)
5 10 25 50 100 1000 PMF
924,8 1058,4 1233,3 1358,2 1488,6 1943,6 3461,1
546,3 639,2 759,7 854,6 952,8 1299,0 2512,8
2,08 2,31 2,60 2,81 3,03 3,73 5,82
3
Q Outflow Maksimum 3
Elevasi Muka Air Banjir (m)
205,1 205,3 205,6 205,8 206,0 206,7 208,8
Reduksi Banjir Maksimum (m3/detik)
(%)
378,5 419,1 473,6 503,5 535,8 644,6 948,4
40,9 39,6 38,4 37,1 36,0 33,2 27,4
Gambar 5. Hidrograf Q1000Th inflowoutflow pelimpah Bendungan Keumireu Inong Profil pelimpah direncanakan menggunakan OGEE Tipe I : R1 =0,2 Hd =0,746 m Jarak R1 =0,282 Hd =1,051 m R2 =0,5 Hd =1,864 m Jarak R2 =0,175 Hd =0,653 m Perhitungan lengkung Harrold: X1,85 = 2 . Hd0,85 . Y Sehingga diperoleh titik potong gradien : (x,y) = (4,087,2,209). Analisa Stabilitas Kondisi struktur ambang pelimpah dianalisa dengan beberapa kondisi, bangunan pelimpah perlu diadakan tinjauan dengan 6 kondisi yaitu: Kondisi I : Kosong (tanpa gempa) Kondisi II : Kosong pada keadaan gempa Kondisi III : Air penuh pada keadaan normal (tanpa gempa) Kondisi IV : Air penuh pada keadaan gempa Kondisi V : Saat banjir Qpmf pada keadaan normal (tanpa gempa) Kondisi VI : Saat banjir Qpmf pada keadaan gempa Berikut data-data yang diperlukan dalam perhitungan : Berat jenis tanah kering (γ t) =1,607 ton/m3 Berat jenis beton = 2,4 ton/m3 Spesific gravity (Gs) = 2,738 Void ratio (e) = 1,067 Berat jenis tanah jenuh (γ sat) =1,841 ton/m3 Berat jenis tanah terendam (γ sub) =0,841 ton/m3 Berat jenis air (γ = 1,00 ton/m3 w)
Sudut geser dalam ( Ø ) = 28,44° Koefisien gempa (Kh) = 0,211 (Kv) = 0,07 Tabel 9. Rekapitulasi analisa stabilitas
Koefisien geser = 0,7 Dari hasil perhitungan diperoleh hasil pada tabel 9.
Angka keamanan terhadap guling
Angka Eksentrisit keamanan as terhadap geser
A Tinjauan kondisi normal 1 Kosong 2 Air Penuh 3 Banjir Q PMF
(SF Guling) ( SF >= 1,5 ) 43,20 aman 8,44 aman 3,73 aman
(SF Geser) (e) ( SF >= 1,5 ) ( SF
(σmaks) (σmin) (σijin) (ton/m2) (ton/m2) (ton/m2) ( SF<σijin ) ( SF<σijin ) 2,50 12,03 4,02 39,3 2,50 9,96 2,25 39,3 2,50 12,58 0,65 39,3
B Tinjauan kondisi gempa 1 Kosong 2 Air Penuh 3 Banjir Q PMF
( SF >= 1,2 ) 7,11 aman 4,74 aman 3,62 aman
( SF >= 1,2 ) ( SF
2,50 2,50 2,50
No.
Tinjauan analisa stabilitas
Analisa Penulangan dan Pembetonan Konstruksi Pelimpah Perhitungan bending momen yang terjadi pada pelimpah dianalisa dengan 2 potongan yaitu potongan A-A, potongan B-B. Pada potongan A-A pada kondisi penuh tanpa gempa direncanakan dengan tulangan ganda : f’c = 20 MPa fy = 400 MPa h = 300 mm b = 1000 mm P (tebal selimut) = 100 mm Ǿ utama = 10 mm Ǿ bagi = 6 mm β1 = 0,85
L/6
Tegangan maks
Tegangan min
( SF<σijin ) ( SF<σijin ) 14,44 1,61 11,48 0,73 12,75 0,48
Teganga n ijin
39,3 39,3 39,3
Sehingga, didapatkan tulangan utama D10–150 dan tulangan bagi D6 125. Pada potongan B-B pada kondisi penuh tanpa gempa direncanakan dengan tulangan ganda : f’c = 20 MPa fy = 400 MPa h = 1500 mm b = 1000 mm P (tebal selimut) = 100 mm Ǿ utama = 14 mm Ǿ bagi = 6 mm β1 = 0,85 Sehingga, didapatkan tulangan utama D14–100 dan tulangan bagi D6– 125.
Gambar 6. Detail konstruksi penulangan Bendungan Keumireu Inong diperoleh I. KESIMPULAN hasil sebagai berikut : Berdasarkan hasil analisa perencanaan ambang pelimpah
1.
Hasil perhitungan debit banjir rancangan diperoleh debit banjir rancangan maksimum inflow dan outflow : Debit banjir rancangan dengan kala ulang 1000 th sebagai dasar perencanaan ambang pelimpah Q1000 th = 1943,6 m3/det dan outflow = 1299,0 m3/det Debit banjir rancangan maksimum yang mungkin terjadi (PMF), QPMF = 3461.50 m3/dt dan outflow = 2512,8 m3/det yang digunakan sebagai kontrol dalam perencanaan. 2. Dengan mempertimbangkan fungsi bendungan sebagai pengendali banjir, dari hasil perhitungan penelusuran banjir melalui pelimpah (flood routing) diperoleh dimensi pelimpah overflow dengan lebar pelimpah (B) = 86 m, tinggi pelimpah (P) = 3,0 m dan tipe mercu pelimpah OGEE. 3. Dari hasil perhitungan penelusuran banjir melalui pelimpah (flood routing) diperoleh tinggi muka air waduk maksimum : Q1000 th, Hd = 3,73 m (el = +206,73 m) QPMF,Hd = 5,82 m (el = +208,82 m) 4. Dari hasil analisa stabilitas ambang pelimpah aman terhadap guling, geser, eksentrisitas serta daya dukung tanah. 5. Pada konstruksi beton bertulang ambang pelimpah direncanakan kualitas beton f’c = 20 MPa dan fy = 400 MPa tulangan ganda dengan tulangan pokok D10-150 dan tulangan bagi D6-125 serta tulangan ganda tulangan pokok D14-100 dan tulangan bagi D6-125 pada bagian lantai pengarah. II. DAFTAR PUSTAKA Anonim. 1986. Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi Bagian Penunjang. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum
Anonim.
1991. Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 N.I2. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Anonim. 1991. SKSNI T-15-1991-03 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Anonim. 1999. Panduan Perencanaan Bendungan Urugan. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum. Chow, V.T. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta : Erlangga Hardiyatmo, Hary Christady. 1996. Teknik Pondasi I. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Hardiyatmo, Hary Christady. 2006 . Mekanika Tanah II . Yogyakarta : UGM Press Kumar, Santosh. 2001. Irrigation Engineering and Hydrulic Structures. Delhi : Khanna Publisher Masrevaniah, Aniek. Prastumi. 2008. Bangunan Air. Surabaya : Srikandi Masrevaniah, Aniek. 2012. Konstruksi Bendungan Urugan Pelimpah (Volume II). Malang : CV Asrori Soemarto, CD. 1987. Hidrologi Teknik. Surabaya : Usaha Nasional. Soemarto, CD. 1995. Hidrologi Teknik Edisi ke-2. Jakarta : Erlangga Soewarno, 1995. Hidrologi Jilid 1. Bandung : Nova Sosrodarsono, Suyono. Takeda, Kensaku. 2002. Bendungan Type Urugan. Jakarta: Pradnya Paramita Sosrodarsono, Suyono. Takeda, K., 2006. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta: Pradnya Paramita. Vis, WC. Kusuma, Gideon, 1993. DasarDasar Perencanaan Beton Bertulang. Jakarta: Erlangga.
