a) Pertimbangan Perencanaan
Pertimbangan pemilihan bendung karet berdasarkan Pd T-09-2004-A adalah sebagai berikut :
- Alternatif penerapan bendung jenis lain yang lebih murah tanpa mengabaikan efektifitasnya bagi tujuan dibangunnya bendung;
- Bendung karet hanya diterapkan pada kondisi yang apabila digunakan bendung tetap akan menimbulkan peningkatan ancaman banjir yang sulit diatasi;
- Alternatif bendung karet dipilih apabila bendung gerak jenis lain tidak bisa menjamin kepastian pembukaan bendung pada saat banjir datang, mengingat daerah yang harus diamankan terhadap ancaman banjir datang, mengingat daerah yang harus diamankan terhadap ancaman banjri merupakan kawasan penting.
b) Persyaratan Perencanaan
Persyaratan pemilihan bendung karet berdasarkan Pd T-09-2004-A adalah sebagai berikut :
Kondisi alur sungai, meliputi :
- kondisi aliran sub-kritis pada sungai muara
- tidak terjadi sedimentasi yang sedemikian berat sehingga mengganggu mekanisme kembang-kempisnya tabung karet
- tidak mengangkut sedimen kasar
- aliran sungai tidak mengangkut sampah yang besar dan keras
- air sungai tidak mengandung limbah kimia yang bisa bereaksi dengan karet Bahan, harus memenuhi persyaratan :
- tabung karet terbuat dari bahan yang elastis, kuat, kedap udara, tidak mudah terabrasi dan tahan lama
- perencanaan bahan karet baik jenis, kekuatan maupun dimensi hendaknya disesuaikan dengan kemampuan produsen untuk menyediakannya
Operasi dan Pemeliharaan
- Radiasi sinar ultraviolet terhadap karet tubuh bendung harus dikurangi semaksimal mungkin
- Bendung karet harus diamankan dari gangguan manusia yang tidak bertanggung jawab.
c) Persyaratan Kemanan Bangunan
Bangunan bendung dan bangunan pelengkap lainnya perlu didesain dengan memperhatikan kemanan bangunan ditinjau dari segi hidraulik, struktural, operasi dan pemeliharaan sesuai dengan SNI 03-1724-1989, yang meliputi :
(1) Kemanan hidraulik
- bahaya luapan pada bangunan tembok pangkal, tembok sayap udik dan hilir; - bahaya penggerusan setempat, degradasi dasar sungai dan penggerusan tebing; - bahaya erosi buluh akibat aliran di bawah dan di samping bangunan;
- bahaya kavitasi;
- bahaya akibat perubahan perilaku sungai. (2) Kemanan Struktural
Bangunan utama dan bangunan pelengkapnya harus memenuhi persyaratan kekuatan dan kestabilan struktur baik secara satu kesatuan maupun bagian per bagian dengan rincian meliputi :
- kekuatan terhadap benturan batu dan angkutan benda padat lainnya; - kestabilan bangunan terhadap guling, geser dan penurunan.
(3) Keamanan Operasi dan Pemeliharaan
keamanan operasi : bangunan utama dan bangunan pelengkap seperti pintu pengatur debit, penangkap pasir dan bagian-bagiannya agar didesain untuk dapat dioperasikan dengan mudah, aman dan efisien;
pemeliharaan : untuk menjaga fungsi dan keamanan bangunan setelah beroperasi diperlukan pemeliharaan dan pemantauan berkala; hal-hal yang perlu dipelihara yaitu :
- saringan dari sumbatan batu, sampah dan mengganti batang-batang yang rusak; - pembersihan berkala gorong-gorong pengumpul dari endapan sedimen secara hidraulik;
- pembilasan penangkap pasir secara periodik.
- pemeliharaan dan perbaikan lapisan tahan aus dan rip-rap d) Desain Hidraulik
Pelaksanaan pekerjaan yang perlu diperhatikan dalam detail desain bendung adalah sebagai berikut :
(1) Pra Desain Hidraulik Kegiatan pra desain meliputi :
(a) Persiapan pekerjaan yaitu pengumpulan, evaluasi dan analisis data. Data yang diperlukan yaitu :
data topografi berupa :
- peta yang meliputi daerah aliran sungai dengan skala minimum 1 : 50.000 atau yang lebih detail;
- peta situasi sungai di lokasi bangunan dengan skala 1 : 2000 dan peta detail dengan skala minimum 1 : 5000
data morfologi sungai seperti geometri sungai, data hidrograf aliran sungai dan perubahan-perubahan yang terjadi pada dasar sungai secara horisontal maupun vertikal;
data geometri sungai berupa : bentuk dan ukuran alur, palung, lembah sungai, kemiringan dasar sungai;
data angkutan sedimen berupa : gradasi material dasar sungai, laju dan gradasi angkutan sedimen dasar;
data hidrograf aliran sungai seperti : aliran banjir, frekuensi kejadian debit banjir, kurva massa aliran dan tinggi muka air sungai;
data geoteknik diantaranya : geomorfologi, stratigrafi dan struktur geologi serta kegempaan di daerah calon lokasi
data mekanika tanah : seperti sifat fisik tanah dan batauan serta sifat teknik tanah di sekitar calon lokasi;
data bahan bangunan : sumber dan jumlah bahan yang tersedia, jenis dan ketahanan umur, sifat fisik dan teknik bahan bangunan serta persyaratan kualitas bahan bangunan;
data lingkungan dan ekologi
(b) peninjauan lapangan : untuk memeriksa tingkat ketelitian data; mendapat masukan data morfologi sungai dan sifat sungai, mengetahu dan memperkirakan masalah yang akan timbul;
(c) penentuan lokasi bangunan harus dipilih berdasarkan studi perbandingan atas beberapa alternatif dengan mempertimbangkan fungsi bangunan dan faktor-faktor lain; topografi, morfologi sungai dan medan sekitarnya; geoteknik; lingkungan; pelaksanaan bangunan; dan mobilitas peralatan;
(d) penentuan debit desain mencakup :
debit desain banjir dengan kala ulang 100 tahun digunakan untuk mendesain bangunan pelimpah dan tembok pangkal;
debit desain sebesar debit alur penuh untuk bangunan peredam energi
debit andalan tertentu sesuai kebutuhan untuk kebutuhan irigasi dan kebutuhan pembilasan sedimen di gorong-gorong pengumpul serta penangkap pasir
(2) Penentuan Bentuk dan Dimensi (a) elevasi mercu bendung
Mercu bendung diletakkan pada elevasi yang diperlukan untuk pelayanan muka air pengambilan, atau didasarkan pada perhitungan bagi penyediaan volume tampungan air di hulu bendung.
(b) pembendungan
Tinggi bendung harus dibatasi untuk menghindari terjadinya : ancaman banjir di daerah hulu;
peningkatan energi terjunan yang berlebihan; vibrasi yang akan merusak tabung karet
Tinggi pembendungan maksimum ditetapkan tidak melebihi 0,3 H, dengan H adalah tinggi bendung. Pembendungan maksimum ini menentukan elevasi muka air pengempisan yang merupakan batas muka air tertinggi karena bendung karet harus sudah dikempiskan Pd T-09-2004-A. Untuk mengurangi besarnya vibrasi, pada tubuh bendung bisa diberi sirip yang letaknya di sebelah hilir mercu, atau jika pada kondisi mengempis, sirip berada pada ujung hilir lipatan.
(c) Penampungan dan pelepasan
Ketika bendung karet mengembang, di hulu bendung akan terjadi penampungan air. Pada alur sungai yang relatif lebar dan landai, volume tampungan cukup berarti sebagai penyediaan air tawar di daerah pantai. Pada bendung dengan volume tampungan yang besar sedangkan debit aliran relatif kecil, pengisian tampungan untuk mencapai muka air normal memerlukan waktu yang lama. Untuk menghindari pelepasan volume tampungan pada operasi pengempisan, bisa digunakan sistem panelisasi bendung Pd T-09-2004-A. (d) peredaman energi
energi terjunan
Energi terjunan diperhitungkan untuk kemungkinan yang paling membahayakan yaitu pada kondisi dengan asumsi sebagai berikut :
- muka air hulu setinggi muka air pengempisan;
- terjadi v-notch hingga mencapai dasar tubuh bendung; kolam peredam energi
Jenis dan dimensi kolam peredam energi direncanakan dengan metode yang berlaku, dengan prinsip :
- elevasi lantai ditentukan agar loncat air terjadi tepat pada ujung terjunan, blok pemecah arus bisa ditambahkan jika diperlukan.
- panjang lantai ditentukan hingga ujung hilir loncat air Penghitungan muka air hilir harus mempertimbangkan kemungkinan terjadinya degradasi dasar sungai. Struktur hidraulik kolam harus mempertimbangkan terjadinya pusaran air sebagai akibat aliran tidak merata karena timbulnya V-notch Pd T-09-2004-A.
(e) sirip (fin)
Sirip yang diletakkan di sebelah hilir/bawah mercu bendung sepanjang tabung karet berfungsi untuk menahan agar limpasan air dari atas mercu bendung tidak menempel menuruni sisi hilir tabung karet, dengan pertimbangan bahwa uliran air yang menempel tersebut tidak stabil dan akan menyebabkan terjadinya vibrasi ataupun osilasi Pd T-09-2004-A.
Prinsip penentuan lebar dan letak sirip adalah sebagai benkut :
menghindari menempelnya aliran limpasan di hilir bendung pada posisi setinggi mungkin;
tidak mempengaruhi aliran limpasan sempurna di atas mercu bendung
(f) bahan karet tubuh bendung
Lembaran karet terbuat dari bahan karet asli atau sintetik yang elastik, kuat, keras, dan tahan lama. Pada umumnya bahan karet yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut :
kekerasan, tes abrasi menggunakan metode H18 dengan beban 1 kg pada putaran 1000 kali tidak melampaui 0,8 m3/mil
kuat tarik, kuat tarik pada suhu normal ≥ 150 kg/cm2 kuat tarik pada suhu 100° ≥ 120 kg/cm2 Bahan karet diperkuat dengan susunan benang nilon yang memberikan kekuatan tarik sesuai dengan yang dibutuhkan untuk menahan gaya. Bahan dasar karet umumnya digunakan karet sintetis seperti ethylene propylene diene monomer (EPDM), chloroprene rubber (CR), dan lain-lain. Untuk mengurangi goresan oleh benda tajam/keras, permukaan luar karet bisa dilapisi dengan bahan keramik sesuai dengan Pd T-09-2004-A.
(g) perencanaan instalasi lubang angin
Lubang angin merupakan lubang bagi pemasukan dan pengeluaran udara pada tabung karet. Jumlah lubang minimum dua lokasi, yaitu di kedua ujung tabung karet dengan memasang pipa baja dalam tabung. Hal ini diperlukan untuk menghindari terjebaknya udara pada satu sisi tabung karet ketika terjadi v-notch yang bisa menutup rongga tabung karet. Lubang angin bisa dibuat lebih dari dua, yang diletakkan merata di sepanjang pipa baja dalam tabung karet sesuai dengan Pd T-09-2004-A.
pompa dan saluran udara
Pompa udara harus disediakan untuk mengembangkan tabung karet. Pemompaan udara ke dalam tabung karet harus dilengkapi dengan instrumen pengontrol tekanan udara (manometer) sesuai dengan Pd T-09- 2004-A.
Sistem otomatisasi
Prinsip keja sistem otomatisasi adalah apabila muka air sungai di hulu bendung sudah mencapai muka air pengempisan yang direncanakan, akan terjadi aliran masuk ke dalam sistem, yang diatur untuk menggerakan tuas pembuka tutup saluran udara dari tabung karet. Sistem penggerak tuas yang biasa digunakan, antara lain sebagai berikut:
- Sistem ember, aliran air ditampung dalam suatu ember yang diikatkan pada kotak otomatisasi. Dengan makin besar berat ember, posisi ember akan turun hingga memutar tuas pembuka tutup saluran udara.
- Sistem pengapungan, aliran air ditampung dalam suatu bak yang di dalamnya dipasang pelampung. Pelampung diikat dengan tali yang dihubungkan dengan kotak otomatisasi. Jika muka air naik, pelampung ikut naik dan menggerakkan tuas pembuka tutup saluran udara sesuai dengan Pd T-09-2004-A.
Gambar B.12 Denah dan potongan melintang bendung karet 3.1. Perencanaan stabilitas
a) Fondasi
Fondasi bendung karet dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu fondasi langsung, yang dibangun di atas lapisan tanah yang kuat dan fondasi tidak langsung (dengan tiang pancang) yang dibangun pada lapisan lunak. Pada fondasi langsung, fondasi bendung karet yang menahan bangunan atas yang relatif ringan membutuhkan massa yang lebih besar untuk menjaga stabilitas terhadap penggulingan dan penggeseran. Untuk penghematan biaya konstruksi, fondasi dibuat dari sel-sel beton bertulang yang diisi dengan pasangan batu.
b) Stabilitas terhadap erosi bulu (piping)
Panjang lintasan garis rembesan yang aman terhadap bahaya piping bisa dihitung dengan menggunakan metode seperti Bleigh, Lane, jaring aliran (flow net), dan sebagainya. Sebagai contoh, persyaratan kemanan terhadap bahaya piping menurut teori Lane adalah :
dengan :
LH = panjang bagian horisontal permukaan dasar pondasi (m) LV = panjang bagian vertikal permukaan dasar pondasi (m) ΔH = beda tinggi muka air hlu dan hilir, diambil = H (m)
CL = koefisien Lane yang tergantung pada jenis tanah dasar pondasi c) Stabilitas pondasi
(1) Stabilitas terhadap penggulingan
Pemeriksaan stabilitas terhadap penggulingan dihitung dengan persamaan :
dengan :
SFR adalah faktor keamanan terhadap guling
MR adalah momen gaya-gaya penggulingan terhadap ujung hilir pondasi (Nm) MT adalah momen gaya-gaya penahan terhadap ujung hilir pondasi (Nm) (2) Stabilitas terhadap penggeseran
Pemeriksaan stabilitas terhadap penggulingan dihitung dengan persamaan :
R T FS F F S dengan :
SFS adalah faktor keamanan terhadap geser FS adalah gaya-gaya penggeser (N) FT adalah gaya-gaya penahan (N) (3) Stabilitas terhadap gaya angkat
2 , 1
U G FU F F S dengan :SFU adalah faktor keamanan terhadap pengangkatan FU adalah gaya angkat air (N)
FG adalah gaya berat pondasi dan kekuatan tarik tiang pancang (N) (4) Stabilitas tanah dasar
Dengan asumsi menggunakan pondasi langsung, pemeriksaan stabilitas dihitung dengan rumus :
σ adalah tegangan kasimum dasar pondasi (kPa) σa adalah gaya dukung tanah yang dijinkan (kPa) Eksentrisitas gaya resultan dihitung dengan rumus :
dengan :
e adalah eksentrisitas gaya resultan (m) B adalah lebar dasar pondasi (m)
M adalah momen terhadap gaya-gaya terhadap ujung hilir pondasi (Nm) V adalah komponen gaya vertikal (N)
Jika persyaratan tersebut terpenuhi, digunakan pondasi langsung dengan dimensi seperti yang direncanakan sebelumnya. Jika persyaratan tidak terpenuhi, harus menggunakan pondasi tiang pancang. Pada kondisi ini dimensi plat pondasi harus diubah menjadi kombinasi antara
pelat penghubung dan seri tiang pancang. Pemeriksaan stabilitas terhadap penggeseran, penggulingan dan gaya angkat diulang kembali dengan memperhtiungkan juga kekuatan tiang pancang untuk menahan gaya angkat dan gaya horisontal. Perhitungan ini akan menentukan
jumlah dan dimensi tiang pancang. Langkah selanjutnya adalah pemeriksaan stabilitas tanah dasar dengan struktur pondasi yang sudah ditetapkan di atas.
(5) Persyaratan angka keamanan
Angka keamanan terhadap penggulingan (SFS), eksentrisitas gaya resultan (e) pada penggulingan dan daya dukung tanah (SFB), ditunjukkan pada tabel di bawah ini :
Tabel A.1 Persyaratan angka keamanan stabilitas pondasi
Kondisi Desain SFS e SFS Normal Dengan gempa Banjir pelaksanaan 1,5 1,2 1,5 1,2 <B/6 <B/3 <B/6 <B/3 3 2 3 2
3.2. Uji model hidarulik
1) Uji model hidraulik perlu dilakukan terhadap pra desain untuk : a) mendapatkan bentuk dan ukuran hidraulik yang mantap;
b) mempelajari hal-hal seperti berikut :
gejala dan parameter aliran di sungai yang sulit diperoleh dari lapangan;gejala dan parameter aliran pada permukaan struktur;
perubahan gejala dan parameter aliran di sungai akibat adanya bangunan dan sebaliknya;
2) jenis model hidraulik meliputi : a) model sungai;
b) model bangunan dan pelengkapnya;
c) model lengkap (sungai, bangunan dan pelengkapnya) dan model detil;
3) uji model hidraulik harus dilakukan oleh satu tim teknik hidraulik yang ahli dan berpengalaman baik dalam bidang uji model hidraulik maupun lapangan (survai, investigasi, disain dan operasi.
3.3. Desain hidraulik Desain hidraulik :
1) merupakan penyempurnaan pradesain hidraulik yang dilakukan dengan bantuan uji model hidraulik;
2) bangunan lain yang belum didesain pada pekerjaan pra desain; seperti fondasi bangunan, pintu-pintu, dilakukan pada pekerjaan desain struktur;
3) keluaran desain; berupa gambar-gambar desain, dengan skala gambar mengikuti standar yang berlaku; dan nota desain.
BAB IV