Bab 3 System Pengelak

BAB III

BAB III

SYSTEM PENGELAK

SYSTEM PENGELAK

3 3..11 UUMMUUMM Si

Siststem em pepengngelelak ak papada da EmEmbubung ng TTaawawaininalalu u teterdrdiriri i dadari ri EmEmbubung ng pepengngelelakak (co

(coffefferdardam) m) dadan n conconduduit it penpengegelaklak. . BanBangugunan nan penpengegelak lak ini ini digdigunaunakakan n untuntukuk me

mengngalalihihkakan n alalirairan n susungngai ai ututamama a seselalama ma pepekekerjarjaan an kokonsnstrtrukuksi si EmEmbubungng di

dilalaksksananakakanan. . AAlirliran an susungngai ai didialalihihkakan n memenunuju ju cocondnduiuit t dedengngan an pepembmbuauatatann bend

bendung pengeung pengelak (coffelak (cofferdam) sehinrdam) sehingga pekerjgga pekerjaan konstraan konstruksi Embunuksi Embung g utamautama dan bangunan pelimpah dapat

dan bangunan pelimpah dapat dilaksanakan.dilaksanakan.

Berdasarkan pertimbangan kondisi topografi , lokasi conduit pengelak dipilih pada Berdasarkan pertimbangan kondisi topografi , lokasi conduit pengelak dipilih pada sisi kiri tebing sungai karena panjang conduit cukup pendek dan saluran terbuka sisi kiri tebing sungai karena panjang conduit cukup pendek dan saluran terbuka diakhir conduit tidak terlalu

diakhir conduit tidak terlalu panjang.panjang. onduit pengelak direncanaka

onduit pengelak direncanakan berbentuk segi empat dengan ukuran !," n berbentuk segi empat dengan ukuran !," # ! # ! dandan direncanakan denga

direncanakan dengan debit banjir $%" tahun. &aitu n debit banjir $%" tahun. &aitu sebesar ', msebesar ', m**_{+detik.+detik.}

ntuk Embung

ntuk Embung pengelak dibanpengelak dibangun di bagian hugun di bagian hulu dan hilir Embung ulu dan hilir Embung utama, &angtama, &ang nantin&a akan dibuat men&atu dengan Embung utama. -ebit banjir desain untuk nantin&a akan dibuat men&atu dengan Embung utama. -ebit banjir desain untuk Embung pengelak ini menggunakan banjir desain dengan kala ulang %" tahun Embung pengelak ini menggunakan banjir desain dengan kala ulang %" tahun ($%").

($%"). 3.

3.22 BEBENDNDUNUNGAGAN PN PEENGNGELELAAKK

Embung pengelak dipilih tipe onal dengan inti miring di tengah. Tubuh Embung Embung pengelak dipilih tipe onal dengan inti miring di tengah. Tubuh Embung pengelak terdiri dari lempung untuk material inti, ona filter dengan ukuran butiran pengelak terdiri dari lempung untuk material inti, ona filter dengan ukuran butiran be

bergrgraradadasi si tetertrtenentutu, , dadan n mamateteririal al babatutu. . /r/rofofil il mememamanjnjanang g tutububuh h EmEmbubungng pengelak ini disajikan pada 0ambar * 1 !. 2elerengan hulu Embung pengelak ini pengelak ini disajikan pada 0ambar * 1 !. 2elerengan hulu Embung pengelak ini dibu

dibuat ! at ! 3 3 *,4 sedang*,4 sedangkan bagian hilirkan bagian hilirn&a ! n&a ! 3 3 *. -imensi Embun*. -imensi Embung g pengpengelak danelak dan saluran pengelak ini didesain mampu memfalisitasi banjir rencana dengan kala saluran pengelak ini didesain mampu memfalisitasi banjir rencana dengan kala ulang dua puluh lima tahun ($%") sebesar ', m

ulang dua puluh lima tahun ($%") sebesar ', m**_{+detik.+detik.}

/e

/ererencncananaaaan n EmEmbubung ng /e/engngelelak ak memelilipuputi ti pepenenentntuauan n keketitingnggigian an EmEmbubungng pe

pengngelelakak, , titipe pe EmEmbubung ng didimemensnsi i EmEmbubung ng dadan n ananalalisisa a ststababililititas as EmEmbubungng pengelak. /arameter desain &ang digunakan adalah sebagai berikut 3

Gambar 3.1. Tipikal Potonan M!lintan "o##!r$am %&l& Gambar 3.1. Tipikal Potonan M!lintan "o##!r$am %&l& 3

3.2.2..11 DD!!''aaiin n BBaann((iir r 

Banjir desain &ang dipers&aratkan didalam perencanaan Embung di 5ndonesia Banjir desain &ang dipers&aratkan didalam perencanaan Embung di 5ndonesia adalah banjir dengan kala ulang %" tahun atau kala ulang !4 tahun per setiap adalah banjir dengan kala ulang %" tahun atau kala ulang !4 tahun per setiap tahun

tahun pelapelaksanaksanaan an konskonstrukstruksi i dengdengan an mempemempertimbartimbangkangkan n resikresiko o dan dan bia&bia&aa pelaksanaann&a.

pelaksanaann&a.

-ari hasil analisis hidrologi didapatkan banjir desain dengan kala ulang %" -ari hasil analisis hidrologi didapatkan banjir desain dengan kala ulang %" tahun

tahun sebesar sebesar ', ', mm**_+det.+det.

3.

3.2.2.22 P!P!r)r)itit&n&naan Kn K!b!b&t&t&)&)an an TiTinniiCoffer DAM Coffer DAM 

/u

/uncncakak Coffer DAM Coffer DAM   ditempatkan setinggi kebutuhan jagaan diatas muka air   ditempatkan setinggi kebutuhan jagaan diatas muka air  ter

tertintinggi ggi dardari i hashasil il perperhithitungungan an anaanalislisa a mukmuka a air air tertertintinggi ggi diddidepaepan n salsaluraurann peng

pengelakelak. . SehinSehingga gga kebukebutuhan tuhan tinggtinggi i EmbuEmbung ng pengpengelak elak dapadapat t dirumudirumuskanskan sebagai berikut3 sebagai berikut3 6 7 689 ($ 6 7 689 ($%"%") : hf ) : hf  dimana, dimana, 6

6 7 7 Ele;asi Ele;asi puncak puncak bendungan bendungan pengelakpengelak 689 ($

689 ($%"%")) 7 7 <<uukka a AAiir r TTeerrttiinnggggi i ddiiddeeppaan n oonndduuiit t uunnttuuk k $$%"%"

h

hff 7 7 TTiinnggggi i jjaaggaaaann

-ari penelusuran banjir pada conduit pengelak diperoleh tinggi muka air pada -ari penelusuran banjir pada conduit pengelak diperoleh tinggi muka air pada El. !%*,4 m.

El. !%*,4 m.

Sehingga kebutuhan tinggi jagaan 4,"4 m, sehingga puncak pengelak hulu Sehingga kebutuhan tinggi jagaan 4,"4 m, sehingga puncak pengelak hulu adalah !%*,4 : 4,"4 7 !%',!4 m = !%" m

3.2.3 P!mili)an Tip! $an P!n!nt&an Dim!n'iCoffer DAM 

Coffer DAM  ditempatkan melintang alur sungai, dimana jarak tegak lurus antara as Embung pengelak bagian hulu dan as Embung utama adalah > m.

Tipe Coffer DAM 

Coffer DAM   bagian tengah dipilih tipe urugan tanah dilapisi pasangan batu kosong dengan inti miring, pemilihan ini didasarkan atas pertimbangan ketersedian material &ang ada dilokasi dan konstruksi ini kelak men&atu dengan tubuh embung utama.

-ibawah lapisan kedap air dilengkapi cut1off wall hingga men&entuh tanah asli, untuk mengurangi aliran filtrasi dibawah tubuh embung pengelak, sedangkan pada bagian belakang adalah timbunan random tanah.

-imensi Coffer DAM 

-engan gambaran sebagaimana diuraikan diatas maka dimensi Coffer DAM  adalah sebagai berikut.

Bendungan /engelak Bagian 6ulu

1 Tipe 7 /asangan Batu 5nti <iring 1 Ele;asi /uncak 7 El. !%" m

1 2emiringan lereng depan 7 ! 3 *.4 1 2emiringan lereng belakang 7 ! 3 *.4 1 Tebal ?ona kedap air atas 7 %,4 m 1 Tebal ?ona kedap air bawah 7 >,4 m /arameter <aterial Tubuh Coffer DAM 

/arameter1parameter material pembentuk tubuh Coffer DAM  &ang akan dipertimbangkan didalam analisa stabilitas Coffer DAM , dimana nilai dari parameter1parameter tersebut diatas disajikan pada berikut 3

3.2.* P!r)it&nan Stabilita'Coffer DAM 

/erhitungan stabilitas Coffer DAM  diperhitungkan dalam beberapa tinjauan, masing1masing tinjauan tersebut adalah3

- Sesaat setelah selesai konstruksi ( just after construction) - /ada saat terjadi banjir rencana (during flood )

- /ada saat terjadi aliran turun tiba1tiba (rapid drawdown)

<asing1masing tinjauan diatas diperhitungkan dalam dua kondisi, &aitu pada kondisi normal dan terjadi gempa, untuk tinjauan terjadi penurunan secara tiba1 tiba (rapid drawdown) tekanan pori akan diperhitungkan dengan kondisi !44@, karena sepanjang difungsikann&a Coffer DAM  akan sering mengalami kejadian ini.

<etode /erhitungan Stabilitas Coffer DAM 

<etoda perhitungan stabilitas bendungan &ang digunakan adalah metode irisan bidang gelincir (circular arc) dengan pendekatan <etoda Bishop.

∑

∑

            + − +  Fk  r  W   b c _u ' tan tan 1 sec } ' tan ) 1 ( ' { Wsin 1 = Fk  φ  α  α  φ  α  dimana 3 k 7 aktor keamanan

α 7 sudut &ang dibentuk oleh dasar irisan dan sumbu horiontal .

8 7 Beban komponen ;ertikal &ang timbul dari berat setiap irisan bidang luncur (7 γ  . A . cos α)

ρυ 7 =asio tekanan air pori tak berdimensi &ang bekerja pada setiap irisan

bidang luncur  b 7 λ sec α

λ 7 lebar busur (m)

φ 7 Sudut gesekan dalam bahan &ang membentuk dasar setiap irisan bidang luncur (°)

χ 7 Angka kohesi bahan &ang membentuk dasar setiap irisan bidang

luncur.

γ  7 Berat isi dari setiap bahan pembentuk irisan bidang luncur (t+m *₎

Selanjutn&a analisis stabilitas dilakukan dengan kondisi penurunan tiba1tiba. 6asil analisis stabilitas untuk berbagai tinjauan kondisi bendungan pengelak cukup stabil untuk semua kondisi tinjauan, dengan nilai keamanan terendah

Gambar 3.2. Stabilita' L!r!n %&l& "o##!r$am Kon$i'i S&$$!n $ra+$o+n *,>>* terjadi di hulu bendungan pada tinjauan muka air turun tiba1tiba, seperti pada gambar berikut 3

3.3 ",NDUIT PENGELAK

onduit pengelak direncanakan sebagai fasilitas pengalihan aliran atau pemasukan dan pengeluaran aliran sungai utama. ntuk dapat memenuhi fungsi1fungsi tersebut onduit pengelak harus direncanakan berdasarkan kondisi hidrolika dan struktur bangunan &ang memadai. -ari analisa perhitungan dipakai segi empat dengan ukuran (!." # !) m, pemilihan dimensi tersebut berdasarkan tinggi cofferdam hasil penelusuran banjir $%"  tahun

ditambah tinggi jagaan.

-asar onduit pengelak pada bagian hulu direncanakan pada E9. !!,"4 m dan outlet onduit pada E9. !!>," m. onduit pengelak mempun&ai panjang !%C,!" m dengan penampang melintang berbentuk segi empat.

-ari hasil penelusuran banjir $%", muka air tertinggi di waduk mencapai E9. !%*,4 m. Ele;asi puncak cofferdam direncanakan pada E9. !%" m termasuk tinggi jagaan sebesar 4,"4 m. offedam dengan tinggi C m (!%" D !!> m) cukup mampu menampung banjir %" tahun.

3.3.1 P!r)it&nan Kapa'ita' Aliran

-ebit banjir rancangan untuk terowongan pengelak dengan periode ulang %" tahun ($%") sebesar ', m*+dt. Tipe aliran pada onduit pengelak dibagi

Gambar 3.3. Tipikal Potonan P!nampan M!lintan "on$&it a. 2ondisi aliran bebas (ree flow)

 Aliran bebas terjadi ketika perbandingan tinggi muka air dan diameter conduit kurang dari !,% ntuk menentukan tinggi muka air dan diameter terowongan pengelak digunakan rumus <anning3

V S . R  n 2 / 1 3 / 2

=

P A R 

 =

$ 7 A . dimana,

n 7 koefisien kekasaran <anning = 7 jari1jari hidrolis 7 A+/ (m)  A 7 luas penampang basah (m%)

/ 7 keliling basah (m) S 7 kemiringan conduit

 7 kecepatan aliran (m+det)

$ 7 debit &ang mengalir pada kedalaman tertentu (m*_+det)

Filai koefisien kekasaran <anning

Bahan Saluran <a# <in /ipa beton jadi atau dicor

ditempat

4.4! '

4.44 C /ipa baja dengan sambungan

dilas

4.4! %

4.44 C Terowongan batuan alami 4.4*

"

4.4% 4 Sumber: Design of Small Dam, 1978: 71

Tab!l 3.2. P!r)it&nan Kapa'ita' Aliran T!ro+onan Unt&k Kon$i'i Aliran B!ba' he hf  hb h; -% ∑h9 B ?  A ?  A 6  A B pressure gradient energ& gradient

6asil perhitungan debit pada kondisi aliran bebas untuk dimensi (!," # !) m disajikan pada Tabel *.% berikut ini.

b. 2ondisi aliran tekan (pressure flow)

Gambar 3.*. Diaram Kon$i'i Aliran T!kan

S&arat &ang harus dipenuhi untuk aliran tekan (pressure condition) adalah3 2 . 1 >  D d  dimana, - 7 dimensi conduit (!." #!.>) d 7 tinggi air di muka inlet

berlaku persamaan3

-  A ./

6A : ?A 7 Σ69 : ?B dimana,

6A 7 tinggi air di muka inlet

?A1?B 7 beda tinggi antara inlet dan outlet. Σ69 7 total kehilangan tinggi

Σ69 7 6e : 6f! : 6con :6f%: 6b! : 6b% : 6o

dimana,

6e 7 kehilangan tinggi akibat entrance

6f  7 kehilangan tinggi akibat geseran

6con 7 kehilangan tinggi akibat kontraksi

6b 7 kehilangan tinggi akibat belokan

6o 7 kehilangan tinggi akibat perubahan kecepatan pada outlet.

        +         +         − +         +         = Σ  g  V   Kb  g  V   D  fL  g  V   g  V   K   g  V   D  fL  g  V   Ke  HL _con 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 1 1 2 1













+













+

 g  V   K   g  V   Kb _o 2 2 2 2 2 2 2 $ 7 a! # ! 7 a# . # 1 1 ._V  a a Vx  x













=

 g  V  a a  g  Vx  x 2 . 2 2 1 2 1 2













=

(

)

        + + +       + − + = Σ _{1 2 0} 2 2 1 1 2 1 2 _a  K   Kf    Kb  K  a  K   Kf    Ke  g  V   HL _{con con}

9uas penampang terowongan sebagai berikut3  A! 7 !,"4 m% _{(penampang inlet)}

 A% 7 !,"4 m%_{(penampang outlet)}

/erhitungan kehilangan tinggi3

• 2oefisien kehilangan tinggi akibat entrance (2e) 2e 7 4."

• 2eofisien kehilangan tinggi akibat belokan (2b) 2b! 7 4

• 2oefisien kehilangan tinggi akibat pen&empitan (2con)

2con 7 4

• 2oefisien kehilangan tinggi akibat kecepatan air outlet (2o) 2o 7 !

3 4 2 . 58 . 1  R  L n  Kf  

=

(

)

        + + +       + − + = Σ _{1 2 0} 2 2 1 1 2 1 2 _a  K   Kf    Kb  K  a  K   Kf    Ke  g  V   HL _{con con}

Sehingga nilai kecepatan dan debit pada kondisi aliran tekan dapat dicari menggunakan persamaan3

dan

$ 7 A . 

6asil perhitungan untuk kondisi aliran tekan untuk diameter terpilih disajikan pada Tabel *.*.   f    H   g  V  ∑ ∑ = 2. .

Tab!l 3.*. P!n!l&'&ran ban(ir pa$a "on$&it 012 3.3.2 P!r)it&nan P!n!l&'&ran Ban(ir 

/enelusuran banjir lewat waduk didasarkan pada persamaan kontinuitas sebagai berikut (!idrologi "e#ni#, 199$:17% )

dt  ds O  I 

−

=

dengan3

5 7 aliran &ang masuk ke waduk (m*_+det)

G 7 aliran &ang keluar dari waduk (m*_+det)

dt  ds

7 perubahan tampungan tiap periode (m*_+det)

/enjabaran rumus di atas adalah sebagai berikut3

t  O O S  S  t   I   I  S  S  dt  O dt   I 

 

∆

 

 



 

 

+

+

−

=

∆

 

 

 



 

  +

−

=

−

∫

∫ 

2 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 O t  S  O t  S   I   I 

−

∆

=

−

∆

+

+

 jika, ψ  

=

 

 

 



 

 

₋

∆

2 1 1 O t  S  ϕ 

=

 

 

 



 

 

₋

∆

2 2 2 O t  S  maka, ϕ 

=

2 1  I   I  dengan3

5! 7 5nflow pada awal ∆τ

5% 7 5nflow pada akhir  ∆t

G! 7 Gutflow pada awal ∆t

G% 7 Gutflow pada akhir ∆t

S! 7 Tampungan pada awal ∆t

S% 7 Tampungan pada akhir ∆t

∆t 7 /eriode penelusuran banjir  

/erhitungan penelusuran banjir disajikan pada Tabel 3-4 _{sedangkan hidrograf} 

Gambar 3.. %i$rora# in#lo+4o&t#lo+ l!+at "on$&it

3.3.3 P!r)it&nan Str&kt&r Kon'tr&k'i P!n!lak

onduit pengelak dibangun setelah penggalian lapisan colufial hingga mencapai tanah keras, setelah proses pembetonan conduit selesai, dilanjutkan dengan grouting di bawah konduit. /eta situasi, potongan memanjang dan melintang saluran pengelak ditunjukkan

BAB. 3.SYTEM PENGELAK  _{'rror( )oo#mar# not defined*}

*.! << !

*.% BEF-F0AF /EF0E9A2 ! *.%.! -esain Banjir %

*.%.% /erhitungan 2ebutuhan Tinggi Bendungan /engelak %

*.%.* /emilihan Tipe dan /enentuan -imensi Bendungan /engelak * *.%.' /erhitungan Stabilitas Bendungan /engelak '

*.* GF-5T /EF0E9A2 "

*.*.! /erhitungan 2apasitas Aliran " *.*.% /erhitungan /enelusuran Banjir !!

*.*.* /erhitungan Struktur 2onstruksi /engelak!'

Tabel C1! F5lai aktor 2eamanan Bendungan Bendali <uang Error7 Bookmark not $!#in!$.

Tabel C1% <aterial Bahan Timbunan untuk offerdam... ...* Tabel C1* /erhitungan 2apasitas Aliran Terowongan ntuk 2ondisi Aliran

Bebas...> Tabel C1' 6asil perhitungan untuk kondisi aliran tekan...!4 Tabel C1" /enelusuran banjir pada onduit (!+%)... ..!% Tabel C1 /enelusuran banjir pada onduit (%+%)... ..!*

0ambar C1! Tipikal ross Section Bendungan Bendali <uang Error7 Bookmark not $!#in!$.

0ambar C1% /eta ?ona 0empa di 5ndonesia...Error7 Bookmark not $!#in!$. 0ambar C1* Stabilitas 9ereng 6ulu 2ondisi Sudden drawdown tanpa 0empa ...Error7 Bookmark not $!#in!$. 0ambar C1' Stabilitas 9ereng 6ulu 2ondisi Sudden drawdown dengan 0empa ...Error7 Bookmark not $!#in!$. 0ambar C1" Stabilitas 9ereng 6ilir 2ondisi Sudden drawdown tanpa 0empa ...Error7 Bookmark not $!#in!$. 0ambar C1 Stabilitas 9ereng 6ilir 2ondisi Sudden drawdown dengan 0empa ...Error7 Bookmark not $!#in!$.

0ambar C1> <ercu /elimpah...Error7 Bookmark not $!#in!$. 0ambar C1C /enulangan -inding /enahan...Error7 Bookmark not $!#in!$. 0ambar C1 Tipikal /otongan <elintang offerdam 6ulu...% 0ambar C1 Stabilitas 9ereng 6ulu offerdam 2ondisi Sudden drawdown

dengan 0empa..." 0ambar C1!4 Tipikal /otongan /enampang <elintang onduit... 0ambar C1!! -iagram 2ondisi Aliran Tekan...> 0ambar C1!% hidrograf inflow1outflow lewat onduit...!' 0ambar C1!* Tata 9etak (9a& Gut) onduit /engelak... ...!"