METODA KONTRUKSI PENUNJANG DAN PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG KARET (RUBBER DUM) DI SUNGAI CISANGKUY PROVINSI BANTEN

METODA KONTRUKSI PENUNJANG DAN PERHITUNGAN HIDROLIS

BENDUNG KARET (RUBBER DUM)

DI SUNGAI CISANGKUY PROVINSI BANTEN

Achmad Sahidi

Program Magister Teknik Sipil Universitas Trisakti Jl. Kyai Tapa Grogol Jakarta Email: ade_sahidi@yahoo.com

ABSTRAK

Dengan perkembangan meningkatnya jumlah penduduk dan perkembangan dunia industri telah mengakibatkan konsumsi air secara besar-besaran, sehingga ketersediaan air baku tidak mencukupi. Untuk mengatasi hal ini perlu pembangunan infrastruktur bendung karet di sungai cisangkuy untuk meningkatkan cadangan air baku bagi kebutuhan masyarakat. Kontruksi penunjang Bendung ini direncanakan dengan menggunakan karet sebagai mercunya. Untuk kondisi air normal tinggi mercu bendung mencapai 3 meter sedangkan dalam keadaan banjir mercu bendung mengempis sehingga datar dengan pondasi bendung. Pondasi bendung dengan panjang 28 meter dengan tebal pondasi adalah 60 cm. Untuk menjaga stabilitas bendung maka direncanakan balok bendung yang berfungsi untuk memperkaku pondasi bendung. Balok bendung direncanakan dengan tinggi 120 cm dan lebar 60 cm. Mutu beton yang digunakan dalam perencanaan pondasi bendung adalah 200 kg/cm2 _{(20 MPa), sedangkan mutu baja tulangan 4000}

kg/cm2 _{(400 MPa).Untuk menjaga stabilitas bendung secara keseluruhan maka dipasang pangkal}

bendung (Retaining Walls) yang berfungsi sebagai penahan tanah urug dan pondasi bendung. Retaining walls yang direncanakan dengan tinggi 8 meter dan lebar telapak bendung 7 meter. Tebal retaining walls adalah 100 cm dan untuk telapak bendung 50 cm. Mutu beton yang digunakan adalah 200 kg/cm2 _{(20 MPa), sedangkan mutu baja tulangan 4000 kg/cm}2 ₍₄₀₀

MPa).Pada kiri dan kanan bendung dipasang sayap bendung dengan tebal 60 cm, sedangkan pada hulu dan hilir bendung dipasang tanggul penahan tanah.

Kata kunci: bendung, bendug karet, rubber dum, cisangkuy, analisa hidrolis, pondasi, stabilitas pondasi.

1. PENDAHULUAN

Pembangunan bendung yang merupakan sebuah metoda keberlangsungan hidup manusia dalam mempertahankan air yang tidak bisa dibiarkan datang dengan sendirinya, semakin meningkat gaya hidup masyarakat serta kepadatan penduduk yang semakin besar mengakibatkan kebutuhan air semakin besar pula. Seperti daerah disekitar sungai Cisangkuy dan sekitarnya memerlukan peningkatan akan kebutuhan air, hal ini terjadi karena peningkatan jumlah penduduk dan pertumbuhan industri yang semakin meningkat, tentunya kebutuhan air yang semakin meningkat pula. Berdasarkan hal tersebut maka perlu direncanakan infrastruktur kontruksi penunjang bendung di sungai Cisangkuy yang manfaatnya ditujukan untuk memenuhi kebutuhan air baku bagi masyarakat sekitarnya, termasuk daerah Anyer Pasauran. Kontruksi penunjang Bendung yang direncanakan harus disesuaikan dengan keadaan hidrologi dan tata guna lahan, sehingga perencanaan bendung sesuai dengan kebutuhan masyarakat sekitar.

Kontruksi penunjang Bendung yang direncanakan dengan menggunakan karet sebagai struktur utamanya, sehingga memerlukan suatu pondasi bendung dan pangkal bendung (retaining walls) yang kuat untuk mendukung kinerja

karet bendung. Berikut di bahas mengenai analisa hidrolis beserta struktur konstruksi penunjang untuk bending karet di daerah Cisangkuy Provinsi Banten.

2. ANALISA HIDROLIS

Data-Data Perencanaan

Parameter yang digunakan dalam perencanaan bendung karet adalah sebagai berikut : Debit banjir rencana : 62 m3_/dt

Kemiringan sungai : 0.00127 (1/787.40) Nilai Kekasaran : 0.032

Koefisien Bligh : 9 Lebar sungai rencana : 7.00 m Tinggi jagaan : 0.60 m

Dengan kemiringan talud = 1, tinggi air normal pada dimensi alur sungai rencana diperoleh = 3.193 m, sehingga dimensi alur sungai rencana bendung yang juga merupakan dimensi sungai pada ‘copure’ adalah

Elevasi Muka Air Banjir Rencana Sebelum Ada Bendung

Elevasi dasar sungai rencana di sekitar bendung adalah -0,15 m. sedangkan tinggi air rencana 3,193 m, dengan demikian elevasi muka air banjir rencana sebelum ada bendung = -0,15 m + 3,193 m = +3,043 m. Dalam perencanaan bendung karet, elevasi muka air banjir sebelum ada bendung direncanakan sama dengan elevasi muka air di atas pelimpah bendung karet.

Tinggi Mercu Bendung

Penentuan elevasi mercu bendung maximum adalah sebagai berikut: Elevasi puncak tanggul-tinggi jagaan (W)- tinggi muka air di atas mercu (h) dengan pertimbangan bahwa harga h/P < 0,6; dimana P = tinggi bendung.Dengan mengambil harga h/P = 0,5; maka dapat ditetapkan tinggi bendung (P) sebagai berikut:

h/P = 0,5

h = 0,5P Î P = 2h h + P = H atau h = H – P

dimana : P = Tinggi bendung., h = Tinggi limpasan., H= Tinggi air jagaan. Dengan memasukkan persamaan di atas maka dapat dihitung besarnya p dan h. P = 2 (H – P) dengan H = 3.193

Maka : P = 2 x (3.193 – P), P = 6.386 – 2P, 3P = 6.386, P = 2.128.

Tinggi bendung P = 2.5 m, maka ditetapkan elevasi mercu bendung = + 2.35 m Tinggi limpasan maksimum

h = H – P = 3.193 – 2.5 = 0.693 m, diambil h = 0.70 m

Debit Limpasan Maksimum

Untuk menentukan debit limpasan maksimum di atas mercu bendung digunakan persamaan adalah: Q = C B h3/2

C = 1.77 x h/P + 1.05 Dimana :

Q = Debit yang melimpas di atas mercu (m3_{/det), C = Koefisien debit = 1.77 x h/P + 1.05, B = lebar mercu bendung}

(m), H = tinggi air yang melimpas di atas mercu (m), P= tinggi mercu bendung (m). b = 7.00 m

Gambar 1. Sketsa Penampang sungai

w = 0.60 m

Dimensi bendung Sungai Cisangkuy :

Lebar mercu bendung (B) = 12 m, lebar dasar bendung (b) = 7 m, tinggi mercu bendung (P) = 2.5m, tinggi muka air di atas mercu (h) = 0.7 m, kemiringan talud = 1m.

Dengan demikian dapat dihitung debit maksimum yang melimpas di atas bendung adalah sebagai berikut: C = 1.77 x h/P + 1.05 = 1.77 x 0.7/2.5 + 1.05 = 1.546

Q = C B h3/2 _{= 1.546 x 12 x (0.7)}3/2 _{= 10.862 m}3_/det

Jadi debit maksimum yang dapat melimpas di atas mercu bendung tanpa terjadi pengempisan tubuh bendungnya adalah sebesar 10.862 m3_{/det, dengan kata lain bilamana elevasi muka air lebih besar dari +3.05 m, maka bendung}

karet kempis secara otomatis.

Elevasi Muka Air Pasang Surut

Berat jenis air laut = γ air laut = 1.025 t/m3_{Î∆Y = 0.025}

Berat jenis air tawar = γ air tawar = 1.0 t/m3

∆Y/Y air tawar = 0.025

Dengan menggunakan persamaan Thijsse (1954) [6, hal.4-6]_:

Lintrusi = Y ∆Y Q h A 225 2 2 2 × × × _{= 0.025} 10.862 0.579 4.388 225 2 2 2 × × × _{= 0.308 m}

Jarak bendung karet Cisangkuy dari muara + 400 m, jadi intrusi laut tidak sampai ke bendung karet. Berdasarkan hasil analisis ‘back water’, untuk debit maksimum di atas pelimpah diperoleh elevasi di hilir bendung + 1.245 <

elevasi mercu bendung + 2.035, sehingga tidak mempengaruhi air di hulu bendung.

Analisis Tanggul Banjir

Tinggi tanggul banjir yang diperlukan didasarkan terhadap hasil analisis ‘back water’ dari sekitar bendung ke arah

hulu dengan menggunakan debit periode ulang 20 tahunan sebesar 62 m3_{/det dalam kondisi bendung karet}

mengempis. Alternative lain adalah hasil perhitungan jika bendung dalam keadaan mengembang pada debit maksimum yaitu 10.86 m3_/det.

Tabel 1. Elevasi Muka Air Rencana

No Profil _Profil Jarak _Langsung Jarak _{Muka Air} Elevasi Luas Volume _Kumulatif Volume

1 2 3 4 5 6 7 8 1 BMBD 0 0 2.35 20.17 0 0 2 BMBDPL5 5 5 2.35 20.17 100.85 100.85 3 P8 40 45 2.35 30.53 1014 1114.85 4 P9 25.5 70.5 2.35 30.85 782.6 1897.45 5 P10 49.7 120.2 2.35 28.49 1474.6 3372.05 6 CP2 49 169.2 2.35 29.62 1423.7 4795.75 7 P11 49.5 218.7 2.35 23.71 1319.92 6115.67 8 P12 49 267.7 2.35 18.28 1028.76 7144.43 9 P13 52.5 320 2.35 20.36 1014.3 8158.73 10 P14 48.8 369 2.35 16.81 906.95 9065.68 11 P15 50 419 2.35 21.29 952.5 10018.18 12 CP3 39 458 2.35 13.17 671.97 10690.15

No Profil _Profil Jarak _Langsung Jarak _{Muka Air} Elevasi Luas Volume _Kumulatif Volume 13 P16 44 502 2.35 15.51 630.96 11321.11 14 P17 32 534 2.35 16.74 516 11837.11 15 P18 19.9 553.9 2.35 13.48 300.69 12137.8 16 P19 46 599.9 2.35 12.16 589.72 12727.52 17 P20 28.5 628.4 2.35 10.62 324.62 13052.14

Tabel 2. Elevasi Tanggul Rencana No Profil _Profil Jarak _Langsung Jarak Muka Air Elevasi

(Hitungan)

Kemiringan Muka Air Elevasi (Rencana) Elevasi Tanggul Rencana Ket 1 2 3 4 5 6 7 8 1 BMBD 0.000 0.000 2.350 3.300 3.900 2 BMBDPL5 5.000 5.000 2.350 3.300 3.900 3 P8 40.000 45.000 2.350 3.340 3.940 4 P9 25.500 70.500 2.350 3.360 3.960 5 P10 49.700 120.200 2.350 3.410 4.010 6 CP2 49.000 169.200 2.350 3.450 4.050 7 P11 49.500 218.700 2.350 3.490 4.090 8 P12 49.000 267.700 2.350 3.530 4.130 9 P13 52.500 320.000 2.350 3.580 4.180 10 P14 48.800 369.000 2.350 3.620 4.220 11 P15 50.000 419.000 2.350 3.670 4.270 12 CP3 39.000 458.000 2.350 3.700 4.300 13 P16 44.000 502.000 2.350 3.740 4.340 14 P17 32.000 534.000 2.350 3.770 4.370 15 P18 19.900 553.900 2.350 3.780 4.380 16 P19 46.000 599.900 2.350 3.830 4.430 17 P20 28.500 628.400 2.350 0.001 3.850 4.450 tidak perlu tanggul

3. DESAIN KONTRUKSI PENUNJANG BENDUNG KARET

Analisa Data tanah

Penyelidikan di labolatorium meliputi pekerjaan index properties dan engineering properties. Pengujian index properties meliputi : penyelidikan kadar air (Wn), berat volume

( )

γ

, berat butiran tanah (Gs), kadar pori (e),derajat kejenuhan (Sr), liquit (WI) dan plastic limits (WP). Pemeriksaan engineering properties meliputi : triaxial test (C), uncofined compression test (qu) dan consolidation test (Ce).

Tabel 3. Data Hasil Penyelidikan Labolatorium Lapisan Kedalaman (m)

G

s

(

/

)

3

m

t

t

γ

(

/

2

)

cm

kg

C

φ

o

N

(%)

B1 0,8 -1,2 2,726 1,803 - - B2 1,5 – 2,0 2,677 1,689 - - B3 0,9 – 1,35 2,695 1,686 0,292 31,60 31,41 B4 1,4 - 1,9 2,648 1,609 - - B5 1,0 - 1,50 2,618 1,563 - - B6 2 – 2,5 2,65 1,563 0,292 6,90 55,16 B7 1,2 - 1,7 2,627 1,692 - - B8 1,7 – 1,7 2,607 1,673 - - B9 1,1 - 1,6 2,638 1,910 0,078 18,10 B10 1,4 – 1,7 2,673 1,668 - -

Dari data pada tabel 3. diatas, yang dilakukan penyelidikan laboratorium dengan sempurna adalah pada titik bor (B3), maka data yang digunakan dalam perhitungan daya dukung adalah pada titik B3.

Dilihat dari hasil penyelidikan sondir dan bor, lapisan tanah keras dengan nilai daya dukung perlawanan penetrasi konus

q

_c

≥

250

kg

/

cm

2 dan nilai kerapatan relatif untuk lempung

N

≥

30

(menurut Terzaghi dan Peck, 1984).

Idialisasi lapisan tanah berdasarkan titik B3 dapat dilihat pada gambar berikut ini.

0 Cc ; / 920 . 2 C 31.60 ; / 686 . 1 2 2 = = = = m t m t φ γ 0 Cc ; / 920 . 2 C 31.60 ; / 686 . 1 2 2 = = = = m t m t φ γ 0 Cc ; / 920 . 2 C 31.60 ; / 686 . 1 2 2 = = = = m t m t φ γ

Gambar 2. Daerah Penyelidikan Tanah

Analisa Stabilitas Bendung

Stabilitas bendung karet dihitung dalam keadaan kritis, yaitu pada saat muka air di udik (up-stream) setinggi crest

dan di hilir (down-stream) dalam keadaan kosong, sedangkan dalam keadaan banjir tidak dihitung karena

permukaan karet sejajar dengan lantai pondasi bendung.

Gaya-Gaya Pada Tubuh Bendung

Bendung yang direncanakan harus mampu menahan guling, geser dan keruntuhan daya dukung struktur bendung. Gaya – gaya yang diperhitungkan dalam perencanaan bendung karet adalah akibat berat sendiri struktur dan gaya-gaya luar yang bekerja pada struktur bendung.

Gaya yang diperhitungkan adalah gaya vertikal dan gaya horizontal, sedangkan momen yang bekerja terhadap sumbu titik berat arah X dan arah Y. Resume perhitungan gaya dan momen yang bekerja pada bendung karet dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel 5. Resume Gaya Dan Momen Sumbu No Uraian Gaya Gaya Vertikal (ton/m) Gaya Horizontal (ton/m) X (m) Y (m) Mx ( ton.m) My (ton.m) 1 Pondasi -16.628 4.93 -77.615 2 Gaya Berat -22.50 5.8 -130.50 3 Gaya Angkat 4.95 1.034 0.9 0.943 4.445 0.975 4 Tekanan Air PW1 4.5 2.2 9.9

5 Gaya Tarik Bendung -4.50 4.5 5 1 -22.5 4.5 6 Tekanan Dalam

bendung -7.50 6.25 -46.875

7 Kondisi gempa 1.628 1.5 2.4426

∑

-45.89 10.6284 -281.935 17.817

Kontrol Stabilitas Bendung

Pada dasarnya tanah harus mampu memikul beban-beban dari setiap konstruksi teknik yang terletak diatas lapisan tanah tanpa terjadi kegagalan geser (Shear failure) maupun penurunan (settlement) yang dapat mengakibatkan kerusakan bahkan keruntuhan struktur.

Sebagaimana diketahui bahwa bendung yang direncanakan harus aman terhadap guling, geser dan keruntuhan daya dukung, besarnya faktor keamanan diambil :

FsGL = 1.50 (terhadap guling) , FsGS = 1.50 (terhadap geser) , Fsdd = 1.50 (terhadap daya dukung)

Tabel 6. Resume Kontrol Pondasi Bendung

Kontrol keamanan struktur Keterangan Kontrol terhadap Guling 16.74 > 1.5 Aman Kontrol terhadap geser 5.40 > 1.5 Aman Kontrol terhadap daya dukung 54.234 > 1.5 Aman

Analisis Gaya-gaya pada Pangkal Bendung (Retaining Wall)

Dinding penahan tanah (Retaining wall) merupakan suatu konstruksi yang digunakan untuk menahan timbunan

tekanan akibat gaya geser gempa dan daya dukung tanah terhadap telapak retaining walls, sehingga struktur aman terhadap guling, aman terhadap geser dan aman terhadap keruntuhan daya dukung.

Bentuk Dinding penahan tanah (Retaining wall) yang direncanakan dapat dilihat pada gambar berikut ini

50 50 3 5 0 5 0 1 0 0 2 0 0 50 50 10 0 60 0

Untuk perhitungan berat dan momen penahan guling penampang lain dapat dilihat pada tabel berikut ini. Tabel 7. Perhitungan Momen Penahan Guling

Bidang Dimensi (m) Luas m2 Berat jenis (ton/m3₎ Berat (ton/m1₎ Lengan Momen (m) Momen guling (Ton.m) A1 0.50 7.00 3.5 2.4 8.4 3.5 29.40 A2 2 0.5 0.5 2.4 1.2 1.33 1.596 A3 1 0.5 0.5 2.4 1.2 2.50 3.00 A4 0.5 0.5 0.125 2.4 0.3 4.67 1.501 A5 1 1 1 2.4 2.4 2.50 6.00 A6 6 0.3 1.8 2.4 4.32 2.15 9.29 A7 6 0.7 2.1 2.4 5.04 2.97 14.97 A8 0.7 4 2.1 1.686 3.372 2.77 9.34 A9 05 0.5 0.125 1.686 0.211 3.33 0.7026 A10 3.5 0.5 1.75 1.686 2.95 5.25 15.49 A11 3 6 18 1.686 30.348 5.25 159.327

∑

V

= 59.741

∑

M

R=250.62

Kontrol stabilitas Guling Pangkal Bendung (Retaining Wall)

Hasil dari perhitungan guling, geser dan daya dukung keruntuhan dapat dilihat pada tabel berikut ini. Tabel 8. Resume Kontrol Stabilitas Pangkal Bendung (Retaining Wall)

Kontrol keamanan struktur Keterangan

Kontrol terhadap Guling 8.97 1.5 951 . 27 62 . 250 0 > = = ∑ ∑ M MR Aman Kontrol terhadap geser 5.31 1.5

417 . 12413 16 . 113666 _{= >} = ∑ ∑ d R F F Aman Kontrol terhadap daya dukung 17.06 1.5

97 . 10155 34 . 173294 max > = = q qu Aman 4. KESIMPULAN

Untuk mendapatkan debit banjir rencana digunakan beberapa metode, kemudian yang menghasilkan nilai paling kritis dijadikan dasar perencanaan struktur bendung dan pendukungnya.

Dalam kondisi air normal beban air dapat ditahan oleh bendung, pada kondisi banjir mercu bendung secara otomatis mengempis.

Untuk menjaga stabilitas struktur pendukung bendung karet maka disekeliling pondasi perlu dipasang pangkal bendung (retaining walls) sehingga bendung aman terhadap geser, guling dan keruntuhan daya dukung.

Desain bendung karet ini merupakan alternatif yang dipilih sebagai bahan yang murah dan mudah dalam pengerjaan dan pemeliharaan, dalam perhitungan bendung didapat dimensi bendung yang cukup aman dan stabil dalam menahan tekanan guling dan pecah.

DAFTAR BACAAN

Braja M. Das. (1995). Mekanika tanah 2. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Brigestone. (1991). Rubber dam construction example, reflancement of Fabridam Susquehanna river dam section 6.

USA.

Departemen Pekerjaan Umum. (1989). Metode perhitungan debit banjir SKSNI M-18-1989-F. Yayasan LPMB,

Bandung.

Departemen Pekerjaan Umum. (1991). Tata cata perhitungan struktur beton SKSNI T-15-1991-03. Yayasan LPMB,

Bandung.

Departemen Pekerjaan Umum. (1995). Laporan penunjang perencanaan bendung karet di sungai Cisangkuy.

Banten.

Departemen Pekerjaan Umum. (1995). Laporan utama pengukuran dan perencanaan bendung karet di Sungai Cisangkuy. Banten.

Sidharta, S. K. (1997). Irigasi dan bangunan air. Penerbit Gunadarma, Jakarta.

Sudaryoko. (1986). Standar perencanaan irigasi dan bangunan utama KP-02, KP-06. Jakarta.

Suyono Sosrodarsono. (1983). Hidrologi untuk pengairan dan kriteria perencanaan teknis irigas., Pradya Paramita,

Jakarta.

Sudjarwo, Ir, WBA. (1993). Bendung karet kembang kempis serba guna. Semarang.

Wimpie, AN, Aspar. (2003). Rekayasan pondasi 1. Al-Kamal, Jakarta.

Yayasan Badan Penerbit PU. (1987). Pedoman perencanaan hidrologi dan hidrolik untuk bangunan di sungai SKBI-3.10.1987,UCD:626.12.083.7. Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.