4

BAB II

LANDASAN TEORI

1.1 Bendung

1.1.1 Pengertian Bendung

Bendung adalah bangunan melintang sungai yang berfungsi meninggikan

muka air sungai agar bisa di sadap. Bendung merupakan salah satu dari bagian

bangunan utama. Bangunan utama adalah bangunan air (hydraulic structure) yang

terdiri dari bagian-bagian: Bendung (weir structure), bangunan pengelak

(diversion structure), bangunan pengambilan (intake structure), bangunan

pembilas (flushing structure), dan bangunan kantong lumpur (sediment

trapstructure).

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia 03-2401-1991 tentang pedoman

perencanaan hidrologi dan hidraulik untuk bangunan di sungai adalah bangunan

ini dapat didesain dan dibangunan sebagai bangunan tetap, bendung gerak, atau

kombinasinya, dan harus dapat berfungsi untuk mengendalikan aliran dan

angkutan muatan di sungai sedemikian sehingga dengan menaikkan muka airnya,

air dapat dimanfaatkan secara efisien sesuai dengan kebutuhannya.

Definisi bendung menurut analisa upah dan bahan BOW (Burgerlijke

Openbare Werken), bendung adalah bangunan air (beserta kelengkapannya) yang

dibangun melintang sungai untuk meninggikan taraf muka air sehingga dapat

dialirkan secara gravitasi ke tempat yang membutuhkannya.

Fungsi utama dari bendung adalah untuk meninggikan elevasi muka air dari

sungai yang dibendung sehingga air bisa disadap dan dialirkan ke saluran lewat

bangunan pengambilan (intake structure), dan untuk mengendalikan aliran,

angkutan sedimen dan geometri sungai sehingga air dapat dimanfaatkan secara

aman, efisien, dan optimal, (Mawardi & Memet, 2010).

5

1.1.2 Klasifikasi Bendung

Adapun klasifikasi bendung sebagai berikut:

1. Bendung berdasarkan fungsinya:

a. Bendung penyadap, digunakan sebagai penyadap aliran sungai untuk

berbagai keperluan seperti untuk irigasi, air baku dan sebagainya.

b. Bendung pembagi banjir, dibangun di percabangan sungai untuk mengatur

muka air sungai, sehingga terjadi pemisahan antara debit banjir dan debit

rendah sesuai dengan kapasitasnya.

c. Bendung penahan pasang, dibangun dibagian sungai yang dipengaruhi

pasang surut air laut antara lain untuk mencegah masuknya air asin.

2. Bendung berdasarkan tipe strukturnya:

a. Bendung tetap, bendung tetap adalah jenis bendung yang tinggi

pembendunganya tidak dapat diubah, sehingga muka air di hulu bendung

tidak dapat diatur sesuai yang dikehendaki. Pada bendung tetap elevasi

muka air dihulu bendung berubah sesuai dengan debit sungai yang sedang

melimpas (muka air tidak bisa diatur naik ataupun turun). Bendung tetap

biasanya dibangun pada daerah hulu sungai. Pada daerah hulu sungai

kebanyakan tebing-tebing sungai relative lebih curam dari pada di daerah

hilir.

b. Bendung gerak, bendung gerak adalah jenis bendung yang tinggi

pembendunganya dapat diubah susuai yang dikehendaki. Pada bendung

gerak elevasi muka air di hulu bendung dapat dikendalikan naik atau turun

sesuai yang dikehendaki dengan membuka atau menutup pintu air. Bendung

gerak biasanya dibangun pada hilir sungai atau muara.

3. Berdasarkan dari segi sifatnya:

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

beton dan pasangan batu.

b. Bendung semi permanen, seperti bendung broncong.

c. Bendung darurat, yang dibuat oleh masyarakat pedesaan seperti bendung

tumpukan batu dan sebagainya. (Mawardi dan Memet 2010)

6

1.1.3 Komponen Utama Bendung

Bendung tetap yang terbuat dari pasangan batu untuk keperluan irigasi terdiri

atas berbagai komponen, yaitu:

1. Tubuh bendung, antara lain terdiri dari ambang tetap dan mercu bendung

dengan bangunan peredam energinya. Terletak kurang lebih tegak lurus arah

aliran sungai saat banjir dan sedang. Maksudnya agar arah aliran utama menuju

bendung dan yang keluar dari bendung terbagi merata, sehingga tidak

menimbulkan pusaran-pusaran aliran di udik bangunan pembilas dan intake.

2. Bangunan intake, antara lain terdiri dari lantai/ambang dasar, pintu, dinding

banjir, pilar penempatan pintu, saringan sampah, jembatan pelayan, rumah

pintu dan perlengkapan lainnya. Bangunan ini terletak tegak lurus (90˚) atau

menyudut (45˚-60˚) terhadap sumbu bangunan bilas. Diupayakan berada di

tikungan luar aliran sungai, sehingga dapat mengurangi sedimen yang akan

masuk ke intake.

3. Bangunan pembilas, dengan indersluice atau tanpa indersluice, pilar

penempatan pintu, saringan sampah, pintu bilas, jembatan pelayan, rumah

pintu, saringan batu dan perlengkapan lainnya. Terletak berdampingan dan satu

kesatuan dengan intake, di sisi bentang sungai dan bagian luar tembok pangkal

bendung, dan bersama-sama dengan intake, dan tembok pangkal udik yang

diletakkan sedemikian rupa dapat membentuk suatu tikungan luar aliran (coidal

flow). Aliran ini akan melemparkan angkutan sedimen ke arah luar

intake/bangunan pembilas menuju tubuh bendung, sehingga akan mengurangi

jumlah angkutan sedimen dasar masuk ke intake.

4. Bangunan pelengkap lain yang harus ada pada bendung antara lain yaitu

tembok pangkal, sayap bendung, lantai udik dan dinding tirai, pengarah arus

tanggul banjir dan tanggul penutup atau tanpa tanggul, penangkap sedimen atau

tanpa penangkap sedimen, tangga, penduga muka air, dan sebagainya.

(Mawardi dan Memet 2010).

7

1.1.4 Syarat-Syarat Konstruksi Bendung

Syarat bendung harus memenuhi beberapa faktor yaitu:

1. Bendung harus stabil dan mampu menahan tekanan air pada waktu banjir.

2. Pembuatan bendung harus memperhitungkan kekuatan daya dukung tanah di

bawahnya.

3. Bendung harus dapat menahan bocoran (seepage) yang disebabkan oleh aliran

air sungai dan aliran air yang meresap ke dalam tanah.

4. Tinggi ambang bendung harus dapat memenuhi tinggi muka air minimum yang

diperlukan untuk seluruh daerah irigasi.

5. Bentuk peluap harus diperhitungkan, sehingga air dapat membawa pasir,

kerikil dan batu-batu dari sebelah hulu dan tidak menimbulkan kerusakan pada

tubuh bendung.

1.1.5 Pemilihan Lokasi Pembangunan Bendung

Pemilihan lokasi bendung harus didasarkan atas beberapa faktor, yaitu:

1. Keadaan topografi

a. Dalam hal ini semua rencana daerah irigasi dapat terairi, sehingga harus

dilihat elevasi sawah tertinggi yang akan diari.

b. Bila elevasi sawah tertinggi yang akan diairi telah diketahui maka elevasi

mercu bendung dapat ditetapkan.

c. Dari kedua hal di atas, lokasi bendung dilihat dari segi topografi dapat

diseleksi.

2. Keadaan hidrologi

Dalam pembuatan bendung, yang patut diperhitungkan juga adalah faktor:

a. Faktor –faktor hidrologinya, karena menentukan lebar dan panjang

bendung serta tinggi bendung tergantung pada debit rencana.

b. Faktor yang diperhitungkan, yaitu masalah banjir rencana, perhitungan

debit rencana, curah hujan efektif, distribusi curah hujan, unit hidrograf,

dan banjir di site atau bendung.

8

1. Kondisi topografi

Dilihat dari lokasi, bendung harus memperhatikan beberapa aspek, yaitu:

a. Ketinggian bendung tidak terlalu tinggi.

b. Trase saluran induk terletak di tempat yang baik.

2. Kondisi hidrologi dan morfologi

a. Pola aliran sungai meliputi kecepatan dan arahnya pada waktu debit banjir.

b. Kedalaman dan lebar muka air pada waktu debit banjir.

c. Tinggi muka air pada debit banjir rencana.

d. Potensi dan distribusi angkutan sedimen.

3. Kondisi tanah pondasi

Bendung harus ditempatkan di lokasi dimana tanah pondasinya cukup baik

sehingga bangunan akan stabil. Faktor lain yang harus dipertimbangkan pula

yaitu potensi kegempaan dan potensi gerusan karena arus dan sebagainya.

4. Biaya pelaksanaan

Biaya pelaksanaan pembangunan bendung juga menjadi salah satu faktor

penentun pemilihan lokasi pembangunan bendung. Dari beberapa alternatif

lokasi ditinjau pula dari segi biaya yang paling murah dan pelaksanaan yang

tidak terlalu sulit.

1.2 Stabilitas Bendung

1.2.1 Pengertian Stabilitas

Stabilitas bendung merupakan perhitungan kontruksi untuk menentukan

ukuran bendung agar mampu menahan muatan-muatan dan gaya-gaya yang

bekerja padanya dalam segala keadaan, dalam hal ini termasuk terjadinya angin

kencang dan gempa bumi hebat dan banjir besar. Syarat-syarat stabilitas kontruksi

seperti lereng di sebelah hulu dan hilir bendung tidak mudah longsor, harus aman

terhadap geseran, harus aman terhadap rembesan, dan harus aman terhadap

penurunan bendung.

9

Perhitungan konstruksi yang dilakukan untuk menentukan dimensi/ ukuran

bendung (weir) supaya mampu menahan muatan-muatan dan gaya-gaya yang

bekerja pada bendung dalam keadaan apapun, termasuk banjir besar dan gempa

bumi. Penyelidikan geologi teknik, ditujukan untuk mengetahui apakah pondasi

bendung cukup kuat, apakah rembesan airnya tidak membahayakan konstruksi,

dan apakah bendung akan dapat dioperasikan bagi penggunaan airnya dalam

jangka waktu yang lama minimal 30 tahun (Mawardi & Memet, 2010).

1.2.2 Syarat-Syarat Stabilitas Bendung

Syarat-syarat stabilitas bendung antara lain:

1. Pada konstruksi batu kali dengan selimut beton, tidak boleh terjadi tegangan

tarik.

2. Momen tahan lebih besar dari pada momen guling.

3. Konstruksi tidak boleh menggeser.

4. Tegangan tanah yang terjadi tidak boleh melebihi tegangan tanah yang

diijinkan.

5. Setiap titik pada seluruh konstruksi harus tidak boleh terangkat oleh gaya ke

atas (balance antara tekanan ke atas dan tekanan ke bawah).

Stabilitas bendung akan terancam dari bahaya-bahaya sebagai berikut:

1. Bahaya geser/gelincir (sliding)

a. Sepanjang sendi horisontal atau hampir horisontal di atas pondasi.

b. Sepanjang pondasi.

c. Sepanjang kampuh horisontal atau hampir horisontal dalam pondasi.

Bendung dinyatakan stabil terhadap bahaya geser apabila hasil perbandingan

antara jumlah gaya vertikal dikalikan sudut geser tanah dengan jumlah gaya-

gaya horisontal harus lebih besar dari nilai keamanan yang ditentukan.

2. Bahaya guling (overturning)

a. Di dalam bendung.

b. Pada dasar (base).

c. Pada bidang di bawah dasar.

10

Bangunan akan aman terhadap guling, apabila semua gaya yang bekerja

pada bagian bangunan di atas bidang horisontal, termasuk gaya angkat, harus

memotong bidang guling dan tidak boleh ada tarikan pada bidang irisan

manapun, tiap bagian bangunan diandaikan berdiri sendiri dan tidak mungkin

ada distribusi gaya-gaya melalui momen lentur.

1.3 Gaya-Gaya yang Bekerja pada Bendung

Menghitung stabilitas bendung harus di tinjau pada saat kondisi normal dan

ekstrem seperti kondisi saat banjir. Bangunan akan stabil bila dilakukan, kontrol

terhadap gaya-gaya yang bekerja tidak menyebabkan bangunan bergeser,

terangkat atau terguling, ada beberapa gaya yang harus dihitung untuk

mengetahui stabilitas bendung.

Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan yang penting pada perencanaan

adalah:

1. Tekanan air gaya hidrostatis

2. Gaya tekanan uplift

3. Tekananan lumpur

4. Gaya gempa

5. Berat sendiri bangunan

Selanjutnya gaya-gaya yang bekerja pada bangunan itu dianalisis dan di

kontrol stabilitasnya terhadap faktor-faktor keamanannya.

1.3.1 Tekanan Air Hidrostatis

Gaya tekanan air dapat dibagi menjadi gaya hidrostatik dan gaya

hidrodinamik. Tekanan hidrostatik adalah fungsi kedalaman di bawah permukaan

air. Tekanan air akan selalu bekerja tegak lurus terhadap muka bangunan, oleh

karena itu agar perhitungannya lebih mudah gaya horisontal dan vertikal

dikerjakan secara terpisah.

Tekanan air dinamik jarang diperhitungkan untuk stabilitas bangunan

pengelak dengan tinggi energi rendah. Bangunan pengelak mendapat tekanan air

bukan hanya pada permukaan luarnya, tetapi juga pada dasarnya dan dalam tubuh

11

bendung itu. Gaya tekan ke atas, yakni istilah umum untuk tekanan air dalam,

menyebabkan berkurangnya berat efektif bangunan di atasnya.

Wu = γw[h2 + ½ ε (h2 + h2)].A…………………………………………(2.1)

dengan:

c : proposi dimana tekanan hidrostatik bekerja (c = 1 untuk semua tipe

pondasi),

γw : berat jenis air (KN/m3),

h2 : kedalaman air hilir (m),

ε : proposi tekanan,

h1 : kedalaman air hulu (m),

A : luas dasar (m2),

Wu : gaya tekan ke atas resultante (KN).

Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi buatan ditunjukkan

oleh Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Gaya Angkat untuk Bangunan yang Dibangun pada Pondasi Buatan

12

Gaya hidrostatis adalah gaya-gaya yang bekerja terhadap tubuh bendung

akibat tinggi muka air di udik dan di hilir bendung pada saat muka air banjir dan

pada saat muka air normal. Gaya hidrostatis pada saat kondisi air normal, dan

pada saat kondisi air banjir ditunjukkan oleh Gambar 2.2 dan Gambar 2.3.

Gambar 2.2 Gaya Hidrostatis Kondisi Air Normal

Gambar 2.3 Gaya Hidrostatis Kondisi Air Banjir

Dalam teori angka rembesan Lane, diandaikan bahwa bidang horisontal

memiliki daya tahan terhadap aliran (rembesan) 3 kali lebih lemah dibandingkan

dengan bidang vertikal, ini dapat dipakai untuk menghitung gaya tekan ke atas

dibawah bendung dengan cara membuat beda tinggi energi pada bendung sesuai

panjang relatif di sepanjang pondasi. Gaya angkat pada bendung dapat dilihat

pada Gambar 2.4.

13

Gambar 2.4 Gaya Angkat pada Pondasi Bendung

Dalam bentuk rumus, ini berarti bahwa gaya angkat pada titik x disepanjang

dasar bendung dapat dirumuskan sebagai berikut:

Lx

Px = Hx - . H..................................................................................... (2.2)

L

dengan:

Px : gaya angkat pada x (kg/m2),

L : panjang total bidang kontak bendung dan tanah bawah (m),

14

Lx : jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai ke x (m),

H : beda tinggi energi (m),

Hx : tinggi energi di hulu bendung (m).

L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung

kepada arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 45 atau lebih

terhadap bidang horisontal, dianggap vertikal.

1.3.2 Tekanan Lumpur

Gaya akibat tekanan lumpur adalah gaya-gaya yang terjadi terhadap tubuh

bendung akibat endapan lumpur di udik bendung setelah mencapai mercu. Gaya

tekan lumpur dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Tekanan Lumpur

Tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu bendung atau terhadap

pintu dapat dihitung sebagai berikut:

s h2 1-sin

PS= ( ) ................................................................(2.3)

2 1+sin

dengan:

15

PS : gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman dari atas lumpur yang bekerja

secara horisontal,

S : berat lumpur (t/m3),

h : dalamnya lumpur (m),

: sudut gesekan (0).

Beberapa andaian/asumsi dapat dibuat seperti berikut:

G - 1

S = S’ ..................................................................………… (2.4)

G

dengan:

S’ : berat volume kering tanah (t/m2),

G : berat volume butir (t/m2).

Sudut gesekan dalam, biasa diandaikan 30 untuk kebanyakan hal menghasilkan:

Ps =1,67h2.

Rumus lain untuk mencari gaya tekan lumpur:

Ps = Luas x γ lumpur x Ka x 1meter lebar bendung……………….(2.5)

dengan:

Ps : besar gaya lumpur (ton),

γ lumpur : berat lumpur (t/m2),

: sudut gesekan dalam (0).

16

1.3.3 Gaya Gempa

Gaya-gaya akibat gempa adalah gaya-gaya yang terjadi terhadap tubuh

bendung akibat terjadinya gempa, sedangkan prinsip perhitungan gaya-gayanya

adalah berat sendiri dari setiap segmen yang diperhitungkan dikalikan dengan

koefisien gempa yang nilai koefisiennya sesuai dengan posisi bendung terletak

pada zona gempa berapa. Harga-harga gaya gempa diberikan dalam bagian

parameter bangunan (KP-06). Harga-harga tersebut didasarkan pada peta

Indonesia yang menunjukkan berbagai daerah dan resiko. Faktor minimum yang

akan dipertimbangkan adalah 0,1g percepatan gavitasi sebagai percepatan. Faktor

ini hendaknya sebagai gaya horisontal menuju ke arah yang paling tidak aman

yakni arah hilir, untuk daerah-daerah yang banyak gunung berapinya seperti di

Indonesia, maka gaya gempa harus diperhitungkan terhadap kontruksi.

Rumus gaya gempa:

K = f x G...................................................................................(2.6)

dengan:

K : gaya gempa komponen horisontal (kn),

f : koefisien gempa (E),

G : berat kontruksi (kn).

Rumus untuk mencari koefisien gempa (f):

f = Ad ……………………………………………………..............(2.7)

g

Ad = n (Ac x z)m

……………………………………………………...(2.8)

dengan:

Ad : percepatan gempa (cm/dtk2),

17

n/m : koefisien untuk jenis tanah,

Ac : percepatan kejut dasar (cm/ dtk2),

f : koefisien Gempa,

g : koefisien grafitasi (9,81 m/dtk2 = 981 cm/dtk

2),

z : koefisien zona.

Gaya gempa ini berarah horisontal, kearah yang berbahaya (yang

merugikan), dengan garis kerja yang melewati titik berat kontruksi. Sudah tentu

juga ada komponen vertikal, tetapi ini relatif tidak berbahaya dibandingkan

dengan komponen yang horisontal. Harga f tergantung dari lokasi tempat

kontruksi sesuai dengan peta zona gempa. Koefisien jenis tanah dan periode

ulang dasar gempa dapat dilihat pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2.

(http://www.Unikom,com.21 Maret 2013).

Tabel 2.1 Koefisien Jenis Tanah

Jenis n m

Batu 2,76 0,71

Diluvium 0,87 1.05

Aluvium 1,56 0,89

Aluvium Lunak 0,29 1.32

18

Tabel 2.2 Periode Ulang dan Percepatan Dasar Gempa

Periode ulang

(Tahun)

ac

(gal = cm / det2)

20

100

500

1000

85

160

225

275

19

Peta zona gempa bagian Indonesia timur dapat dilihat pada Gambar 2.6:

Gambar 2.6 Zona Gempa Bagian Indonesia Timur

1.3.4 Berat Bangunan

Berat bangunan tergantung kepada bahan yang dipakai untuk membuat

bangunan itu. Untuk tujuan perencanaan pendahuluan, boleh dipakai harga-harga

berat volume adalah pasangan batu = 2,2 t/m3, beton tumbuk= 2,3 t/m

3 dan beton

bertulang = 2,4 t/m3.

20

Berat volume beton tumbuk bergantung kepada berat volume agregat serta

ukuran maksimum kerikil yang digunakan. Untuk ukuran maksimum agregat 150

mm dengan berat volume 2,65 t/m3, berat volumenya lebih dari 24 t/m

3.

Peninjauan stabilitas bendung, maka potongan-potongan yang ditinjau

terutama adalah potongan-potongan I-I dan II-II karena potongan ini adalah yang

terlemah. Potongan terlemah bendung dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Potongan Terlemah Bendung

Gaya berat ini adalah berat dari konstruksi, berarah vertikal ke bawah yang

garis kerjanya melewati titik berat konstruksi. Gaya berat tubuh bendung dapat

dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Gaya Berat Tubuh Bendung

21

Peninjauannya adalah tiap lebar 1 meter, maka gaya yang diperhitungkan adalah

luas bidang kali berat jenis kontruksi (untuk pasangan batu kali biasanya diambil

1,80). Untuk memudahkan perhitungan, biasanya dibagi-bagi yang berbentuk

segitiga-segitiga, segi empat atau trapesium. (http://www.jurnal untad,com.18

Maret 2013).

1.4 Kontrol Stabilitas

Penyebab runtuhnya suatu bangunan gravitasi yaitu:

1. Geser (sliding)

a. Sepanjang sendi horisontal atau hampir horisontal di atas pondasi

b. Sepanjang pondasi, atau

c. Sepanjang kampuh horisontal atau hampir horisontal dalam pondasi

2. Guling (overturning)

a. Di dalam bendung

b. Pada dasar (base), atau

c. Pada bidang di bawah dasar.

1.4.2 Keamanan Terhadap Geser

Tangen , sudut antara garis vertikal dan resultan semua gaya, termasuk

gaya angkat, yang bekerja pada bendung di atas semua bidang horisontal, harus

kurang dari koefisien gesekan yang diijinkan pada bidang tersebut.

SF= f ∑RV …………………………………………………………….(2.9)

∑RH

dengan:

SF : nilai keamanan=1.5,

∑RV : jumlah gaya vertikal (ton),

22

∑RH : jumlah gaya horisontal (ton),

f : koefisien geser antara konstruksi dengan tanah dasar

untuk perencanaan ini diambil f = 0.75.

H f

= tan < ................................................................................(2.10)

(V - U) S

dengan:

H : keseluruhan gaya horisontal yang bekerja pada bangunan (kN),

(V - U) : keseluruhan gaya vertikal (V), dikurangi gaya tekan ke atas

yang bekerja pada bangunan (kN),

: sudut resultante semua gaya, terhadap garis vertikal, (0)

f : koefisien gesekan

S : faktor keamanan.

Bangunan-bangunan kecil dimana berkurangnya umur bangunan, kerusakan

besar dan terjadinya bencana besar belum dipertimbangkan, harga-harga faktor

keamanan (S) yang dapat diterima adalah 2,0 untuk kondisi pembebanan normal

dan 1,5 untuk kondisi pembebanan ekstrim (Asiyanto, 2011). Kondisi

pembebanan ekstrim adalah tak ada aliran di atas mercu selama gempa, atau banjir

rencana maksimum. Harga-harga untuk koefisien gesekan dapat dilihat pada

Tabel 2.3.

23

Tabel 2.3 Harga-Harga Perkiraan untuk Koefisien Gesekan

Bahan f

Pasangan batu pada pasangan batu

Batu keras berkualitas baik

Kerikil

Pasir

Lempung

0,60 - 0,75

0,75

0,50

0,40

0,30

1.4.3 Keamanan Terhadap Guling

Bangunan aman terhadap guling, maka resultan semua gaya yang bekerja

pada bagian bangunan di atas bidang horisontal, termasuk gaya angkat, harus

memotong bidang ini pada teras, tidak boleh ada tarikan pada bidang irisan

manapun.

Besarnya tegangan dalam bangunan dan pondasi harus tetap dipertahankan

pada harga-harga maksimal yang dianjurkan, untuk pondasi, harga-harga daya

dukung yang disebutkan dalam bagian parameter bangunan bisa digunakan

(Soedibyo, 2003).

Rumus:

SF = ∑MV …………………………………………………………….(2.11)

∑MH

dengan:

SF : nilai keamanan=1,5,

∑MV : jumlah momen vertikal (t.m),

∑MH : jumlah momen horizontal (t.m).

24

Harga-harga untuk beton sekitar 4,0 t/m2, pasangan batu sebaiknya

mempunyai kekuatan minimum 1,5 sampai 3,0 t/m2.

Tiap bagian bangunan diandaikan berdiri sendiri dan tidak mungkin ada

distribusi gaya-gaya melalui momen lentur (bending momen). Tebal lantai kolam

olak dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Tebal Lantai Kolam Olak

Tebal lantai kolam olak dihitung sebagai berikut:

px - wx

dx S .......................................................................................(2.12)

dengan:

dx : tebal lantai pada titik x, (m),

px : gaya angkat pada titik x, (kg/m2),

wx : kedalaman air pada titik x, (m),

: berat jenis bahan, (kg/m3),

S : faktor keamanan (=1,5 untuk kondisi normal, 1,25 untuk kondisi ekstrim).

25

1.4.4 Kapasitas Dukung Tanah

Analisis kapasitas dukung (bearing capacity) mempelajari kemampuan tanah

dalam mendukung beban pondasi dari struktur yang terletak di atasnya. Kapasitas

dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat

pembebanan, yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh tanah disepanjang

bidang-bidang gesernya (Hardiyatmo,2010).

Menghitung kapasitas dukung pondasi dihitung dengan rumus Terzaghi

berikut:

qu = C x Nc + γt x D x Nq + 0,5 x γt x B x Nγ……………(2.13)

dengan:

qu: kapasitas dukung batas persatuan luas (t/m3),

C : kohesi tanah dibawah dasar pondasi,

γt : berat jenis tanah (t/m3),

D : kedalaman pondasi (m),

B : lebar pondasi (m),

Nc,Nq,Nγ : faktor daya dukung terzaghi yang nilainya didasarkan pada

suduk geser dalam (φ) dari tanah dobawah dasar

pondasi.(untuk nilai Nc,Nq,Nγ dapat dilihat pada Tabel 2.4).

26

Tabel 2.4 Nilai-nilai Kapasitas Dukung Terzaghi

Φ Keruntuhan geser umum

Nc Nq Nγ

0 5,7 1,0 0,0

5 7,3 1,6 0,5

10 9,6 2,7 1,2

15 12,9 4,4 2,5

20 17,7 7,4 5

25 25,1 12,7 9,7

30 37,2 22,5 19,7

34 52,6 36,5 35

35 57,8 41,4 42,4

40 95,7 81,3 100,4

45 172,3 173,3 297,5

48 258,3 287,9 780,1

50 347,6 415,1 1153,2

Untuk mendapatkan daya dukung tanah yang diijinkan, maka diambil faktor aman

sebesar = 3, sehingga rumus menjadi :

qn = q – Df x γ …………………………………….......(2.14)

dengan:

qn : daya dukung tanah diijinkan (kN/m2),

q : beban di atasnya (kN/m2),

γ : berat volume tanah (t/m2).

27

Faktor aman:

Dihitung dengan rumus;

F = qun ……………………………………………………(2.15)

qn

dengan:

F : angka keamanan

qun : kapasitas dukung ultimit netto (kN/m2),

qn : daya dukung tanah yang diijinkan (kN/m2).

1.4.5 Penurunan

Jika lapisan tanah dibebani, maka tanah akan mengalami regangan atau

penurunan (settlement). Regangan yang terjadi dalam tanah ini disebabakan oleh

dua akibat, yaitu berubahnya susunan tanah dan berkurangnya rongga pori di

dalam tanah tersebut. Jumlah dari regangan diseluruh kedalaman lapisan tanah,

merupakan penurunan total tanah. Penurunan akibat beban adalah jumlah total

dari penurunan segera dan penurunan konsolidasi. Penurunan yang terjadi pada

tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus kering atau tidak jenuh terjadi

dengan segera sesudah beban bekerja, penurunan konsolidasi terjadi pada tanah

berbutir halus yang terletak di bawah muka air tanah, penurunan yang terjadi

memerlukan waktu yang lamanya tergantung pada kondisi lapisan tanah.

Penurunan segera adalah penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa

tanah yang tertekan, dan terjadi pada volume konstan. Penurunan pada tanah-

tanah berbutir kasar dan tanah-tanah berbutir halus yang tidak jenuh termasuk tipe

penurunan segera, karena penurunan terjadi segera, setelah terjadi penerapan

beban. (Hardiyatmo, 2010).

28

Penurunan pondasi pada tanah granuler dapat dihitung dari hasil uji

kerucut statis (sondir). De Beer dan Marten mengusulkan persamaan angka

kompresi (C) yang dikaitkan dengan persamaan Buismann, sebagai berikut:

C = 1,5qc …………………………………………………………...(2.16)

Po’

Dengan:

C : Angka pemampatan

qc : Tahanan kerucut statis atau tahanan konus sondir

po’

: Tekanan overburden efektif rata-rata atau tegangan efektif di

tengah-tengah lapisan ditinjau.

Nilai C disubstitusikan ke dalam persamaan Terzaghi untuk penurunan pada

lapisan tanah yang ditinjau, yaitu:

Si = H 1n po’ + ∆p …………………………………………………(2.17)

C po’

dengan:

Si : penurunan akhir dari lapisan setebal H. (m),

po’

: tekanan overburden efektif rata-rata, atau tegangan efektif sebelum

penerapan beban, di tengah-tengah lapisan. (kN/m2),

∆p : tambahan tegangan vertikal di tengah-tengah lapisan yang ditinjau

terhadap tekanan pondasi netto. (kN/m2).

29

1.4.6 Erosi Bawah Tanah (Piping)

Bangunan utama seperti bendung harus dicek stabilitasnya terhadap erosi

bawah tanah dan bahan runtuh akibat naiknya dasar galian (heave) atau rekahnya

pangkal hilir bangunan. Bahaya terjadinya erosi bawah tanah dapat dicek dengan

beberapa metode empiris, seperti metode Bligh, metode Lane, dan metode

Koshia. Metode Lane yang juga disebut metode angka rembesan Lane adalah

metode yang dianjuran untuk mencek bangunan-bangunan utama untuk

mengetahui adanya erosi bawah tanah. Metode ini memberikan hasil yang aman

dan mudah dipakai, untuk bangunan-bangunan yang relatif kecil, metode-metode

lain mungkin dapat memberikan hasil-hasil yang lebih baik, tetapi penggunaannya

lebih sulit. Metode ini membandingkan panjang jalur rembesan di bawah

bangunan di sepanjang bidang kontak bangunan/pondasi dengan beda tinggi muka

air antara kedua sisi bangunan, disepanjang jalur perkolasi ini, kemiringan yang

lebih curam dari 45 dianggap vertikal dan yang kurang dari 45 dianggap

horisontal. Jalur vertikal dianggap memiliki daya tahan terhadap aliran 3 kali

lebih kuat daripada jalur horisontal, (Hardiyatmo, 2010). Rumusnya adalah:

Lh + LH

Lw = ……….…………………………………………….. (2.18)

3

dengan:

Lw : Weight - creep - distance,

Lh : Jumlah panjang horisontal (m),

Lv : Jumlah panjang vertikal (m),

30

Weight – creep – ratio (WCR) dapat dihitung dengan rumus:

WCR = Lw ………………………………………………………………(2.19)

H1 – H2

dengan:

Lw : Weight - creep - distance,

H1 : Tinggi muka air hulu (m),

H2 : Tinggi muka air hilir (m).

Nilai Angka Aman untuk weighted-creep-ratio, (WCR) dapat dilihat pada Tabel

2.5.

Tabel 2.5 Nilai Angka Aman untuk Weighted-Creep-Ratio, (WCR).

Jenis Tanah Dasar Angka aman (WCR)

Pasir sangat halus atau lanau

Pasir halus

Pasir sedang

Pasir kasar

Kerikil halus

Kerikil sedang

Kerikil kasar termasuk berangkal

Bongkah dengan sedikit berangkal & kerikil

Lempung lunak

Lempung sedang

Lempung keras

Lempung sangat keras

8,5

7,0

6,0

5,0

4,0

3,5

3,0

2,5

3,0

2,0

1,8

1,6