stabilitas dan bahaya rembesan

STRUKTUR BENDUNG

(Stabilitas dan Bahaya Rembesan)

Gambaran Umum

• Perencanaan Bendung :Perencanaan Bendung : Maksud desain. Asumsi desain.

Gambaran Umum

• Bangunan utama (lantai, mercu, dan peredam energi)Bangunan utama (lantai, mercu, dan peredam energi).

• Bangunan pelengkap (sayap, sandtrap, dll)

Gambaran Umum

• Bangunan utama (lantai, mercu, dan peredam energi)Bangunan utama (lantai, mercu, dan peredam energi).

• Bangunan pelengkap (sayap, sandtrap, dll)

+10.000.40 6.00

1

1

1.00

0.60

1.00 15.00

+4.00

Filter

Rib Bertangga

Lubang Pematus

POTONGAN B - B

11.5

PAS. BATU KALI( 1 : 4 )

1.5

1.00

1.50

1.00

1.50

1

+15.28

0.60

3.00 1.00

Pipa Resap Ø 0.05

0.40

0.60

0.60

Struktur yang ada

Tantangan : Kerusakan dini / tidak berfungsi??

• Perlu upaya antisipasi dalam perencanaan.Perlu upaya antisipasi dalam perencanaan.

Faktor-Faktor Utama

Gaya yang bekerja :• Tekanan air / hidrolis• Beban struktur• Gaya gempa• Parameter teknik tanah

Perhitungan : Keamanan geser Keamanan guling

Eksentrisitas dan daya dukung Rembesan / erosi buluh

Jalur Rembesan dan Tekanan Air (Uplift Pressure / Lane)

• Persamaan umum :

• Ux = gaya uplift pada titik yang ditinjau• Hx = beda tinggi titik yang ditinjau dengan muka air di udik pelimpah• Lx = panjang creep line titik yang ditinjau L = panjang creep line total• H = beda elevasi muka air udik dan hilir pelimpah

LH .L

- H U xxx

Perhitungan : Kondisi debit rendah

Saat banjir

Jalur Rembesan dan Tekanan Air (Uplift Pressure / Lane)

Jalur Rembesan dan Tekanan Air (Uplift Pressure / Lane)Untuk Muka Air Kering, H = 6.4 m

Gaya Hor Lengan Momen Gaya Ver Lengan MomenVertikal Hor 1/3 Hor Lw (t) (m) (t.m) (t) (m) (t.m)

0 0.00 0.00 4.50 4.500 - 1 1.00

1 1.00 0.19 5.50 5.311 - 2 1.20 0.40

2 1.40 0.27 5.50 5.232 - 3 0.40

3 1.80 0.35 5.10 4.753 - 4 1.80 0.60

4 2.40 0.47 5.10 4.634 - 5 0.40

5 2.80 0.54 5.50 4.965 - 6 1.00 0.33

6 3.13 0.61 5.50 4.896 - 7 0.40

7 3.53 0.69 5.10 4.417 - 8 1.50 0.50

8 4.03 0.78 5.10 4.328 - 9 0.40

9 4.43 0.86 5.50 4.649 - 10 1.00 0.33

10 4.77 0.92 5.50 4.5810 - 11 0.40

11 5.17 1.00 5.10 4.1011 - 12 2.00 0.67

12 5.83 1.13 5.10 3.9712 - 13 2.00 1.61 2.36 3.80

13 7.83 1.52 7.10 5.58 7.94 2.69 21.3513 - 14 1.50 0.50 0.07 14.10 1.03

14 8.33 1.62 7.10 5.48 8.23 13.85 113.9314 - 15 1.80 -1.93 2.29 -4.43

15 10.13 1.97 5.30 3.33 -6.00 2.59 -15.5515 - 16 2.15 0.72 0.15 12.38 1.85

16 10.85 2.10 5.30 3.20 6.87 12.03 82.6216 - 17 1.30 0.68 2.59 1.77

17 12.15 2.36 6.60 4.24 4.15 2.81 11.6717 - 18 2.00 0.67 0.13 10.28 1.33

18 12.82 2.49 6.60 4.11 8.23 9.95 81.8818 - 19 1.50 0.91 1.11 1.01

19 14.32 2.78 8.10 5.32 6.17 1.36 8.3919 - 20 4.13 1.38 0.55 7.57 4.18

20 15.69 3.04 8.10 5.06 20.88 6.89 143.7820 - 21 0.70 -0.29 0.84 -0.25

21 16.39 3.18 7.40 4.22 -2.95 0.96 -2.8421 - 22 3.37 1.12 0.37 3.70 1.36

22 17.52 3.40 7.40 4.00 13.49 3.14 42.2922 - 23 1.15 0.53 0.38 0.20

23 18.67 3.62 8.55 4.93 5.15 0.58 2.9623 - 24 1.45 0.48 0.07 0.97 0.07

24 19.15 3.71 8.55 4.84 7.01 0.73 5.0824 - 25 5.85 13.79 -3.90 -53.79

25 25.00 4.85 14.40 9.55 28.29 -2.93 -82.7525 - 26 8.00

26 33.00 6.40 6.40 0.00 -38.21 -3.18 121.6219.84 13.18 66.05 479.38

Titik LinePanjang Rembesan DH H P = H - DH

Berat Struktur

No Volume Berat Jarak Mt Jarak Mg(m3) (ton) (m) (ton-m) (m) (ton-m)

G1 8.850 19.470 13.840 269.465 4.560 88.783G2 0.720 1.584 13.800 21.859 7.910 12.529G3 0.360 0.792 13.240 10.486 8.110 6.423G4 14.025 30.855 11.260 347.427 5.370 165.691G5 4.980 10.956 9.260 101.453 2.910 31.882G6 2.100 4.620 6.673 30.831 2.660 12.289G7 6.402 14.083 6.885 96.964 1.385 19.505G8 3.033 6.673 3.135 20.919 1.600 10.676G9 2.973 6.540 0.725 4.741 1.025 6.703

Total 82.360 878.484 337.104

M-y = momen tahanM-x = momen guling

Terhadap gaya gempa, E :

ad = n x ac x z x m

ad = percepatan gempa rencana (cm/dt2)

n,m = koefisien jenis tanah (peta gempa)

ac = percepatan gempa dasa (peta gempa)

g = percepatan gravitasi (9,8 cm/dt2)

z = faktor lokasi geografis (peta gempa)

Gaya Gempa

ga

E d

Koefisien gempa E = 0.008Titik berat bangunan thd garis horisontal, y = 4.093Gaya gempa yang terjadi K = E x w = 0.673Momen guling gempa Mg = 2.755

Gaya Aktif Tanah dan Resume

Bagian udik bendung merupakan tanah endapan sungai (pasir, kerikil, berangkal) dengan f = 30o.dengan g = 1,8 t/m3.

Ka = tg2 (45-f/2) 0.33

S1 = 0,5.(1.8 - 1.0).42. 0,33 = 2.67 t

Lengan = 12.61 mMomen = 33.72 KN.m

No. Vertikal Horisontal M-G M-T1 66.05 19.84 492.562 -82.36 - - 878.483 - 0.67 2.75 0.004 - 2.67 33.72

-16.31 23.19 529.03 878.48

GayaHidrostatis

Berat Sendiri dan AirGaya Gempa

Tekanan Tanah

Perhitungan : Eksentrisitas, e = (B/2)-(M/Rv)

B = lebar tapak pondasi

M = besar gaya momen yang terjadi

Rv = total gaya arah vertikal

Syarat ideal : e < B/6

Stabilitas - Eksentrisitas

Daya dukung tanah, :

e = eksentrisitas yang terjadi akibat pembebanan gaya

B = lebar tapak pondasi

M = besar gaya momen yang terjadi

Rv = total gaya arah vertikal

Syarat : < qijin tanah

Stabilitas – Daya Dukung Tanah

)

B6e

(1 - B

R v

Keamanan Geser, SFgs :

FH = total gaya tahan horisontalyang terjadi

RH = total gaya horisontal yang terjadi

Syarat : SFgs > 1,5

Stabilitas - Geser

H

Hgs R

F SF

Keamanan Guling, SFg :

MT = total momen tahan yang terjadi

Mg = total momen guling yang terjadi

Syarat : SFg > 2

Stabilitas - Guling

g

Tg M

M SF

Keamanan erosi bawah tanah, SFs :

S = kedalaman tanah

a = tebal lapisan pelindung (dianggap = 0)

hs = tekanan air pada kaki hilir struktur

Syarat : SFs > 2

Keamanan Bahaya Erosi Buluh

ss h

)sa

(1 s SF

Stabilitas

Panjang tapak pondasi bendung, L = 14.60 ma. Eksentrisitas, e

e = (L/2) - (M/Rv)-14.12 < 2.43 (Ok)

b. Tekanan tanah = (Rv/L)(1+(6e/L))

11.17 KN/m2

= (Rv/L)(1-(6e/L))

11.17 KN/m2

Daya dukung tanah untuk pasir dan kerikil adalah 200 - 600 KN/m2, sehingga OK.

Stabilitas

c. Keamanan guling

SF = MT/MG

SF = 1.66

d. Keamanan geser

Bagian pondasi bendung dengan f = 15o.dengan g = 1,6 t/m3.

Kp = tg2 (45+f/2) = 1.70

Pp = 32.55 t.m

Pt = Rv tg (2/3 f)2.62 t.m

Tanpa tekanan pasif :SF = Pt/Rh = 1.52

Stabilitas – Erosi Buluh

2

• SF = 1 : ie

Alternatif Stabilisasi Struktur

• Memperpanjang jalur aliran hidrolis : penambahan lantai udik, penempatan dinding kedap, dll.

• Penambahan berat struktur : memperbesar dimensi.

• Dimensi akhir sangat mempengaruhi volume pekerjaan (BOQ)

Desain Lantai Udik

• Metode Bligh (Empiris)• Metode Lane (Empiris)

• Jaringan aliran (Flow net)• Metode Khosla (coba-coba)

• Analog listrik• Metode relaxasi

• Model matematik (pers. Laplace)

Metode Bligh

Dh-n

Dh-b

Lv1

Lv2

Lv3

Lv4

Lh3

Lh2 Lh1

• Persamaan umum :

hL

CB D

hxC

L L (1,5) SF

B

hv

D

Metode Bligh

• Contoh :

Diketahui Dh = 4m dan material dasar sungai adalah lempung

(CB = 18) dan SF = 1,5.

Panjang jalur rembesan yang diperlukan, L = 1,5 x 4 x 18

= 108 m

Material Besar

Lempung / Silk 18

Pasir halus 15

Pasir kasar 12

Kerikil campur pasir 9

Bongkahan batu, kerikil 4 - 6

• Koefisien Rembesan Bligh, CB

Metode Lane

Dh-n

Dh-b

Lv1

Lv2

Lv3

Lv4

Lh3

Lh2 Lh1

• Persamaan umum :

h

L31

LC

hv

L D

Metode Lane

Material Besar

Lempung keras 1,6 – 1,8

Lempung 2 - 3

Pasir amat halus 8,5

Pasir halus 6,0

Pasir kasar 5

Bongkahan batu, kerikil 2,5 – 3,5

• Koefisien Rembesan Bligh, CL

Dinding / Sayap

• Stabilitas sistem.• Stabitas struktur.

3m

4m

2,4m

0,45m

0,6m

Beton bertulang

Lapis 1

Lapis 2

Lapis 3

0,6m

0,45m

0,6m

0,45m

P1a

P1w

P1c

F1a

F1w

F1c

F2a F3a

F4a F5aF6a

P2a

P3a

P4a P5aP6a

F2c

F3c

P2c

P3c

1

4

3

2

2,3m

5645°

0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000

-10.000

0.000

10.000

20.000

Total displacementsExtreme total displacement 268.16*10-3 m

m

-0.020

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

0.180

0.200

0.220

0.240

0.260

0.280

Resume Gaya dan Momen Aktif :PATot = 37.26 KN/m'

MATot = 1488.56 KN.m/m'

Resume Gaya dan Momen Tahan :PTTot = 75.84 KN/m'

MTTot = 7583.94 KN.m/m'

Angka Keamanan / Stabilitas :SFGeser = 2.04

SFGuling = 5.09

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

Bandung, 2 Oktober 2012Bandung, 2 Oktober 2012