bab iii analisa stabilitas bendung rev
TRANSCRIPT
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
BAB III
ANALISA STABILITAS BENDUNG
Gaya–gaya yang bekerja pada tubuh bendung, akibat :
1. Tekanan air.
2. Tekanan lumpur.
3. Tekanan berat sendiri bendung.
4. Gaya gempa.
5. Gaya angkat (uplift pressure).
3.1 Tekanan Air
3.1.1 Tekanan Air Normal
Gambar 3.1 Diagram Tekanan Akibat Air Normal
γair = 1 ton/m3
Pa1 = 12
. γ air . h2
= 12
. (1 ) . (4,0 )2 = 8 ton
Pa2 = b . h .γair = (1,5).(4,0).(1) = 6 ton
47
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Tabel. 3.1 Perhitungan Tekanan Air Normal
BagianGaya (t) Lengan (m) Momen (tm)
V H x y Mr M0
Pa1 - 8 - 4,170 - 33,36
Pa2 6 - 6,536 - 39,216 -
JUMLAH 6 8 39,216 33,36
3.1.2 Tekanan Air Banjir (Flood)
Gambar 3.2 Diagram Tekanan Akibat Air Banjir
Pf1 = 12
. γ air . h2
= 12
. (1 ) . (4,0 )2= 8 ton
Pf2 = b . h .γair = (1,609).(4,0).(1) = 6,436 ton
Pf3 = b . h .γair = (1,5).(4,0).(1) = 6 ton
Pf4 = b . h .γair = (2,513).(1,609).(1) = 4,043 ton
48
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Pf5 =
12
. γ air . h2
=
12
. (1,95 )2 .1= 1,9 ton
Pf6 = −1
2. γ air . h2
= −1
2. (1 ) . (1,95 )2
= - 1,9 ton
Tabel.3.2 Perhitungan Tekanan Air Banjir
BagianGaya (t) Lengan (m) Momen (tm)
V H x y Mr M0
Pf1 - 8 - 4,170 - 33,36
Pf2 - 6,436 - 4,837 - 31,131
Pf3 6 - 7,286 - 43,716 -
Pf4 4,043 - 6,78 - 27,412 -
Pf5 1,9 - 0,65 - 1,235 -
Pf6 - -1,9 - 3,15 - -5,985
JUMLAH 11,943 12,536 72,363 58,506
3.2 Tekanan Lumpur
γlumpur = 0,6 ton/m3
θ = 300
Ka = tan2 (450 – θ/2)
= tan2 (450 – 30o/2)
= 0,333
Keterangan :
γlumpur = berat volume lumpur (t/m3)
θ = sudut gesek dalam
Ka = tekanan lumpur aktif
49
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Gambar 3.3 Diagram Tekanan Akibat Lumpur
PL1 = 12 .Ka.h2.γlumpur
= 12 .(0,333). (4,0)2.(0,6).
= 1,6 ton
PL2 = b.h.γlumpur
= (1,5).(4,0). 0,6
= 3,6 ton
Tabel. 3.3 Perhitungan Tekanan Lumpur
BagianGaya (t) Lengan (m) Momen (tm)
V H x y Mr M0
PL1 - 1,6 - 4,170 - 6,672
PL2 3,6 - 6,536 - 23,530 -
JUMLAH 3,6 1,6 23,530 6,672
50
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
3.3 Tekanan Berat Sendiri Bendung
Berat volume pasangan batuγ pasangan = 2,2 t/m2
Gambar 3.4 Diagram Tekanan Akibat Berat Sendiri Bendung
Pada badan bendung yang berbentuk parabola, luas penampang digunakan pendekatan :
A = 2/3 . L . H
51
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
W1 = b . h . γ pasangan = 1,472 . 1,84 . 2,2 = 5,959 ton
W2 = b . h . γ pasangan = 1,013 . 5,38 . 2,2 = 11,990 ton
W3 = b . h . γ pasangan = 1,015 . 5,61 . 2,2 = 12,527 ton
W4 = b . h . γ pasangan = 1,50 . 3,5 . 2,2 = 11,550 ton
W5 = b . h . γ pasangan = 1,50 . 3,0 . 2,2 = 9,900 ton
W6 = b . h . γ pasangan = 1,50 . 2,5 . 2,2 = 8,250 ton
W7 = 2/3 . b. h . γ pasangan = 2/3 . 1,013 . 0,45 . 2,2 = 0,669 ton
W8 = 2/3 . b. h . γ pasangan = 2/3 . 1,015 . 0,23 . 2,2 = 0,342 ton
W9 = 2/3 . b. h . γ pasangan = 2/3 . 1,50 . 1,1 . 2,2 = 2,420 ton
W10 = 2/3 . b. h . γ pasangan = 2/3 . 1,50 . 1,5 . 2,2 = 3,300 ton
W11 = 2/3 . b. h . γ pasangan = 2/3 . 1,50 . 1,50 . 2,2 = 3,300 ton
Tabel 3.4 Perhitungan Tekanan Berat Sendiri Bendung
Bagian B (m) H (m)Gaya (ton) Lengan (m) Momen (tm)
Vertikal x y Mr M0
W1 1,472 1,84 5,959 7,264 1,92 43,284 11,441
W2 1,013 5,38 11,990 6,023 3,69 72,215 44,243
W3 1,015 5,61 12,527 5,008 3,805 62,736 47,666
W4 1,5 3,5 11,550 3,75 3,75 43,313 43,313
W5 1,5 3 9,900 2,25 2,5 22,275 24,750
W6 1,5 2,5 8,250 0,75 1,25 6,188 10,313
W7 1,013 0,45 0,669 5,895 6,549 3,941 4,379
W8 1,015 0,23 0,342 5,134 6,692 1,758 2,291
W9 1,5 1,1 2,420 3,938 5,913 9,530 14,309
W10 1,5 1,5 3,300 2,438 4,563 8,045 15,058
W11 1,5 1,5 3,300 0,938 3,063 3,095 10,108∑ 70,207 276,379 227,869
52
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
3.4 Gaya Gempa
3.4.1 Gempa Horizontal
Gaya Horizontal (H) = Kh . ΣV1
= 0,10 . 70,207
= 7,021 ton
Momen akibat gempa horizontal :
M0 = Mr = Kh . ΣM01
= 0,10 . 227,869 = 22,787 tm
Keterangan :
H = gaya gempa horizontal (t)
Kh = koefisien gempa horizontal, (Pondasi batu : Kh = 0,10)
V1 = berat sendiri bendung (t)
M01 = momen guling akibat berat sendiri (tm)
3.4.2 Gempa Vertikal
Gaya Vertikal (V) = Kv . ΣW
= 0,05 .( 70,207 )
= 3,51 ton
Momen akibat gempa vertikal :
Mr = Kv . ΣMr1
= 0,05. (276,379)
= 13,82 tm
Keterangan :
V = gaya gempa vertikal (t)
Kv = koefisien gempa vertikal, (Pondasi batu : Kv = 0,05)
Mr1 = momen tahanan akibat berat sendiri (tm)
53
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
3.5 Gaya Angkat (Uplift Pressure)
3.5.1 Air Normal
ΣL = Lh + Lv
= 15,85 + 13,47
= 29,32 m
ΔH (air normal) = elev. MAN – elev. Dasar sungai
= 45,50 – 41,50
= 4,00 m
Ux = Hx –
Lx
ΣL . ΔH
Ux = Hx –
Lx
29 , 32 .(4,00)
Ux = Hx – 0,136 Lx
Keterangan :
Hx = tinggi muka air dari titik yang dicari (m)
Lx = panjang rayapan (m)
ΣL = total rayapan (m)
ΔH = tinggi muka air normal (m)
Ux = uplift pressure di titik x (t/m2)
e = ( h
3 ) 2U 1+U 2U 1+U 2
R = U 1+U 2
2xH
Gambar 3.5 Rayapan Gaya Angkat
54
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Gambar 3.6 Gaya Angkat Akibat Air Normal
Tabel 3.5 Perhitungan Tinggi air normal terhadap muka bendung
Titik Hx (m) Lx (m) Ux (t/m2)
a 4,337 29,190 0,747
b 6,837 26,690 3,554
c 6,837 25,190 3,739
d 5,837 24,190 2,862
e 5,837 22,690 3,046
f 4,837 21,690 2,169
g 4,837 20,190 2,354
h 5,837 19,190 3,477
i 5,837 15,690 3,907
j 4,837 14,690 3,030
55
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Tabel 3.6 Perhitungan Gaya Angkat Akibat Air Normal
Bagian Gambar Gaya angkat per 1 m panjang (t)
a - b
H = U 1+U 2
2xH
= -
0 ,747+3 ,5542
x 2,5
= -5,376 t
y =( h
3 ) 2 a+ba+b
=
2,53 ( (2 x 0 ,747 )+3 , 554
0 ,747+3 ,554 ) = 0,978 m
Ytotal = 0,978 m
b - c
V = U 1+U 2
2xH
V =
3 ,554+3 ,7392
x1,5
= 5,470 t
x = ( h3 ) 2b+c
b+c
=
1,53 ( (2 x 3 ,554 )+3 ,739
3 ,554+3 ,739 ) = 0,744 m
X total = 1,50 – 0,744 = 0,756 m
56
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
c – d
H =
U 1+U 22
xH
H = 3 ,739+2 ,862
2x1,0
= 3,30 t
y = ( h3 ) 2c+d
c+d
=
1,03 ( (2 x 3 ,739 )+2 ,862
3 ,739+2 ,862 ) = 0,522 m
Ytotal = 0,522 m
d – e
V =
U 1+U 22
xH
V = 2, 862+3 ,046
2x 1,5
= 4,431 t
x = ( h
3 ) 2d+ed+e
=
1,53 ( (2x 2,862 )+3 , 046
2,862+3 , 046 ) = 0,742 m
X total = (1,5 – 0,742) + 1,5 = 2,258 m
e – f
H =
U 1+U 22
xH
H = 3 ,046+2 ,169
2x 1
= 2,608 t
y = ( h
3 ) 2e+ fe+ f
=
13 ( (2 x 3 ,046 )+2 , 169
3 ,046+2 ,169 )= 0,528 m
57
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Ytotal = 0,528 + 1,0 = 1,528 m
f – g
V = U 1+U 2
2xH
V =
2,169+2 , 3542
x 1,5
= 3,392 t
x = ( h
3 ) 2 f +gf +g
=
1,53 ( (2 x 2, 169 )+2 , 354
2, 169+2 , 354 )= 0,740 m
X total = (1,5-0,740)+1,5+1,5 = 3,76 m
g - h
H = U 1+U 2
2xH
H = -
2, 354+3 , 4772
x 1,0
= -2,915 t
y =( h
3 ) 2 g+hg+h
=
1,03 ( (2 x 2,354 )+3 , 477
2,354+3 , 477 ) = 0,468 m
Ytotal = 0,468 + 1,0 = 1,468 m
h - i
V =
U 1+U 22
xH
V = 3 , 477+3 , 907
2x 3,5
= 12,922 t
x =( h
3 ) 2 g+hg+h
58
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
=
3,53 ( (2x 3 ,477)+3 ,907
3 ,477+3 ,907 )= 1,716 m
Xtotal =(3,5-1,716)+1,5+1,5+1,5=6,284 m
i - j
H =
U 1+U 22
xH
H = 3 ,907+3 , 030
2x1,0
= 3,469 t
y =( h
3 ) 2 g+hg+h
=
1,03 ( (2 x 3 ,907 )+3 , 030
3 ,907+3 , 030 ) = 0,521 m
Ytotal = 0,521 + 1 = 1,521 m
Tabel 3.7 Gaya Angkat Akibat Air Normal
59
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
V H x y x (total) y (total) Mr Moa 4,337 29,190 0,747
-5,376 0,978 0,978 -5,258b 6,837 26,690 3,554
5,470 0,744 0,756 4,135c 6,837 25,190 3,739
3,300 0,522 0,522 1,723d 5,837 24,190 2,862
4,431 0,742 2,258 3,289e 5,837 22,690 3,046
2,608 0,528 1,531 1,377f 4,837 21,690 2,169
3,392 0,740 3,760 2,509g 4,837 20,190 2,354
-2,915 0,468 1,468 -1,364h 5,837 19,190 3,477
12,922 1,716 6,284 22,173i 5,837 15,690 3,907
3,469 0,521 1,521 1,807j 4,837 14,690 3,030
26,214 1,085 -1,714 32,106
Lengan (m) Momen
Σ (JUMLAH)
Titik Hx (m) Lx (m) Ux (t/m2)Uplift Force (t) Lengan (m)
Catatan : Searah jarum jam (+)
Berlawanan arah harum jam (-)
Gaya Angkat Akibat Air Normal :
1. Tekanan Vertikal
V = fu x ΣV = 0,5 x (26,214) = 13,107 ton
2. Tekanan Horizontal
H = fu x ΣH = 0,5 x (1,085) = 0,543 ton
3. Momen
Mr = 0.5 x ΣMr = 0,5 x (-1,714) = -0,857 tm
Mo = 0.5 x ΣMo = 0,5 x (32,106) = 16,053 tm
Dimana : fu = koefisien reduksi untuk jenis tanah keras (50 %)
3.5.2 Air Banjir
ΣL = 29,19 m
60
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
ΔH (air banjir) = elev. M.A.B – elev. Dasar sungai
= 47,535 – 41,50
= 6,035 m
Ux = Hx -
Lx
ΣL . ΔH
Ux = Hx -
Lx
29,19 . 6,035
Ux = Hx - 0,207 Lx
Keterangan :
Hx = tinggi muka air banjir dari titik yang dicari (m)
Lx = panjang rayapan (m)
ΣL = total rayapan (m)
ΔH = beda tinggi M.A.B dengan muka air di hilir (m)
Ux = uplift pressure di titik x (t/m2)
Gambar 3.7 Gaya Angkat Akibat Air Banjir
61
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Tabel 3.8 Perhitungan Tinggi Air Banjir Terhadap Muka Bendung
Titik Hx (m) Lx (m) Ux (t/m2)
a 6,372 29,190 0,943
b 8,872 26,690 3,908
c 8,872 25,190 4,187
d 7,872 24,190 3,373
e 7,872 22,690 3,652
f 6,872 21,690 2,838
g 6,872 20,190 3,117
h 7,872 19,190 4,303
i 7,872 15,690 4,954
j 6,872 14,690 4,140Tabel 3.9 Perhitungan Gaya Angkat Akibat Air Banjir
Bagian Gambar Gaya angkat per 1 m panjang (t)
a - b
H = U 1+U 2
2xH
= -
0 , 943+3 , 9082
x 2,5
= -6,063 t
y =( h
3 ) 2 a+ba+b
=
2,53 ( (2 x 0 , 943)+3 ,908
0 , 943+3 ,908 )
62
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
= 0,995 m
Ytotal = 0,995 m
b - c
V = U 1+U 2
2xH
V =
3 ,908+4 ,1872
x1,5
= 6,071 t
x = ( h3 ) 2b+c
b+c
=
1,53 ( (2x 3 ,908 )+4 ,187
3 ,908+4 , 187 ) = 0,741 m
X total = 1,50 – 0,741 = 0,759 m
c – d
H = U 1+U 2
2xH
H = 4 ,187+3 , 373
2x 1,0
= 3,78 t
y = ( h3 ) 2c+d
c+d
=
1,03 ( (2 x 4 , 187 )+3 ,373
4 , 187+3 , 373 ) = 0,518 m
Ytotal = 0,518 m
63
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
d – e
V =
U 1+U 22
xH
V = 3 ,373+3 ,652
2x 1,5
= 5,268 t
x = ( h
3 ) 2d+ed+e
=
1,53 ( (2x 3 ,373 )+3 ,652
3 ,373+3 , 652 ) = 0,740 m
X total = (1,5 – 0,740) + 1,5 = 2,26 m
e – f
H =
U 1+U 22
xH
H = 3 ,652+2 , 838
2x 1
= 3,245 t
y = ( h
3 ) 2e+ fe+ f
=
13 ( (2x 3 ,652 )+2, 838
3 ,652+2 , 838 )= 0,521 m
Ytotal = 0,521 + 1,0 = 1,521 m
f – g
V =
U 1+U 22
xH
V = 2, 838+3 ,117
2x 1,5
= 4,466 t
x = ( h
3 ) 2 f +gf +g
=
1,53 ( (2 x 2, 838 )+3 ,117
2,838+3 , 117 )= 0,738 m
64
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
X total = (1,5-0,738)+1,5+1,5 = 3,762 m
g - h
H = U 1+U 2
2xH
H = -
3 ,117+4 ,3032
x1,0
= -3,710 t
y =( h
3 ) 2 g+hg+h
=
1,03 ( (2 x 3 ,711)+4 ,303
3 ,711+4 , 303 ) = 0,473 m
Ytotal = 0,473 + 1,0 = 1,473 m
h - i
V = U 1+U 2
2xH
V =
4 ,303+4 , 9542
x 3,5
= 16,199 t
x =( h
3 ) 2 g+hg+h
=
3,53 ( (2x 4 , 303 )+4 , 954
4 , 303+4 , 954 )= 1,709 m
Xtotal =(3,5-1,709)+1,5+1,5+1,5=6,291 m
i - j
H = U 1+U 2
2xH
H =
4 ,954+4 ,1402
x1,0
= 4,547 t
y =( h
3 ) 2 g+hg+h
65
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
=
1,03 ( (2x 4 ,954 )+4 , 140
4 , 954+4 ,140 ) = 0,515 m
Ytotal = 0,515 + 1 = 1,515 m
Tabel 3.10 Gaya Angkat Akibat Air Banjir
V H x y x (total) y (total) Mr Moa 6,372 29,190 0,943
-6,063 0,995 0,933 -5,657b 8,872 26,690 3,908
6,071 0,741 0,759 4,608c 8,872 25,190 4,187
3,780 0,518 0,518 1,958d 7,872 24,190 3,373
5,268 0,740 2,260 11,906e 7,872 22,690 3,652
3,245 0,521 1,521 4,935f 6,872 21,690 2,838
4,466 0,738 3,762 16,800g 6,872 20,190 3,117
-3,710 0,473 1,473 -5,464h 7,872 19,190 4,303
16,199 1,709 6,291 101,905i 7,872 15,690 4,954
4,547 0,515 1,515 6,888j 6,872 14,690 4,140
32,003 1,798 2,660 135,219
Lengan (m) Momen
Σ (JUMLAH)
Titik Hx (m) Lx (m) Ux (t/m2)Uplift Force (t) Lengan (m)
Catatan : Searah jarum jam (+)
Berlawanan arah harum jam (-)
Gaya Angkat Akibat Air Banjir :
1. Tekanan Vertikal
V = fu x ΣV = 0,5 x (32,003) = 16,002 ton
2. Tekanan Horizontal
H = fu x ΣH = 0,5 x (1,798) = 0,899 ton
3. Momen
66
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Mr = 0.5 x ΣMr = 0,5 x (2,660) = 1,33 tm
Mo = 0.5 x ΣMo = 0,5 x (135,219) = 67,610 tm
Dimana : fu = koefisien reduksi untuk jenis tanah keras (50 %)
Tabel 3.11 Akumulasi Beban-Beban pada Bendung
No Keterangan Gaya (t) Momen (ton meter)Vertikal Horisontal Mr Mo
1 2 3 4 5 6
Tekanan Aira Air Normal 6,000 8,000 39,216 33,36b Air Banjir 11,943 12,536 72,363 58,506c Tekanan Lumpur 3,6 1,6 23,53 6,672d Berat Sendiri Bendung 70,207 - 276,379 -
Gaya Gempae Gempa Horisontal - 7,021 22,787 22,787f Gempa Vertikal 3,51 - 13,82 13,820
Gaya Angkatg Air Normal 13,107 0,543 -0,857 16,053h Air Banjir 16,002 0,899 1,33 67,61
3.6 Kontrol Stabilitas Bendung
Ketentuan :
1. Tegangan tanah dasar yang diijinkan (σ’) = 2,0 kg/cm2 = 20 t/m2
2. Over Turning safety factor (guling) = 1,5 kg/cm2
3. Sliding safety factor (geser) = 1,2 kg/cm2
Kombinasi gaya-gaya yang bekerja pada bendung :
3.6.1 Tanpa Gempa
Tegangan ijin tanah σ’= 20 t/m2
1. Keadaan Air Normal dengan Uplift Pressure
ΣH = a(4) + c(4) + g(4)
= 8 + 1,6 + 0,543 = 10,143 t
67
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
ΣV = a(3) + c(3) + d(3) + g(3)
= 6 + 3,6 + 70,207 + 13,107 = 92,914 t
ΣMr = a(5) + c(5) + d(5) + g(5)
= 39,216 + 23,53 + 276,379 – 0,857 = 338,268 tm
ΣM0 = a(6) + c(6) + g(6)
= 33,36 + 6,672 + 16,053 = 56,085 tm
Kontrol :
a) Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
338,268 56,085
=6 ,031.............. ≥ 1,50 (OK!)
b) Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0 ,70 . (92 , 914 )10 , 143
=6 , 412.......≥ 1,20 (OK!)
keterangan : f = koefisien geser
c) Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
68
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Gambar 3.11. Jarak e dalam bidang Kern
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
338 , 268−56 ,08592 , 914
=3 ,037 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e =
B2−a
=
8,02
−3 , 037=0 , 963 m
Jarak e masih terletak di dalam ‘ Bidang Kern’
e < B6
e = 0,963 m < 8,06 0,889 m < 1,333 m (OK!)
Tegangan yang terjadi pada tanah akibat beban – beban pada bendung :
σ =
∑ VA
±M . x
I y
=
∑ Vbx . b y
±∑ V . e . 0,5 . bx
112
. bx3 . b y
=
∑ Vbx . b y
±6.∑V . e
bx2 . b y
69
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
=
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )Tegangan izin tanah dasar (σ’) = 2,0 kg/cm2 = 20 t/m2
Tegangan tanah dikontrol per 1 meter panjang bendung :
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
92 , 9148,0 . (1 ) (1− 6 . (0,963 )
8,0 ) = 3,226 t/m2 > 0 (OK!)
σmax =
92 , 9148,0 . (1 ) (1+
6 . (0,963 )8,0 )
= 19,718 t/m2 < σ’= 20 t/m2 (OK!)
2. Keadaan Banjir dengan Uplift Pressure
ΣH = b(4) + c(4) + h(4)
= 12,536 + 1,6 + 0,899 = 15,062 t
ΣV = b(3) + c(3) + d(3) + h(3)
= 11,943 + 3,6 + 70,207 + 16,002 = 101,752 t
ΣMr = b(5) + c(5) + d(5) + h(5)
= 72,363 + 23,53 + 276,379 +1,33 = 373,602 tm
ΣM0 = b(6) + c(6) + h(6)
= 58,506 + 6,672 + 67,61 = 132,788 tm
Kontrol :
a) Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
373 , 602132 ,788
=2 ,814 ≥ 1,50 (OK !)
b) Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (101,752 )15 ,062
=4 ,729 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
70
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
c) Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
373 ,602−132 ,788101 ,752
=2 ,867 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e =
B2−a
=
8,02
−2 , 867= 1,133 m
Jarak e masih terletak di dalam ‘ Bidang Kern’
e < B6
e = 1,133 m < 8,06 1,133 m < 1,333 m (OK!)
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
101 ,7528,0 . (1 ) (1− 6 . (1,133 )
8,0 )= 1,911 t/m2 > 0 (OK!)
σmax =
101 ,7528,0 . (1 ) (1+ 6 . (1,133 )
8,0 )= 19,973 t/m2 < σ’= 20 t/m2 (OK !)
3.6.2 Dengan Gempa Horizontal
Tegangan ijin tanah (dengan gempa) σ’= 20 t/m2 x 1,3 = 26 t/m2
1. Keadaan Air Normal dengan Uplift Pressure
ΣH = a(4) + c(4) + e(4) + g(4)
= 8 + 1,6 + 7,021 + 0,543 = 17,164 t
ΣV = a(3) + c(3) + d(3) + g(3)
= 6 + 3,6 + 70,207 +13,107 = 92,914 t
ΣMr = a(5) + c(5) + d(5) +g(5)
= 39,216 + 23,53 + 276,379 – 0,857 = 338,268 tm
71
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
ΣM0 = a(6) + c(6) + e(6) + g(6)
= 33,36 + 6,672 + 22,787 + 16,053 = 78,872 tm
Kontrol :
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
338 , 26878 , 872
=4 , 289 ≥ 1,50 (OK !)
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (92,914 )17 , 164
=3,8≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M0
∑V =
338 , 268−78 , 87292 , 914
=2, 791 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e = B2−a
= 8,02
−2 ,79=1 ,21 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
92 , 9148,0 . (1 ) (1−6 . (1,21 )
8,0 )= 1,074 t/m2 > 0 (OK !)
σmax =
92 ,9148,0 . (1 ) (1+
6 . (1,21 )8,0 )
= 22,154 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !)
2. Keadaan Air Normal tanpa Uplift Pressure
ΣH = a(4) + c(4) + e(4)
= 8 + 1,6 + 7,021 = 16,621 t
ΣV = a(3) + c(3) + d(3)
= 6 + 3,6 + 70,207 = 79,807 t
72
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
ΣMr = a(5) + c(5) + d(5)
= 39,216 + 23,53 + 276,379 = 339,125 tm
ΣM0 = a(6) + c(6) + e(6)
= 33,36 + 6,672 + 22,787 = 62,819 tm
Kontrol :
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
339 , 12562 ,819
=5 ,398 ≥ 1,50 (OK !)
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (79,807 )16 , 621
=3 ,361 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
339 , 125−62 , 81979 , 807
=3 , 462 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e = B2−a
= 8,02
−3 , 462=0 ,538 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
79 , 8078,0 . (1 ) (1−
6. (0,538 )8,0 )
= 5,95 t/m2 > 0 (OK !)
σmax =
79 , 8078,0 . (1 ) (1+
6 . (0,538 )8,0 )
= 14,001 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !)
73
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
3. Keadaan Air Banjir dengan Uplift Pressure
ΣH = b(4) + c(4) + e(4) + h(4)
= 12,536 + 1,6 + 7,021 + 0,899 = 22,056 t
ΣV = b(3) + c(3) + d(3) + h(3)
= 11,943 + 3,6 + 70,207 + 16,002 = 101,752 t
ΣMr = b(5) + c(5) + d(5) + h(5)
= 72,363 + 23,53 + 276,379 + 1,33 = 373,602 tm
ΣM0 = b(6) + c(6) + e(6) + h(6)
= 58,506 + 6,672 + 22,787 + 67,61 = 155,575tm
Kontrol :
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
373 ,602155 ,575
=2 ,401 ≥ 1,50 (OK !)
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (101,752 )22 ,056
=3 ,23 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
373 , 602−155 ,575101 , 056
=2 , 725m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e = B2−a
= 8,02
−2 ,725=1 ,275 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )74
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
σmin =
101 ,7528,0 . (1 ) (1− 6 . (1,275 )
8,0 )= 0,556 t/m2 > 0 (OK !)
σmax =
101 ,7528,0 . (1 ) (1+ 6 . (1,275 )
8,0 )= 24,881 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !)
4. Keadaan Air Banjir tanpa Uplift Pressure
ΣH = b(4) + c(4) + e(4)
= 12,536 + 1,6 + 7,021 = 21,157 t
ΣV = b(3) + c(3) + d(3)
= 11,943 + 3,6 + 70,207 = 85,75 t
ΣMr = b(5) + c(5) + d(5) + e(5)
= 72,363 + 23,53 + 276,379 + 22,787 = 396,059 tm
ΣM0 = b(6) + c(6) + e(6)
= 58,506 + 6,672 + 22,787 = 87,965 tm
Kontrol :
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
396 , 05987 ,965
=4 ,502≥ 1,50 (OK !)
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (85,75 )21 ,157
=2 ,837 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
396 , 059−87 , 96585 , 75
=3 ,593 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e = B2−a
= 8,02
−3 ,593=0 , 407 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
75
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
85 , 758,0 . (1 ) (1− 6 . (0,407 )
8,0 )= 10,173 > 0 (OK !)
σmax =
85 , 758,0 . (1 ) (1+ 6 . (0,407 )
8,0 )= 11,264 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !)
3.6.3 Dengan Gempa Vertikal
Tegangan ijin tanah (dengan gempa) σ’= 20 t/m2 x 1,3 = 26 t/m2
1. Keadaan Air Normal dengan Uplift Pressure
ΣH = a(4) + c(4) + g(4)
= 8 + 1,6 + 0,543 = 10,143 t
ΣV = a(3) + c(3) + d(3) + f(3) – g(3)
= 6 + 3,6 + 70,207 + 3,51 – 13,107 = 70,21 t
ΣMr = a(5) + c(5) + d(5) + f(5) + g(5)
= 39,216 + 23,53 + 276,379 + 13,82 -0,857 = 352,088 tm
ΣM0 = a(6) +c(6) + f(6) + g(6)
= 33,36 + 6,672 + 13,820 + 16,053 = 69,905 tm
Kontrol :
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
352 , 08869 , 905
=19 , 342 ≥ 1,50 (OK !)
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (70,21 )10 ,143
=4 , 845 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M0
∑V =
352 , 088−69 , 90570 ,21
=4 , 019 m
76
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e =
B2−a
=
8,02
−4 , 019=−0 , 019 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
70 ,218,0 . (1 ) (1−6 . (−0 ,019 )
8,0 )= 8,797 t/m2 > 0 (OK !)
σmax =
70 ,218,0 . (1 ) (1+ 6 . (-0,019 )
8,0 ) = 8,755 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !)
2. Keadaan Air Normal tanpa Uplift Pressure
ΣH = a(4) + c(4)
= 8 + 1,6 = 9,6 t
ΣV = a(3) + c(3) + d(3) + f(3)
= 6 + 3,6 + 70,207 + 3,51 = 83,371 t
ΣMr = a(5) + c(5) + d(5) + f(5)
= 39,216 + 23,53 + 276,379 + 13,82 = 352,945 tm
ΣM0 = a(6) + c(6)
= 33,36 + 6,672 = 40,032 tm
Kontrol :
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
352 , 94540 ,032
=8 ,817 ≥ 1,50 (OK !)
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (83,371 )9,6
=6 ,079 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
77
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
352 ,945−40 ,03283 ,371
=3 , 753 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e =
B2−a
=
8,02
−3 , 753=0 , 247 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
83 , 3718,0 . (1 ) (1− 6 . (0,247 )
8,0 ) = 8,491 t/m2 > 0 (OK !)
σmax =
83 ,3718,0 . (1 ) (1+
6 . (0,247 )8,0 )
= 12,352 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !)
3. Keadaan Air Banjir dengan Uplift Pressure
ΣH = b(4) + c(4) + h(4)
= 12,536 + 1,6 + 0,899 = 15,035 t
ΣV = b(3) + c(3) + d(3) + f(3) – h(3)
= 11,943 + 3,6+ 70,207 + 3,51 – 16,002 = 73,258 t
ΣMr = b(5) + c(5) + d(5) + h(5)
= 72,363 + 23,53 + 276,379 + 1,33 = 373,602 tm
ΣM0 = b(6) + c(6) + f(6) + h(6)
= 58,506 + 6.672 + 13,820 + 67,61 = 146,608 tm
Kontrol :
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
373 ,602146 ,608
=2,548 ≥ 1,50 (OK !)
78
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (73,258 )15 , 035
=3 ,411 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
373 , 602−146 , 60873 ,258
=3 ,099 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e =
B2−a
=
8,02
−3 , 099=0 ,901 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
73 , 2588,0 . (1 ) (1−
6 . (0,901 )8,0 )
= 2,969 t/m2 > 0 (OK !)
σmax =
73 , 2588,0 . (1 ) (1+
6 . (0,901 )8,0 )
= 15,345 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !)
4. Keadaan Air Banjir tanpa Uplift Pressure
ΣH = b(4) + c(4)
= 12,536 + 1,6 = 14,136 t
ΣV = b(3) + c(3) + d(3) + f(3)
= 11,943 + 3,6 + 70,207 + 3,51 = 89,26 t
ΣMr = b(5) + c(5) + d(5) + f(5)
= 72,363 + 23,53 + 276,379 + 13,82 = 386,092 tm
ΣM0 = b(6) + c(6)
= 58,506 + 6,672 = 65,178 tm
Kontrol :
79
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
a). Terhadap guling (over turning)
SF =
∑ M r
∑ M 0 =
386 ,09265 , 178
=5 ,9240 ≥ 1,50 (OK !)
b).Terhadap geser (sliding)
SF =
f ∑V
∑ H =
0,7 . (89,26 )14 ,136
=4 , 42 ≥ 1,20 (OK !)
keterangan : f = koefisien geser
c). Terhadap daya dukung tanah (over stressing)
Resultante beban vertikal bekerja sejarak a dari titik O.
a =
∑ M r−∑ M 0
∑V =
386 , 092−65 , 17889 , 26
=3 ,595 m
Resultante beban vertikal bekerja sejarak e dari pusat berat bendung.
e = B2−a
= 8,02
−3 ,595=0 ,405 m <
B6 = 1,333 m
Tegangan pada tanah dasar
σ =
∑ Vbx . b y (1±6 . e
bx )
σmin =
89 , 268,0 . (1 ) (1− 6 . (0,405 )
8,0 )= 7,768 t/m2 > 0 (OK !!)
σmax =
89 , 268,0 . (1 ) (1+ 6 . (0,405 )
8,0 ) = 14,547 t/m2 < σ’= 26 t/m2 (OK !!)
Tabel 3.12 Akumulasi Kombinasi Gaya-Gaya yang Bekerja pada Tubuh Bendung
80
Tugas Irigasi dan
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA
Guling Geser Max Min Max Min≥1,50 ≥1,20 < 20 t/m2 > 0 < 26 t/m2 > 0
a. Air Normal + gaya angkat 6,031 6,412 19,718 3,226 - -b. Air Banjir + gaya angkat 2,814 4,792 19,973 1,911 - -
a. Air Normal + gaya angkat 4,289 3,800 - - 22,154 1,074b. Air Normal 5,398 3,361 - - 14,001 5,950c. Air Banjir + gaya angkat 2,401 3,230 - - 24,881 0,556d. Air Banjir 4,502 2,837 - - 11,264 10,173
a. Air Normal + gaya angkat 19,342 4,845 - - 8,755 8,797b. Air Normal 8,817 6,079 - - 12,352 8,491c. Air Banjir + gaya angkat 2,548 3,411 - - 15,345 2,969d. Air Banjir 5,924 4,420 - - 14,547 7,768
1Tanpa Gempa
2
Dengan Gempa Horizontal
3
Dengan Gempa Vertikal
Tegangan TanahTanpa Gempa Dengan GempaKombinasi gaya – gaya pada tubuh
bendung
SF
81