Desain Struktur Bangunan Pengendali Banjir

Artikel Terkait Lainnya :

Usaha pengendalian banjir merupakan konservasi air permukaan yang tersediah secara alami melalui pengelolaan tampungan permukaan dan proses mendistribusikan air yang tersedia sesuai dengan kebutuhan.

Pada prinsipnya ada 2 metode dalam udaha untuk pengendalian banjir yaitu Metode Struktur dan Metode Non-Struktur. Pada masa lalu metode struktur lebih diutamakan dibandingkan dengan metode non-struktur. Namum dengan laju perkembangan dibeberapa negara, usaha pengendalian banjir berubah dengan lebih dahulu mengutamakan metode non-struktur baru ke metode struktur.  

Desain struktur bangunan pengendali banjir antara lain seperti tanggul banjir, bendungan, pembuatan check dam, bangunan penangkap sedimen, bangunan pengurang kemiringan sungai dan lain-lain.

Pada struktur desain bangunan pengendali bajir harus diperhatikan tahapan-tahapan sebagai berikut:

A. ANALISA PEMBEBANAN 

Dimensi awal penampang bangunan pengendali banjir hasil perhitungan harus mampu menahan Beban Luar yang bekerja pada bangunan pengendali banjir.
Adapun Gaya-gaya luar yang bekerja pada bangunan pengendali banjir yaitu:

1.Berat Sendiri
2.Tekanan Air Statik
3.Tekanan Sedimen
4.Gaya Angkat
5.Gaya Inertia pada Waktu Gempa
6.Tekanan Air Dinamik pada Waktu Gempa

Penjelasan dari Gaya-gaya Luar pada bangunan pengendali banjir sebagai berikut:

1. Berat Sendiri

Rumus : W = yc x A

Dimana : W = Berat Sendiri Bangunan (per m') 

yc = Berat Volume Air (T/m3)

A = Volume (m3)

Catatan :

Harga  Yc biasanya diambil 2,35 T/m3 untuk dam beton

2. Tekanan Air Statik

  P = yo  x Hw

Dimana :

P = Tekanan air statik pada titik yang dalamnya hw (T/m3)

yo = Berat Volume Air ( T/m3 )

Hw = Dalamnya Air (m)

Harga Yo dapat diambil sebagai berikut :

yo = 1.0 T/m3 pada H > 15 m

yo = 1.2 T/m3 pada H < 15 m

Nilai diatas adalah berat volume air dengan anggapan terjadi penambahan tekanan air termasuk faktor-faktor lain dari gaya-gaya luar dengan maksud untuk memudahkan proses perhitungan.Dengan anggapan tersebut, harus diingat bahwa anggapan ini untuk memperoleh angka keamanan yang lebih besar. 

3.Tekanan Sedimen

Tinggi sedimen (he) adalah dengan anggapan setelah selesai pembuatan bangunan pengendali sedimen terjadi endapan di hulu main dam.

Ce = 0,3

Y = 0,3 – 0,4

Ysi = 1,5 – 1,8 (T/m3)

Yo = 1,0 (T/m3)

4. Gaya Angkat

    Rumus :

Ux = h2+G X ∆h x (1-X)/y0

    Dimana :
Ux = gaya angkat pada titik x (t/m3 )
H2 = tinggi air di hilir (m)
G = koefisien uplift
∆h = h1 – h2
h1 = tinggi air di hulu (m)
x = panjang garis rembesan (m)
I = I = b2 = untuk ini (m)
B2 = tebal dam pada dasar (m)
y0 = berat volume air
koefisien uplift (µ) antara 0,3 – 1,0
dalam prektek diambil µ = 0,33

Secara umum, perbedaan gaya angkat pada BPB di atas fondasi terapung dan fondasi di atas batuan dasar sangat besar. Meskipun demikian konstruksi pada fondasi terapung dengan banjir menengah atau kecil, disamping lapisan bawah dari fondasi terapung sebagian besar terdiri lapisan setengah padat (semi solid) yang sudah mengkonsolidasi.

5. Gaya Inertia pada Waktu Gempa

   Rumus :
          I= k x W

   Dimana:
       I = gaya inertia beda horizontal pada dam karena gempa (T/m)
      K = koefisien gempa
     W = berat sendiri dam per m’ (T)

Koefisien gempa didasarkan pada kondisi geologi dan sekitarnya.

Rumus Zanger

 

Dimana:
Px = tekanen air dinamik pada titik x (T/m2)
Pcl = tekanan air dinamik total dari muka air sampai titik x (T/m2)
y0 = berat volume air (T/m3)
K = koefisien seismic
H0 = dalamnya aie dari muka air sampai fondasi (m)
hx = tinggi air dari muka air sampai titik x (m)
Cm = nilai C tergantung pada nilai maksimum Px (nilai Cm merupakan fungsi q,sudut  kemiringan hulu)
Hd = jarak vertical dari titik x sampai Pd
N/I = koefisien
C = koefisien tekanan air dinamik


Pada bagian hulu dari badan main dam biasanya mempunyai kemiringan terhadap vertical seperti yang diuraikan di atas, biasanya dalam perencanaan digunakan rumus Zenger. Rumus Westerguard sering juga digunakan dan memberikan hasil yang lebih besar.


6. Tekanan Air Dinamik pada Gempa

        F = 0,153 x h x V2

        P = 48,2 VS.1,2 x R2 x U-1

      Dimana:
             F = tekanan air (t/m)
             P = benturan oleh batu-batuan besar (t/m)
             h = tinggi aliran debris (m)
             V = kecepatan aliran debris (m/dt)
            R = jari-jari batu (m)
            D = berta volume dam (t/m2)

Untuk maksud perencanaan, gaya-gaya luar ini kecuali berat sendiri bangunan akan dikombinasikan dengan keadaan sebagai berikut:

B. ANALISA STABILITAS

Analisa Stabilitas harus diperhitungakn terhadap Gaya-gaya  yang bekerja pada bangunan pengendali banjir yaitu:
1.Stabilitas Terhadap Guling
2.Stabilitas Terhadap Gaya Geser
3.Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah
4.Bagan Alir Desain Bangunan Pengendali Banjir

Penjelasan dari gaya pada bangunan pengendali banjir sebagai berikut:

1. Stabilitas Terhadap Guling
Bangunan pengendali banjir harus direncanakan memiliki ketahanan terhadap momen guling yang bekerja.
Faktor aman terhadap momen guling didefinisikan sebagai berikut:

2. Stabilitas Terhadap Gaya Geser
Bangunan pengendali banjir harus direncanakan memiliki ketahanan terhadap Gaya Geser yang bekerja.
Faktor aman terhadap Gaya Geser didefinisikan sebagai berikut:

3. Stabilitas Daya Dukung Tanah
Tegangan maksimal yang bekerja pada dasar pondasi bangunan pengendali banjir tidak boleh melebihi tegangan atau   daya dukung tanah yang diijinkan, dan tegangan minimal harus lebih besar dari nol (Pondasi tidak boleh menahan tegangan tarik).

Tegangan pada dasar pondasi dihitung menggunakan persamaam sebagai berikut :

Fator aman yang disyaratkan pada kondisi debit banjir dan debit rendah dapat dilihat pada tabel berikut ini:

4. Bagan Alir Desain Bangunan Pengendali Banjir

Flow Chart Perencanaan Struktur Bangunan Pengendali Banjir

Demikianlah penjelasan singkat dari Desain Struktur Bangunan Pengendali Banjir.Semoga bermanfaat dan Terimah kasih.