KATA PENGANTAR - bpsdm.pu.go.id · Latar Belakang Perencanaan struktur bangunan Sabo merupakan...
Transcript of KATA PENGANTAR - bpsdm.pu.go.id · Latar Belakang Perencanaan struktur bangunan Sabo merupakan...
i
KATA PENGANTAR
Modul 5 ini merupakan mata diklat pada Modul Pelatihan Perencanaan Bangunan Sabo,
yang menjelaskan tentang Perencanaan Bangunan Sabo, menguraikan dan penekanan
tentang hal-hal yang perlu dikenal oleh masyarat dalam perencanaan struktur bangunan
sabo, Konsep bangunan Sabo harus mengacu pada peraturan dan kebijakan nasional,
agar hasilnya tepat guna dan berdaya guna. Modul ini disusun untuk memenuhi kebutuhan
kompetensi dasar Aparatur Sipil Negara (ASN) di bidang Sumber Daya Air.
Modul Perencanaan Struktur Bangunan Sabo ini disusun dalam 5 materi yang terbagi atas
Materi 1: Parameter Perhitungan, Materi 2: Stabilitas main dam pada saat kondisi banjir,
Materi 3: stabilitas main dam pada saat kondisi normal, Materi 4: stabilitas Main Dam Akibat
Gempa, Materi 5: Stabilitas Tembok tepi. Penyusunan modul yang sistematis diharapkan
mampu mempermudah peserta pelatihan dalam memahami penyusunan kurikulum dan
modul pelatihan perencanaan bangunan Sabo. Penekanan orientasi pembelajaran pada
modul ini menonjolkan partisipasi aktif dari para peserta. Modul Pelatihan Perencanaan
Bangunan Sabo ini disusun oleh PT.Blantickindo Aneka dengan koordinator penyusun
Modul Atep Iman, S.Pd, M.Pd.
Proses penyusunan modul ini telah melibatkan berbagai pihak baik dari para praktisi,
akademisi maupu birokrasi. Akhirnya, PT.Blantickindo Aneka menyampaikan ucapan
terimakasih dan penghargaan kepada semua pihak yang telah mendukung tersusunnya
modul Pelatihan perencanaan bangunan sabo, sehingga modul ini dapat diselesaikan
dengan baik. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa
terbuka sesuai dengan perkembangan situasi, kebijakan, dan peraturan yang terus
menerus terjadi. Semoga modul ini dapat memberikan manfaat dalam peningkatan
kompetensi ASN di bidang Sumber Daya Air.
Bandung, September 2018
Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan
Sumber Daya Air dan Konstruksi
Ir. Yudha Mediawan, M.Dev. Plg
NIP. 19661021 1992031003
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .............................................................................................................. i
DAFTAR ISI ............................................................................................................................ i
DAFTAR TABEL .................................................................................................................. iii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................. iv
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ................................................................................. v
KERANGKA BERPIKIR ...................................................................................................... vi
PENDAHULUAN ................................................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1
1.2. Deskripsi Singkat .............................................................................................. 1
1.3. Manfaat Modul .................................................................................................. 2
1.4. Hasil Belajar ..................................................................................................... 2
1.5. Indikator Hasil Belajar ...................................................................................... 2
1.6. Materi Pokok..................................................................................................... 2
MATERI POKOK I PARAMETER PERHITUNGAN............................................................. 4
2.1. Dimensi Bangunan ........................................................................................... 4
2.2. Data Topografi .................................................................................................. 4
2.3. Data Geoteknik ................................................................................................. 4
2.4. Data Geometri Sungai ...................................................................................... 5
2.5. Data Debit ......................................................................................................... 5
2.6. Karakteristik Sedimen ...................................................................................... 5
2.7. Karakteristik Aliran Debris ................................................................................ 6
2.8. Data Bahan Bangunan ..................................................................................... 6
2.9. Prosedur Analisis ............................................................................................. 7
2.10. Rangkuman ...................................................................................................... 7
2.11. Latihan .............................................................................................................. 8
MATERI POKOK II STABILITAS MAIN DAM PADA SAAT KONDISI BANJIR ............. 10
3.1. Gaya yang Bekerja ......................................................................................... 10
3.2. Stabilitas Terhadap Guling ............................................................................. 12
3.3. Stabilitas terhadap Geser............................................................................... 12
3.4. Kontrol Terhadap Penurunan ......................................................................... 13
3.5. Rangkuman .................................................................................................... 18
3.6. Latihan ............................................................................................................ 19
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | ii
MATERI POKOK III STABILITAS MAIN DAM PADA SAAT KONDISI NORMAL .... Error!
Bookmark not defined.
4.1. Gaya yang Bekerja ......................................................................................... 21
4.2. Stabilitas Terhadap Guling ............................................................................. 24
4.3. Stabilitas terhadap Geser............................................................................... 24
4.4. Kontrol Terhadap Penurunan ......................................................................... 25
4.5. Rangkuman .................................................................................................... 30
4.6. Latihan ............................................................................................................ 31
MATERI POKOK IV STABILITAS MAIN DAM AKIBAT GEMPA..... Error! Bookmark not
defined.
5.1. Gaya yang Bekerja ......................................................................................... 33
5.2. Stabilitas Terhadap Guling ............................................................................. 34
5.3. Stabilitas terhadap Geser............................................................................... 34
5.4. Kontrol Terhadap Penurunan ......................................................................... 35
5.5. Rangkuman .................................................................................................... 39
5.6. Latihan ............................................................................................................ 40
MATERI POKOK V STABILITAS TEMBOK TEPI.............. Error! Bookmark not defined.
6.1. Gaya yang Bekerja ......................................................................................... 42
6.2. Stabilitas Terhadap Guling ............................................................................. 43
6.3. Stabilitas terhadap Geser............................................................................... 43
6.4. Kontrol Terhadap Penurunan ......................................................................... 44
6.5. Rangkuman .................................................................................................... 49
6.6. Latihan ............................................................................................................ 50
7.1. Kesimpulan ..................................................................................................... 51
7.2. Tindak Lanjut .................................................................................................. 52
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 53
GLOSARIUM ....................................................................................................................... 54
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | iii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 - Input data pada kondisi banjir ........................................................................... 11
Tabel 3.2 - Rumus momen gaya vertikal pada kondisi banjir ............................................. 12
Tabel 3.3 - Rumus momen gaya horizontal pada kondisi banjir ........................................ 12
Tabel 3.4 - Nilai daya dukung tanah dan koefisien geser................................................... 13
Tabel 5.1 - Rumus berat konstruksi pada saat gempa ....................................................... 34
Tabel 5.2 - Rumus momen gaya horizontal pada saat gempa........................................... 34
Tabel 5.3 - Nilai daya dukung tanah dan koefisien geser................................................... 35
Tabel 6.1 - Nilai daya dukung tanah dan koefisien geser................................................... 44
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar II. 1 - Prosedur analisis stabilitas bangunan ........................................................... 7
Gambar III. 1 - Gaya yang bekerja pada saat kondisi banjir .............................................. 11
Gambar IV. 1 - Gaya yang bekerja pada kondisi normal.................................................... 23
Gambar V. 1 - Gaya yang bekerja pada kondisi normal..................................................... 33
Gambar VI. 1 - Gaya yang bekerja pada struktur tembok tepi bangunan sabo ................. 43
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | v
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
Modul pelatihan dan pendidikan perencanaan Bangunan Sabo disusun dalam 6 mata diklat
yang diurutkan secara sistematis dan saling terkait.
Untuk dapat mengerti, menjelaskan, dan merencanakan Bangunan Sabo, peserta Diklat
harus mempelajari dan memahami isi tiap modul secara berurutan, sesuai dengan nomor
mata Diklat.
Untuk dapat memahami dan melakukan perencanaan struktur bangunan Sabo. Peserta
Diklat harus memahami komponen yang terdapat dalam bangunan Sabo dan menjelaskan
sub-sub bangunan Sabo yang sudah dijelaskan dalam modul Mata Diklat-4.
Perencanaan struktur bangunan Sabo akan dijelaskan dalam modul-5.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | vi
KERANGKA BERPIKIR
Gambar I. 1 - Kerangka pikir perencanaan struktur bangunan sabo
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perencanaan struktur bangunan Sabo merupakan kegiatan lanjutan dari berbagai tahapan,
yaitu mulai dari penyusunan Konsep Bangunan Sabo, kegiatan Survei dan Investigasi,
Analisis Hidrologi dan Sedimen, dan Perencanaan Dimensi Bangunan Sabo. Perencanaan
struktur bangunan Sabo dibutuhkan untuk menentukan kestabilan dan keamanan
bangunan sabo agar sesuai dengan fungsi dan umur layan rencana.
Modul sejenis yang menguraikan tentang perencanaan dimensi bangunan Sabo telah ada
dan kemungkinan telah diterapkan dalam kegiatan kursus atau diklat pada beberapa waktu
sebelumnya. Modul yang sudah ada antara lain: Review Buku ISDM, Seri Buku Teknologi
Sabo, Petunjuk Pekerjaan Sabo Desain Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Desain),
yang diterbitkan oleh Satuan Kerja Direktorat Sungai, Danau, Dan Waduk, Direktorat
Sungai Dan Pantai, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Kementerian Pekerjaan Umum,
Oktober 2010.
Modul-5 ini meliputi materi pokok perhitungan struktur bangunan Sabo dan merupakan satu
bagian dari seri modul lain yang saling terkait. Modul-5 ini diharapkan dapat digunakan
sebagai acuan peserta Diklat dalam melakukan perencanaan maupun pengecekan
terhadap stabilitas struktur bangunan sabo.
1.2. Deskripsi Singkat
Modul-5 ini menguraikan gambaran singkat tentang analisis yang diperlukan dalam
kegiatan perencanaan struktur bangunan sabo.
Mengingat aliran sedimen pada umumnya merupakan kejadian yang sangat mungkin
mengakibatkan kerusakan dan korban harta maupun jiwa, maka perencanaan bangunan
Sabo harus didasarkan pada perhitungan struktur yang akurat, aman, dan serbacakup
(comprehensive). Hal ini juga disebabkan karena karakter dan kejadian banjir aliran
sedimen tidak sama antara tempat satu dan lainnya.
Perencanaan struktur bangunan Sabo dilakukan guna menentukan angka keamanan,
kekuatan, dan stabilitas bangunan sabo yang akan dibangun. Perencanaan struktur ini
didasarkan pada hasil kegiatan yang telah diuraikan dalam seri modul sebelumnya, yaitu
modul Konsep Bangunan Sabo, modul Survei dan Investigasi, modul Analisis Hidrologi dan
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 2
Sedimen, dan modul Perencanaan Dimensi Bangunan Sabo. Peserta Diklat wajib
mempelajari dan memahami materi yang ada dalam seri modul sebelumnya.
1.3. Manfaat Modul
Mempelajari Mata Diklat Perencanaan Strukutur Bangunan Sabo, peserta Diklat kompeten
dalam:
1. Mengetahui data yang diperlukan untuk perhitungan struktur bangunan sabo;
2. Mengetahui gaya yang bekerja pada struktur bangunan sabo dengan berbagai
kondisi;
3. Melakukan perhitungan stabilitas terhadap guling, geser, dan kontrol terhadap
penurunan;
4. Melakukan perhitungan stabilitas tembok tepi.
1.4. Hasil Belajar
Setelah mengikuti semua kegiatan pembelajaran dalam mata dikalt ini, peserta diharapkan
mampu:
1. Mejelaskan data apa saja yang dibutuhkan untuk perhitungan struktur bangunan
sabo;
2. Menjelaskan dan menyebutkan gaya-gaya yang bekerja pada struktur bangunan
sabo dengan berbagai kondisi;
3. Melakukan perhitungan stabilitas terhadap guling, geser, dan kontrol terhadap
penurunan;
4. Melakukan perhitungan stabilitas tembok tepi.
1.5. Indikator Hasil Belajar
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diklat diharapkan mampu:
1. Menjelaskan mengenai struktur bangunan sabo;
2. Menjabarkan dan menjelaskan tahapan perhitungan analisis struktur bangunan
sabo;
3. Merencanakan struktur bangunan sabo secara benar dan tepat.
1.6. Materi Pokok
Modul-5 ini memuat materi pokok sebagai berikut:
1. Parameter perhitungan;
2. Stabilitas main dam pada saat kondisi banjir;
3. Stabilitas main dam pada saat kondisi normal;
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 3
4. Stabilitas main dam akibat gempa;
5. Stabilitas tembok tepi.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 4
MATERI POKOK I
PARAMETER PERHITUNGAN
2.1. Dimensi Bangunan
Perencanaan struktur bangunan sabo erat kaitannya dengan perencanaan dimensi yang
dilakukan. Diharapkan dimensi bangunan sabo yang telah didesain, dapat dikatakan aman
bilamana ditinjau dari kekuatan strukturnya. Bilamana setelah dilakukan perhitungan
struktur didapatkan bahwa bangunan sabo dalam kondisi kritis (tidak aman), maka dimensi
bangunan sabo perlu didesain ulang. Dimensi bangunan sabo yang digunakan dalam
perhitungan struktur adalah sebagai berikut:
1. Tinggi total main dam (H);
2. Lebar peluap main dam (b);
3. Kemiringan hulu main dam (m);
4. Kemiringan hilir main dam (n);
5. Lebar total dasar main dam (b2);
6. Tinggi efektif main dam (He).
2.2. Data Topografi
Data topografi diperoleh dari hasil survei yang telah diuraikan dalam Modul-2. Dalam modul
ini diperlukan data topografi berupa peta situasi sungai skala 1:1.000-1:10.000. Peta ini
dapat diperoleh dari hasil pengukuran topografi.
2.3. Data Geoteknik
Data geoteknik diperoleh dari hasil investigasi yang telah dijelaskan dalam Modul-2. Dalam
perencanaan struktur bangunan Sabo yang dibahas dalam modul ini perlu data properti
tanah dari hasil investigasi geoteknik sebagai berikut:
1. Sifat fisik tanah dan batuan di sekitar rencana lokasi grondsil meliputi:
a. Rapat massa;
b. Berat volume;
c. Kadar air;
b. Konsintensi dan kepadatan;
c. Gradasi butiran;
Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan mengetahui parameter apa saja yang digunakan dalam perhitungan struktur bangunan sabo.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 5
d. Keausan;
e. Kekerasan.
2. Sifat struktur tanah dan batuan meliputi:
a. Pemampatan;
b. Kekuatan geser;
c. Modulus elastisitas;
d. Koefisien kelulusan air;
e. Daya dukung tanah.
3. Kondisi tanah aktif (Ka).
2.4. Data Geometri Sungai
Data geometri sungai yang diperlukan untuk desain sabodam diantaranya bentuk
dan ukuran dasar sungai terdalam, alur, palung dan lembah sungai secara vertikal dan
horizontal (penampang melintang dan memanjang sungai) mencakup parameter panjang,
bentang sungai, kemiringan, ketinggian, dan kekasaran. Data geometri yang digunakan
dalam perhitungan struktur bangunan sabo adalah sebagai berikut:
1. Bentang sungai (B);
2. Kemiringan memanjang dasar sungai (I);
3. Panjang sungai (L);
4. Kekasaran manning (nsungai);
5. Koefisien gesek dasar main dam (f);
6. Tinggi air diatas peluap (hw);
7. Tinggi air diatas kolam olak (hj).
2.5. Data Debit
Data debit diperoleh dari hasil survei dan dari hasil analisis hidrologi. Dalam perencanaan
struktur bangunan Sabo yang dibahas dalam modul ini perlu data debit rencana dengan
beragam kala ulang. Debit rencana yang biasa digunakan adalah debit rencana (debit
banjir) kala ulang 100 tahun yang diperoleh dari hasil analisis hidrologi.
2.6. Karakteristik Sedimen
Sedimen merupakan hal vital yang wajib diperhitungkan dalam perencanaan bangunan
sabo. Besarnya sedimen yang ada di sungai harus bisa ditahan oleh struktur bangunan
sabo. Oleh sebab itu, mengetahui karakter dan jumlah sedimen menjadi hal yang wajib.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 6
Dengan mengetahui karakter dan jumlah sedimen, maka kekuatan struktur akan mudah
dihitung. Karakteristik sedimen yang perlu diperhitungkan dalam perhitungan struktur
bangunan sabo adalah sebagai berikut:
1. Berat isi sedimen (ɣs);
2. Berat isi sedimen submerged (ɣsub);
3. Berat isi air (sedimen) (ɣw);
2.7. Karakteristik Aliran Debris
Berbeda dengan sedimen, debris merupakan campuran dari material pasir, lumpur, kayu,
dan segala macam material yang memungkinkan terbawa aliran air. Karakteristik aliran
debris yang perlu diperhitungkan dalam perhitungan struktur bangunan sabo adalah
sebagai berikut:
1. Kecepatan aliran debris (Vd);
2. Kedalaman aliran debris (hd);
3. Koefisien debit debris (α);
4. Gaya akibat aliran debris (F’).
2.8. Data Bahan Bangunan
Pemilihan bahan bangunan yang akan digunakan untuk bangunan sabodam tipe tertutup
dan kelengkapannya akan menjadi parameter penting dalam perhitungan struktur
bangunan sabo. Perhitungan struktur bangunan sabo dengan bahan bangunan beN, batu
kali, ataupun bahan bangunan yang lain akan menghasilkan angka keamanan yang
berbeda. Pemilihan bahan bangunan yang digunakan memperhatikan hal-hal sebagai
berikut:
1. Sumber dan jumlah bahan bangunan yang tersedia dilapangan (kemudahan
konstruksi).
2. Jenis dan ketahanan umur.
3. Sifat fisik dan sifat struktur bahan bangunan yang terdiri dari:
a. Rapat massa (mass density) atau berat volume (specific density);
b. Gradasi butiran;
c. Keausan dan kekasaran;
d. Sifat pemadatan;
e. Kuat geser;
f. Persyaratan kualitas;
g. Kemudahan pengerjaan;
h. Nilai ekonomis.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 7
2.9. Prosedur Analisis
Analisis stabilitas diperlukan dalam desain tubuh bangunan untuk memperoleh kedudukan
tubuh bangunan gaya-berat yang stabil pada saat menerima gaya-gaya luar. Analisis
stabilitas dilakukan melalui prosedur sepeerti yang ditunjukkan dalam bagan alir Gambar
II.1.
Gambar II.1 - Prosedur analisis stabilitas bangunan
2.10. Rangkuman
Berikut adalah beberapa poin yang dapat dipelajari dari Materi Pokok Parameter
Perhitungan.
1. Perhitungan struktur bangunan didasari dari dimensi bangunan sabo. Setelah
dimensi bangunan sabo ditentukan, maka dilakukan perhitungan struktur
bangunan sabo. Apabila hasil perhitungan menunjukkan kata “aman” maka
struktur dapat dibangun, namun jika struktur menunjukkan kata “tidak aman” maka
dimensi bangunan sabo perlu didesain ulang.
2. Data topografi dan data geoteknik juga menjadi parameter penting dalam
perhitungan. Karena dua hal tesebut menjadi pertimbangan dalam menentukan
parameter, sifat fisik, sifat struktur, dan kondisi tanah aktif.
3. Struktur bangunan sabo dibangun guna menahan aliran banjir dan aliran debris,
sehingga besarnya debit banjir dan debit debris wajib perhitungkan dan
perhitungan yang dilakukan harus tepat.
4. Karakteristik sedimen dan karakteristik debris juga perlu dicari, karena dua hal ini
berpengaruh terhadap pemilihan bahan material untuk pembangunan sabo dam.
Identifikasi gaya luar yang bekerja
Perhitungan gaya luar
Perhitungan momen gaya
Analisis Stabilitas 1. Terhadap guling 2. Terhadap geser
3. Terhadap penurunan
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 8
5. Perhitungan struktur bangunan sabo dimulai dari menentukan gaya-gaya luar
yang bekerja pada bangunan sabo, menghitung gaya momen dan perhitungan
stabilitas terhadap guling, geser, dan penurunan.
2.11. Latihan
A. Soal Pilihan Ganda
1. Dasar dari perhitungan struktur bangunan sabo adalah…
A. Perencanaan dimensi bangunan sabo
B. Desain bangunan sabo
C. Nilai ekonomis bangunan sabo
D. Kualitas bangunan sabo
2. Dalam perencanaan bangunan sabo, diperlukan data topografi dengan skala…
A. 1:1.000-1:100.000
B. 1:10.000-1:20.000
C. 1:5.000-1:50.000
D. 1:1.000-1:10.000
3. Analisis stabilitas bangunan sabo dilakukan agar struktur bangunan aman terhadap…
A. Geser, guling, dan goncanngan
B. Geser, longsor, dan penurunan
C. Geser, guling dan penurunan
D. Goncangan, longsor, dan guling
4. Berikut adalah data yang diperlukan dalam perencanaan struktur bangunan sabo,
kecuali…
A. Data debit
B. Data kependudukan
C. Data topografi
D. Data geometri sungai
5. Data geometri sungai mencakup…
A. Data tanah dasar, karakteristik sedimen
B. Berat isi sedimen, berat isi air
C. Pemampatan, daya dukung tanah
D. Lebar sungai dan kemiringan dasar sungai
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 9
B. Soal Uraian
1. Sebutkan minimal 5 data yang diperlukan dalam perencanaan struktur bangunan sabo!
2. Jelaskan hubungan antara perencanaan dimensi bangunan sabo dan perencanaan
struktur bangunan sabo!
3. Sebutkan minimal 5, komponen bangunan sabo apa saja yang menjadi input
perhitungan struktur bangunan sabo?
4. Bagaimana prosedur perhitungan struktur bangunan sabo?
5. Sebutkan hal-hal yang termasuk dalam karaktertistik aliran debris!
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 10
MATERI POKOK II
STABILITAS MAIN DAM PADA SAAT KONDISI BANJIR
3.1. Gaya yang Bekerja
Gaya merupakan hal yang mendasari dalam perhitungan struktur. Semua gaya yang
bekerja pada struktur harus diinput dalam perhitungan agar struktur yang direncanakan
benar-benar dapat dikatakan aman. Gaya yang bekerja pada struktur pun berbeda-beda,
tergantung pada kondisi struktur tersebut. Pada kondisi banjir, gaya yang bekerja pada
struktur adalah sebagai berikut:
1. Gaya akibat berat sendiri konstruksi (W);
2. Gaya akibat tekanan air statik (P);
3. Gaya akibat tekanan tanah sedimen (Pe);
4. Gaya akibat tekanan air keatas (uplift pressure) (U).
Gaya yang diperhitungkan merupakan gaya momen. Artinya setiap gaya yang bekerja pada
struktur baik itu gaya vertikal maupun gaya horizontal, diubah menjadi gaya momen untuk
dapat mengetahui apakah gaya tersebut dapat menggulingkan, menggeser, ataupun dapat
menyebabkan penurunan pada struktur. Rumus untuk menghitung momen adalah sebagai
berikut:
Momen akibat gaya vertikal
𝐌 = 𝐅𝐯 × 𝐋
Momen akibat gaya horizontal
𝐌 = 𝐅𝐡 × 𝐋
keterangan:
M : momen gaya (N m);
Fv : gaya vertikal (N);
Fh : gaya horizontal (N);
L : lengan momen (m).
Indikator Hasil Belajar:
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan dapat menghitung stabilitas main dam pada saat kondisi banjir.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 11
Berikut adalah gaya-gaya yang bekerja pada struktur bangunan sabo pada kondisi banjir:
Gambar III.1 - Gaya yang bekerja pada saat kondisi banjir
Berikut adalah input data yang dibutuhkan untuk menghitung gaya-gaya tersebut:
Tabel 3.1 - Input data pada kondisi banjir
No Keterangan Satuan Notasi
1 Tinggi total main dam m ht
2 Lebar peluap main dam m b
3 Kemiringan hulu main dam m
4 Kemiringan hilir main dam n
5 Tinggi muka air diatas peluap m h3
6 Berat isi air (sedimen) N/m3 ɣw
7 Berat isi bahan konstruksi N/m3 ɣm
8 Lebar total dasar main dam m b2
9 Koefisien gesek dasar main dam f
10 Tinggi air diatas kolam olak m hj
11 Berat isi sedimen N/m3 ɣs
12 Tinggi efektif main dam m h
13 Sudut geser dalam tanah o φ
14 Berat isi sedimen submerged N/m3 ɣsub
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 12
Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan momen gaya vertikal:
Tabel 3.2 - Rumus momen gaya vertikal pada kondisi banjir
Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan momen gaya horizontal:
Tabel 3.3 - Rumus momen gaya horizontal pada kondisi banjir
3.2. Stabilitas Terhadap Guling
Stabilitas terhadap guling merupakan ketahanan struktur dalam menahan momen gaya
yang bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami guling.
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐌𝐭
𝐌𝐠> 𝟐,𝟎
keterangan:
Sf : nilai faktor aman terhadap guling;
Mt : momen tahan (Nm);
Mg : momen guling (Nm).
3.3. Stabilitas terhadap Geser
Stabilitas terhadap geser merupakan ketahanan struktur dalam menahan gaya-gaya yang
bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami geser dari posisi awal.
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐟 × 𝚺𝐕
𝚺𝐇> 𝟏, 𝟓
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L)
(Ton) (m)
W1 (1/3 x m x ht) + b + (n x ht) Berat sendiri
W2 (1/2 x b) + (n x ht) Berat sendiri
W3 2/3 x n x ht Berat sendiri
Pev (2/3 x m x ht) + b + (n x ht) Tekanan sedimen
Pv1 Tekanan air
Pv2 1/3 x n x ht Tekanan air
U1 1/2 x b2 Tekanan up lift
U2 2/3 b2 Tekanan up lift
Notasi Keterangan
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
, × × × × ,
, × ×
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L)
(Ton) (m)
PH1 1/3 x h Tekanan air
PH2 1/2 x h Tekanan air
Peh 1/3 x h Tekanan sedimen
Notasi Keterangan
, × ×
× ×
, × × × ×
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 13
keterangan:
Sf : faktor aman terhadap geser;
f : koefisien geser;
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
ΣH : jumlah gaya-gaya horizontal (N).
Tabel 3.4 - Nilai daya dukung tanah dan koefisien geser
Klasifikasi Lapisan Pondasi Daya Dukung Tanah (ton/m2) Koefisien geser
Batuan Dasar: Batuan keras sedikit retak Batuan keras banyak retak Batuan lunak atau mudsNe.
100 60 30
0,7 0,7 0,7
Lapisan Kerikil: Kompak Tidak Kompak.
60 30
0,6 0,6
Lapis Pasir: Kompak Kurang Kompak.
30 20
0,6 0,5
Tanah Liat: Keras Kurang Keras Sangat Keras.
10 5 20
0,45
- 0,5
Sumber: Perancangan Bangunan Pengendali Sedimen. VSTC-DirJen Pengairan -Dept PU
Faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
Sf = 4 Untuk pondasi bantuan.
Sf = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m.
Sf = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m.
3.4. Kontrol Terhadap Penurunan
Struktur dapat dikatakan aman apabila terjadi penurunan, struktur tidak terjadi retak.
Penurunan merupakan hal yang biasa terjadi, namun ada batas maksimal penurunan
struktur. Untuk mengetahui keamana struktur terhadap penurunan, maka perlu dilakukan
perhitungan kontrol terhadap penurunan. Teori kontrol terhadap penurunan, dikemukakan
oleh Terzaghi. Sehingga rumus yang digunakan juga merupakan rumus Terzaghi (Hary C,
1996).
𝐐𝐮𝐥𝐭 = 𝟏, 𝟑 × 𝐂 × 𝐍𝐜 𝐡𝐩 × 𝛄 × 𝐍𝐪 𝟎, 𝟒 × 𝐛𝟐 × 𝛄 × 𝐍𝛄
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 14
keterangan:
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
c : nilai kohesi tanah (N/m2);
hp : kedalaman pondasi (m);
b2 : lebar dasar main dam (m);
ɣs : berat isi sedimen (N/m3);
ø : sudut geser dalam (o);
Nc,Nq,Nɣ : koefisien tanah berdasarkan sudut gesernya.
Nilai keamanan untuk struktur biasanya adalah 3. Sehingga dari perhitungan Qult, akan
dicari nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur) dengan rumus sebagai
berikut:
𝐐𝐢𝐣𝐢𝐧 =𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐒𝐟
keterangan:
Qijin : beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur (N/m2);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
Sf : faktor aman terhadap guling.
Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan rumus berikut:
𝐐𝐦𝐚𝐤𝐬/𝐦𝐢𝐧 = (𝚺𝐕
𝐛𝟐) (𝟏 ±
𝟔 × 𝐞
𝐛𝟐) < 𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐞 = 𝐱 𝟏
𝟐× 𝐛𝟐
𝐱 =𝐌𝐭 𝐌𝐠
𝚺𝐕
keterangan:
Qmaks/min : tegangan yang terjadi akibat beban;
e : eksentrisitas gaya akibat berat main dam (m);
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
b2 : lebar dasar main dam (m);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2).
Mt : momen tahan (Nm);
Mg : momen guling (N m).
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 15
Apabila nilai Qmaks < Qult dan nilai Qmin < Qult, maka struktur dapat dikatakan aman terhadap
penurunan.
Contoh 1
Diketahui data sebagai berikut:
Gaya yang bekerja pada main dam pada saat kondisi banjir adalah sebagai berikut:
No Keterangan Satuan Notasi Nilai
1 Tinggi total main dam m ht 15,00
2 Lebar peluap main dam m b 4,00
3 Kemiringan hulu main dam m 0,50
4 Kemiringan hilir main dam n 0,20
5 Tinggi air diatas peluap m hw 1,40
6 Berat isi air (sedimen) t/m ɣw 1,20
7 Berat isi bahan konstruksi t/m ɣmc 2,35
8 Lebar total dasar main dam m b2 14,1
9 Koefisien gesekan dasar main dam f 0,60
10 Tinggi air diatas kolam olak m hj 2,163
11 Berat isi sedimen t/m ɣs 1,91
12 Tinggi efektif main dam h 11,00
13 Sudut geser dalam tanah o φ 34
14 Berat isi sedimen submerged ɣsub 0,91
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 16
Perhitungan gaya momen vertikal dan gaya momen horizontal
Ka = 1− inφ
1+co φ
= a 4 o φ
= a 4 o 4
= 0,271
Gaya momen vertikal pada kondisi banjir
Gaya momen horizontal pada kondisi banjir
Stabilitas Terhadap Guling
Maka, stabilitas terhadap guling:
Sf =Mt
Mg
Sf =2118.2 9
39 .46
Sf = .3
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 5.35 > 2,0, maka struktur dinyatakan aman terhadap
guling.
Stabilitas Terhadap Geser
Maka, stabilitas terhadap geser:
Sf =𝑓𝛴𝑉
𝛴𝑀
Sf = .6 × 332.4 1
98. 4
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L) V L Momen (V x L)
(Ton) (m) (Ton) (m) (Ton m)
W1 (1/3 x m x ht) + b + (n x ht) 132.19 9.50 1255.81 Berat sendiri
W2 (1/2 x b) + (n x ht) 141.00 5.00 705.00 Berat sendiri
W3 2/3 x n x ht 52.88 2.00 105.75 Berat sendiri
Pev (2/3 x m x ht) + b + (n x ht) 51.19 12.00 614.26 Tekanan sedimen
Pv1 6.72 15.70 105.50 Tekanan air
Pv2 1/3 x n x ht 27.00 1.00 27.00 Tekanan air
U1 1/2 x b2 -18.30 7.05 -129.01 Tekanan up lift
U2 2/3 b2 -60.22 9.40 -566.10 Tekanan up lift
ΣV = 332.45 ΣMV = 2118.21
Notasi Keterangan
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
, × × × × ,
, × ×
Gaya horizontal (H) Lengan momen (L) H L Momen (H x L)
(Ton) (m) (Ton) (m) (Ton m)
PH1 1/3 x h 72.60 3.67 266.44 Tekanan air
PH2 1/2 x h 18.48 5.50 101.64 Tekanan air
Peh 1/3 x h 7.46 3.67 27.38 Tekanan sedimen
ΣH = 98.54 ΣMH = 395.46
Notasi Keterangan
, × ×
× ×
, × × × ×
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 17
Sf = 2. 2
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 2.02 > 1.50, maka struktur dinyatakan aman terhadap
geser.
Kontrol Terhadap Penurunan
Dari data sudut geser = 34° didapat :
Dari Tabel Terzaghi (dalam DAS, 1995)
Nc = 18.05
Nq = 8.66
Nɣ = 8.2
Q lt = 1,3 × C × Nc ( p × × Nq) ( ,4 × × × Nγ)
Q lt = 1,3 × .8 × 18. 4. × 1.91 × 8.66
,4 × 14.1 × 1.91 × 8.2
Q lt = 173.27 𝑁 𝑚 ⁄
Perhitungan nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur)
Qi in =Q lt
Sf
Qi in =173.27
3
Qi in = 7.76𝑁𝑚 ⁄
Perhitungan tegangan yang terjadi akibat beban
x =Mt Mg
ΣV
x =2118.2 9 366.
332.4 1
x = .27𝑚
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 18
e = x 1
2×
e = .27 1
2× 14.1
e = 1.78
Syarat : 1/3 b2 ≤ x ≤ 2/3 b2 dan e ≤ 1/6 b2
1/3x14.1 ≤ x ≤ 2/3x14.1 dan e ≤ 1/6x14.1
4.70 ≤ x ≤ 9.40 dan e ≤ 2.35
Q ak / in = (ΣV
) (1 ±
6 × e
)
Q ak / in = (322.4 1
14.1 )(1 ±
6 × 1.78
14.1 )
Q ak = 41.44 < 7.76 𝑁 𝑚 ⁄
Q in = .72 < 7.76 𝑁𝑚 ⁄
3.5. Rangkuman
Beberapa hal yang menjadi poin penting dari Materi Pokok Stabilitas Main Dam Pada
Saat Kondisi Banjir adalah sebagai berikut:
1. Gaya yang bekerja pada main dam saat kondisi banjir adalah:
a. Gaya akibat berat sendiri konstruksi (W);
b. Gaya akibat tekanan air statik (P);
c. Gaya akibat tekanan tanah sedimen (Pe);
d. Gaya akibat tekanan air keatas (uplift pressure) (U).
2. Momen gaya yang diperhitungkan adalah momen gaya akibat gaya vertikal dan
gaya horizontal
3. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap guling adalah angka aman harus
diatas 2,0
4. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap geser adalah angka aman harus
diatas 1,5
5. Persyaratan stabilitas terhadap penurunan adalah apabila nilai Qmaks < Qult dan
nilai Qmin < Qult
6. Pada kondisi tertentu, faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
a. Fs = 4 Untuk pondasi bantuan;
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 19
b. Fs = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m;
c. Fs = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m.
3.6. Latihan
Diketahui data-data sebagai berikut:
Gaya yang bekerja pada main dam adalah sebagai berikut:
No Keterangan Satuan Notasi Nilai
1 Tinggi total main dam m ht 16,00
2 Lebar peluap main dam m b 4,00
3 Kemiringan hulu main dam m 0,60
4 Kemiringan hilir main dam n 0,50
5 Tinggi air diatas peluap m h3 1,70
6 Berat isi air (sedimen) t/m ɣw 1,20
7 Berat isi bahan konstruksi t/m ɣm 2,35
8 Lebar total dasar main dam m b2 21,60
9 Koefisien gesekan dasar main dam f 0,60
10 Tinggi air diatas kolam olak m hj 2,60
11 Berat isi sedimen t/m ɣs 1,91
12 Tinggi efektif main dam h 12,00
13 Sudut geser dalam tanah φ 34o
14 Berat isi sedimen submerged ɣsub 0,91
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 20
Dari data diatas, hitunglah:
1. Stabilitas terhadap guling
2. Stabilitas terhadap geser
3. Kontrol terhadap penurunan
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 21
MATERI POKOK III
STABILITAS MAIN DAM PADA SAAT KONDISI NORMAL
4.1. Gaya yang Bekerja
Gaya merupakan hal yang mendasari dalam perhitungan struktur. Semua gaya yang
bekerja pada struktur harus diinput dalam perhitungan agar struktur yang direncanakan
benar-benar dapat dikatakan aman. Gaya yang bekerja pada struktur pun berbeda-beda,
tergantung pada kondisi struktur tersebut. Pada kondisi normal, gaya yang bekerja pada
struktur adalah sebagai berikut:
1. Gaya akibat berat sendiri konstruksi (W);
2. Gaya akibat tekanan tanah sedimen (Pe);
3. Gaya akibat tekanan air keatas (uplift pressure) (U);
4. Gaya akibat aliran debris (Fd).
Gaya yang diperhitungkan merupakan gaya momen. Artinya setiap gaya yang bekerja pada
struktur baik itu gaya vertikal maupun gaya horizontal, diubah menjadi gaya momen untuk
dapat mengetahui apakah gaya tersebut dapat menggulingkan, menggeser, ataupun dapat
menyebabkan penurunan pada struktur. Rumus untuk menghitung momen adalah sebagai
berikut:
Momen akibat gaya vertikal
𝐌 = 𝐅𝐯 × 𝐋
Momen akibat gaya horizontal
𝐌 = 𝐅𝐡 × 𝐋
keterangan:
M : momen gaya (N m);
Fv : gaya vertikal (N);
Fh : gaya horizontal (N);
L : lengan momen (m).
Untuk sungai pada daerah gunungapi, pada saat kondisi aliran normal akan terjadi
tumbukan pada dinding bagian hulu main dam. Oleh sebab itu, gaya tumbukan ini perlu
Indikator Hasil Belajar:
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan dapat menghitung stabilitas main dam pada saat kondisi normal.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 22
dihitung. Berikut adalah input data dan rumus yang digunakan dalam perhitungan gaya
tumbukan oleh aliran debris:
Input data
1. Debit banjir (Qd);
2. Lebar sungai (B);
3. Kemiringan dasar sungai (I);
4. Kedalaman aliran debris (hd);
5. Kecepatan aliran debris (Vd);
6. Kekasaran manning (nsungai);
7. Koefisien debit debris (α);
8. Konstanta (ɣa);
9. Percepatan gravitasi (g).
Rumus gaya tumbukan oleh aliran debris
𝐅′ = 𝛄𝐚 ×𝛄𝐭
𝐠× 𝐕𝐝
𝟐
keterangan:
F’ : gaya akibat aliran debris (N/m);
ɣa : Konstanta (1,00);
ɣs : berat isi sedimen (N/m);
g : percepatan gravitasi (m/det2);
Vd : kecepatan aliran debris (m/det).
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 23
Berikut adalah gaya-gaya yang bekerja pada struktur bangunan sabo pada kondisi normal:
Gambar IV. 1 - Gaya yang bekerja pada kondisi normal
Berikut adalah input data yang dibuthkan untuk menghitung gaya-gaya tersebut:
Tabel 4.1 - Input data pada kondisi normal
No Keterangan Satuan Notasi
1 Tinggi total main dam m ht
2 Lebar peluap main dam m b
3 Kemiringan hulu main dam m
4 Kemiringan hilir main dam n
5 Tinggi air diatas peluap m h3
6 Berat isi air (sedimen) t/m3 ɣw
7 Berat isi bahan konstruksi t/m3 ɣm
8 Lebar total dasar main dam m b2
9 Koefisien gesekan dasar main dam f
10 Tinggi air diatas kolam olak m hj
11 Berat isi sedimen t/m3 ɣs
12 Tinggi efektif main dam m h
13 Sudut geser dalam tanah o φ
14 Berat isi sedimen submerged t/m3 ɣsub
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 24
Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan momen gaya vertikal:
Tabel 4.2 - Rumus momen gaya vertikal pada kondisi normal
Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan momen gaya horizontal:
Tabel 4.3 - Rumus momen gaya horizontal pada kondisi normal
4.2. Stabilitas Terhadap Guling
Stabilitas terhadap guling merupakan ketahanan struktur dalam menahan momen gaya
yang bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami guling.
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐌𝐭
𝐌𝐠> 𝟐,𝟎
keterangan:
Sf : faktor aman terhadap guling;
Mt : momen tahan (N m);
Mg : momen guling (N m).
4.3. Stabilitas terhadap Geser
Stabilitas terhadap geser merupakan ketahanan struktur dalam menahan gaya-gaya yang
bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami geser dari posisi awal.
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐟 × 𝚺𝐕
𝚺𝐇> 𝟏, 𝟓
keterangan:
Sf : faktor aman terhadap geser;
f : koefisien geser;
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L)
(Ton) (m)
W1 (1/3 x m x ht) + b + (n x ht) Berat sendiri
W2 (1/2 x b) + (n x ht) Berat sendiri
W3 2/3 x n x ht Berat sendiri
Pev (2/3 x m x ht) + b + (n x ht) Tekanan sedimen
U2 2/3 b2 Tekanan up lift
Notasi Keterangan
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
, × × × × ,
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L)
(Ton) (m)
PH1 1/3 x h Tekanan air
Peh 1/3 x h Tekanan sedimen
Fd H - (1/2 x hd) Aliran debris
Notasi Keterangan
×
, × ×
, × × × ×
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 25
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
ΣH : jumlah gaya-gaya horizontal (N).
Tabel 4.4 - Nilai daya dukung tanah dan koefisien geser
Klasifikasi Lapisan Pondasi Daya Dukung Tanah (ton/m2) Koefisien geser
Batuan Dasar:
Batuan keras sedikit retak
Batuan keras banyak retak
Batuan lunak atau mudsNe.
100
60
30
0,7
0,7
0,7
Lapisan Kerikil:
Kompak
Tidak Kompak.
60
30
0,6
0,6
Lapis Pasir:
Kompak
Kurang Kompak.
30
20
0,6
0,5
Tanah Liat:
Keras
Kurang Keras
Sangat Keras.
10
5
20
0,45
-
0,5
Sumber: Perancangan Bangunan Pengendali Sedimen. VSTC-DirJen Pengairan -Dept PU
Faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
Sf = 4 Untuk pondasi bantuan.
Sf = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m.
Sf = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m.
4.4. Kontrol Terhadap Penurunan
Struktur dapat dikatakan aman apabila terjadi penurunan, struktur tidak terjadi retak.
Penurunan merupakan hal yang biasa terjadi, namun ada batas maksimal penurunan
struktur. Untuk mengetahui keamana struktur terhadap penurunan, maka perlu dilakukan
perhitungan kontrol terhadap penurunan. Teori kontrol terhadap penurunan, dikemukakan
oleh Terzaghi. Sehingga rumus yang digunakan juga merupakan rumus Terzaghi (Hary C,
1996).
𝐐𝐮𝐥𝐭 = 𝟏, 𝟑 × 𝐂 × 𝐍𝐜 𝐡𝐩 × 𝛄 × 𝐍𝐪 𝟎, 𝟒 × 𝐛𝟐 × 𝛄 × 𝐍𝛄
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 26
keterangan:
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
c : nilai kohesi tanah (N/m2);
hp : kedalaman pondasi (m);
b2 : lebar dasar main dam (m);
ɣs : berat isi sedimen (N/m3);
ø : sudut geser dalam (o);
Nc,Nq,Nɣ : koefisien tanah berdasarkan sudut gesernya.
Nilai keamanan untuk struktur biasanya adalah 3. Sehingga dari perhitungan Qult, akan
dicari nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur) dengan rumus sebagai
berikut:
𝐐𝐢𝐣𝐢𝐧 =𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐒𝐟
keterangan:
Qijin : beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur (N/m2);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
Sf : nilai faktor aman terhadap guling.
Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan rumus berikut:
𝐐𝐦𝐚𝐤𝐬/𝐦𝐢𝐧 = (𝚺𝐕
𝐛𝟐) (𝟏 ±
𝟔 × 𝐞
𝐛𝟐) < 𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐞 = 𝐱 𝟏
𝟐× 𝐛𝟐
𝐱 =𝐌𝐭 𝐌𝐠
𝚺𝐕
keterangan:
Qmaks/min : tegangan yang terjadi akibat beban;
e : eksentrisitas gaya akibat berat main dam (m);
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
b2 : lebar dasar main dam (m);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
Mt : momen tahan (N m);
Mg : momen guling (N m).
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 27
Apabila nilai Qmaks < Qult dan nilai Qmin < Qult, maka struktur dapat dikatakan aman
terhadap penurunan.
Contoh 2
Diketahui data sebagai berikut:
Besarnya gaya tumbukan adalah sebagai berikut:
Debit banjir Qd = 124.79 x α = 139.76 m3/det
Bentang sungai B = 95
Kemiringan dasar sungai I = 0.04
Kedalaman aliran debris hd = {(n x α x q)/I1/2}3/5 = 0.51 m
Kecepatan aliran debris Vd = 1/n x hd2/3 x I1/2 = 3.19 m/det
Kekasaran Manning n = 0.04
Koefisien debit debris α = 1.12
Konstanta γa = 1.00
Percepatan gravitasi g = 9.80 m/det
Gaya akibat aliran debris F’ = 1.98 N/m
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 28
Gaya yang bekerja pada main dam saat banjir kondisi normal adalah sebagai berikut:
No Keterangan Satuan Notasi Nilai
1 Tinggi total main dam m ht 15,0
2 Lebar peluap main dam m b 4,0
3 Kemiringan hulu main dam m 0,5
4 Kemiringan hilir main dam n 0,2
5 Tinggi air diatas peluap m h3 1,4
6 Berat isi air (sedimen) N/m ɣw 1,2
7 Berat isi bahan konstruksi N/m ɣm 2,35
8 Lebar total dasar main dam m b2 14,1
9 Koefisien gesekan dasar main dam f 0,6
10 Tinggi air diatas kolam olak m hj 2,163
11 Berat isi sedimen N/m ɣs 1,91
12 Tinggi efektif main dam h 11,0
13 Sudut geser dalam tanah φ 34o
14 Berat isi sedimen submerged ɣsub 0,91
Perhitungan gaya momen vertikal dan gaya momen horizontal
Ka = 1− inφ
1+co φ
= a 4 o φ
= a 4 o 4
= 0,271
Gaya momen vertikal pada kondisi normal
Gaya momen horizontal pada kondisi normal
Stabilitas Terhadap Guling
Maka, stabilitas terhadap guling:
Sf =Mt
Mg
Sf =2114.689
3 8.91
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L) V L Momen (V x L)
(Ton) (m) (Ton) (m) (Ton m)
W1 (1/3 x m x ht) + b + (n x ht) 132.19 9.50 1255.81 Berat sendiri
W2 (1/2 x b) + (n x ht) 141.00 5.00 705.00 Berat sendiri
W3 2/3 x n x ht 52.88 2.00 105.75 Berat sendiri
Pev (2/3 x m x ht) + b + (n x ht) 51.19 12.00 614.26 Tekanan sedimen
U2 2/3 b2 -60.22 9.40 -566.10 Tekanan up lift
ΣV = 317 ΣMV = 2114.71
Notasi Keterangan
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
, × × × × ,
Gaya horizontal (H) Lengan momen (L) H L Momen (H x L)
(Ton) (m) (Ton) (m) (Ton m)
PH1 1/3 x h 72.60 3.67 266.44 Tekanan air
Peh 1/3 x h 7.46 3.67 27.38 Tekanan sedimen
Fd ht - (1/2 x hd) 1.01 14.95 15.10 Aliran debris
ΣH = 81.07 ΣMH = 308.92
Notasi Keterangan
×
, × ×
, × × × ×
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 29
Sf = 6.84 6
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 6.8456 > 2,0, maka struktur dinyatakan aman
terhadap guling.
Stabilitas Terhadap Geser
Maka, stabilitas terhadap geser:
Sf =𝑓𝛴𝑉
𝛴𝑀
Sf = .6 × 317. 27
81. 7
Sf = 2.3463
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 2.3463 > 1.50, maka struktur dinyatakan aman
terhadap geser.
Kontrol Terhadap Penurunan
Dari data sudut geser = 34° didapat :
Dari Tabel Terzaghi (dalam DAS, 1995)
Nc = 18.05
Nq = 8.66
Nɣ = 8.2
Q lt = 1,3 × C × Nc ( p × × Nq) ( ,4 × × × Nγ)
Q lt = 1,3 × .8 × 18. 4. × 1.91 × 8.66
,4 × 14.1 × 1.91 × 8.2
Q lt = 173.27 𝑁 𝑚 ⁄
Perhitungan nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur)
Qi in =Q lt
Sf
Qi in =173.27
3
Qi in = 7.76𝑁𝑚 ⁄
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 30
Perhitungan tegangan yang terjadi akibat beban
x =Mt Mg
ΣV
x =2114.69 3 8.91
317. 27
x = .696𝑚
e = x 1
2×
e = .696 1
2× 14.1
e = 1.3
Syarat : 1/3 b2 ≤ x ≤ 2/3 b2 dan e ≤ 1/6 b2
1/3x14.1 ≤ x ≤ 2/3x14.1 dan e ≤ 1/6x14.1
4.70 ≤ x ≤ 9.40 dan e ≤ 2.35
Q ak / in = (ΣV
) (1 ±
6 × e
)
Q ak / in = (317. 27
14.1 )(1 ±
6 × 1.3
14.1 )
Q ak = 3 .44 < 7.76 𝑁 𝑚 ⁄
Q in = 9. 3 < 7.76 𝑁𝑚 ⁄
4.5. Rangkuman
Beberapa hal yang menjadi poin penting dari Materi Pokok Stabilitas Main Dam Pada
Saat Kondisi Banjir adalah sebagai berikut:
1. Gaya yang bekerja pada main dam saat kondisi banjir adalah:
a. Gaya akibat berat sendiri konstruksi (W);
b. Gaya akibat tekanan tanah sedimen (Pe);
c. Gaya akibat tekanan air keatas (uplift pressure) (U);
d. Gaya akibat aliran debris (Fd).
2. Untuk sungai pada daerah gunungapi, pada saat kondisi aliran normal akan terjadi
tumbukan pada dinding bagian hulu main dam. Oleh sebab itu, gaya tumbukan ini
perlu dihitung.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 31
3. Momen gaya yang diperhitungkan adalah momen gaya akibat gaya vertikal dan
gaya horizontal
4. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap guling adalah angka aman harus
diatas 2,0
5. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap geser adalah angka aman harus
diatas 1,5
6. Persyaratan stabilitas terhadap penurunan adalah apabila nilai Qmaks < Qult dan nilai
Qmin < Qult
7. Pada kondisi tertentu, nilai faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
a. Fs = 4 Untuk pondasi bantuan.
b. Fs = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m.
c. Fs = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m.
4.6. Latihan
Diketahui data-data sebagai berikut:
Debit banjir (Qd) = 295,1658 m3/dt
Lebar sungai (B) = 75,40 m
Kemiringan dasar sungai (I) = 0,04
Kedalaman aliran debris (hd) = 0,91 m
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 32
Kecepatan aliran debris (U) = 4,68 m/det
Kekasaran Manning (n) = 0,04
Koefisien debit debris (α) = 1,12
Konstanta (γa) = 1,00
Percepatan gravitasi (g) = 9,80 m/det
Gaya yang bekerja pada main dam adalah sebagai berikut:
No Keterangan Satuan Notasi Nilai
1 Tinggi total main dam m ht 16,00
2 Lebar peluap main dam m b 4,00
3 Kemiringan hulu main dam m 0,60
4 Kemiringan hilir main dam n 0,50
5 Tinggi air diatas peluap m h3 1,70
6 Berat isi air (sedimen) t/m ɣw 1,20
7 Berat isi bahan konstruksi t/m ɣm 2,35
8 Lebar total dasar main dam m b2 21,60
9 Koefisien gesekan dasar main dam f 0,60
10 Tinggi air diatas kolam olak m hj 2,60
11 Berat isi sedimen t/m ɣs 1,91
12 Tinggi efektif main dam h 12,00
13 Sudut geser dalam tanah φ 34
14 Berat isi sedimen submerged ɣsub 0,91
Dari data diatas, hitunglah:
1. Stabilitas terhadap guling;
2. Stabilitas terhadap geser;
3. Kontrol terhadap penurunan.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 33
MATERI POKOK IV
STABILITAS MAIN DAM AKIBAT GEMPA
5.1. Gaya yang Bekerja
Gaya merupakan hal yang mendasari dalam perhitungan struktur. Semua gaya yang
bekerja pada struktur harus diinput dalam perhitungan agar struktur yang direncanakan
benar-benar dapat dikatakan aman. Selain gaya vertikal, horizontal dan momen terdapat
gaya akibat gempa yang perlu diperhitungkan pula.
Gaya gempa yang bekerja pada main dam dapat dihitung dengan rumus berikut:
𝐇 = 𝐤 × 𝐖
keterangan:
H : gaya gempa (N);
k : koefisien gempa;
W : berat konstruksi (N).
Berikut adalah gaya-gaya yang bekerja pada struktur bangunan sabo akibat gempa:
Gambar V.1 - Gaya yang bekerja pada kondisi normal
Indikator Hasil Belajar:
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan dapat menghitung stabilitas main dam akibat gempa.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 34
Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan berat konstruksi saat
kondisi gempa:
Tabel 5.1 - Rumus berat konstruksi pada saat gempa
Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan momen gaya horizontal:
Tabel 5.2 - Rumus momen gaya horizontal pada saat gempa
5.2. Stabilitas Terhadap Guling
Stabilitas terhadap guling merupakan ketahanan struktur dalam menahan momen gaya
yang bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami guling.
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐌𝐭
𝐌𝐠> 𝟐,𝟎
keterangan:
Sf : faktor aman terhadap guling;
Mt : momen tahan (N m);
Mg : momen guling (N m).
5.3. Stabilitas terhadap Geser
Stabilitas terhadap geser merupakan ketahanan struktur dalam menahan gaya-gaya yang
bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami geser dari posisi awal.
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐟 × 𝚺𝐕
𝚺𝐇> 𝟏, 𝟓
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L)
(Ton) (m)
W1 (1/3 x m x ht) + b + (n x ht) Berat sendiri
W2 (1/2 x b) + (n x ht) Berat sendiri
W3 2/3 x n x ht Berat sendiri
Pev (2/3 x m x ht) + b + (n x ht) Tekanan sedimen
U2 2/3 b2 Tekanan up lift
Notasi Keterangan
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
, × × × × ,
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L)
(Ton) (m)
H1 k x W1 1/3 x ht Gaya gempa
H2 k x W2 1/2 x ht Gaya gempa
H3 k x W3 1/3 x ht Gaya gempa
Pev k x WPev 2/3 x h Tekanan sedimen
Notasi Keterangan
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 35
keterangan:
Sf : faktor aman terhadap geser;
f : koefisien geser;
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
ΣH : jumlah gaya-gaya horizontal (N).
Tabel 5.3 - Nilai daya dukung tanah dan koefisien geser
Klasifikasi Lapisan Pondasi Daya Dukung Tanah (t/m2) Koefisien geser
Batuan Dasar: Batuan keras sedikit retak Batuan keras banyak retak Batuan lunak atau mudsNe.
100 60 30
0,7 0,7 0,7
Lapisan Kerikil: Kompak Tidak Kompak.
60 30
0,6 0,6
Lapis Pasir: Kompak Kurang Kompak.
30 20
0,6 0,5
Tanah Liat: Keras Kurang Keras Sangat Keras.
10 5 20
0,45
- 0,5
Sumber: Perancangan Bangunan Pengendali Sedimen. VSTC-DirJen Pengairan -Dept PU
Nilai faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
Sf = 4 Untuk pondasi bantuan.
Sf = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m.
Sf = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m.
5.4. Kontrol Terhadap Penurunan
Struktur dapat dikatakan aman apabila terjadi penurunan, struktur tidak terjadi retak.
Penurunan merupakan hal yang biasa terjadi, namun ada batas maksimal penurunan
struktur. Untuk mengetahui keamana struktur terhadap penurunan, maka perlu dilakukan
perhitungan kontrol terhadap penurunan. Teori kontrol terhadap penurunan, dikemukakan
oleh Terzaghi. Sehingga rumus yang digunakan juga merupakan rumus Terzaghi (Hary C,
1996).
𝐐𝐮𝐥𝐭 = 𝟏, 𝟑 × 𝐂 × 𝐍𝐜 𝐡𝐩 × 𝛄 × 𝐍𝐪 𝟎, 𝟒 × 𝐛𝟐 × 𝛄 × 𝐍𝛄
keterangan:
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
c : nilai kohesi tanah (N/m2);
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 36
hp : kedalaman pondasi (m);
b2 : lebar dasar main dam (m);
ɣs : berat isi sedimen (N/m3);
ø : sudut geser dalam (o);
Nc,Nq,Nɣ : koefisien tanah berdasarkan sudut gesernya.
Nilai keamanan untuk struktur biasanya adalah 3. Sehingga dari perhitungan Qult, akan
dicari nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur) dengan rumus sebagai
berikut:
𝐐𝐢𝐣𝐢𝐧 =𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐒𝐟
keterangan:
Qijin : beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur (N/m2);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
Sf : faktor aman terhadap guling.
Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan rumus berikut:
𝐐𝐦𝐚𝐤𝐬/𝐦𝐢𝐧 = (𝚺𝐕
𝐛𝟐) (𝟏 ±
𝟔 × 𝐞
𝐛𝟐) < 𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐞 = 𝐱 𝟏
𝟐× 𝐛𝟐
𝐱 =𝐌𝐭 𝐌𝐠
𝚺𝐕
keterangan:
Qmaks/min : tegangan yang terjadi akibat beban;
e : eksentrisitas gaya akibat berat main dam (m);
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
b2 : lebar dasar main dam (m);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
Mt : momen tahan (N m);
Mg : momen guling (N m).
Apabila nilai Qmaks < Qult dan nilai Qmin < Qult, maka struktur dapat dikatakan aman
terhadap penurunan.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 37
Contoh 3
Diketahui data sebagai berikut:
Perhitungan gaya momen vertikal dan gaya momen horizontal
Berat konstruksi pada saat gempa
Gaya horizontal pada kondisi gempa
Stabilitas Terhadap Guling
Maka, stabilitas terhadap guling:
Sf =Mt
Mg
Gaya vertikal (V) Lengan momen (L) V L Momen (V x L)
(Ton) (m) (Ton) (m) (Ton m)
W1 (1/3 x m x ht) + b + (n x ht) 132.19 9.50 1255.81 Berat sendiri
W2 (1/2 x b) + (n x ht) 141.00 5.00 705.00 Berat sendiri
W3 2/3 x n x ht 52.88 2.00 105.75 Berat sendiri
Pev (2/3 x m x ht) + b + (n x ht) 51.19 12.00 614.26 Tekanan sedimen
U2 2/3 b2 -60.22 9.40 -566.10 Tekanan up lift
ΣV = 317.03 ΣMV = 2114.71
KeteranganNotasi
, × × ×
× ×
, × × ×
, × × ×
, × × × × ,
Gaya horizontal (H) Lengan momen (L) H L Momen (H x L)
(Ton) (m) (Ton) (m) (Ton m)
H1 k x W1 1/3 x ht 19.83 5.00 99.14 Gaya gempa
H2 k x W2 1/2 x ht 21.15 7.50 158.63 Gaya gempa
H3 k x W3 1/3 x ht 7.93 5.00 39.65 Gaya gempa
Pev k x WPev 2/3 x h 7.68 7.33 56.28 Tekanan sedimen
ΣH = 56.59 ΣMH = 353.70
Notasi Keterangan
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 38
Sf =2114.69
3 3.712
Sf = .9786
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 5.9786 > 2,0, maka struktur dinyatakan aman
terhadap guling.
Stabilitas Terhadap Geser
Maka, stabilitas terhadap geser:
Sf =𝑓𝛴𝑉
𝛴𝑀
Sf = .6 × 317. 27
6. 89
Sf = 3.3614
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 3.3614 > 1.50, maka struktur dinyatakan aman
terhadap geser.
Kontrol Terhadap Penurunan
Dari data sudut geser = 34° didapat :
Dari Tabel Terzaghi (dalam DAS, 1995)
Nc = 18.05
Nq = 8.66
Nɣ = 8.2
Q lt = 1,3 × C × Nc ( p × × Nq) ( ,4 × × × Nγ)
Q lt = 1,3 × .8 × 18. 4. × 1.91 × 8.66
,4 × 14.1 × 1.91 × 8.2
Q lt = 173.27 𝑁 𝑚 ⁄
Perhitungan nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur)
Qi in =Q lt
Sf
Qi in =173.27
3
Qi in = 7.76𝑁𝑚 ⁄
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 39
Perhitungan tegangan yang terjadi akibat beban
x =Mt Mg
ΣV
x =2114.69 3 3.712
317. 27
x = . 𝑚
e = x 1
2×
e = . 1
2× 14.1
e = 1.49
Syarat : 1/3 b2 ≤ x ≤ 2/3 b2 dan e ≤ 1/6 b2
1/3x14.1 ≤ x ≤ 2/3x14.1 dan e ≤ 1/6x14.1
4.70 ≤ x ≤ 9.40 dan e ≤ 2.35
Q ak / in = (ΣV
) (1 ±
6 × e
)
Q ak / in = (317. 27
14.1 )(1 ±
6 × 1.49
14.1 )
Q ak = 36.79 < 7.76 𝑁𝑚 ⁄
Q in = 8.18 < 7.76 𝑁 𝑚 ⁄
5.5. Rangkuman
Beberapa hal yang menjadi poin penting dari Materi Pokok Stabilitas Main Dam Akibat
Gempa adalah sebagai berikut:
1. Gaya yang bekerja pada main dam akibat gempa adalah:
a. Gaya akibat berat sendiri konstruksi (W);
b. Gaya akibat tekanan tanah sedimen (Pe);
c. Gaya akibat tekanan air keatas (uplift pressure) (U);
d. Gaya akibat gempa (H).
2. Momen gaya yang diperhitungkan adalah momen gaya akibat gaya vertikal dan
gaya horizontal
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 40
3. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap guling adalah angka aman harus
diatas 2,0
4. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap geser adalah angka aman harus
diatas 1,5
5. Persyaratan stabilitas terhadap penurunan adalah apabila nilai Qmaks < Qult dan nilai
Qmin < Qult
6. Pada kondisi tertentu, nilai faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
a. Fs = 4 Untuk pondasi bantuan;
b. Fs = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m;
c. Fs = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m.
5.6. Latihan
Diketahui data-data sebagai berikut:
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 41
Koefisien gempa = 0,15
Gaya yang bekerja pada main dam adalah sebagai berikut:
No Keterangan Satuan Notasi Nilai
1 Tinggi total main dam m ht 16,00
2 Lebar peluap main dam m b 4,00
3 Kemiringan hulu main dam m 0,60
4 Kemiringan hilir main dam n 0,50
5 Tinggi air diatas peluap m h3 1,70
6 Berat isi air (sedimen) t/m ɣw 1,20
7 Berat isi bahan konstruksi t/m ɣm 2,35
8 Lebar total dasar main dam m b2 21,60
9 Koefisien gesekan dasar main dam f 0,60
10 Tinggi air diatas kolam olak m hj 2,60
11 Berat isi sedimen t/m ɣs 1,91
12 Tinggi efektif main dam h 12,00
13 Sudut geser dalam tanah o φ 34
14 Berat isi sedimen submerged ɣsub 0,91
Dari data diatas, hitunglah:
1. Stabilitas terhadap guling;
2. Stabilitas terhadap geser;
3. Kontrol terhadap penurunan.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 42
MATERI POKOK V
STABILITAS TEMBOK TEPI
6.1. Gaya yang Bekerja
Gaya merupakan hal yang mendasari dalam perhitungan struktur. Semua gaya yang
bekerja pada struktur harus diinput dalam perhitungan agar struktur yang direncanakan
benar-benar dapat dikatakan aman. Gaya yang bekerja pada struktur pada umumnya
adalah gaya vertikal (berat sendiri konstruksi) dan gaya horizontal.
Gaya yang diperhitungkan merupakan gaya momen. Artinya setiap gaya yang bekerja pada
struktur baik itu gaya vertikal maupun gaya horizontal, diubah menjadi gaya momen untuk
dapat mengetahui apakah gaya tersebut dapat menggulingkan, menggeser, ataupun dapat
menyebabkan penurunan pada struktur. Rumus untuk menghitung momen adalah sebagai
berikut:
Momen akibat gaya vertikal
𝐌 = 𝐅𝐯 × 𝐋
Momen akibat gaya horizontal
𝐌 = 𝐅𝐡 × 𝐋
keterangan:
M : momen gaya (N m);
Fv : gaya vertikal (N);
Fh : gaya horizontal (N);
L : lengan momen (m).
Indikator Hasil Belajar:
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan dapat menghitung stabilitas tembok tepi.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 43
Berikut adalah gaya-gaya yang bekerja pada struktur tembok tepi bangunan sabo:
Gambar VI.1 - Gaya yang bekerja pada struktur tembok tepi bangunan sabo
6.2. Stabilitas Terhadap Guling
Stabilitas terhadap guling merupakan ketahanan struktur dalam menahan momen gaya
yang bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami guling.
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐌𝐭
𝐌𝐠> 𝟐,𝟎
keterangan:
Sf : faktor aman terhadap guling;
Mt : momen tahan (N m);
Mg : momen guling (N m).
6.3. Stabilitas terhadap Geser
Stabilitas terhadap geser merupakan ketahanan struktur dalam menahan gaya-gaya yang
bekerja yang dapat menyebabkan struktur mengalami geser dari posisi awal.
1 N/m
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 44
Rumus yang digunakan adalah:
𝐒𝐟 =𝐟 × 𝚺𝐕
𝚺𝐇> 𝟏, 𝟓
keterangan:
Sf : faktor aman terhadap geser;
f : koefisien geser;
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
ΣH : jumlah gaya-gaya horizontal (N).
Tabel 6.1 - Nilai daya dukung tanah dan koefisien geser
Klasifikasi Lapisan Pondasi
Daya Dukung Tanah (t/m2)
Koefisien geser
Batuan Dasar: Batuan keras sedikit retak Batuan keras banyak retak Batuan lunak atau mudsNe.
100 60 30
0,7 0,7 0,7
Lapisan Kerikil: Kompak Tidak Kompak.
60 30
0,6 0,6
Lapis Pasir: Kompak Kurang Kompak.
30 20
0,6 0,5
Tanah Liat: Keras Kurang Keras Sangat Keras.
10 5
20
0,45
- 0,5
Sumber: Perancangan Bangunan Pengendali Sedimen. VSTC-DirJen Pengairan -Dept PU
Nilai faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
Fs = 4 Untuk pondasi bantuan.
Fs = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m.
Fs = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m.
6.4. Kontrol Terhadap Penurunan
Struktur dapat dikatakan aman apabila terjadi penurunan, struktur tidak terjadi retak.
Penurunan merupakan hal yang biasa terjadi, namun ada batas maksimal penurunan
struktur. Untuk mengetahui keamana struktur terhadap penurunan, maka perlu dilakukan
perhitungan kontrol terhadap penurunan. Teori kontrol terhadap penurunan, dikemukakan
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 45
oleh Terzaghi. Sehingga rumus yang digunakan juga merupakan rumus Terzaghi (Hary C,
1996).
𝐐𝐮𝐥𝐭 = 𝟏, 𝟑 × 𝐂 × 𝐍𝐜 𝐡𝐩 × 𝛄 × 𝐍𝐪 𝟎, 𝟒 × 𝐛𝟐 × 𝛄 × 𝐍𝛄
keterangan:
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
c : nilai kohesi tanah (N/m2);
hp : kedalaman pondasi (m);
b2 : lebar dasar main dam (m);
ɣs : berat isi sedimen (N/m3);
ø : sudut geser dalam (o);
Nc,Nq,Nɣ : koefisien tanah berdasarkan sudut gesernya.
Nilai keamanan untuk struktur biasanya adalah 3. Sehingga dari perhitungan Qult, akan
dicari nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur) dengan rumus sebagai
berikut:
𝐐𝐢𝐣𝐢𝐧 =𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐒𝐟
keterangan:
Qijin : beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur (N/m2);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
Sf : nilai faktor aman terhadap guling.
Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan rumus berikut:
𝐐𝐦𝐚𝐤𝐬/𝐦𝐢𝐧 = (𝚺𝐕
𝐛𝟐) (𝟏 ±
𝟔 × 𝐞
𝐛𝟐) < 𝐐𝐮𝐥𝐭
𝐞 = 𝐱 𝟏
𝟐× 𝐛𝟐
𝐱 =𝐌𝐭 𝐌𝐠
𝚺𝐕
keterangan:
Qmaks/min : tegangan yang terjadi akibat beban;
e : eksentrisitas gaya akibat berat main dam (m);
ΣV : jumlah gaya-gaya vertikal (N);
b2 : lebar dasar main dam (m);
Qult : daya dukung ultimate tanah (N/m2);
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 46
Mt : momen tahan (N m);
Mg : momen guling (N m).
Apabila nilai Qmaks < Qult dan nilai Qmin < Qult, maka struktur dapat dikatakan aman
terhadap penurunan.
Contoh 4
Diketahui data sebagai berikut:
Perhitungan gaya momen vertikal dan gaya momen horizontal
Ka = 1− inφ
1+co φ
= a 4 o φ
= a 4 o 4
= 0,271
1 N/m
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 47
Gaya momen vertikal tembok tepi
Notasi Gaya Vertikal (V)
(N) Lengan Momen (L)
(m) V
(N) L
(m)
Momen (VxL) (Tm)
W1 {0.5x(2+3.7)x6.4-0.5x3.7x6.4}x2.35
(0.5x6.4xn)+{0.5x(0.5+2)x0.5}+1.80 15.04 4.025 60.54
W2 (3.8x2)x2.35 ½ x3.80 17.86 1.90 33.93
ƩV 32.90 ƩMV 94.47
Gaya momen horizontal tembok tepi
Notasi Gaya Horizontal
(H) (N)
Lengan Momen (L) (m)
H (N)
L (m)
Momen (HxL) (Tm)
P1 q x Ka x (6.4+2) ½ x (6.4 + 2) 2.28 4.2 9.58
P2 ½ x Ka x 1.7 x
(6.4+2)2 1/3 x (6.4 + 2) 16.25 2.8 45.50
ƩH 18.53 ƩMV 55.08
Stabilitas Terhadap Guling
Maka, stabilitas terhadap guling:
Sf =Mt
Mg
Sf =94.47
. 8
Sf = 1.72
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 1.72 > 1.50, maka struktur dinyatakan aman terhadap
guling.
Stabilitas Terhadap Geser
Maka, stabilitas terhadap geser:
Sf =𝑓𝛴𝑉
𝛴𝑀
Sf = .7 × 32.9
18. 3
Sf = 1.78
Nilai Sf dari hasil perhitungan adalah 1.78 > 1.50, maka struktur dinyatakan aman terhadap
geser.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 48
Kontrol Terhadap Penurunan
Dari data sudut geser = 34° didapat :
Dari Tabel Terzaghi (dalam DAS, 1995)
Nc = 18.05
Nq = 8.66
Nɣ = 8.2
Q lt = 1,3 × C × Nc ( p × × Nq) ( ,4 × × × Nγ)
Q lt = 1,3 × .8 × 18. 4. × 1.91 × 8.66
,4 × 14.1 × 1.91 × 8.2
Q lt = 173.268 𝑜𝑛 𝑚 ⁄
Perhitungan nilai Qijin (beban maksimal yang diijinkan terjadi pada struktur)
Qi in =Q lt
Sf
Qi in =173.27
3
Qi in = 7.7 6 𝑜𝑛𝑚 ⁄
Perhitungan tegangan yang terjadi akibat beban
x =Mt Mg
ΣV
x =94.47 . 8
32.9
x = 1.2 𝑚
e = x 1
2×
e = 1.2 1
2× 2.
e = ,2
Syarat : 1/3 b2 ≤ x ≤ 2/3 b2 dan e ≤ 1/6 b2
1/3x2.0 ≤ x ≤ 2/3x2.0 dan e ≤ 1/6x2.0
0.67 ≤ x ≤ 1.3 dan e ≤ 0.3
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 49
Q ak / in = (ΣV
) (1 ±
6 × e
)
Q ak / in = (32.9
2)(1 ±
6 × .2
2)
Q ak = 26.32 < 7.76 𝑜𝑛 𝑚 ⁄
Q in = 6. 8 < 7.76 𝑜𝑛 𝑚 ⁄
6.5. Rangkuman
Beberapa hal yang menjadi poin penting dari Materi Pokok Stabilitas Tembok tepi adalah
sebagai berikut:
1. Gaya yang bekerja pada struktur tembok tepi adalah gaya akibat berat sendiri
konstruksi (W).
2. Momen gaya yang diperhitungkan adalah momen gaya akibat gaya vertikal dan
gaya horizontal.
3. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap guling adalah angka aman harus
diatas 2,0.
4. Secara umum persyaratan stabilitas terhadap geser adalah angka aman harus
diatas 1,5.
5. Persyaratan stabilitas terhadap penurunan adalah apabila nilai Qmaks < Qult dan
nilai Qmin < Qult.
6. Pada kondisi tertentu, nilai faktor aman yang di sarankan adalah sebagai berikut:
a. Fs = 4 Untuk pondasi bantuan;
b. Fs = 1,5 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H≥15m;
c. Fs = 1,2 untuk pondasi pasir dan kerikil (mengambang), H<15m;
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 50
6.6. Latihan
Diketahui data-data sebagai berikut:
Koefisien gempa = 0,15
Gaya yang bekerja pada main dam adalah sebagai berikut:
No Keterangan Satuan Notasi Nilai
1 Sudut geser dalam tanah o φ 34
Dari data diatas, hitunglah:
1. Stabilitas terhadap guling;
2. Stabilitas terhadap geser.
Kontrol terhadap penurunan
1 N/m
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 51
PENUTUP
7.1. Kesimpulan
Kesimpulan dari perencanaan struktur bangunan sabodam tipe dinding adalah:
1. Data yang dibutuhkan dalam perencanaan struktur bangunan sabo antara lain:
a. Dimensi Bangunan;
b. Data Topografi;
c. Data Geoteknik;
d. Data Geometri Sungai;
e. Data Debit;
f. Karakteristik Sedimen;
g. Karakteristik Aliran Debris;
h. Data Bahan Bangunan;
i. Prosedur Analisis.
2. Gaya yang bekerja pada struktur bangunan sabo antara lain:
a. Gaya akibat berat sendiri konstruksi (W);
b. Gaya akibat tekanan air statik (P);
c. Gaya akibat tekanan tanah sedimen (Pe);
d. Gaya akibat tekanan air keatas (uplift pressure) (U);
e. Gaya akibat gempa;
f. Gaya tumbukan akibat aliran debris.
3. Struktur bangunan sabo akan dikatakan aman apabila:
a. Stabilitas terhadap guling > 1,50;
b. Stabilitas terhadap geser > 1,50;
c. Qmaks/min < Qult.
4. Dalam perencanaan struktur bangunan sabo, struktur yang direncanakan harus
dihitung faktor amannya dengan berbagai kondisi sebagai berikut:
a. Stabilitas struktur pada kondisi banjir;
b. Stabilitas struktur pada kondisi normal;
c. Stabilitas struktur akibat gempa.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 52
7.2. Tindak Lanjut
Tindak lanjut yang bisa dilakukan oleh peserta didik setelah mendapat materi adalah :
1. Melatih kemampuan analisis struktur bangunan sabo dengan cara mencari soal-
soal.
2. Membaca buku atau jurnal mengenai analisis struktur bangunan sabo guna
memperkaya pengetahuan dan semakin mengasah kemampuan.
3. Mencari contoh-contoh analisis struktur bangunan sabo.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 53
DAFTAR PUSTAKA
Hardiyatmo, H. C. (1996). Teknik Fondasi 1. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.
Hardiyatmo, H. C. (1996). Teknik Fondasi 2. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.
Agus Sumaryono. 1988. Design of Sabo Structure. Yogyakarta: Ministry of Public Works,
Directorate General of Water Resources Development.
Chandra Hassan. 1986. Sabo Desain. Yogyakarta: Volcanic Sabo Technical Centre.
Chandra Hassan, et al. 1986. Report of 1st Comprehensive Course Study. Yogyakarta:
Volcanic Sabo Technical Centre
Tamotsu Takahashi. 1991. Debris Flow. Rotterdam: A.A. Balkerna
Tomoaki Yokota. 1988. Posthumous Text on Sabo Works. Yogyakarta: Volcanic Sabo
Technical Centre under the Auspices of Japan International Cooperation Agency.
Ven Te Chow, PhD. 1985. Open Channel Hydraulics. Singapore: Chong Moh Offset Pring
Pte, Ltd.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 54
GLOSARIUM
Aliran (flow) gerakan air yang dinyatakan dengan gejala dan parameter
Aliran debris (debris flows) adalah gerakan massa dari bahan rombakan yang berupa
sedimen dengan berbagai gradasi butiran dan sisa-sisa
tanaman dan bangkai hewan serta bercampur dengan air
dan udara yang bergerak secara kolektif menuruni lereng
gunung karena pengaruh gravitasi.
are the matter in which the amount of sediment is greater
than that of water in its volume, and which flows down in
loose concrete-like form by its own gravity (Dr. R. Endo,
1963)
Bronjong (gabion, bagworks) anyaman kawat atau bumbu yang diisi dengan batu pecah
dan digunakan untuk konstruksi yang bersifat sementara
(darurat).Yang dibuat dari anyaman kawat biasanya
berbentuk kotak persegi panjang dengan berbagai
ukuran.Sedangkan yang dibuat dari bambu biasanya
berbentuk bulat panjang.
Debit Sejumlah besar volume air yang mengalir dengan
sejumlah sedimen padatan (misal pasir), mineral terlarut
(misal magnesium klorida), dan bahan biologis (misal alga)
yang ikut bersamanya melalui luas penampang melintang
tertentu.
Debris adalah bahan rombakan atau puing-puing, reruntuhan,
atau sisa-sisa hancuran dari sedimen dengan berbagai
gradasi butiran akibat erosi dan sisa-sisa tanaman dan
hewan yang mati.
Geometri Sungai Bentuk dan ukuran sungai meliputi bentang, lebar,
kedalaman, kemiringan sungai, dan lain lain.
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 55
Main dam Bagian dari struktur bangunan sabo yang merupakan
tubuh utama dari bangunan sabo.
Morfologi sungai ilmu yang mempelajari tentang geometri, jenis, sifat dan
perilaku sungai dengan segala aspek perubahannya
dalam dimensi ruang dan waktu, yang menyangkut sifat
dinamik sungai dan lingkungannya yang saling berkaitan.
Sabodam dam yang berfungsi untuk mengendalikan aliran debris
yang membahayakan dengan cara mengelola
(menangkap, menampung dan melepas debris),
mengkonsolidasi dan menstabilkan dasar sungai rencana
agar tidak menimbulkan terjadinya bencana. Penempatan
bisa dilaksanakan secara tunggal, seri atau bertingkat.
Sedimen adalah bahan padat yang dapat diangkut dan diendapkan
di lokasi yang baru.
sedimen dapat terdiri dari batuan dan mineral. Sedimen
mempunyai gradasi butiran yang halus seperti lempung
atau pasir dan kasar seperti batu atau boulder.
sedimen terangkut dari satu tempat ke tempat lain melalui
proses erosi.
Sifat fisik tanah keadaan susunan butir tanah yang ditentukan oleh
gabungan antara keadaan gradasi dan struktur tanah,
antara lain, sifat infiltrasi, perkolasi, dan erodibilitas yang
ditentukan berdasarkan pengujian di laboratorium
dan/atau di lapangan dan juga diklasifikasikan
dengan/atau tanpa dianalisis.
Sifat teknis tanah pada umumnya sabodam dibangun di atas tanah granular
seperti pasir, kerikil, batuan dan campurannya,
mempunyai sifat teknis yang cukup baik untuk mendukung
bangunan asalkan cukup mampat, cukup baik sebagai
tanah urug di belakang tembok tepi karena menghasilkan
tekanan lateral yang kecil dan kuat geser yang tinggi.
Tanah granular tidak dapat digunakan sebagai bahan
MODUL 5 – PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN SABO
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi | 56
tanggul jika tidak dicampur dengan tanah kohesif karena
mempunyai permeabilitas yang tinggi.
Stabilitas Kekuatan struktur untuk dapat menahan gaya-gaya yang
bekerja dan mempertahankan posisinya agar tidak guling,
geser, maupun retak.
Subdam bagian konstruksi sabodamyang mendukung dam utama,
berfungsi untuk mengendalikanaliran air dan sedimen
kebagian hilir.
Sungai (river) sungai adalah alur atau wadah air alami dan/atau buatan
berupa jaringan pengaliran air beserta air di dalamnya,
mulai dari hulu sampai muara, dengan dibatasi kanan dan
kiri oleh garis sempadan. (Peraturan Menteri Pekerjaan
Umum dan Perumahan Rakyat Republik Indonesia Nomor
28/Prt/M/2015).
Tembok tepi (side wall) bagian konstruksi sabodam yang merupakan batas kiri
kanan lantai lindung dan berfungsi untuk mengarahkan
arus.