Text ABSTRAK pdf

PERENCANAAN PINTU PELIMPAH

BENDUNGAN MARGATIGA KABUPATEN LAMPUNG TIMUR PROVINSI LAMPUNG

(Skripsi)

Oleh

LIDYA SUSANTI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

ABSTRAK

PERENCANAAN PINTU PELIMPAH

BENDUNGAN MARGATIGA KABUPATEN LAMPUNG TIMUR PROVINSI LAMPUNG

Oleh

LIDYA SUSANTI

Bangunan pelimpah memiliki peran penting dalam penentuan pola operasi bendungan, berfungsi menyalurkan kelebihan air ke hilir, terutama pada bendungan tipe urugan sebagaimana pada Bendungan Margatiga. Bendungan Margatiga terletak di Kabupaten Lampung Timur, merupakan bendungan tipe zonal dengan inti tegak dan urugan batu. Bendungan ini dibuat untuk memenuhi penyediaan air bersih dan kebutuhan irigasi serta Daerah Irigasi Sragi bagi Kabupaten Lampung Timur yang mayoritas masyarakatnya berprofesi sebagai petani.

Penelitian ini bertujuan merencanakan struktur daun pintu (gate leaf), berupa pelat dan balok pintu pelimpah yang memenuhi syarat keamanan struktur. Perencanaan dilakukan pada dua kondisi, yaitu pada saat muka air normal, dan pada saat muka air banjir. Dari kedua kondisi tersebut, dipilih nilai gaya dalam terbesar sebagai dasar perhitungan perencanaan struktur. Jenis beban yang digunakan dalam perencanaan adalah tekanan hidrostatis, tekanan sedimen, tekanan dinamik selama gempa, dan tekanan hidrodinamis.

Dari hasil penelitian, didapatkan dimensi gate leaf. Ketebalan pelat baja sebesar 13 mm, pelat girder untuk balok horizontal berukuran 900x300 mm, balok vertikal sebesar 860x100 mm, balok tepi berukuran 900x150 mm, dengan tebal flens dan web untuk semua balok adalah 13 mm dan 5 mm. Perencanaan dimensi pintu telah memenuhi untuk kondisi QPMF dan memenuhi syarat keamanan struktur, dengan lendutan balok maksimum sebesar 10,06 mm dan lendutan pelat maksimum sebesar 5,16 mm.

ABSTRACT

DESIGNING OF THE GATE SPILLWAY OF

MARGATIGA DAM IN EAST LAMPUNG REGENCY OF LAMPUNG PROVINCE

By

LIDYA SUSANTI

Dam’s spillway has an important role in the pattern of dam operation, used to provide the controlled release of flows into a downstream, especially on the Margatiga Dam as the fill type dam. Margatiga Dam, located in East Lampung Regency, is a type of zonal dam with central core fill that was formed with the rock fill. The dam was created to meet the provision of clean water and irrigation needswith Sragi’s Irrigation Areafor East Lampung Regency that the majority of the citizen are farmers.

This research aimed to design the structure of the gate leaf, in the form of skin plates and beams of the spillway gate that eligible of the structure safety. Designing is done on two conditions, at the time of normal water level, and at the time of the flood water level. From both of these conditions, have been selected the most extreme forces as the basis of the structural calculation designing. The type of load used in designing is the hydrostatic pressure, sediment pressure, dynamic pressure during the earthquake, and the hydrodynamic pressure.

The result of these research has obtained the dimension of the gate leaf design. The thickness of the steel plates are 13 mm, the dimension of girder plates for the horizontal beams is 900x300 mm, 860x100 mm of vertical beams, the edge of the beams is 900x150 mm, with a thickness of the flens and web for all the beams are 13 mm and 5 mm. These designing of the gate has fulfilled the conditions to qualify QPMF and structure safety, with a maximum deflection of the beams is 10.06 mm and a maximum deflection of the plates is 5.16 mm.

PERENCANAAN PINTU PELIMPAH

BENDUNGAN MARGATIGA KABUPATEN LAMPUNG TIMUR PROVINSI LAMPUNG

Oleh

LIDYA SUSANTI

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

RIWAYAT HIDUP

Lidya Susanti dilahirkan di Jakarta pada tanggal 6 Februari 1994, sebagai anak tunggal dari Bapak M.Rozi dan Ibu Lena Kusuma.

Pendidikan Taman Kanak-kanak (TK) ditempuh di TK Negeri Pembina B. Lampung diselesaikan tahun 2000, Sekolah Dasar (SD) ditempuh di SD N 1 Enggal B.Lampung pada tahun 2000 - 2006, Sekolah Menengah Pertama (SMP) ditempuh di SMP N 4 B.Lampung pada tahun 2006 - 2009 dan Sekolah Menengah Atas (SMA) ditempuh di SMA Negeri 2 B.Lampung pada tahun 2009

–2012.

lomba beton serat di Univ.Negeri Malang, lomba rancang bendungan di Univ. Mataram, dan lomba rancang parkir di Univ. Bangka Belitung.

Pada tahun 2015 penulis melakukan Kerja Praktik pada Proyek Rancang Bangun Gedung Infomedia Telkom Bandung, Jawa Barat selama 2 bulan. Penulis juga telah mengikuti Kuliah Kerja Nyata (KKN) di desa Purwa Jaya, Kecamatan Banjar Margo, Kabupaten Tulang Bawang selama 60 hari pada periode I, Januari

Ku persembahkan karya tulis ini

untuk :

Ibundaku yang telah banyak

berkorban untuk masa depanku…

Orang tua, Saudara

2

_dan

Sahabat

2

_{ku yang telah memberi}

SANWACANA

Puji syukur Penulis ucapkan kehadirat Allah SWT., karena atas rahmat dan karunia-Nya skripsi ini dapat diselesaikan.

Skripsi dengan judul “Perencanaan Pintu Pelimpah Bendungan Margatiga Kabupaten Lampung Timur Provinsi Lampung” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang tulus kepada : 1. Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas

Lampung;

2. Gatot Eko S, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung;

3. Ir. Eddy Purwanto, M.T., selaku Pembimbing Utama atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, sumbangan pemikiran serta saran dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi ini;

4. Dr. Endro Prasetyo W., S.T., M.Sc., selaku Pembimbing Kedua atas kesediaan memberikan bimbingan, sumbangan pemikiran serta saran dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi ini;

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan kepada penulis selama menjadi mahasiswa di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung;

7. Ibuku yang sangat sabar dan pengertian dalam memberikan dukungan, nasehat dan motivasi di sepanjang perjalanan hidupku;

8. Sahabat seperjuangan Selvia Rahma Rizkia, Respa Rose Mangi, dan Andriyana yang telah berbagi cerita suka dan duka selama menjalani perkuliahan;

9. Saudara-saudara Teknik Sipil Universitas Lampung angkatan 2012, teman-teman angkatan 2013, dan adik-adik angkatan 2014, 2015, 2016;

10. Teman-teman Pimpinan BEM FT Unila Periode 2015/2016, Yolanda, Salam, Surya, Kiki, Mustika, Winda, Aji dan yang lainnya, terima kasih atas cerita yang telah kita ukir bersama, yang suatu saat pasti akan kita rindukan:

11. Semua pihak yang telah membantu tanpa pamrih yang tidak dapat disebutkan secara keseluruhan satu per satu, semoga semua usaha dan jerih payah kita mendapatkan berkah dari Allah SWT.

Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi sedikit harapan semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Bandar Lampung, Juli 2017 Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ...v

I. PENDAHULUAN ...1

A. Latar Belakang ...1

B. Rumusan Masalah ...5

C. Batasan Masalah ...5

D. Tujuan Penelitian ...6

E. Manfaat Penelitian ...6

II. TINJAUAN PUSTAKA...7

A. Bendungan Urugan ...7

B. Bangunan Pelimpah ...7

C. Pintu Air...8

D. Data Mekanika Tanah ...9

E. Data Hidrologi ...11

F. Mawar Angin (Windrose) ...12

G. Respon Spektrum ...12

H. Pembebanan Pintu Pelimpah...12

I. Perencanaan Pintu Pelimpah...17

1. Jumlah Balok Horizontal ...18

2. Jarak Antar Balok Horizontal ...18

J. Struktur Baja ...18

1. Pelat Girder ...18

2. Desain Komponen Struktur untuk Geser ...22

3. Sambungan Las Sudut...26

K. Lendutan Pelat ...27

III. METODE PENELITIAN ...28

A. Persiapan dan Studi Literatur...28

B. Lokasi Penelitian...28

C. Data-Data yang Digunakan...30

D. Perumusan Konsep dan Perencanaan...31

iii

F. Flowchart Penelitian ...31

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...35

A. Data Umum Perencanaan...35

1. Data Umum Pintu Pelimpah Bendungan Margatiga...36

2. Data Umum Geoteknik Bendungan Margatiga...36

3. Data Umum Gempa Kabupaten Lampung Timur...36

4. Data Umum Angin ...37

5. Data Umum Material ...39

B. Perencanaan Pintu ...39

1. Perhitungan Pembebanan ...39

2. Jumlah Balok Horizontal dan Balok Vertikal ...46

3. Letak Balok Horizontal pada Pintu...47

4. Konfigurasi Pintu ...48

5. Kombinasi Pembebanan...49

6. Analisis Struktur ...49

7. Perencanaan Balok ...50

8. Lendutan Pelat ...86

V. PENUTUP...90

A. Kesimpulan ...90

B. Saran ...91

DAFTAR PUSTAKA ...92

LAMPIRAN...94

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Hubungan Antara Angka N dan Gaya Dukung Tanah yang

Diperkenankan...10

2. Intensitas Seismik Desain...16

3. Ukuran Minimum Las Sudut ...26

4. Nilai -koefisien Pelat Persegi Panjang untuk Beban Seragam dengan Seluruh Tumpuan Dijepit...27

5. Hasil Uji Penetrasi Standar...36

6. Parameter Gempa Kota Sukadana ...37

7. Hasil Perhitungan Tebal Pelat dan Letak Balok Horizontal...47

8. Nilai Momen dan Lintang Maksimim Balok ...49

9. Lendutan Balok Memanjang ...64

10. Lendutan Balok Tepi ...85

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Gated Spillway ...2

2. Kerusakan Pada Spillway Embung Brojol...3

3. Panen Raya Padi di Lampung Timur ...4

4. Bangunan Pelimpah (Spillway) ...8

5. Peralatan Pengujian SPT ...10

6. Jenis-Jenis Pelat Girder ...19

7. Batasan Keruntuhan Tekuk Torsi Lateral ...22

8. Batasan Keruntuhan Tekuk Lokal Flens Tekan ...22

9. Lokasi Penelitian ...29

10. Diagram Alir Penelitian...32

11. Flowchart Perencanaan Struktur Pintu...33

12. Flowchart Perencanaan Balok Pintu ...34

13. Tampak Depan Pintu ...35

14. Tampak Samping Pintu ...36

15. Grafik Respon Spektrum ...37

16. Windrose...38

17. Jarak Bangunan ke Daratan ...38

18. Tekanan Hidrostatis Kondisi 1 ...41

vi

20. Tekanan Hidrostatis Kondisi 2 ...44

21. Tekanan Sedimen Kondisi 2...44

22. Konfigurasi Pintu Awal...48

23. Konfigurasi Pintu Modifikasi ...48

24. Penampang Balok Horizontal...51

25. Jarak Pengaku Transversal Balok Horizontal ...56

26. Potongan Memanjang Pengaku Transversal Balok Horizontal...57

27. Potongan Melintang Pengaku Transversal Balok Horizontal ...58

28. Jarak Las Balok Horizontal ...61

29. Las Pengaku Balok Horizontal...62

30. Gaya pada Balok 2 ...63

31. Penampang Balok Vertikal...66

32. Potongan Memanjang Pengaku Transversal Balok Vertikal...72

33. Potongan Melintang Pengaku Transveral Balok Vertikal ...73

34. Las Pengaku Balok Vertikal...76

35. Penampang Balok Tepi ...78

36. Jarak Pengaku Transversal Balok Tepi ...82

37. Potongan Memanjang Pengaku Transversal Balok Tepi ...83

38. Potongan Melintang Pengaku Transversal Balok Tepi ...84

39. Gaya pada Balok 1 ...85

40. Penamaan Pelat...86

41. Penampang Pelat 1 ...87

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Bendungan Urugan

Suyono Sorsrodarsono dalam buku terjemahannya yang berjudul Bendungan Type Urugan, mendefinisikan bendungan urugan sebagai suatu bendungan yang dibangun dengan cara menimbunkan bahan-bahan, seperti : batu, kerikil, pasir, dan tanah pada komposisi tertentu dengan fungsi sebagai pengangkat permukaan air yang terdapat di dalam waduk di udiknya. Berdasarkan pada ukuran butian dari bahan timbunan yang digunakan, secara umum dapat dibedakan dua tipe bendungan urugan, yaitu:

 Bendungan urugan batu (rock fill dam)  Bendungan urugan tanah (earth fill dam)

B. Bangunan Pelimpah (Spillway)

Menurut Soedibyo, dalam bukunya yang berjudul Teknik Bendungan, bangunan pelimpah atau spillway adalah bangunan beserta instalasinya untuk mengalirkan air banjir yang masuk ke dalam waduk agar tidak membahayakan keamanan bendungan.

8

Gambar 4. Bangunan Pelimpah (Soedibyo, 2003)

Berdasarkan cara operasinya, pelimpah dibagi menjadi dua, yaitu:

i. Bangunan pelimpah tanpa alat kontrol, tidak mempunyai risiko terhadap macetnya pembukaan pintu air akan tetapi tipe ini hanya dapat dipakai untuk kapasitas debit banjir yang relatif kecil.

ii. Bangunan pelimpah dengan pintu air, banyak digunakan untuk kapasitas debit air yang besar, kadang-kadang dengan risiko tidak dapat dibuka dan sangat membahayakan, oleh karena itu harus diupayakan cara pembukaan lebih dari satu.

C. Pintu Air

9  Daun pintu (gate leaf)

Bagian dari pintu air yang menahan tekanan air dan dapat digerakkan untuk membuka, mengatur, dan menutup air.

 Rangka pengatur arah gerakan (guide frame)

Alur dari baja atau besi yang dipasang masuk ke dalam beton yang digunakan untuk menjaga agar gerakan dari daun pintu sesuai dengan yang direncanakan.

 Angker (anchorage)

Baja atau besi yang ditanam di dalam beton dan digunakan untu menahan rangka pengatur arah gerakan agar dapat memindahkan muatan dari pintu air ke dalam konstruksi beton.

 Hoist

Alat untuk menggerakkan daun pintu air agar dapat dibuka dan ditutup dengan mudah.

10

D. Data Mekanika Tanah

Salah satu cara untuk mendapat data karakteristik tanah adalah dengan melakukan pengujian penetrasi standar atau standard penetration test (SPT) yang dilakukan pada saat pelaksanaan penyelidikan geologi dengan pengeboran inti. Secara skematis pelaksanaan pengujian SPT dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Peralatan Pengujian SPT (Suyono, 1977)

Tabel 1 Hubungan Antara Angka N dan Gaya Dukung Tanah yang Diperkenankan

Pasir

Angka N ˂10 10-30 30-50 ˃50

Kepadatan Relatif Lepas Sedang Padat Sangat padat Daya dukung tanah

yang diperkenankan (t/m)

Dibutuhkan

pemadatan

7-25 24-45 ˃45

Lempung

Angka N ˂2 2-4 4-8 8-15 15-30 ˃30

Kepadatan Relatif Sangat halus Halus Sedang Keras Lebih keras

Sangat keras

Daya dukung tanah yang diperkenankan

(t/m)

˂2 2-4,5 4,5-9 9-18 18-36 ˃36

11

E. Data Hidrologi

Debit banjir rencana adalah debit banjir terbesar yang masih dapat ditahan oleh suatu bangunan dengan aman. Untuk hal-hal tertentu maka debit banjir rencana yag diambil harus cukup besar, yaitu:

a. Apabila akan digunakan bendungan urugan agar dapat dihindarkan terjadinya bahaya limpasan (over topping)

b. Apabila volume waduk adalah kecil dibandingkan dengan aliran air yang diperkirakan masuk ke dalamnya (inflow lebih dari lima kali volume waduk)

c. Apabila di sebelah hilir bendungan terdapat daerah pemukiman yang padat penduduknya, atau terdapat instalasi vital yang harus dijaga keamanannya.

12

Dalam buku “Engineering for Dams” yang diterbitkan oleh U.S.B.R.

dinyatakan bahwa puncak banjir dari sebuah banjir terbesar yang mungkin dapat terjadi sepanjang eksistensi sungai bersangkutan, dalam bentuk rumus Creager dinyatakan sebagai berikut:

= 46 ( , , )_{... (2.1)}

Dimana:

Q : debit puncak suatu banjir (ft³/dt) A : luas daerah pengaliran (mile²) C : koefisien (100)

F. Mawar Angin (Windrose)

Mawar angin atau windrose adalah grafik yang menggambarkan kecepatan dan arah angin dalam suatu lokasi tertentu.

G. Respon Spektrum

Respon spektrum adalah suatu spektrum yang ditampilkan dalam grafik yang menampilkan hubungan antara percepatan dan periode gempa, dalam suatu lokasi tertentu.

H. Pembebanan Pintu Pelimpah

13

1. Beban Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis bekerja pada bidang permukaan pintu, merupakan beban yang terbentuk akibat air yang berada dalam kondisi diam. Semakin besar kedalaman air, maka semakin besar tekanan hidrostatis yang bekerja. Tekanan hidrostatis dihitung dengan rumus sebagai berikut:

P =ϫo. ho ...(2.2) Dimana:

P : Tekanan hidrostatis pada permukaan dasar pintu (t/m²)

ϫo : Berat volume air (t/m³)

ho : ketinggian air di bagian hulu ditambah tinggi gelombang (m) Ketika menghitung ho, tinggi gelombang mengikuti aturan sebagai berikut:

i. Kondisi muka air normal : tinggi gelombang akibat angin + tinggi gelombang akibat gempa

ii. Kondisi muka air banjir : tinggi gelombang akibat angin (Sumber: Hydraulic Gate and Penstock Association, 1981). a. Tinggi Gelombang Akibat Angin

Angin yang berhembus membuat air dalam waduk membentuk gelombang. Tinggi gelombang akibat angin dipengaruhi oleh jarak bangunan ke daratan terdekat, dan kecepatan angin rata-rata. Besarnya tinggi gelombang akibat angin dihitung berdasarkan metode S.M.B (Sverdrup Munk Bretschneider).

14

Dimana:

hw: Ketinggian gelombang total (m)

F : Jarak bangunan ke daratan terdekat (m) V : Kecepatan angin rata-rata (m/s)

b. Tinggi Gelombang Akibat Gempa

Gempa yang terjadi mengakibatkan guncangan air di dalam waduk sehingga terbentuk gelombang pada permukaan. Tinggi gelombang akibat gempa dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

he = ... (2.4)

Dimana:

he : Ketinggian setengah gelombang (m) : Intensitas seismik desain

: Periode seismik (s)

g : Percepatan gravitasi (m/s²) H : Kedalaman air (m)

2. Beban Tekanan Sedimen

Tekanan sedimen dihasilkan oleh lumpur yang menumpuk pada dasar pintu. Tekanan sedimen dapat dihitung sebagai berikut:

Pe = Ce.ϫl. d ... (2.5) Dimana:

Pe : Tekanan akibat sedimen (t/m²) Ce : Faktor tekanan sedimen

15

Sedimen yang diperhitungkan merupakan sedimen yang jenuh air, sehingga berat volume dari sedimen:

ϫl =ϫ –(1–v) .ϫo... (2.6) Dimana:

ϫl : Berat volume lumpur jenuh air (t/m³)

ϫ : Berat volume lumpur (t/m³) v : Rasio kekosongan lumpur

ϫo : Berat volume air (t/m³)

Pada umumnya, nilai-nilai yang dipakai adalah sebagai berikut:

ϫ : 1,5–1,8 (t/m³) v : 0,35–0,45

ϫo : 1,0 (t/m³) Ce : 0,4–0,6

(sumber : Hydraulic Gate and Penstock Association, 1981). 3. Beban Tekanan Dinamik Selama Gempa

Tekanan dinamik yang bekerja pada pintu dihitung berdasarkan rumus Westergaard:

ƩPd = 0,583 .ϫo. k . H² ... (2.7) Dimana:

ƩPd : Tekanan dinamik total (t/m2)

ϫo : berat volume air (t/m3) k : Intensitas seismik desain

16

Titik kerja beban tekanan dinamik adalah:

hd = 0,4 . H ... (2.8) Nilai intensitas seismik desain ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Intensitas Seismik Desain

Violent seismal area Medium seismal area Weak seismal area

Concrete gravity dam 0,12 0,12 0,10

Arch dam 0,24 0,24 0,20

Fill

dam

Dam dike with

almost

uniform

materials

0,15 0,15 0,12

Others 0,15 0,12 0,10

Sumber : Hydraulic Gate and Penstock Association, 1981. 4. Beban Tekanan Hidrodinamik

Ketika air mengalir dan memiliki kecepatan, suatu struktur akan dikenai gaya yang bernama tekanan hidrodinamik. Tekanan hidrostatis terjadi akibat air dalam kondisi diam, sedangkan tekanan hidrodinamik terjadi karena air yang bergerak.

Berdasarkan hasil nyata sebelumnya, peningkatan beban maksimum karena vibrasi yang diakibatkan oleh tekanan hidrodinamik kurang lebih sebesar 10% dari beban hidrostatis (Hydraulic Gate and Penstock Association, 1981).

Besarnya tekanan hidrodinamik dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini:

17

Dimana:

F : Tekanan hidrodinamik (ton)

ϫo : Berat volume air (t/m3)

Q : Debit yang melewati pintu (m3/s)

∆V : Perubahan kecepatan air (m/s2)

I. Perencanaan Pintu Pelimpah

1. Jumlah Balok Horizontal

Jumlah balok horizontal dicari dengan metode trial error. Ketika jumlah dan dimensi balok sudah diketahui, tegangan dan lendutan dicek. Jika hasilnya tidak memenuhi syarat keamanan, jumlah dan dimensi balok diganti, lalu tegangan dan lendutan kembali dicek. Metode ini dilakukan secara berulang sampai hasilnya memenuhi.

Untuk mengatasi kesulitan metode itu, dapat digunakan rumus empiris seperti di bawah ini (hanya untuk pintu datar):

N = ... (2.10)

Dimana:

N : Jumlah balok horizontal h : tinggi pintu (m)

t : tebal pintu (mm)

Hm : Ketinggian pintu dari bagian atas pintu ke pusat pintu (m)

18

2. Jarak Antar Balok Horizontal

Untuk menghasilkan perencanaan yang efisien dari segi material dan biaya, semua balok horizontal harus menerima beban yang sama. Hal ini didapatkan dengan cara membagi diagram tekanan sedemikian hingga setiap balok memiliki luasan yang sama.

Posisi dari balok horizontal pada pintu yang memiliki elevasi yang sama dengan air dapat dicari menggunakan rumus analitis:

yk = .

.√ [ − ( − 1) ]... (2.11) Dimana:

yk : Kedalaman balok horizontal dari bagian atas pintu (m) h : Kedalaman pintu

n : Jumlah balok horizontal

J. Struktur Baja

1. Pelat Girder

Pelat girder adalah komponen struktur lentur yang tersusun dari beberapa elemen pelat. Pelat girder pada dasarnya adalah sebuah balok dengan ukuran penampang melintang yang besar serta bentang yang panjang. Komponen Struktur yang dapat dikategorikan sebagai pelat girder adalah

profil baja dengan web langsing, λ (=h/tw) > λ (=2550/ ).

19

Gambar 6. Jenis-jenis Pelat Girder (Sumber : Setiawan, 2008)

Kuat momen nominal dari pelat girder, ditentukan dalam SNI 03-1729-2002 pasal 8.4.1, adalah :

Mn = Kg. S . fcr... (2.12) Dimana :

fcr :tegangan kritis yang besarnya akan ditentukan kemudian S : modulus penampang

Kg : koefisien pelat girder

Koefisien pelat girder (Kg) diambil sebesar :

Kg= 1–[

. ] . [

-

Dengan aradalah perbandingan luas pelat badan dan pelat sayap.

Kuat momen nominal dari pelat girder diambil dari nilai terkecil dari keruntuhan tekuk torsi lateral (yang tergantung panjang bentang) dan tekuk lokal flens (yang tergantung pada tebal flens tekan). Dengan ketentuan sebagai berikut :

a. Keruntuhan Tekuk Torsi Lateral

20

λG = ... (2.14)

λp = 1,76 . ... (2.15)

λr = 4,40 . ... (2.16)

Dengan L panjang bentang tak terkekang, dan rTadalah jari-jari girasi daerah pelat sayap ditambah sepertiga bagian web yang mengalami tekan.

Jika λG≤ λpkeruntuhan akan terjadi akibat leleh, sehingga :

fcr = fy

Jika λp < λ ≤ λr keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral inelastis, sehingga :

fcr = Cb. fy. [1- ( )]≤ fy... (2.17)

Jika λG> λr maka keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral elastis, sehingga :

fcr = fc. (

)

Dengan :

fc = . ≤fy... (2.18b)

b. Keruntuhan Tekuk Lokal Flens Tekan

Faktor kelangsingan yang diperhitungkan adalah berdasarkan perbandingan lebar dengan tebal flens tekan.

λG =

21

λp = 0,38 . ... (2.20)

λr = 1,35 . . ... (2.21a)

dengan :

ke = 0,35≤ke≤ 0,763... (2.21b)

Jika λG≤ λpkeruntuhan akan terjadi akibat leleh, sehingga :

fcr = fy

Jika λp < λ ≤ λr keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral inelastis, sehingga :

fcr = fy. [1- ( )]≤ fy... (2.22)

Jika λG> λr maka keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral elastis, sehingga :

fcr = fc. (

)

Dengan :

fc = ... (2.23b)

22

Gambar 7. Batasan Keruntuhan Tekuk Torsi Lateral (Sumber : Setiawan, 2008)

Sedangkan batasan keruntuhan tekuk lokal flens tekan pada pelat girder dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Batasan Keruntuhan Tekuk Lokal Flens Tekan (Sumber : Setiawan, 2008)

2. Desain Komponen Struktur untuk Geser

a. Komponen Struktur dengan Badan Tidak Diperkaku atau Diperkaku 1. Kekuatan Geser

Kekuatan geser nominal, Vn, dari badan tidak diperkaku atau diperkaku menurut keadaan batas dari pelelehan geser dan tekuk geser, ditentukan dalam SNI 1729-2015 pasal G2.1 adalah:

23

Untuk badan dari semua profil simetris ganda dan profil simetris tunggal serta kanal lainnya, kecuali PSB bundar, koefisien badan, Cv, ditentukan sebagai berikut:

1. Bila h/tw≤ 1,10 . /

Cv = 1,0

2. Bila 1,10 . / < h/tw≤ 1,37 . /

Cv = , . . / ... (2.25)

3. Bila h/tw> 1,37 . /

Cv = , . .

. ... (2.26)

Dimana:

Aw = luas dari badan, tinggi keseluruhan dikalikan dengan

saketebalan badan (mm²)

h = untuk penampang tersusun yang dilas, jarak bersih antar

sfsayap (mm)

tw = ketebalan badan (mm)

Koefisien tekuk geser pelat badan, kv, ditentukan sebagai berikut: i. Untuk badan tanpa pengaku transversal dan dengan h/tw<260:

kv = 5

Kecuali untuk badan profil T dimana kv = 1,2. ii. Untuk badan dengan pengaku transversal:

kv = 5 +

24

= 5 bila a/h > 3,0 atau a/h > /

Dimana:

a = jarak bersih antara pegaku transversal (mm) 2. Pengaku Transversal

Pengaku transversal tidak diperlukan bila h/tw ≤ 2,46 / ,

atau bila kekuatan geser yang tersedia untuk kv = 5 lebih besar dari kekuatan geser perlu.

Momen inersia, Ist, dari pengaku transversal yang digunakan untuk mengembangkan kekuatan geser badan yang tersedia harus memenuhi persyaratan berikut:

Ist ≥ b . tw³ . j ... (2.28)

j = ,

( )²− 2 ≥ 0,5... (2.29)

Dimana:

b = nilai terkecil dari dimensi a dan h b. Aksi Medan Tarik

1. Batas Penggunaan dari Aksi Medan Tarik

Perhitungan aksi medan tarik diizinkan untuk komponen struktur bersayap bila pelat badan didukung pada empat sisi oleh sayap-sayap atau pengaku-pengaku. Perhitungan aksi medan tarik tidak dizinkan:

a. Untuk panel ujung pada seluruh komponen struktur dengan pengaku transversal;

b. Bila a / h melebihi 3,0 atau

25

c. Bila 2Aw/ (Afc+ Aft) > 2,5; atau d. Bila h/bfcatau h/bft> 6,0

Keterangan:

Afc = luas sayap tekan (mm²) Aft = luas sayap tarik (mm²) bfc = lebar sayap tekan (mm) bft = lebar sayap tarik (mm)

2. Kekuatan Geser dengan Aksi Medan Tarik

Kekuatan geser dengan aksi medan tarik ditentukan menurut keadaan batas dari pelelehan medan tarik, yaitu:

i. Untuk h/tw≤ 1,10 . /

Vn = 0,6 . Fy. Aw... (2.30)

ii. Untuk h/tw> 1,10 . /

Vn = 0,6 . fy. Aw. [Cv +

, ( )²] ... (2.31)

3. Pengaku Transversal

Pengaku transversal yang menahan aksi medan tarik harus memenuhi persyaratan seperti pengaku transversal pada komponen struktur dengan badan tidak diperkaku atau diperkaku, dan memiliki batasan sebagai berikut:

i. (b/t)st ≤0,56 . ... (2.32)

26

3. Sambungan Las Sudut

Ukuran las sudut tidak boleh kurang dari ukuran seperti pada Tabel 3. Tabel 3. Ukuran Minimum Las Sudut

Ketebalan Material dari Bagian Paling Tipis yang

Tersambung (mm)

Ukuran Minimum Las Sudut (mm)

Sampai dengan 6 3

Lebih besar dari 6 sampai

dengan 13

5 Lebih besar dari 13 sampai

dengan 19

6

Lebih besar dari 19 8

Sumber : SNI 1729-2015

Ukuran maksimum dari las sudut dari bagian-bagian yang tersambung diatur oleh SNI 1729-2015, yaitu sebagai berikut:

a. Sepanjang tepi material dengan ketebalan kurang dari 6 mm, tidak lebih besar dari ketebalan material

b. Sepanjang tepi material dengan ketebalan 6 m atau lebih, tidak lebih besar dari ketebalan material dikurangi 2 mm, kecuali las yang secara khusus diperlihatkan pada gambar pelaksanaan untuk memperoleh ketebalan throat-penuh.

Kekuatan desain merupakan nilai terendah dari kekuatan material dasar dan kekuatan logam las yang ditentukan menurut keadaan batas dari: i. Untuk Logam Dasar

ØRn =ø. FnBM. ABM...(2.34)

ii. Untuk Logam Las

ØRn =ø. Fnw. Awe... (2.35)

Dimana:

27

ABM : Luas penampang logam dasar (mm2) Awe : Luas efektif las (mm2)

K. Lendutan Pelat

Lendutan maksimum yang terjadi pada pelat yang dibebani beban terdistribusi dan dijepit pada semua sisi dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.36.

f = . .

. ... (2.36) Dimana:

f : Lendutan maksimum pada tengah pelat : Koefisien, diberikan pada Tabel 4 P : Tekanan hidrostatis pada tengah pelat lnx : Bentang pelat terpendek

E : Modulus elastisitas baja t : Tebal pelat

Nilai merupakan fungsi dari dimensi pelat, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4. Nilai -koefisien Pelat Persegi Panjang untuk Beban Seragam dengan Seluruh Tumpuan Dijepit

lny/lnx 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 ∞

III. METODE PENELITIAN

A. Persiapan dan Studi Literatur

Dalam melakukan penelitian ilmiah, harus dilakukan penyusunan yang sistematis untuk memudahkan langkah-langkah yang akan diambil. Begitu pula pada penelitian ini, persiapan dan studi literatur merupakan langkah awal untuk mendapatkan referensi dan pengetahuan terhadap penelitian ini. Studi literatur dalam sebuah penelitian berguna untuk mendapatkan gambaran yang menyeluruh tentang apa yang sudah diteliti sebelumnya.

Studi literatur pada sebuah penelitian haruslah memiliki materi yang valid agar dapat digunakan sebagai sebuah pustaka bagi sebuah penelitian.

Studi literatur pada penelitian ini dilakukan pada buku-buku, artikel/berita, standar-standar yang dikeluarkan oleh Pemerintah, serta jurnal penelitian yang berhubungan dengan bendungan, khususnya bangunan pelimpah. Hal yang didapat dari studi literatur ini tentunya dapat menjadi referensi bagi penulis dalam menjalankan penelitian.

B. Lokasi Penelitian

29

30

C. Data-data yang Digunakan

Sumber data pada penelitian terdiri atas sumber data primer dan sekunder. Data primer (primary data) merupakan sumber data yang diperoleh langsung dari sumber asli (tidak melalui perantara). Data primer dapat berupa opini subjek secara individual atau kelompok, hasil observasi terhadap suatu benda (fisik), kejadian atau kegiatan, dan hasil pengujian. Metode yang diguakan untuk mendapatkan data primer yaitu dengan metode survei dan metode observasi. Sedangkan data sekunder (secondary data) merupakan sumber data penelitian yang diperoleh peneliti secara tidak langsung, melalui media perantara (diperoleh dan dicatat oleh pihak lain). Data sekunder umumnya berupa bukti, catatan atau laporan historis yang telah tersusun dalam arsip (data dokumenter) yang dipublikasikan dan yang tidak dipublikasikan. Pengambilan data sekunder tidak boleh dilakukan secara sembarangan, oleh karena itu memerlukan metode tertentu, yakni secara manual, online, atau kombinasi manual dan online.

Data yang digunakan pada penelitian ini adalah data sekunder. Data sekunder yang digunakan berasal dari instansi yang terkait pada penelitian ini. Adapun data sekunder yang digunakan adalah:

a. Data hidrologi PT. Virama Karya b. Gambar konstruksi PT. Virama Karya c. Data mekanika tanah PT. Virama Karya d. Data angin BMKG Masgar

31

D. Perumusan Konsep dan Perencanaan

1. Analisis Hidrologi

Analisis hidrologi dilakukan untuk mendapatkan data debit maksimum. Pada penelitian ini, analisis hidrologi menggunakan hasil perhitungan dari PT. Virama Karya.

2. Perencanaan Struktur Baja

Perencanaan struktur baja dilakukan untuk menghitung ketebalan pelat, serta dimensi balok pada pintu pelimpah yang mampu menahan beban yang bekerja.

E. Peraturan Perencanaan yang Dipakai

1. Perhitungan Pembebanan mengacu kepada Technical Standards for Gates and Penstock yang diterbitkan oleh Hydraulic Gate and Penstock Association of Japan, sedangkan kombinasi pembebanan mengacu kepada

SNI 1729:2015 tentang Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural

2. Perhitungan struktur baja mengacu kepada SNI 03 –1729–2002 tentang tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung serta SNI 1729:2015 tentang Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural

F. Flowchart

32

Gambar 10. Diagram Alir Penelitian Start

Studi Literatur

Pengumpulan Data:

 Data Gambar Konstruksi

 Data Mekanika Tanah

 Data Perhitungan Hidrologi (Debit Desain Pada Pelimpah)

 Data Angin

 Data Gempa

Perhitungan Pembebanan Pintu Pelimpah

Kesimpulan

Finish

Perhitungan Struktur Pintu Pelimpah

Pemeriksaan Keamanan

Struktur

OK

32

Gambar 11. Flowchart Perencanaan Struktur Pintu

Start

Menentukan Jumlah Balok

Vertikal

Menentukan Tebal Pelat

Menghitung Jumlah Balok Horizontal

N =

Menghitung Letak Balok Horizontal

yk= .

.√ [ − ( − 1) ]

Analisis Struktur

Perencanaan Balok

Pemeriksaan Keamanan

Struktur

NOT OK

33

Gambar 12. Flowchart Perecanaan Balok Pintu

Start

Menentukan Tinggi Balok

Menentukan Tinggi Web

Menentukan Tebal Web

Menentukan Tebal Flens

Memeriksa Kuat

Momen Nominal

Penampang

Memeriksa

Krekuatan Geser

Penampang

Perencanaan Pengaku Transversal

Ø Vn> Vu, tidak perlu pengaku transversal

Ø Vn< Vu, perlu pengaku transversal

Perencanaan Sambungan Las

Finish

NOT OK

DAFTAR PUSTAKA

Andre. 2015. “Menteri Pertanian Panen Raya di Lampung Timur”.

http://bpp-lampung.info/berita-menteri-pertanian-panen-raya-di-lampung-timur.html. Diakses 02 Juni 2016 pukul 01.11.

Anonim. “Geotopografi Lampung Timur”. http://www.lampungtimurkab.go.id/.

Diakses 01 Juni 2016 pukul 21.51.

Anonim. “Spillway Gate Rehabilitation”.

http://www.mackayposito.com/projects/spillway-gate-rehabilitation. Diakses 08 September 2016 pukul 13.05.

Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Masgar 2015.

C.F. Erbisti, Paulo. 2014. Design of Hydraulic Gates 2nd Edition. CRC Press/Balkema, Belanda. 417 hlm.

Gunawan, Rudy. 1988. Tabel Profil Konstruksi Baja. Penerbit Kanisius,Yogyakarta. 68 hlm.

Hydraulic Gate and Penstock Association. 1982. Technical Standards For Gates and Penstock. Jepang. 364 hlm.

Okuda Mitsuro, et al. 1977. Bendungan Type Urugan. Diterjemahkan oleh : Sosrodarsono, Suyono. dan Takeda Kensaku. Pradaya Paramita, Jakarta. 327 hlm.

PT. VIrama Karya, 2016. Pekerjaan Model Test dan Sertifikasi Bendungan Margatiga.

Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Sesuai SNI 03-1729-2002). Penerbit Erlangga, Jakarta. 341 hlm.

Seodibyo. 2003. Teknik Bendungan. Pradaya Paramita, Jakarta. 402 hlm.

Standar Nasional Indonesia. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Badan Standardisasi Nasional, Jakarta. 184 hlm.

Standar Nasional Indonesia. 2013. Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung (SNI 2843:2013). Badan Standardisasi Nasional, Jakarta. 255 hlm. Timoshenko, S. 1945. Strength of Materials Part II : Advance Theory and