BAB 3

DATA DESAIN

3.1 PARAMETER BETON

A. Umum

Paremeter beton yang digunakan harus spesifik termasuk berat, compressive,

regangan, dan tegangan geser, modulus elastisitas, creep, Poisson’s ratio, koefisien peluasan

termal, konduktifitas termal, panas, dan diffusivitas.

B. Kekuatan

1. Kekuatan beton bervariasi dengan umur , tipe semen, agregat dan bahan lain yang

digunakan.

2. Kekuatan compressive didapatkan dari Standard Unconfined Compression Test

termasuk efek rangkak metoda ASTM.

3. Kekuatan geser sepanjang join konstruksi atau permukaan batu pondasi bisa

dijadikan persamaan linear. T=C + δ tan Ф dimana C adalah unit kohesif, δ tegangan

normal dan tan Ф koefisien friksi internal.

4. The splitting tension test (ASTM C 496) atau the modulus of rupture test (ASTM C

78) bisa digunakan sebagai uji kekuatan beton utuh.

C. Parameter Elastisitas

1. Grafik hubungan tegangan dan regangan pada beton meningkat secara terus menerus

dan membentuk kurva.

2. Modulus elastisitas dan Poisson’s ratio diuji dengan metoda ASTM

3. Respon deformasi dari beton dibagi dua yaitu defomasi elastis langsung terjadi setelah

pembebanan dan berangsur angsur sepanjang periode

D. Parameter Termal

Studi thermal ini diperlukan untuk mengkaji efek dari teeangan yang timbul akibat

perubahan temperatur pada beton dan untuk menunjukan kebutuhan kontrol temperatur untuk

menghindari retakan.

E. Parameter Dinamis

1. Parameter beton yang dibutuhkan untuk analisis elastis dinamis linear adalah berat,

modulus elastisitas dan Poisson’s ratio.

2. Parameter beton yang dibutuhkan untuk mengevaluasi hasil dari analisis dinamis

adalah compressive dan tensile strength

3. Besaran yang didapatkan dari modulus rupture test bisa digunakan sebagai tensile

strength pada analisis elemen terbatas untuk mendapatkan terjadinya retakan pada

beton masa. Modulus rupture bisa didapat dari f t = 2.3 f’c2/3 dimana ft = tensile

strength, psi (modulus rupture) dan f’c = compressive strength, psi

3.2 PARAMETER PONDASI

A. Modulus Deformasi

Modulus deformasi dari pondasi batu harus didapatkan untuk mengevaluasi besarnya

perkiraan penurunan struktur

B. Parameter Kekuatan Statis

Yang paling penting untuk parameter kekuatan pondasi untuk desain bendungan

grafitasi adalah compressive strength and shear strength.

C. Parameter Kekuatan Dinamis

1. Analisis seismik, modulus elastisitas, dan Poisson’s ratios untuk material pondasi

dibutuhkan untuk analisis. Bila melakukan pemodelan maka dibutuhkan juga

kepadatan dari batuan.

2. Penjabaran modulus elastisitas dari pondasi batuan harus dilakukan dengan berbagai

metode atau pendekatan.

3. Poisson’s ratios harus didapatkan berdasarkan uniaxial compression tests, pulse

velocity tests, seismic field tests, atau data empiris.

4. Efek pembebanan pada pondasi harus diperhatikan.

5. Modulus bagian bawah dan atas pondasi diperlukan untuk analisis struktur.

3.3 BEBAN

A. Umum

Pada desain bendungan gravitasi pada intinya mengdapatkan beban untuk analisis

stabilitas dan tegangan. Gaya yang mempengaruhi bendungan diantaranya :

1. Beban sendiri

2. Tekanan permukaan air hulu dan hilir.

3. Gaya angkat

4. Temperatur

5. Tekanan tanah

6. Tekanan es

7. Gaya gempa

8. Tekanan angin

9. Tekanan subatmosfir

10. Tekanan gelombang

11. Reaksi pondasi

B. Beban Sendiri

Beban dari beton umumnya diasumsikan 150 pound/ft3 sampai didapatkan berat

sebenarnya dari investifigasi material.Pada perhitungan beban sendiri, relatifmya lubang kecil

seperti gallery normal untuk tidak dikurangi kecuali untuk bendungan rendah dimana lubang

seperti ini bisa mempengaruhi struktur. Beban sendiri mempertimbangkan berat dari beton,

superimposed backfill, dan perlengkapan seperti pintu dan jembatan.

C. Permukaan Air Hulu dan Hilir

Umumnya beban yang terjadi didapat dari analisis hidrologi, meteorologi dan studi

reservoar.

1. Hulu

a. Tekanan hidrostatis pada bendungan adalah fungsi dari kedalam air dikalikan berat jenis

air. Berat jenis diambil 62.5 pounds/ft3 meskipun bisa terjadi perbedaan akibat temperatur.

b. Pada sebagian kasus pancaran air dari aliran berlebih akan memberikan tekanan pada

struktur. Normalnya gaya seperti itu bisa diabaikan pada analisis stabilitas

2. Hilir

a. Untuk desain dari bagian yang tidak memiliki kelebihan aliran. Tekanan hidrostatis pada

permukan hilir bisa didapat menggunakan total ketinggian permukaan air hilir.

b. Untuk desain dari bagian yang memiliki kelebihan aliran. Tekanan hidrostatis harus diatur

untuk retrograsi saat hasil kondisi aliran terjadi hydrolic jump signifikan pada bagian hilir.

c. Genangan air hilir. Saat kondisi hilir secara signifikan berkurang atau mengeliminasi

hydrolic jump pada kolam tampungan, genangan air hilir bisa diabaikan dan 100 persen

kedalam hilir bisa digunakan untuk mendapatkan gaya air di hilir.

d. Gaya angkat karena adanya genangan di hilir. Total kedalaman genangan hilir akan

digunakan untuk menghitunh gaya angkat pada ujung struktur pada semua kasus,tanpa

memperhatikan kondisi limpasan berlebih.

D. Gaya Angkat

Gaya angkat dihasilkan dari hulu dan hilir sepanjang melintang bendungan, pada

permukaan antara bendungan dan pondasi dan diantara pondasi di dasar. Tekanan ini

menghasilkan patahan, pori, joint, pada beton dan material pondasi.

1. Sepanjang dasar

a. Gaya angkat akan diperkirakan terjadi seratus persen terjadi pada dasar.

b. Tanpa drainase, tidak ada reduksi gaya angkat

c. Dengan drainase, gaya angkat pada pondasi bisa dikurangi dengan memasang drainase

pondasi

Gaya angkat tanpa drainase pondasi

d. Tirai gouting, untuk drainase agar dapat dikontrol secara ekonomis, memperlambat aliran

ke saluran.

Gaya angkat dengan galeri drainase

Distribusi gaya angkat dengan darainase podasi dekat permukaan hulu

e. Zona nol kompresi

Distribusi cracked base dengan drainase, zona nol kompresi tidak diluar drainase

Distribusi cracked base dengan drainase, zona nol kompresi diluar drainase

2. Pada bendungan.

a. Beton konvensional, gaya angkat pada tubuh bisa diasumsikan pada perubahan linear dari

50 persen maksimum permukaan air hulu sampai 50 persen permukaan air hilir, atau nol,

tergantung kasus di hilir.

b. Beton RCC, persentase nilai gaya angkat akan didapatkan tergantung pada permeabilitas

campuran, perlakuan pada join, peletakan, spesifikasi teknis untuk meminimalisir pemisahan

pada pencampuran, metode kompaksi, dan perlakuan untuk menahan air di hulu dan hilir.

3. Pada pondasi.

Stabilitas sliding harus mempertimbangkan sepanjang layer atau patahan pada pondasi.

Material pada bagian tersebut mungkin batu yang bisa bergeser atau kuat geser rendah. Pada

beberapa kasus, material pada zona tersebut berporus.

Diagram gaya angkat. Garis putus-putus mewakili distribusi gaya angkat yang harus

dipertimbangkan untuk perhitungan stabilitas.

Garis putus-putus pada diagram gaya angkat mewakili distribusi gaya angkat yang harus

dipertimbangkan untuk perhitungan stabilitas.

Perkembangan dari bahaya tekanan gaya angkat sepanjang pondasi pada patahan.

Efek sepanjang pondasi patahan jika material lolos air dan zona lolos air adalah pergerakan

oleh dasar bendungan atau patahan yang tidak lolos air.

E. Temperatur

1. Konsentrasi utama pada bendungan benton adalah mengontrol retakan yang

dihasilkan dari perubahan temperatur. Selama proses hidrasi, temperatur meningkat

karena hidrasi semen.

2. Pada bendungan beton konvensional, berbagai teknik telah dikembangkan untuk

mengurangi potensi retakan dengan metode ACI 224R-80

3. Jika pada bendungan RCC dibangun tanpa kontraksi join vertikal, tambahan regangan

di dalam dibutuhkan.

F. Tanah dan Lanau

Tekanan tanah melawan bendungan bisa terjadi dimana timbunan disimpan pada

galian pondasi dan dimana pengisian timbunan menutup sekitar beton.

G. Tekanan Es

Tekanan es ini tidak terlalu penting dalam desain bendungan grafitasi dibandingkan

pada desain pintu atau perlengkapan lain karena tidak menimbulkan kerusakan serius. Untuk

tujuan desain besar tekanan tidak lebih dari 5000 pounds/ft2 yang terjadi kontak pada

permukaan struktur.

H. Gempa

1. Umum

a. Beban gempa yang digunakan untuk desain bendungan grafitasi adalah berdasarkandari

desain gempa dan gerakan spesifik masing-masing daerah berdasarkan evaluasi seismologi.

b.Analisis metode koefisien seismik dari analisis harus digunakan dalam mendapatkan loksai

resultan dan stabilitas sliding bendungan.

2. Koefisien seismik

Analisis metode koefisien seismik biasa dikenal sebagai analisis pseudostatik. Beban

gempa diperlakukan sebagai gaya dalam uang diterapkan secara statis pada struktur.

a. Inersia dari beton untuk percepatan gempa horizontal. Gaya yang dibutuhkan untuk

percepatan beton massa bendungan didapatkan dari persamaan :

Beban seismik bendungan grafitasi, tanpa limpasan berlebih dan beton monolith

Pex = Max = Wg

αg = Wα Dimana

Pex = Gaya gempa horizontal

M = Massa bendungan

ax = Percepatan gempa horizontal =

W = Berat bendungan

g = percepatan grafitasi

α = koefisien seismik

b. Inersia dari reservoar untuk percepatan gempa horizontal. Inersia dari reservoar

mempengaruhi peningkatan dan penurunan tekanan pada bendungan terjadi bersamaan

dengan gaya inersia beton. Gaya ini bisa dihitung dengan pendekatan parabolik Westergaard's

:

Pew =23

Ce (α) y (√hy) Dimana

Pew = total beban air tambahan sepanjang kedalaman y (kips)

Ce = faktor tergantung pada kedalaman air dan periode vibrasi gempa, te, dalam detik

H = total ketinggian reservoar (feet)

Persamaan pendekatan Westergaard's untuk Ce, dimana cukup akurat untuk semua

kondisi, dalam poundsecond feet :

Ce =

51

√1−0.72( h1000t e

)2 dimana te adalah periode vibrasi

3. Beban dinamis

Langkah awal untuk mendapatkan beban gempa termasuk investigasi geologikal dan

seismologikal adalah untuk mengontrol maximum credible earthquake (MCE) dan operating

basis earthquake (OBS) dan gerakan tanah untuk setiap dan kemungkinan gempa yang

menyebabkan perpindahan pondasi di lokasi

a. Lokasi – desain respon spektrum. Sebuah respon spektrum adalah plot dari besar

percepatan maksimum, kecepatan, dan peletakan derajat kebebasan sistem pada sebuah

gempa.

b. Percepatan – catatan waktu. Accelerograms, digunakan untuk input untuk analisi

dinamis,mendukung simulasi respon asli dari struktur yang diberi gerakan seismik tanah

sejalan waktu.

I. Tekanan Subatmosfir

Teori tekanan sepanjang hilir dari puncak ogee spillway mendekati tekanan atmosfir.

J. Tekanan Gelombang

Selama tekanan gelombang lebih penting efeknya pada pintu dan peralatan lain,

munkin juga berefek pada bagian atas bendungan. Tinggi gelombang dan angin juga penting

untuk memperkirakan jagaan bebas pada bendungan

K. Reaksi Pondasi

Umumnya resultan dari semua gaya horizontal dan vertikal termasuk gaya angkat

harus seimbang dan reaksinya berlawanan pada pondasi.

1. Masalah untuk mendapatkan distribusi yang sebenarnya berkomplikasi dengan reaksi

tangesial, hubungan tegangan internal, dan mempertimbangkan teori lainnya.

2. Pada bagian limpasan berlebih, lebar dasar umumnya didapatkan dari proyeksi

kemiringan spillway ke garis pondasi, dan semua beton di hilir dari garis ini tidak

diperhatikan.

3. Besar tekanan gaya angkat harus ditambahkan pada perhitungan reaksi pondasi untuk

endapatkan besar tekanan maksimum pada semua poin.

4. Tegangan internal dan tekanan pondasi harus dihitung dengan dan tanpa gaya angkat

untuk mendapatkan kondisi maksimum.