AMALIA ZUKRA NIM I

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

EVALUASI FUNGSI STRUKTUR UTAMA BENDUNG BRANGKAL BERDASARKAN BANJIR PERIODE ULANG DI DAS KALI SIWALUH KABUPATEN KARANGANYAR

EVALUATION FOR PRIMARY STRUCTURE FUNCTION OF BRANGKAL WEIR BASED ON DESIGN DISCHARGE IN SIWALUH WATERSHED KARANGANYAR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh:

AMALIA ZUKRA NIM I 0110015 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PERSETUJUAN EVALUASI FUNGSI STRUKTUR UTAMA BENDUNG BRANGKAL BERDASARKAN BANJIR PERIODE ULANG DI DAS KALI SIWALUH KABUPATEN KARANGANYAR EVALUATION FOR PRIMARY STRUCTURE FUNCTION OF BRANGKAL WEIR BASED ON DESIGN DISCHARGE IN SIWALUH WATERSHED KARANGANYAR SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh:

AMALIA ZUKRA NIM I 0110015 Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan: Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Ir. Suyanto, M.M NIP. 19520317 198503 1 001

Ir. Solichin, M.T. NIP. 19600110 198803 1 002 ii


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PENGESAHAN EVALUASI FUNGSI STRUKTUR UTAMA BENDUNG BRANGKAL BERDASARKAN BANJIR PERIODE ULANG DI DAS KALI SIWALUH KABUPATEN KARANGANYAR

EVALUATION FOR PRIMARY STRUCTURE FUNCTION OF BRANGKAL WEIR BASED ON DESIGN DISCHARGE IN SIWALUH WATERSHED KARANGANYAR SKRIPSI Disusun Oleh:

AMALIA ZUKRA NIM I 0110015 Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada: Hari

: Rabu

Tanggal

: 16 April 2014

Ir. Suyanto, MM NIP. 19520317 198503 1 001 Ir. Solichin, M.T. NIP. 19600110 198803 1 002 Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT NIP. 19581127 198803 1 001 Ir. Sudarto, M.Si NIP. 19570327 198603 1 002 Mengesahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001


digilib.uns.ac.id

MOTTO

iv


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

ALLAH SWT, Tuhan Maha Pemurah, Maha Baik, Pemilik Dunia dan seisinya. Atas kasih sayangNya pada hampa yang tiada terkira. Ibu ibu ibu orang paling kuat dan paling hebat didunia atas didikan, kasih sayang, motivasi dan semua yang pasti tidak bisa saya balas. Terimakasih ibu atas semua yang yang ibunda berikan pada saya. Semoga apa yang selalu saya usahakan bisa membuat ibu tersenyum walau tidak seberapa. Septian Agung Putrantono, orang yang paling saya cintai setelah ALLAH, Rasul dan ibu. Terimakasih atas bimbingan, semangat, motivasi dan kasih sayang yang mas berikan selama ini. Terimakasih sudah menjadi kakak, bapak, dan sahabat terbaik. Bapak, terimakasih sudah mengajarkan arti ikhlas dan kuat dalam menjalani hidup. Bapak Suyanto atas ilmu, bimbingan dan ilmu yang berguna selama ini. Bapak Solichin atas ilmu yang berguna dan semangat kerja yang luar biasa. Ibu Rintis, terimakasih atas ilmu dan pelajaran hidup yang disampaikan. Terimakasih Ibu membuat saya tidak pernah merasa sendiri untuk merasakannya. Terimakasih Bebe, Irma, Arga, Fian, Iqba sahabat terbaik yang pernah sayang punya atas dukungan selama ini. Sahabat, oppa Derry H. Purba terimakasih terimakasih terimakasih ( nangis ). Teman-teman tersayang, Pricillia, Hisyam, Mahitala, Reza, Itsna, Tandya, terimakasih atas semua yang kalian berikan. Adek

adek dzakya mumtas Denok, Peni, Midi, Amal, Diah, Eka, Dila

terimakasih atas perhatian, kasih sayang dan sudah menjadi mood boster satu tahun ini :* Djirjize Abdul Hakin Faturochman dan Rochim, terimakasih sudah membuat saya tidak merasa sendiri walau dalam diam ^^.

v


digilib.uns.ac.id

Terimakasih Yoka, Tito, Abjad, Nisa Behel, Zahra, Woko, Adit, senang sudah menjadi bagian dari kalian. Mas Gary, Latifa, mas Lutfi dan mas- mas tim laboratorium Hidro yang sudah membatu dan mendukung. Teman-teman angkatan 2010 yang selalu kompak dan saling membantu. Teknik Sipil UNS yang menjadi tempat menuntut ilmu. Kota Solo yang memberi kesan dan cerita dalam hidup saya.

vi


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK

Amalia Zukra, Suyanto.Ir, dan Solichin.Ir,. 2014. Evaluasi Fungsi Utama Bendung Brangkal Berdasarkan banjir Periode Ulang Di DAS Kali Siwaluh Kabupaten Karanganyar. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Perhitungan debit banjir merupakan bahan masukan untuk perencanaan bangunan air ataupun mengevaluasi fungsi bangunan air yang sudah ada. Estimasi ini seharusnya didasarkan pada metode yang tepat sehingga dapat menghasilkan perkiraan banjir yang sesuai harapan.Bendung Brangkal terletak pada Desa Brangkal Karangpandan Kabupaten Karanganyar. Bendung ini dibangun pada masa penjajahan Belanda, terbuat dari pasangan batu, memiliki catchment area 21,45 km 2, dan sampai saat ini bendung masih aktif dimanfaatkan oleh masyarakat sekitar Bendung Brangkal. Oleh karena itu perlu dilakukan evaluasi fungsi utama terhadap stabilitas dan gerusan hilir bendung berdasarkan debit 100 tahunan sebagai media pembelajaran bagi mahasiswa. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah analisis deskriptif kuantitatif. Analisis hidrologi menggunakan debit banjir rencana periode ulang 50 dan 100 tahun dengan menggunakan metode HSS SCS, SCS PU, dan metode MAF. Setelah didapat debit banjir rencana yang sesuai dengan kondisi di lapangan, maka dilakukan kontrol stabilitas dan analisis gerusan hilir bendung. Karena Bendung Brangkal terletak di 3 desa, maka disarankan untuk membuat sebuah jembatan penyebrangan agar masyarakat lebih mudah untuk melakukan aktivitas didaerah sekitar bendung. Hasil analisis didapat debit rencana 48,94 m3/detik, faktor aman terhadap gaya guling sebesar 1,91, terhadap gaya geser 1,61, dan besar tegangan tanah maksimum yang terjadi sebesar 41,49 ton/m 2. Dari hasil tersebut maka Bendung Brankal dianggap masih aman terhadap gaya guling, geser/sliding, eksentrisitas, tegangan tanah bawah pondasi dan gerusan. Dan jembatan terbuat dari lantai papan kayu dam frame baja profil. Kata Kunci : Evaluasi fungsi bendung, Stabilitas bendung, Analisis gerusan.

vii


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT

Amalia Zukra, Suyanto.Ir, dan Solichin.Ir,. 2014. Evaluation For Primary Structure Function Of Brangkal Weir Based On Design Discharge In Siwaluh Watershed Karanganyar. Thesis. Departement Civil Engineering. Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta. The calculation of flood discharge is an input for planning or evaluating function waterworks existing waterworks. This estimate should be based on appropriate methods in order to produce estimates of the corresponding flood harapan.Bendung Brangkal located in the village of Brangkal Karangpandan Karanganyar. This dam was built in the Dutch colonial era, made of stone masonry, has a catchment area of 21.45 km2, and until now the dam is still actively used by people around the weir Brangkal. Therefore, it is necessary to evaluate the primary function of the stability and scour downstream of the weir by the annual discharge 100 as a medium of learning for students. The method used in this research is descriptive quantitative analysis. Hydrological analysis using a return period flood discharge plan 50 and 100 years using HSS SCS, SCS PU, and methods of MAF. Having obtained the flood discharge plan appropriate to the conditions in the field, then made stability control and analysis of scour downstream weir. Because Brangkal weir located in 3 villages, it is advisable to make a bridge crossing that the community is easier to perform the activity area around the weir. The results of the analysis of the discharge obtained 48.94 m3/second, safety factor of 1.91 to the rolling force, the shear force of 1.61, and a large ground voltage maximum occurs at 41.49 ton/m2. From these results the weir Brankal still considered secure against rolling force, shear / sliding, eccentricity, stress and scour the ground under the foundation. And bridges made of wooden boards floor dam steel frame profiles. Keywords: Evaluation function weir, dam stability, scour analysis.

viii


digilib.uns.ac.id

PRAKATA

Puji yukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul

Evaluasi Fungsi Utama Bendung Brangkal Berdasarkan banjir

Periode Ulang Di DAS Kali Siwaluh Kabupaten Karanganyar

guna

memenuhi salah satu syarat memperoleh gelas Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1.

Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2.

Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.

Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing I.

4.

Ir. Solichin, MT selaku dosen Pembimbing II.

5.

Ir. Suyatno, MT dan Wibowo, ST., DEA. selaku dosem pembimbing akademik.

6.

Dosen penguji skripsi.

7.

Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

8.

Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil.

9.

Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dengan tulus dan ikhlas.

Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang Surakarta, April 2014

Penulis

ix


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

i

HALAMAN PERSETUJUAN

ii

HALAMAN PENGESAHAN

iii

MOTTO

iv

PERSEMBAHAN

v

ABSTRAK

vii

ABSTRACK

viii

PRAKATA

ix

DAFTAR ISI

x

DAFTAR TABEL

xiii

DAFTAR TABEL

xv

BAB 1 PENDAHULUAN

1

1.1

Latar Belakang..................................................................................1

1.2

Rumusan Masalah.............................................................................2

1.3

Batasan Masalah...............................................................................2

1.4

Tujuan Penelitian..............................................................................3

1.5

Manfaat Penelitian............................................................................3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1

Tinjauan Pustaka...............................................................................5

2.2

Landasan Teori................................................................................6

5

2.2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)

6

2.2.2 Pengalihragaman Hujan Menjadi Aliran

6

2.2.3 Uji Kepanggahan

8

2.2.4 Analisis Frekuensi

10

2.2.5 Perhitungan Hujan Kala Ulang

12

2.2.5.1.

Distribusi Normal.......................................12

2.2.5.2.

Distribusi Gumbel......................................12

2.2.5.3.

Distribusi Log Normal................................12

x


digilib.uns.ac.id

2.2.5.4.

Distribusi Log Normal III...........................13

2.2.6 Koefisien Limpasan (Run Off)

13

2.2.7 Pengujian Kecocokan Sebaran

14

2.2.8 Hidrograf SCS (Soil Conservation Service)

14

2.2.9 Metode SCS PU

15

2.2.10 Metode MAF

16

2.2.11 Bendung..............................................................................18 2.2.11.1

Pengertian Bendung...................................18

2.2.11.2

Penangkapan Air Permanen...................... 18

2.2.12 Stabilitas Bendung

28

2.2.13 Analisis Gerusan

34

BAB 3 METODE PENELITIAN

37

3.1

Jenis Penelitian...............................................................................37

3.2

Lokasi Penelitian............................................................................37

3.3

Data Yang Dibutuhkan...................................................................38

3.4

Alat yang Digunakan......................................................................38

3.5

Tahapan penelitian..........................................................................38

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1

Pengumpulan Data penelitian.........................................................43 4.1.1 Jenis Data..................

4.2

43

Analisis Hidrologi...........................................................................43 4.2.1 Uji Kepanggahan Data Hujan

43

4.2.2 Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan

48

4.3

Perhitungan Hujan Kala Ulang.......................................................54

4.4

Uji Kesesuaian................................................................................55

4.5

Hujan Efektif Berbagai Kala Ulang................................................57 4.5.1 Hujan Efektif Jam

4.6

43

jaman Berbagai Kala Ulang

57

Debit Banjir Rencana......................................................................59 4.6.1 Metode HSS SCS.................. xi

59


digilib.uns.ac.id

4.6.2 Metode SCS PU..................................................................64 4.6.3 Metode MAF......................................................................68 4.7

Analisis Stabilitas Bendung............................................................71 4.7.1 Gaya yang bekerja..............................................................71 4.7.2 Stabilitas bendung kondisi normal......................................79 4.7.3 Stabilitas bendung kondisi banjir........................................85

4.8

Analisis Gerusan.............................................................................93

4.9

Perencanaan Jembatan Bendung Brangkal.....................................94 4.9.1 Uraian Umum.....................................................................94 4.9.2 Perencanaan Lantai.............................................................95 4.9.3 Perencanaan Balok Utama..................................................98 4.9.4 Perencanaan Pilar ( Kolom ).............................................101 4.9.5 Perencanaan Abutment.....................................................105

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................109 5.1

Kesimpulan...................................................................................109

5.2

Saran.............................................................................................110

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................. LA M P I RA N A LA M P I RA N B

xii

112


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel

2.1

Nilai kritik Q dan R..........................................................................9

Tabel

2.2

Tabel Pemilihan Jenis Distribusi................................................... 11

Tabel

2.3

Parameter statistik untuk menentukan jens distribusi ........ ..........11

Tabel

2.4

Tata Guna Lahan dan Koefisien C.................................................13

Tabel

2.5

- Kolmogorov...................................................14

Tabel

2.6

Faktor reduksi ( ARF )...................................................................17

Tabel

2.7

Growth Factors GF (T, Area)........................................................17

Tabel

2.8

Harga koefisien kontraksi Ka dan Kp............................................22

Tabel

4.1

Curah Hujan Tahunan Stasiun Hujan Karangpandan, Matesih dan Tawangmangu................................................................................44

Tabel

4.2

Uji Kepanggahan Metode RAPS Sta. KRpandan 129...................45

Tabel

4.3

Uji Kepanggahan Metode RAPS Sta. Matesih 125.......................46

Tabel

4.4

Uji

Kepanggahan

Metode

RAPS

Sta.

Tawangmangu

130..................................................................................................47 Tabel

4.5

Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan dengan Acuan Terbesar Stasiun Karangpandan 129..............................................50

Tabel

4.6

Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan dengan Acuan Terbesar Stasiun Matesih 125........................................................51

Tabel

4.7

Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan dengan Acuan Terbesar Stasiun Tawangmangu 130.............................................51

Tabel

4.8

Hujan

Wilayah

Harian

Maksimum

Tahunan

DAS

Siwaluh............................................................................... ...........52 Tabel

4.9

Uji pemilihan sebaran yang sesuai....................................... .........52

Tabel

4.10 Syarat pemilihan jenis distribusi..... ..............................................53

Tabel

4.11 Perhitungan Data Menggunakan Log Pearson III..........................54

Tabel

4.12 Hujan Rata- Rata Kala Ulang.........................................................55

Tabel

4.13 Data Hujan Maksimum Rata- rata..................................................55

Tabel

4.14 Probabilitas Debit Banjir................................................................56

Tabel

4.15 Rasio Hujan Jam-Jaman..................................................... ...........57

Tabel

4.16 Hujan Efektif Jam-Jaman dengan Kala Ulang...................... ........58 xiii


Tabel

digilib.uns.ac.id

4.17 Variabel/ Parameter DAS Kali Siwaluh untuk Metode SCS.................................................................................................58

Tabel

4.18

Variabel Pokok DAS Kali Siwaluh Metode HSS SCS..................60

Tabel

4.19 . Unit Hidrograf HSS SCS.............................................................60

Tabel

4.20 Variabel/ Parameter DAS Kali Siwaluh untuk Metode SCS PU....................................................................................... ...........64

Tabel

4.21 Variabel Pokok DAS Kali Siwaluh Metode SCPU........................65

Tabel

4.22 Presentase Distribusi Hujan 8 Jam - jaman.... ...............................65

Tabel

4.23 Distribusi

Hujan

8

Jam-

an

Untuk

Periode

Ulang

Tertentu..........................................................................................65 Tabel

4.24 Hidrograf Banjir Metode SCS

PU Periode 100 dan 50

Tahun..............................................................................................66 Tabel

4.25 Variabel/Parameter DAS Kali Siwaluh..........................................68

Tabel

4.26 Rekapitulasi Debit Banjir Kala Ulang............................................70

Tabel

4.27 Gaya dan momen pada kondisi normal................................... ......75

Tabel

4.28 Gaya dan momen uplift kondisi banjir banjir................................74

Tabel

4.29 Gaya Berat Sendiri Bendung.......................... ...............................75

Tabel

4.30

Tabel

4.31 Berat Sendiri dan Momen Guling..................................................78

Tabel

4.32 Beban dan Momen Akibat Gempa....................................... .........80

Tabel

4.33 Berat Sendiri Terhadap Bahaya Geser...........................................81

Tabel

4.34 Berat Sendiri dan Momen Guling........................................... ......84

Tabel

4.35 Gaya dan Momen Tekanan Hidrostatis..........................................85

Tabel

4.36 Beban dan Momen Akibat Gempa.............. ..................................85

Tabel

4.37 Berat Sendiri Terhadap Bahaya Geser...........................................86

Tabel

4.38 Stabilitas penggulingan terhadap titik A......................................100

Gaya Akibat Gempa.......................................................................77

xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Poligon Thiessen..............................................................................8

Gambar 2.2

Sketsa Denah Bendung..................................................................19

Gambar 2.3

Peta Situasi dan Potongan Melintang Sungai ................................20

Gambar 2.4

Bendung Dengan Mercu Bulat.......................................................23

Gambar 2.5

Tekanan Pada Bendung Mercu Bulat.............................................23

Gambar 2.6

Harga Koefisien CO.................................. .....................................24

Gambar 2.7

Harga Koefisien C2........................................................................24

Gambar 2.8

Harga Koefisien C1........................................................................24

Gambar 2.9

Variasi mercu bendung jenis ogee................. ...............................25

Gambar 2.10 Faktor

koefisien

C1

untuk

tinggi

energi

beda

dengan

rencana...........................................................................................25 Gambar 2.11 Harga Cu........................................................................................26 Gambar 2.12 Gaya air pada tubuh bendung.........................................................29 Gambar 2.13 Tekanan pada tiap titik sudut.........................................................32 Gambar 2.14 Potongan yang paling lemah.......................... ...............................32 Gambar 3.1

Peta Subsistem DAS Siwaluh........................................................37

Gambar 3.2

Skema Diagram alir........................................................................41

Gambar 4.1

Kurva Masa Ganda Stasiun Hujan Karangpandan, Matesih dan Tawangmangu................................................................................48

Gambar 4.2

Hujan Wilayah Dengan Metode Poligon Thiessen........................49

Gambar 4.3

Grafik Hidrograf Satuan Sintetik SCS...........................................62

Gambar 4.4

Skema Bendung Brangkal .............................................................71

Gambar 4.5

Berat Sendiri Bendung...................................................................74

Gambar 4.6

Gaya Akibat Gempa.......................................................................76

Gambar 4.7

Gaya Berat Sendiri Bendung..........................................................77

Gambar 4.8

Tekanan Hidrostatis Saat Air Normal ...........................................78

Gambar 4.9

Gaya Akibat Gempa Tinjauan Bahaya Guling ..............................78

Gambar 4.10 Gaya Berat Sendiri Bendung Kondisi Banjir.................................82 Gambar 4.11 Tekanan Hidrostatis Saat Air Banjir..............................................83 Gambar 4.12 Gaya Akibat Gempa Tinjauan Bahaya Guling...............................84 xv


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.13 Struktur Jembatan................................. .........................................89 Gambar 4.14 Potongan Melintang Jembatan.......................................................90 Gambar 4.15 Potongan Melintang Ditinjau Dari Beban Merata.........................90 Gambar 4.16 Potongan Melintang Ditinjau Dari 2 Beban...................................91 Gambar 4.17 Sistem Struktur Balok Utama.........................................................92 Gambar 4.18 Momen Penggulingan Struktur......................................................93 Gambar 4.19 Bidang BMD dan SFD...................................................................93 Gambar 4.20 Struktur dan Pembebanan Pilar......................................................95 Gambar 4.21 Momen Hasil Perhitungan Dengan SAP........................................96 Gambar 4.22 Rencana Tampang Abutment.......................................................100 Gambar 4.23 Diagram Tegangan.......................................................................100

xvi

AMALIA ZUKRA NIM I

Recommend Documents