BAB IV ANALISIS DAN PERHITUNGAN
Pada bab sebelumnya telah dijelaskan mengenai studi kasus terhadap data teknis, pengumpulan dan interpretasi data. Pada bab ini akan dijelaskan analisis dan perhitungan dari data sebelumnya dan analisis dengan menggunakan software Seep/W. Penulis dalam melakukan
perhitungan
dan
analisis
menggunakan
short-term
analysis
untuk
menggambarkan kondisi end of construction. Analisis tersebut memiliki parameter γsat dan k yang sangat mempengaruhi besarnya nilai keamanan yang terjadi terhadap bendungan.
Dalam penulisan laporan ini penulis melakukan studi terhadap analisis parameter tanah, angka keamanan (Safety factor) bendungan akibat boiling, terhadap gaya uplift (gaya angkat) tanah akibat aliran air tanah (seepage) dan melakukan pengecekan titik paling kritis yang terdapat pada bagian hilir bendungan.
4.1. Analisis Parameter Tanah Dalam penentuan parameter tanah digunakan tabel yang terdapat pada bab tiga. Hasil perhitungan tersebut akan dimanfaatkan untuk input dan analisis elemen hingga dengan menggunakan Seep/W. Adapun parameter tanah pada masing-masing titik bor yang digunakan ditunjukkan pada Tabel 4.1 di bawah ini: B.01
Tabel 4.1a. Parameter tanah pada titik bor 1 52
B.02
Tabel 4.1b. Parameter tanah pada titik bor 2 B.03
Tabel 4.1c. Parameter tanah pada titik bor 3 B.04
Tabel 4.1d. Parameter tanah pada titik bor 4 B.05
Tabel 4.1e. Parameter tanah pada titik bor 5
Dari tabel di atas dapat ditentukan besarnya
sat
pada setiap kedalaman dari masing-
masing titik bor dengan rumus sat
(G s e) 1 e
w
(4.1)
Dimana:
53
γsat = Berat volume tanah jenuh air Gs = Berat spesifik butiran e
= Angka pori (void ratio)
γw = berat volume air berdasarkan rumus di atas besar nilai e dan Gs dapat diambil dari masing-masing sampel tanah pada setiap titik bor di atas. Contoh perhitungan dari γsat dapat dilihat dari tabel berikut. Contoh: Misalnya untuk titik bor 1 diketahui pada kedalaman (0 – 4) meter didapat besar specific gravity (Gs) sebesar 2,75 dan besar void ratio(e) = 0,724 maka besar γsat adalah
sat
sat
(Gs e) 1 e
w
(2,75 0,724) *1 1 0,724
γsat = 2,015 t/m3
Maka besarnya nilai
sat
secara keseluruhan dapat ditampilkan seperti tabel 4.2 di bawah
ini: B.01
B.02
54
B.03
B.04
B.05
Tabel 4.2 Besar γsat pada masing-masing titik bor
Melalui tabel-tabel di atas maka diambil nilai rata-rata dari koefisien permeabilitas (k) dan rata-rata dari γsat yang akan dipakai saat menggunakan software seep/w. Besarnya nilai rata-rata ini dapat dipakai dengan menggunakan rumus : 5 n 1 sat
(
nsat
* kedalaman)
kedalaman
Dan 5
k
n 1
(k n * kedalaman) kedalaman
Contoh perhitungan nilai rata-rata permeabilitas dan nilai rata-rata γsat pada kedalaman (0 – 4) meter adalah :
55
5 n 1
(
nsat
sat
kedalaman
(2,015 * 4) (1,792 *1) (1,938 * 3) (1,806 * 4) (1,827 * 4) (1,721* 4) (4 1 3 4 4 4)
sat
sat
1,85 t / m 3
5
k
k
* kedalaman)
n 1
(k n * kedalaman) kedalaman
(0,1094 *10 5 * 4) (0,1957 *10 5 *1) (0,2011*10 4 * 3) (0,1812 *10 5 * 4) (4 1 3 4
(0,3887 *10 5 * 4) (0,336 *10 5 * 4) 4 4)
k
7,17 *106
Untuk k dan γsat yang lain dapat ditampilkan seperti pada tabel 4.3 di bawah ini:
Tabel 4.3 Nilai rata-rata k dan γsat
Dari tabel di atas ditunjukkan bahwa besar koefisien permeabilitas pada kedalaman (4 – 20) meter sangat besar. Hal ini mengakibatkan aliran air di dalam tanah pada kedalaman 56
tersebut lebih besar bila dibandingkan dengan aliran tanah pada kedalaman (0 – 4) meter dan (20 – 30) meter. 4.2. Analisis Seepage Terhadap Bendungan Analisis Seepage terhadap bendungan ini ditinjau dari dua faktor yaitu: 1. Perhitungan safety factor terhadap boiling 2. Perhitungan safety factor terhadap uplift Didalam analisis safety factor terhadap seepage, penulis memberikan beberapa kondisi yang diharapkan dapat menjadi solusi dalam pembangunan bendungan Way Biha tersebut. Beberapa kondisi tersebut dapat diilustrasikan dalam tabel di bawah ini: Model
Ilustrasi
Kondisi 0
Kondisi 1
Kondisi 2
57
Kondisi 3
Kondisi 4
Kondisi 5
Tabel 4.4 Alternatif desain bendungan Dari tabel di atas akan dianalisis masing-masing dari kelima kondisi di atas dengan menggunakan software seep/w, dimana dalam program ini akan menganalisis mengenai pengaruh besarnya aliran air dalam tanah terhadap stabitilitas ataupun perkuatan dari bendungan. 4.2.1. Analisis Safety Factor Bendungan Terhadap Boiling Dalam melakukan perhitungan angka keamanan bendungan terhadap kondisi boiling dipergunakan persamaan safety factor sebagai berikut :
SF =
W' U
(4.2)
Dimana : 58
FS = Faktor keamanan W’ = Berat tanah Basah di daerah gelembung persatuan lebar cut-off U = Gaya angkat yang disebabkan oleh aliran air dalam tanah Dalam program seep/w SF dapat dirumuskan:
(4.3)
Gambar 4.1 Ilustrasi perhitungan Keterangan : ET = Elevasi tanah terhadap datum EA = Elevasi air terhadap datum PH = Pressure head Kondisi boiling adalah kondisi yang terjadi pada saat tegangan efektif tanah sama dengan nol. Untuk mengatasinya maka perlu dianalisis besarnya safety factor yang dianggap aman terhadap boiling. Dalam hal ini safety factor minimal yang dibutuhkan oleh owner agar bendungan tetap aman tehadap boiling adalah ≤ 1,5. Analisis boiling
ini dilakukan dengan mengunakan software seep/w yang berbasis
metode elemen hingga, dimana dengan menggunakan software seep/w ini maka dapat dihasilkan output berupa: pressure head dan debit banjir. Namun sebelum menganalisis SF terhadap boiling perlu diketahui potongan dan dimensi dari bendungan yang akan dianalisis. Potongan memanjang bendungan tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini: 59
Gambar 4.2 potongan memanjang
60
