KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI TESIS

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI Assessment of Stability Kedungsono Dam Embankment after Rehabilitation

TESIS Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Master

Disusun oleh:

HANDOKO PUTRO S. 940907003

MAGISTER TEKNIK SIPIL KONSENTRASI TEKNIK REHABILITASI DAN PEMELIHARAAN BANGUNAN SIPIL PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2009 commit to user

i


digilib.uns.ac.id

KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI

TESIS Disusun oleh:

HANDOKO PUTRO S. 940907003 Telah disetujui oleh Pembimbing Dewan Pembimbing: Jabatan Pembimbing I

Nama

Tanggal

....................................

..........................

....................................

..........................

Dr. techn Ir. Sholihin As’ad, MT NIP 132 163 507

Pembimbing II

Tanda Tangan

Ir. Agus Hari Wahyudi, M.Sc NIP 131 842 669

Mengetahui

Prof. Dr. Ir. Sobriyah, MS NIP 131 476 674 commit to user

ii


digilib.uns.ac.id

PERSETUJUAN TESIS

KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI TESIS HANDOKO PUTRO S. 940907003

Telah disetujui Dewan Penguji Uji Kelayakan Program Studi Magisterk Teknik Sipil pada hari Senin, 24 Agustus 2009:

Dewan Penguji: Jabatan

Nama

Tanda Tangan

Ketua

Prof. Dr. Ir. Sobriyah, MS

..................................

Sekretaris

Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D

..................................

Penguji I

Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT

..................................

Penguji II

Ir. Agus Hari Wahyudi, M.Sc

..................................

commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

PERNYATAAN Yang bertandatangan dibawah ini, Nama : HANDOKO PUTRO NIM

: S 940907003

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tesis yang berjudul:

KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI Adalah betul-betul karya sendiri. Hal-hal yang bukan karya saya dalam tesis tersebut diberi tanda citasi dan ditunjukkan dalam Daftar Pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti pernyataan saya tidak benar, maka saya bersedia menerima sangsi akademik berupa pencabutan tesis dan gelar yang saya peroleh dari tesis tersebut.

Surakarta, Agustus 2009 Yang membuat pernyataan

Handoko Putro commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

Kata Pengantar Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan karunia, petunjuk, dan hidayahNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul “KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI” Penyusunan tugas akhir ini bertujuan untuk melengkapi salah satu syarat yang harus ditempuh guna meraih gelar Magister Teknik pada Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Melalui penyusunan tugas akhir ini diharapkan dapat menambah wawasan dan pengalaman bagi penulis sehingga dapat menjadi bekal di kemudian hari.

Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini tidak mungkin dapat terselesaikan tanpa adanya bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Segenap Pimpinan Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta 2. Prof. Dr. Ir Sobriyah, MS selaku ketua prodi MTRPBS FT. UNS 3. Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT yang telah berkenan memberikan bimbingan dan pengarahan sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik 4. Ir. Agus Hari Wahyudi, M.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, masukan dan dorongan yang berharga sehingga tugas akhir ini dapat terwujud 5. S. A. Kristiawan, Ph.D selaku Pembimbing Akademis yang telah berkenan memberikan arahan 6. Ir. Ary Setyawan, M.Sc (Eng), Ph.D selaku sekretaris prodi MTRPBS 7. Segenap staf pengajar Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta 8. Segenap staf administrasi Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta

commit to user

v


digilib.uns.ac.id

9. Rekan-rekan mahasiswa Magister Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta 10. Semua pihak yeng telah berkenan membantu dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna serta mempertimbangkan bahwa perkembangan ilmu pengetahuan bersifat dinamis sejalan dengan dinamika pemikiran manusia. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan bagi mahasiswa pada khususnya.

Surakarta, Agustus 2009

Penulis

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL. ........................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN TESIS. ................................................................................. iii LEMBAR PERNYATAAN .............................................................................................. iv KATA PENGANTAR ......................................................................................................... v DAFTAR ISI ...................................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ............................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR. ....................................................................................................... xiii DAFTAR NOTASI. ........................................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................. xviii ABSTRAK ......................................................................................................................... xix ABSTRACT......................................................................................................................... xx BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................. 1 A. Latar Belakang ................................................................................................. 1 B. Rumusan Masalah............................................................................................ 6 C. Batasan Masalah .............................................................................................. 6 D. Tujuan Penelitian ............................................................................................. 7 E. Manfaat Penelitian ........................................................................................... 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 8 A. Tinjauan Pustaka............................................................................................... 8 a. Analisis Hidrologi........................................................................................ 8 b. Proteksi pada Lereng Hulu Bendungan Tanah ........................................ 10 c. Keamanan Tubuh Bendungan Tanah dari Ragam Kerusakan ................ 13 d. Stabilitas Bendungan Tanah ..................................................................... 18 e. Model Perilaku Tanah dalam Analisis Stabilitas Tubuh embung .......... 21 B. Dasar Teori ..................................................................................................... 23 a. Dasar Teori Perhitungan Hidrologi ......................................................... 23 1. Analisis Hujan Rata-Rata Kawasan .................................................... 23 commit to user 2. Analisis Statistik................................................................................... 24

vii


digilib.uns.ac.id

2.1 Distribusi Normal .......................................................................... 26 2.2Distribusi Log Normal .................................................................... 26 2.3Distribusi Log Pearson III .............................................................. 26 2.4Distribusi Gumbel ........................................................................... 27 3.Analisis Hujan Jam-Jaman ................................................................... 29 4. Menentukan Koefisien Pengaliran ...................................................... 30 5. Analisis Debit Banjir Rencana ............................................................ 31 6. Menghitung Volume Total Waduk ..................................................... 34 7. Perhitungan Penelusuran ..................................................................... 34 8. Perhitungan Hidrolika .......................................................................... 35 b. Dasar Teori Perhitungan Stabilitas Bendungan Tanah ......................... 35 1. Metode Finite Element ........................................................................ 37 2. Analisis Efektifitas Pelat Proteksi ....................................................... 38 2.1 Pemodelan Struktur Pelat Proteksi ............................................... 39 2.2 Tumpuan Struktur Pelat Pondasi .................................................. 39 2.3 Pembebanan ................................................................................... 40 2.3.1 Berat Sendiri Struktur........................................................... 40 2.3.2 Beban Luar ............................................................................ 40 2.3.3 Kombinasi Beban ................................................................. 41 2.3.4 Input Pembebanan ................................................................ 42 2.4 Tegangan Pelat Beton yang Diijinkan .......................................... 42 3. Analisis Stabilitas Tubuh Embung...................................................... 43 3.1 Pemodelan Perilaku Material Tanah............................................. 44 3.2 Parameter Dasar Model Mohr-Coulomb ...................................... 45 3.2.1 Modulus Young (E) .............................................................. 46 3.2.2 Angka Poisson (ν)................................................................. 46 3.2.3 Kohesi (c) .............................................................................. 47 3.2.4 Sudut Geser Dalam (φ)......................................................... 47 3.2.5 Sudut Dilatansi (ψ) ............................................................... 48 3.3 Proses Perhitungan FiniteElement dalam PLAXIS ..................... 48 user 3.3.1 Perhitungancommit Angka to Keamanan (Safety Factor).................. 48

viii


digilib.uns.ac.id

3.3.2 Tahap Perhitungan Stabilitas Tubuh Embung dalam PLAXIS ................................................................................. 49 BAB III METODE PENELITIAN ............................................................................... 51 A. Lokasi Penelitian ............................................................................................ 51 B. Metode Penelitian ........................................................................................... 52 C. Data dan Sumber Data .................................................................................... 52 D. Tenik Pengumpulan Data ............................................................................... 53 E. Teknik Analisis Data....................................................................................... 53 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 57 A. Pengumpulan Data.......................................................................................... 57 B. Analisis Data Hidrologi ................................................................................. 58 a. Analisis Hujan Rata-Rata Kawasan.......................................................... 59 b. Analisis Statistik ........................................................................................ 59 c. Analisis Hujan Jam-Jaman........................................................................ 64 d. Menentukan Koefisien Pengaliran ........................................................... 65 e. Analisis Debit Banjir Rencana .................................................................. 66 f. Menghitung Volume Total Waduk ........................................................... 70 g. Perhitungan Penelusuran Banjir ............................................................... 71 C. Analisis Efektifitas Pelat Proteksi ............................................................... 73 a. Input Data pada SAP 2000 ........................................................................ 74 1. Pendefinisian Material ........................................................................... 74 2. Pembebanan............................................................................................ 76 b. Output Data pada SAP 2000 ..................................................................... 79 1. Deformasi pada Pelat Proteksi............................................................... 79 2. Tegangan pada Pelat Proteksi................................................................ 80 3. Kekuatan Frame Beton Pelat Proteksi .................................................. 82 D. Analisis Stabilitas Tubuh Embung .............................................................. 83 a. Input Data dan Proses Awal pada PLAXIS ............................................. 83 1. Pendefinisian Material ........................................................................... 83 2. Penyusunan Jaring Elemen .................................................................... 84 commit to user 3. Kondisi Awal (Initial Condition) .......................................................... 85

ix


digilib.uns.ac.id

b. Perhitungan pada PLAXIS........................................................................ 85 1. Tahap 1:Stabilitas Embung Sesaat Setelah Embung dan Pelat Proteksi Selesai Dibangun ..................................................................................... 86 2. Tahap:Stabilitas Embung Saat Muka Air Reservoir Mencapai Level Normal (6,43 m dari Dasar Embung)..................................................... 87 3. Tahap 3 Hingga Tahap 5........................................................................ 88 4. Analisis Keamanan................................................................................. 90 E. Alternatif Metode Perbaikan Stabilitas Embung ........................................ 92 BAB V PENUTUP ........................................................................................................... 99 A. Kesimpulan ..................................................................................................... 99 B. Saran .............................................................................................................. 100

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. xxi LAMPIRAN A............................................................................................. A-1 LAMPIRAN B ............................................................................................. B-1 LAMPIRAN C............................................................................................. C-1 LAMPIRAN D............................................................................................. D-1 LAMPIRAN E ............................................................................................. E-1

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Tipe Deskripsi kerusakan embung akibat banjir Desember 2007 ..................... 4 Tabel 2.1 Tipe kerusakan karena pengaruh hidroulik dan hidrologi ............................... 15 Tabel 2.2 Tipe kerusakan karena pengaruh rembesan air ................................................. 16 Tabel 2.3 Tipe kerusakan karena pengaruh struktur ......................................................... 17 Tabel 2.4 Syarat pemilihan distribusi frekuensi ................................................................ 28 Tabel 2.5 Harga komponen C oleh intensitas hujan.......................................................... 30 Tabel 2.6 Harga komponen C oleh faktor topografi ......................................................... 30 Tabel 2.7 Harga komponen C oleh tampungan permukaan ............................................. 31 Tabel 2.8 Harga komponen C oleh faktor infiltrasi Harga-harga koefisien gesekan ...... 31 Tabel 2.9 Harga komponen C oleh penutup lahan .............................................................31 Tabel 2.10 Nilai modulus of subgrade arah horisontal (ksh) ............................................ 39 Tabel 2.11 Parameter Konsistensi Tanah Kohesif Berdasarkan Kekuatan Gesernya..... 40 Tabel 2.12 Data Material Pelat Proteksi ............................................................................ 40 Tabel 2.13 Tegangan yang diijinkan .................................................................................. 43 Tabel 3.1 Tabel jenis data dan sumber data....................................................................... 52 Tabel 3.2 Matriks kegiatan analisis data ............................................................................ 55 Tabel 4.1 Prosedur penentuan curah hujan maksimum harian rerata (curah hujan terpilih yang tercetak tebal) ............................................................................. 59 Tabel 4.2 Perhitungan statistik ........................................................................................... 60 Tabel 4.3 Perhitungan statistik dalam logaritma ............................................................... 61 Tabel 4.4 Syarat pemilihan distribusi frekuensi ................................................................ 63 Tabel 4.5 Rasio sebaran hujan ............................................................................................ 65 Tabel 4.6 Hasil perhitungan hujan rencana jam-jaman (mm/jam)................................... 65 Tabel 4.7 Hasil perhitungan hujan rencana (mm/jam)...................................................... 66 Tabel 4.8 Hidrograf satuan Gama I .................................................................................... 68 Tabel 4.9 Elevasi, luas, dan volume ................................................................................... 71 Tabel 4.10 Data Tampungan............................................................................................... 72 Tabel 4.11 Penelusuran Banjir Waduk Kala Ulang 1000 tahun....................................... 73 Tabel 4.12 Penelusuran Banjir Waduk untuk PMF........................................................... 77 commit to user Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Beban Pressure (Tekanan) pada Pelat Proteksi ............... 77 xi


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.14 Data Hasil Perhitungan Beban Trapezoidal dan Uniform pada Frame ........ 78 Tabel 4.15 Data Hasil Uji Tanah Embung Kedungsono................................................... 84 Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Stabilitas Tubuh Embung dari Tahap 1 hingga Tahap 5. 89 Tabel 4.17 Rekapitulasi perhitungan stabilitas embung pada variasi tinggi muka air .... 92 Tabel 4.18 Alternatif Metode Perbaikan Stabilitas Embung ............................................ 93 Tabel 4.19 Matriks hasil pemilihan metode perbaikan stabilitas tubuh embung ............ 94 Tabel 4.20 Perbandingan Hasil Analisis Stabilitas Tubuh Embung Setelah Perbaikan dengan Tiga Metode yang Terpilih ................................................ 95 Tabel 4.21 Perkiraan Harga Pekerjaan Pemasangan Geotextile pada Permukaan Pelat Proteksi .................................................................................................... 98

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Embung kedungsono sebelum banjir Desember 2007 ................................... 1 Gambar 1.2 Potongan memanjang as Embung Kedungsono (sebelum rehabilitasi) ........ 2 Gambar 1.3 Potongan melintang Embung Kedungsono (sebelum rehabilitasi)................ 2 Gambar 1.4 Kerusakan Embung Kedungsono pasca banjir Desember 2007 .................... 3 Gambar 1.5 Embung Kedungsono pada berbagai kondisi .................................................. 5 Gambar 2.1 Contoh kerusakan pelat beton pada lereng bendungan tanah ...................... 11 Gambar 2.2 Contoh kerusakan pelat beton pada lereng sungai Dengkeng ..................... 12 Gambar 2.3 Delatasi berisi Water Stop di antara 2 pelat beton di Bendungan Cirata .... 13 Gambar 2.4 Pola peningkatan perpindahan (keruntuhan)................................................. 18 Gambar 2.5 Proses gerusan puncak bendungan pada tanah kohesif ................................ 19 Gambar 2.6 Skema proses gerusan pada inti kohesif yang mengarah pada hilir ............ 19 Gambar 2.7 Keruntuhan bendung tambang Los Frailes Lead-Zinc ................................. 20 Gambar 2.8 Hidrograf satuan sintetik Gama-I .................................................................. 32 Gambar 2.9 Sketsa penetapan WF dan RUA ..................................................................... 34 Gambar 2.10 Contoh pembagian continuum menjadi elemen-elemen ............................ 37 Gambar 2.11 Pelat proteksi batukali Embung Kedungsono ............................................. 38 Gambar 2.12 Pemodelan gaya pada struktur pelat proteksi(a.kondisi nyata b.pemodelan gaya) .............................................................................................................. 39 Gambar 2.13 Ilustrasi pemodelan beban luar (beban air dan lumpur)............................. 42 Gambar 2.14 (a) Bentuk umum hasil uji triaksial terdrainase (b) Model Elastis-Plastis 45 Gambar 2.15 Lembar-tab parameter untuk model Mohr-Coulomb dalam PLAXIS ...... 45 Gambar 2.16 Definisi E0 dan E50 untuk hasil uji triaksial terdrainase standar ............... 46 Gambar 2.17 Lingkaran-lingkaran tegangan saat mengalami leleh;satu lingkaran ........ 47 Gambar 3.1 Lokasi Embung Kedungsono ......................................................................... 51 Gambar 3.2 Diagram alir kegiatan analisis data ................................................................ 54 Gambar 4.1 Peta DAS Kedungsono ................................................................................... 57 Gambar 4.2 Grafik Unit hidrograf banjir Gama I ............................................................. 69 Gambar 4.3 Grafik Hidrograf banjir Gama I ..................................................................... 69 commit to user Gambar 4.4 Grafik Hubungan elevasi-luas-volume.......................................................... 70 xiii


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.5 Pemodelan grafis struktur pelat proteksi pada SAP2000 ............................. 74 Gambar 4.6 Pendefinisian material .................................................................................... 74 Gambar 4.7 Pendefinisian properti struktur (a) Definisi Frame (b) Definisi Shell atau Pelat (c) Definisi Nlink (untuk tumpuan tanah) .......................................... 75 Gambar 4.8 Pendefinisian beban (a) beban sendiri (b) kombinasi beban) .................... 76 Gambar 4.9 Pembagian pias pelat berdasarkan tingkat beban pressure .......................... 77 Gambar 4.10 Pendefinisian beban Trapezoidal dan beban Uniform .............................. 78 Gambar 4.11 Tampilan beban Trapezoidal dan beban Uniform ...................................... 79 Gambar 4.12 Tampilan proses analisis .............................................................................. 79 Gambar 4.13 Tampilan pelat proteksi yang terdeformasi akibat beban kombinasi ........ 80 Gambar 4.14 Tampilan Tegangan yang terjadi dalam pelat proteksi .............................. 81 Gambar 4.15 Tampilan pengecekan struktur pada frame pelat proteksi ......................... 82 Gambar 4.16 Model geometri pada jendela input ............................................................. 83 Gambar 4.17 Jaring elemen hingga (Finite Element Mesh) ............................................. 84 Gambar 4.18 Kondisi awal tekanan air tanah .................................................................... 85 Gambar 4.19 Deformasi struktur akibat berat sendiri ....................................................... 86 Gambar 4.20 Total perpindahan elemen struktur akibat berat sendiri ............................. 86 Gambar 4.21 Tekanan pori akibat air tanah....................................................................... 87 Gambar 4.22 Garis freatik global untuk perhitungan tekanan air eksternal .................... 88 Gambar 4.23 Deformasi struktur tekanan air dan berat sendiri........................................ 88 Gambar 4.24.Tampilan perhitungan untuk faktor keamanan ........................................... 91 Gambar 4.25 Faktor keamanan stabilitas embung terhadap variasi muka air ................. 91 Gambar 4.26 Faktor keamanan stabilitas embung terhadap variasi muka air setelah pemasangan geotextile pada pelat proteksi ................................................. 96 Gambar 4.27 Faktor keamanan stabilitas embung terhadap variasi muka air setelah pemberian h-drain dan v-drain pada tubuh embung.................................. 96 Gambar 4.28 Faktor keamanan stabilitas embung terhadap variasi muka air setelah penambahan urugan tanah di hilir ............................................................... 96 Gambar 4.29 Ilustrasi perbaikan Stabilitas embung dengan Geotextile .......................... 97 commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI

P1, P2, Pn A1, A2, An n X Xi n Cs Sd Ck Cv P(t) p e X m s K

Y Y S Log Log Xi K Yn Sn YTr XT Xn K Rt R24 t T Rt RT t R(T-1) T

= curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2, ..., n = luas areal poligon 1, 2, ...., n = banyaknya pos penakar hujan = nilai rata-rata = nilai varian ke i = jumlah data = koefisien skewness = simpangan baku = koefisien kurtosis = koefisien variasi = fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal) = 3.14156 = 2.71828 = variabel acak kontinu = rata-rata nilai X = simpangan baku dari nilai X = faktor frekuensi yang merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang Ttahunan = nilai rata-rata hitung variat = simpangan baku nilai variat = nilai rata-rata dalam log = nilai varian ke-i dalam log = variabel standar (Lampiran B) = reduced mean yang tergantung jumlah sampel/ data n = reduced standard deviation yang juga tergantung pada jumlah sampel/ data n (Lampiran B) = reduced variate yang dapat dihitung dengan persamaan berikut ini = hujan banjir maximum boleh jadi dengan waktu balik T = nilai rata-rata hujan / banjir maksimum tahunan = faktor frekuensi / koefisien Hersfield = Intensitas hujan rerata dalam T jam = curah hujan dalam 1 hari (mm) = waktu konsentrasi hujan (jam) = waktu mulai hujan = curah hujan pada jam ke T = intensitas curah hujan rerata dalam T jam = waktu hujan dari awal sampai dengan jam ke T = rerata hujan dari awal sampai dengan jam ke (t-1) commit to user = waktu mulai hujan

xv


Cp Ct Co Cs Cc Qp C Tr α Qk Un Ri Bf TR L SF

SIM JN

TB TR S SN RUA

K S D Qt t Qb Va h Fa Fb Q Cd I

digilib.uns.ac.id

= komponen C yang disebabkan oleh intensitas hujan yang bervariasi = komponen C yang disebabkan oleh keadaan topografi = komponen C yang disebabkan oleh tampungan permukaan = komponen C yang disebabkan oleh infiltrasi = komponen C yang disebabkan oleh penutup lahan = debit puncak banjir (m3/dt/mm) = koefisien pengaliran = satuan waktu hujan (jam) = parameter yang bernilai antara (1.5 - 3.5) = ordinat hidrograf banjir pada jam ke-k (m3/dt) = ordinat hidrograf satuan (m3/dt) = hujan netto pada jam ke-i (mm/jam) = base flow (m3/dt) = waktu naik (jam) = panjang sungai (km) = (faktor sumber) yaitu perbandingan antara jumlah panjang sungai-sungai tingkat satu dengan jumlah panjang sungai-sungai semua tingkat. = (faktor simetri) yaitu hasil kali antara faktor lebar (WF) dengan luas DAS sebelah hulu (RUA). = (jumlah pertemuan sungai) yaitu jumlah semua pertemuan sungai di dalam DAS tersebut. Jumlah ini tidak lain adalah jumlah pangsa sungai tingkat satu dikurangi satu. = waktu dasar = waktu naik = kelandaian sungai = (frekuensi sumber) yaitu perbandingan antara jumlah pangsa sungaisungai tingkat satu dengan jumlah pangsa sungai-sungai semua tingkat. = (luas DAS sebelah hulu) yaitu perbandingan antara luas DAS yang diukur di hulu garis yang ditarik tegak lurus garis hubung antara stasiun hidrometri dengan titik yang paling dekat dengan titik berat DAS melewati titik tersebut. = koefisien tampungan = kelandaian sungai = (kerapatan jaringan kuras) yaitu jumlah panjang sungai semua tingkat tiap satuan luas DAS. = debit pada waktu t (m3/det) = waktu dari saat terjadinya debit puncak (jam) = aliran dasar (m3/det) = volume yang akan dicari pada elevasi a = beda tinggi antara dua kontur a dan b = luas embung pada elevasi a = luas embung pada elevasi b = debit (m3/dt) = koefisien debit (Cd = C0C1C2) = rata-rata inflow (m3/dt)commit to user

xvi


Q S T Q C B H γw h γs γs’ λ h Bcomb Bs Ba Bl E c ν ψ φ F

tf td c

f s

digilib.uns.ac.id

= rata-rata outflow (m3/dt) = simpanan air (m3) = tenggang waktu (jam) = debit outflow (m3/dt) = koefisien limpahan = lebar efektif mercu (m) = tinggi air di atas pelimpah (m) = berat volume air = 1 t/m3 = variabel kedalaman dihitung dari muka air (m) = γs’ (G-1)/G = berat volume kering tanah = 1,6 t/m3 = berat volume butir = 2,65 = variabel kedalaman dihitung dari muka air (m) = beban kombinasi = berat struktur sendiri = beban air = beban lumpur = Modulus Young [kN/m2] = Kohesi [kN/m2] = Angka Poisson [-] = Sudut dilatansi [°] = Sudut geser dalam [°] = angka aman terhadap kekuatan tanah = kuat geser rata-rata dari tanah = tegangan geser rata-rata yang bekerja sepanjang bidang longsor = kohesi = sudut geser tanah = tegangan normal rata-rata pada permukaan bidang longsor

commit to user

xvii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA CURAH HUJAN ........................................................... xxii LAMPIRAN B TABEL DAN GRAFIK............................................................ xxiii LAMPIRAN C PERHITUNGAN ...................................................................... xxiv LAMPIRAN D GAMBAR RENCANA REHABILITASI .............................. xxv

commit to user

xviii


digilib.uns.ac.id

Abstrak Handoko Putro. 2009. “KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI” Tesis, Magister Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Embung Kedungsono merupakan embung tipe urugan tanah homogen, dengan ketinggian 10,2 meter yang dibangun tahun 2005 untuk pelayanan air baku dan irigasi di Kabupaten Sragen. Embung tersebut mengalami overtopping akibat banjir tanggal 27 Desember 2007 sehingga terjadi keruntuhan pada tubuh embung. Pemerintah telah membangun kembali embung dengan penambahan spillway dan membuat pelat proteksi lereng hulu pada tubuh embung. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efektifitas pelat proteksi tersebut dan menganalisis stabilitas tubuh embung pasca rehabilitasi. Metode yang mendasari penelitian ini adalah analisis hidrologi yang digunakan untuk menentukan ketinggian air banjir, analisis tegangan pelat untuk mengetahui efektifitas pelat proteksi dan analisis stabilitas untuk mengetahui safety factor tubuh embung. Permasalahan dalam penelitian ini diselesaikan dengan metode deskriptifanalisis. Deskriptif mempunyai tujuan untuk memaparkan masalah yang ada. Sedangkan analisis berarti menggunakan fakta atau informasi yang telah tersedia kemudian informasi tersebut dianalisis untuk membuat sebuah evaluasi yang kritis. Hasil analisis data hidrologi memperlihatkan bahwa puncak embung masih aman terhadap banjir 1000 tahun dengan tinggi jagaan tersisa 1,57 m dan terhadap banjir PMF dengan sisa tinggi jagaan 1,06 m sehingga tidak terjadi overtopping. Analisis efektifitas pelat proteksi memberikan hasil bahwa pelat proteksi tersebut tidak efektif karena menerima tegangan di atas tegangan ijin (melampaui fase plastis) sehingga dinyatakan telah terjadi keretakan. Frame beton pada pelat proteksi juga tidak mampu menahan beban kerja sehingga memerlukan dimensi yang lebih besar untuk menampung luasan tulangan yang dibutuhkan. Analisis stabilitas tubuh embung memberikan hasil yang kurang aman terhadap banjir 1000 tahun dan banjir PMF dengan masing-masing SF sebesar 1,488 dan 1,447. Alternatif perbaikan stabilitas embung dengan cara melapisi pelat proteksi dengan geotextile. Metode ini dapat meningkatkan safety factor menjadi 3,278 saat banjir 1000 tahun dan SF = 3,410 saat banjir PMF dengan biaya relatif murah dan mudah dalam pelaksanaan.

Kata kunci: embung, efektifitas pelat proteksi, dan stabilitas tubuh embung

commit to user

xix


digilib.uns.ac.id

Abstract Handoko Putro. 2009. “Assessment of Stability Kedungsono Dam Embankment after Rehabilitation” Thesis, Magister Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Kedungsono dam is soil dam type homogeneous soil, with a height of 10.2 meters which was built in 2005 for service of raw water and irrigation in Sragen Regency. Embung has experienced flooding due to overtopping dated December 27, 2007 resulting in the collapse of the body dam. The Government had rebuilt with the addition dam make spillway and the upstream slope protection plate on the body dam. The purpose of this study was to determine the effectiveness of the protection plate and analyze the stability of post-rehabilitation dam body. The methods underlying this research is the hydrological analysis used to determine the height of flood water, the plate stress analysis to determine the effectiveness of the protection plate and the stability analysis to determine the safety factor dam body. The problem in this research resolved by a descriptive-analytical methods. Descriptive aim to describe the problem. While the analysis of means using the facts or information that becomes available then the information is analyzed to make a critical evaluation. Hydrological data analysis results show that the peak is still safe to dam flood 1000 years with freeboard remains 1.57 m and for PMF flood freeboard remains 1.06 m so that will have not happened overtopping. Analysis of the effectiveness of the protection plate to give the results that the protection plate is not effective for receiving the stress on the stress license (beyond the phase of plastic) so that the cracks found to have occurred. Concrete frame at the protection plate is not able to withstand workload and require a larger dimension to accommodate the required reinforcement area. Stability of body dam analysis gives results that are less safe against flooding and flood in 1000 the PMF with each SF of 1.488 and 1.447. Alternative dam stability improvement by coating plates with Geotextile protection. This method can increase the safety factor to be 3.278 at 1000 year flood and SF = 3.410 when the flood PMF with relatively low cost and easy in implementation.

Keywords: Dam, the effectiveness of the protection plate, and the stability of the dam body

commit to user

xx


digilib.uns.ac.id

Daftar Pustaka Balai Besar Sungai Bengawan Solo, 2002, Data hujan harian: Surakarta. Bowles, Joseph E., 1993, Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah). (Edisi terjemahan oleh Johan K. Haimin). Erlangga: Jakarta. Braja M. Das, Noor Endah, Indrasurya B. Mochtar, 1995, Mekanika Tanah (PrinsipPrinsip Rekayasa Geoteknis)-Jilid 2.Erlangga: Jakarta. Brinkgreve. R.B.J, 2007, Plaxis 2D-Version 8. Delft University of Technology & Plaxis bv: Belanda CD. Soemarto, 1987, Hidrologi Teknik. Usaha Nasional: Surabaya. Didiek Djarwadi, 2008, Rehabilitasi Bendungan tipe Urugan, paper disampaikan pada kuliah tamu FT.UNS: Surakarta Eptisa, 2009, The Los Frailes Tailings Dam Failure (Aznalcollar, Spain). www.wiseuranium.org/mdaflf.html. 19 Pebruari 2009. Ibnu Kasiro, Wanny Adidharma, Bhre Susantini Rusli, CL. Nugroho, dan Sunarto, 1997, Kriteria Desain Embung Kecil Untuk Daerah Semi Kering Di Indonesia. PT MEDISA Yayasan Badan Penerbit PU: Jakarta. Krishna Nag Rao, 2006, Numerical Modeling and Analysis of Pile Supported Embankments. The University Of Texas At Arlington: Texas. Litbang Sumber Daya Air, 2007, Laporan Advis Teknik Penanggulangan Longsoran Tebing Sungai Dengkeng Di Desa Majasto – Kabupaten Klaten Propinsi Jawa Tengah. Departemen Pekerjaan Umum: Bandung. Natural Resources and Mines Queensland Government, 2002, Guidelines for Filure Impact Assessment of Water Dams. www.nrm.qld.qov.au. 19 Pebruari 2009. North Carolina Departemnt of Environment and Natural Resources, 2007, Dam Operation-Maintenance-and Inspection Manual. Departement of Homeland Security: North Carolina. Radhi Sinaro, 2007, Menyimak Bendungan di Indonesia 1910 -2006. Bentara Adhi Cipta: Jakarta. Soedibyo, 1988, Teknik Bendungan. PT Pradnya Paramita: Jakarta. to userPustaka Utama: Jakarta. Sri Harto Br, 1993, Analisis Hidrologi. commit PT Gramedia

xxi


digilib.uns.ac.id

Sub-Direktorat Perencanaan Teknis, Direktorat Irigasi I, Dirjend. Pengairan dan DPU, 1986, Standar Perencanaan Irigasi (KP-02). Badan Penerbit Pekerjaan Umum: Jakarta. Suripin, 2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Andi: Yogyakarta. Suyono Sosrodarsono dan Kensaku Takeda, 1989, Bendungan Type Urugan. PT Pradnya Paramita: Jakarta. Suyono Sosrodarsono dan Kensaku Takeda, 1989, Hidrologi untuk Pengairan. PT Pradnya Paramita: Jakarta. Tran, Tho X., 2008, Stability Problems Of An Earthfill Dam In Rapid Drawdown Condition, Bratislava, Slovak Republic. United States Departement of the Interior Bureau of Reclamation, 1974, Design of Small Dams. Oxford & IBH publishing co.PVT.LTD. Wahl, Tony L., 1998, Prediction of Embankment Dam Breach Parameters - Dam Safety Research Report. USBR.

.

commit to user

xxii

1 digilib.uns.ac.id


BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Wilayah Kabupaten Sragen bagian selatan dikategorikan oleh Proyek Induk Pengembangan Wilayah Sungai Bengawan Solo sebagai wilayah semi kering. Hal ini telah dirasakan oleh masyarakat di wilayah ini dengan sulitnya mendapatkan air pada musim kemarau, baik air tanah maupun air permukaan. Pemerintah dan masyarakat telah berupaya mengatasi hal tersebut dengan membuat sumur pompa untuk memenuhi kebutuhan air baku. Seiring dengan pertumbuhan penduduk yang semakin bertambah, maka kebutuhan air baku juga meningkat. Penambahan jumlah sumur pompa dianggap membahayakan ketersediaan air tanah, sehingga pembuatan sumur pompa mulai dibatasi. Pemerintah memberikan solusi dengan pembuatan tampungan air permukaan di beberapa wilayah Kabupaten Sragen, salah satunya adalah embung Kedungsono. Fungsi embung ini adalah memanfaatkan air permukaan yang ditampung sebagai penyedia air baku dan kebutuhan air irigasi sawah bagi penduduk Desa Pengkok dan sekitarnya. Embung Kedungsono selesai dibangun pada bulan Oktober 2005. Embung ini telah dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai sumber penyedia air baku untuk air minum 981 jiwa ( 45 liter/orang/hari) dan air irigasi seluas 12 hektar. Embung Kedungsono sebelum banjir 2007 diilustrasikan pada Gambar 1.1.

commit to user

Sumber : Proyek Penyediaan Air Baku Bengawan Solo

Gambar 1.1 Embung kedungsono sebelum banjir Desember 2007

1

2 digilib.uns.ac.id


Embung Kedungsono merupakan embung tipe urugan tanah homogen, dengan ketinggian 10,2 meter dari dasar sungai dan mempunyai lebar puncak 4 meter. Lebar pelimpah yang direncanakan 5 meter, namun dengan alasan teknis, lebar pelimpah dibuat menjadi 7 meter. Banjir ekstrim yang terjadi pada bulan Desember 2007 menyebabkan air melampaui puncak embung (overtopping). Tubuh embung mengalami keruntuhan (failure) sepanjang 15 meter. Balai Besar Sungai Bengawan Solo Hilir mulai melaksanakan rehabilitasi Embung Kedungsono pada bulan Juni 2008 dan selesai pada bulan Oktober 2008. Salah satu rehabilitasi pada tubuh embung adalah dengan penambahan proteksi batukali diplester pada lereng hulu tubuh embung. Studi dan evaluasi stabilitas tubuh embung pasca rehabilitasi ini perlu dikaji agar tidak terjadi kegagalan yang berulang. Solusi alternatif dan teknik rehabilitasi yang tepat perlu dikaji berdasarkan analisis stabilitas dan mempertimbangkan faktor-faktor lain seperti biaya rehabilitasi yang murah, mudah dilaksanakan dan dapat diterima oleh masyarakat sekitar. Penulisan istilah untuk bendungan tipe urugan pada Embung Kedungsono selanjutnya disebut Tubuh Embung, sedangkan proteksi batukali diplester pada lereng hulu Embung Kedungsono selanjutnya disebut Pelat Proteksi.

1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang permasalahan yang telah diuraikan pada sub bab sebelumnya, maka permasalahan yang ada dapat dirumuskan sebagai berikut : 1. Bagaimanakah efektifitas pelat proteksi pada lereng hulu embung tersebut ? 2. Bagaimanakah tingkat keamanan dari segi stabilitas tubuh embung tersebut ? 3. Bagaimanakah alternatif perbaikan yang akan dilakukan jika stabilitas pada tubuh embung terbukti tidak aman? commit to user

3 digilib.uns.ac.id


1.3 Batasan Masalah Pembahasan permasalahan dalam penyusunan tesis ini memerlukan adanya batasan guna mendapatkan solusi yang sesuai dengan permasalahan yang ada. Batasan tersebut adalah : 1. Bangunan yang diteliti adalah Embung Kedungsono yang terletak di Desa Pengkok, Kecamatan Kedawung, Kabupaten Sragen. 2. Tinjauan penelitian difokuskan pada konstruksi embung yang meliputi pelat proteksi dan tubuh embung. 3. Aspek yang diteliti adalah efektifitas pelat proteksi lereng hulu Embung Kedungsono dan stabilitas tubuh embung Kedungsono pasca rehabilitasi. 4. Analisis hanya menggunakan metode Finite Element dengan alat bantu program SAP2000 dan program PLAXIS sehinggga tidak dilakukan perhitungan dengan metode lain maupun perhitungan manual. 5. Alat bantu program SAP2000 digunakan untuk menghitung tegangan yang terjadi pada pelat proteksi akibat beban yang dipikul. 6. Beban yang dipikul / beban kerja yang diperhitungkan adalah beban tetap yaitu beban sendiri dan beban luar tanpa memperhitungkan beban yang bersifat sementara seperti beban gempa. 7. Efektifas pelat proteksi yang dimaksud adalah apabila tegangan pelat yang terjadi tidak melampui tegangan pelat yang diijinkan. 8. Alat bantu program PLAXIS digunakan untuk menghitung stabilitas tubuh embung akibat beban sendiri, beban pelat proteksi, dan variasi tinggi muka air. 9. Stabilitas tubuh embung yang dimaksud adalah masih amannya tubuh embung berdasarkan safety factor terhadap deformasi dan tegangan yang terjadi. 10.Data hujan diasumsikan konsisten sehingga tidak dilakukan uji kepanggahan (uji konsistensi).

commit to user

4 digilib.uns.ac.id


1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Mengevaluasi efektifitas pelat proteksi pada lereng hulu embung. 2. Mengevaluasi keamanan tubuh embung dari segi stabilitasnya. 3. Menentukan alternatif perbaikan yang efektif jika stabilitas pada tubuh embung terbukti tidak aman.

1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini dimaksudkan untuk menganalisis tingkat keamanan tubuh embung Kedungsono pasca rehabilitasi, sehingga dapat digunakan sebagai acuan kebijakan teknis dalam merehabilitasi embung lain yang mengalami kerusakan serupa. Sebagai contoh embung Pare yang belum direhabilitasi pasca runtuh akibat bencana banjir yang sama. Manfaat lain dari penelitian ini adalah mendapatkan solusi yang efektif dan aman dalam merehabilitasi embung maupun bendungan tanah dengan kerusakan sejenis apabila kerusakan yang terjadi pada bagian tubuh (embankment).

commit to user

5 digilib.uns.ac.id


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.1 Analisis Hidrologi Pengamatan permukaan air sungai dalam jangka waktu panjang dapat digunakan sebagai acuan untuk mengetahui kondisi permukaan air sungai dalam jangka waktu panjang pula. Debit sungai dapat diperoleh juga dari permukaan air sungai tersebut. Permukaan air sungai yang sudah dikorelasikan dengan curah hujan dapat membantu mengadakan penyelidikan data untuk pengelakan banjir, peramalan banjir, dan pengendalian banjir dengan membuat bendungan. Usaha pemanfaatan air dapat digunakan untuk mengetahui secara umum banyaknya air yang tersedia yaitu pada permukaan air sungai itu dan juga untuk penentuan kapasitas bendungan dan sebagainya, (Sosrodarsono dan Takeda). Waduk (reservoir/storage) merupakan kolam tampungan air yang dibuat manusia sebagai akibat dibangunnya bendungan di sungai dengan ukuran volume yang besar. Beberapa istilah yang perlu diketahui antara lain active storage yaitu volume waduk yang dapat digunakan untuk memenuhi salah satu atau lebih tujuan pembangunannya. In active storage adalah volume waduk antara bagian terbawah dari bangunan pengeluaran dengan permukaan air terendah untuk operasi waduk. Dead storage merupakan volume waduk yang terletak di bagian terbawah dari bangunan pengeluaran. Flood storage adalah sebagian dari volume waduk aktif yang digunakan untuk mengontrol (meredam) banjir yang terjadi. Sedangkan reservoir capacity adalah volume total waduk yang meliputi volume active storage, in active storage, dan dead storage. Penentuan volume total waduk dapat dihitung dengan tiga cara yaitu berdasar data topografi, berdasar data hidrologi dengan garis massa debit, dan garis massa waktu, (Soedibyo, 1988). Suatu keadaan ekstrim seperti banjir dapat terjadi di sungai. Oleh karena itu commit to user penelusuran banjir (flood routing) yang merupakan bagian dari analisis hidrologi 5


6 digilib.uns.ac.id

mempunyai peranan yang sangat penting. Penelusuran banjir ditujukan untuk memperkirakan waktu dan besaran banjir di suatu titik di sungai berdasarkan data yang diketahui atau asumsi data di sungai bagian hulu. Manfaat yang bisa diambil dari adanya flood routing ini diantaranya untuk menentukan hidrograf sungai di suatu tempat tertentu jika hidrograf bagian hulu diketahui. Manfaat lain yaitu sebagai sarana peringatan dini untuk pengamanan banjir (early warning system) dan menentukan dimensi dan rancangan bangunan-bangunan hidrolik. Penelusuran dalam penelitian ini dilakukan berdasarkan hubungan antara dua unsur aliran yaitu hubungan antara tinggi muka air dan tampungan, (Sri Harto, 1993). Analisis hidrologi diperlukan untuk menghitung debit banjir rencana. Teori yang digunakan untuk menghitung debit banjir rencana adalah hidrograf satuan. Hidrograf satuan dapat diartikan sebagai model sederhana yang menyatakan respon DAS terhadap hujan, sehingga dapat menunjukkan hubungan antara hujan efektif dan aliran permukaan. Data hidrologi yang tidak lengkap, misalnya tidak tersedianya data limpasan, mengakibatkan hidrograf satuan tidak dapat digunakan. Oleh karena itu, diperlukan adanya penurunan hidrograf satuan dengan data dari sungai lain pada DAS yang sama atau dari DAS yang memiliki karakteristik yang sama. Penurunan ini dikenal dengan nama Hidrograf Satuan Sintetis, (Suripin, 2003). Intensitas hujan merupakan kedalaman air hujan tiap satuan waktu. Intensitas hujan diperlukan untuk memperkirakan hidrograf banjir rencana dengan cara hidrograf satuan sehingga perlu diketahui sebaran hujan jam-jaman dengan suatu interval tertentu. Data hujan jam-jaman tersebut digunakan untuk membuat lengkung IDF (Intensity-Duration-Frequency) dengan persamaan Talbot, Sherman, atau Ishiguro. Apabila data hujan jangka pendek (hujan jam-jaman) tidak tersedia, maka intensitas hujan dihitung menggunakan Rumus Mononobe, (Suripin, 2003). Debit puncak dan hidrograf banjir diperlukan untuk analisis debit banjir rencana. Metode yang digunakan untuk analisis debit banjir banyak dipengaruhi oleh ketersediaan data. Karena data limpasan tidak tersedia, maka analisis debit user Perhitungan debit banjir rencana banjir ini menggunakan hidrografcommit satuan to sintetik.


7 digilib.uns.ac.id

yang banyak digunakan adalah HSS Snyder, HSS Nakayasu, HSS Gama I, dan HSS SCS. Analisis selanjutnya menggunakan perhitungan debit banjir Gama I karena metode ini menggunakan parameter-parameter DAS yang sangat menentukan pengalihragaman hujan menjadi banjir. Selain itu, metode ini lebih sesuai untuk kondisi di Indonesia dibandingkan dengan metode lainnya dan hasilnya lebih mendekati kenyataan, (Sri Harto,1993).

2.1.2 Proteksi pada Lereng Hulu Bendungan Tanah Lereng hulu dari bendungan tanah harus diproteksi dari gelombang/arus air maupun galian dari binatang. Secara umum jenis proteksi lereng hulu bendungan tanah adalah riprap batu, baik itu batu bongkahan maupun batu belah pasangan, juga dapat berupa pelat beton. Survei USBR menunjukkan bahwa proteksi terbaik untuk lereng hulu bendungan adalah jenis riprap batu bongkahan dengan biaya yang paling murah. USBR melakukan survei terhadap proteksi lereng hulu bendungan yang berumur 5 hingga 50 tahun pada 100 bendungan di berbagai wilayah Amerika Serikat dengan berbagai variasi iklim dan gelombang arus air yang berbeda, dengan hasil sebagai berikut : -

Riprap batu belah bongkahan 5 % gagal, dengan sebab menempatan ukuran batu yang tidak tepat.

-

Riprap batu belah pasang 30 % gagal, umumnya karena kesalahan dari metode konstruksi pemasangan.

-

Lapis-muka beton 36 % gagal, yang secara umum mempunyai kelemahan sifat bawaan dari beton tersebut.

(United States Departement of the interior Bureau of Reclamation, 1974) Kinerja lapis-muka beton sangat tergantung pada karakteristik deformasi urugan, terutama besar laju deformasinya setelah pelaksanaan. Kelemahan yang lain adalah tegangan beton sensitif terhadap naik turunnya suhu harian dan suhu musiman. Solusi yang umum dilakukan commit to pada user lapisan beton ini yaitu dengan

8 digilib.uns.ac.id


membagi lapisan beton menjadi panel-panel bujur sangkar atau persegi panjang dengan ukuran kira-kira 40 kaki dengan sambungan muai (expansion joint). Hanya saja masalah penyekatan muai pada sambungan sampai saat ini masih perlu penelitian lebih lanjut. Posisi dekat abutmen banyak terjadi retakan yang memotong panel-panel ini sehingga air dapat masuk tanpa hambatan ke dalam urugan di dekatnya. Oleh karena itu, dengan biaya yang sama, inti tanah lebih disukai daripada lapis-muka beton, walaupun syarat untuk mengeliminasi keruntuhan bendungan dengan lapis muka beton akibat piping lebih mudah dibandingkan dengan syarat yang diterapkan untuk inti tanah. Contoh kerusakan pelat proteksipada lereng bendungan tanah ditampilkan pada Gambar 2.1.

Sumber : North Carolina Departement of Environment and Natural Resources, 2007

Gambar 2.1 Contoh kerusakan pelat proteksi pada lereng bendungan tanah

commit to user

9 digilib.uns.ac.id

perpustakaan.uns.ac.id Sebelum Rusak

Setelah Rusak

Setelah Rusak

Setelah Rusak

Sumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, 2007

Gambar 2.2 Contoh kerusakan pelat proteksi pada lereng sungai Dengkeng

Metode yang memberikan pelayanan terbaik umumnya dengan membuat lapisan beton monolit seluas mungkin, yang setiap ukuran dapat menghalangi masuknya air dan dari tekanan hidrostatik di balik beton. Namun jika konstruksi monolit tidak mungkin dilakukan, joint muai (ekspansi) sebaiknya seminim mungkin dan konstruksi joint sebaiknya dengan jarak seluas mungkin. Pelat beton sebaiknya diperkuat dengan tulangan pada dua arah, diletakkan ditengah pelat dan dibuat menerus melewati joint. Luasan baja tiap arah setara dengan 0,5 % dari luas beton dianggap baik secara praktis. Joint sebaiknya di lapisi dengan filter plastik dan juga retak-retak terbuka pada beton sebaiknya digrouting atau memakai sealent, (United States Departement of the interior Bureau of Reclamation, 1974) Lapis muka beton digunakan pada bendungan urugan tanah dan urugan batu, namun menurut USBR,

kinerja lapis muka beton lebih memuaskan pada

bendungan urugan batu. Di Indonesia lapis muka beton digunakan di beberapa bendungan urugan batu, seperti pada bendungan Larona di Sulawesi Tengah tahun 1977, juga pada bendungan Cirata di Jawa Barat tahun 1983. Lapis muka beton ini commit to user disebut Concrete Face Rockfill Dam (CFRD).

10 digilib.uns.ac.id


Pada bendungan Cirata, lapis muka beton mempunyai tebal 35 cm hingga 72 cm. Lebar setiap pelat beton sepanjang 15 meter. Jumlah total ada 33 pelat. Bagian dilatasi berisi water stop yang dipasang di antara 2 petak pelat beton seperti terlihat pada Gambar 2.3. Kemiringan lereng bendungan 1 : 1,5, (Sinaro, 2007).

Sumber : Radhi Sinaro,2007

Gambar 2.3 Dilatasi berisi Water Stop di antara 2 pelat beton di Bendungan Cirata

2.1.3 Keamanan Tubuh Bendungan Tanah dari Ragam Kerusakan Bendungan memiliki kedalaman atau ketinggian. Tinggi bendungan merupakan beda tinggi secara vertikal antara puncak dan bagian terbawah dari pondasi bendungan. Tinggi bendungan harus ditentukan secara optimal yaitu dengan memperhatikan tinggi ruang bebas dan tinggi air untuk operasi waduk. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam menentukan tinggi ruang bebas antara lain: 1. Tinggi ruang bebas (freeboard) untuk bendungan urugan minimal 1 meter lebih tinggi dibanding bendungan beton karena air sama sekali tidak boleh melimpah melewati puncak bendungan. 2. Peninggian puncak bendungan urugan selama proses konstruksi tidak boleh dihitung sebagai bagian dari tinggi ruang bebas. 3. Jika di sebelah hilir bendungan terdapat daerah yang padat penduduknya atau bangunan vital, maka tinggi ruang bebas harus diambil lebih besar. (Soedibyo, 1988). commit to user



Konstruksi tubuh bendungan tanah, secara umum harus menyediakan bangunan pelimpah dan atau bangunan pengeluaran yang cukup kapasitasnya untuk mencegah terjadinya limpasan yang melewati puncak bendungan. Apabila terpaksa ada air yang melimpas melewati puncak bendungan, hanya diperbolehkan yang berasal dari gelombang yang terjadi karena angin, tanpa menimbulkan kerusakan tubuh bendungan yang berarti. Lereng di hulu dan hilir bendungan harus tidak mudah longsor. Lereng di hulu bendungan harus stabil dan aman dalam semua kondisi, baik pada waktu waduk kosong, penuh air maupun permukaan air turun dengan tiba-tiba (rapid drawdown). Demikian pula untuk lereng di sebelah hilir, harus stabil dan aman pada semua kondisi. Aman di sini meliputi aman terhadap geser, aman terhadap penurunan bendungan dan aman terhadap rembesan, (Soedibyo, 1988). Kegagalan bendungan tanah dapat dikelompokkan kedalam 3 kategori umum. Kategori tersebut adalah kegagalan overtopping, kegagalan rembesan, dan kegagalan struktur. (North Carolina Departement of Environment and Natural Resurces, 2007) Desain tubuh bendungan tanah harus diperhitungkan dari beragam kerusakan yang mungkin dapat terjadi. Kerusakan pada tubuh bendungan tanah dapat diklasifikasikan menjadi 3 tipe, yaitu 1. Tipe Kerusakan karena Pengaruh Hidrolik dan Hidrologi (Tabel 2.1) 2. Tipe Kerusakan karena Pengaruh Perembesan Air ( Tabel 2.2) 3. Tipe Kerusakan karena Pengaruh Struktur (Tabel 2.3) Tanda-tanda kerusakan, penyebab, dan cara perbaikan masing-masing tipe kerusakan dapat dilihat pada Tabel 2.1, Tabel 2.2, dan Tabel 2.3.

commit to user



Tabel 2.1 Tipe kerusakan karena pengaruh hidrolik dan hidrologi No 1

Tipe

Tanda-tanda

Penyebab

Cara Perbaikan

Kapasitas pelimpah kurang

Pelimpah harus didesain

Pelimpasan

Aliran air waduk

(overtopping)

melimpah melewati

untuk banjir lebih tinggi

puncak bendungan

(konservatif) PMF

dan menggerus tanah

Penyumbatan pelimpah

Pembersihan secara

urugan

akibat batang kayu / bahan

kontinyu terhadap

runtuhan (debris)

debris dan batang kayu; desain pelindung berupa jaring / hindari desain pelimpah di lokasi berpotensi longsor

Penurunan tubuh / pondasi

Tambah tinggi jagaan

bendungan akibat :

dengan meninjau

-Tanah urugan/pondasi

pengaruh penurunan

lunak, -Pergerakan ulang sesar aktif, -Goncangan gempa 2

Erosi akibat

Lubang-lubang pada

Kekurangan riprap; gradasi

Desain riprap yang baik

Gelombang

lereng hulu

riprap terlalu halus; riprap

dan lengkapi dengan

air dalam

bendungan

masuk ke dalam urugan

saringan (filter)

Erosi kaki

Kaki lereng hilir

Saluran pelimpah terlalu

Pasang tembok

timbunan

bendungan terkikis

dekat dengan urugan

pelindung; desain riprap

oleh aliran air

bendungan; kekurangan

dengan berat yang

riprap

cukup

waduk 3

4

Erosi akibat

Alur-alur di

Drainase pada permukaan

Pembuatan saluran

air hujan

permukaan urugan.

lereng hilir kurang baik;

pembuang pada lereng

tidak ada pelindung gebalan

hilir dan pemasangan

rumput

gebalan rumput

sumber: Litbang Sumber Daya Air

commit to user



Tabel 2.2 Tipe kerusakan karena pengaruh rembesan air Tipe

Tanda-tanda

Penyebab

Cara Perbaikan

Bocoran

Dinding / dasar waduk

Dinding / dasar waduk rembes

Beri blanket dari lempung yang

rembes air

air

dipadatkan; isi rongga dengan injeksi semen/dinding diafragma

Pondasi rembes air akibat

Pondasi rembes air akibat

Gunakan dinding diafragma;

adanya lensa-lensa pasir,

adanya lensa-lensa pasir,

injeksi semen; blanket kedap air

kerikil, rekahan, & batuan

kerikil, rekahan, & batuan

di hulu bendungan

mudah larut

mudah larut

Tubuh bendungan rembes air

Tubuh bendungan rembes air

Lengkapi dengan inti kedap air

Konduit yang bocor

Konduit yang bocor.

Lengkapi dengan joint fleksibel yg kedap air (waterstops dan injeksi semen)

Retakan pada tubuh

Retakan pada tubuh

Kupas perlapisan tanah yg punya

bendungan karena penurunan

bendungan karena penurunan

kompresibilitas tinggi,cegah perubahan tajam pd lereng abutment; padatkan tanah pada kadar air di atas OMC

Retakan susut pada tubuh

Retakan susut pada tubuh

Gunakan tanah berplastisitas

bendungan

bendungan

rendah; pemadatan yg baik tidak selalu pada OMC

Erosi buluh

Retakan pada tubuh

Retakan pada tubuh

Kupas perlapisan tanah ber-

oleh

bendungan

bendungan

kompresibilitas tinggi; cegah

rembesan

perubahan tajam pada lereng

air

abutment; pasang filter drain yang baik Retakan susut.

Retakan susut.

Gunakan tanah berplastisitas rendah; pemadatan yang baik tidak selalu pada OMC

Lensa-lensa pasir di pondasi

Lensa-lensa pasir di pondasi

Gunakan sumur pematus; filter drain dan dinding halang

Rembesan lewat bidang

Rembesan lewat bidang

Pasang dinding halang;

kontak antara konduit /

kontak antara konduit /

pemadatan tanah yang baik pada

tembok dengan tubuh

tembok dengan tubuh

bidang kontak, cegah dengan

bendungan

bendungan

pembuatan konduit di bawah timbunan

Bocoran lewat konduit

Bocoran lewat konduit

Sambungan fleksibel dan kedap air

Lubang buatan binatang di tubuh bendungan sumber: Litbang Sumber Daya Air

Lubang buatan binatang di

commit user tubuhtobendungan

Pasang riprap / kasa pada permukaan lereng.



Tabel 2.3 Tipe kerusakan karena pengaruh struktur Tipe

Tanda-tanda

Penyebab

Cara Perbaikan

Longsoran

Longsoran pada seluruh

Pondasi tanah lunak

Landaikan lereng; buat

Pondasi

bendungan; satu bagian lereng /

dengan berm; gali bahan

kedua bagian lereng bergerak

lunak; stabilisasi tanah

dengan arah berlainan yang

Peningkatan tekanan air

Pasang drainase berupa

berakibat terangkatnya pondasi

pori pada lensa-lensa

paritan dalam yang dilengkapi

searah dengan gerakan

pasir / lanau

filter / sumur pematus

Longsoran

Longsoran lereng hulu dengan

Lereng terlalu tegak.

Landaikan lereng / lengkapi

lereng Hulu

bagian pondasi di bawah kaki terangkat sedikit

dengan berm (counterweight). Tanah timbunan lemah

Tingkatkan kepadatan / gali dengan bahan yang baik

Longsoran

Longsoran lereng hilir dengan

lereng Hilir

bagian pondasi dibawah kaki terangkat sedikit

Penurunan air waduk

Landaikan lereng / lengkapi

secara tiba-tiba

dengan berm

Lereng terlalu tegak

Landaikan lereng / lengkapi dengan berm.

Tanah urugan lemah

Tingkatkan kepadatan / ganti dengan bahan yang lebih baik.

Penurunan kekuatan geser

Pasang inti kedap air, filter

tanah oleh rembesan;

drain dan drainase

penjenuhan akibat

permukaan.

rembesan air / air hujan

Runtuhan Aliran

Tanah mengalami likuifaksi

( Flow Slides)

Timbunan tanah tidak

Pemadatan yg baik; lakukan

berkohesi bersifat lepas

analisis dinamik pada daerah

akan menurunkan

bergempa kuat

kekuatan gesernya akibat vibrasi, ledakan; rembesan

Sumber: Litbang Sumber Daya Air

commit to user



2.1.4 Stabilitas Bendungan Tanah Penelitan stabilitas bendungan akibat drawdown yang dilakukan oleh Tho X.Tran terhadap bendungan Dau Tieng dapat disimpulkan bahwa tidak ada perbedaan yang mencolok antara sebelum rehabilitasi dengan pasca rehabilitasi terhadap kestabilan lereng hulu. Rehabilitasi yang dilakukan adalah dengan membuat dinding penyekat (cut-off wall) sepanjang puncak bendungan dan juga menambahkan berm pada sisi hilir. Kondisi tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.4.

a

b

c

d

Sumber : Tho X Tran, 2008

Gambar 2.4 Pola peningkatan perpindahan (keruntuhan) a.Saat air maksimal sebelum rehabilitasi; b.Saat drawdown hingga 1/3 tampungan sebelum rehabilitasi c.Saat air maksimal setelah rehabilitasi; d.Saat drawdown hingga 1/3 tampungan setelah rehabilitasi

Kesimpulan dari simulasi di atas adalah bahwa stabilitas lereng hulu berkurang dramatis selama rapid drawdown. Tingkat bahaya yang paling besar pada saat drawdown dari 1/3H dan pada saat waduk kosong sama sekali. Rata-rata SafetyFactor (SF) antara sebelum dan sesudah rehabilitasi tidak berbeda, yaitu SF berkurang 35% saat drawdown 1/3H dan berkurang 44% saat waduk kosong sama sekali. (Tho X. Tran, 2008). Ralston (1987) meneliti

mekanisme erosi tubuh bendungan selama

overtopping. Untuk tanah yang yang kohesif, gerusan terjadi dengan mekanisme memotong puncak bendungan. Potongan secara tipikal mulai dari dekat kaki bendungan dan menuju puncak bendungan dapat dilihat pada Gambar 2.5. commit to user



Sumber : Tony L. Wahl, 1998

Gambar 2.5 Proses Gerusan Puncak Bendungan pada Tanah Kohesif

Ralston menjelaskan bahwa keruntuhan dari tanah non kohesif dapat dimodelkan dengan analisis tractive stress, namun hanya jika tubuh bendungan tidak diberi inti kohesif (cohesive core). Seepage yang melalui tubuh bendungan dapat meningkatkan tingkat erosi. Jika tubuh bendungan mempunyai inti kohesif yang simetris dengan aksis bendungan, maka inti tersebut dapat tererosi seperti pada Gambar 2.5. Jika inti kohesi pengarah pada hilir, kegagalan dapat ditunjukkan pada Gambar 2.6. (Tony L. Wahl, 1998)

Sumber : Tony L. Wahl, 1998

Gambar 2.6 Skema Proses gerusan pada Inti Kohesif yang mengarah pada hilir

Tanah lempung yang lunak sering dihindari dalam perencanaan konstruksi, terutama berkaitan dengan low shear strength dan high compressibility. Metode konstruksi khusus digunakan bila bendungan dibangun di atas pondasi tanah lunak. Faktor yang perlu diperhatikan adalah bearing capacity failure, differential settlements, lateral pressures and structural instability. Stabilisasi dalam maupun stabilisasi dangkal pada pondasi tanah lunak sering digunakan dalam rancang bangun geoteknik. Stabilisasi tersebut diantaranya adalah stabilisasi secara kimiawi (semen dan kapur) yang ditujukan untuk meningkatkan kemampuan tanah dalam hal kekuatan (strenght) dan deformasi. Stabilisasi dangkal menggunakan teknik mencampur tanah permukaan dengan bahan penstabil kapur. Teknik lain adalah user bahan kapur yang dimasukkan dengan membuat kolom secara commit kimiawitodengan



dalam tanah lunak. Metode peningkatan kekuatan tanah dengan menggunakan kolom kapur (chemico-pile) telah digunakan dalam perancangan bendungan di Nong Ngo Hao, Thailand, (Krishna Nag Rao, 2006). Bendungan pada tambang Los Frailes Lead-Zinc di Aznalcóllar Spanyol runtuh pada tahun 1998 dan melepaskan 4-5 juta m3 lumpur dan air beracun (mengandung pyritic dan pyroclastic) ke wilayah Río Agrio. Air dan lumpur menggenangi ribuan hektar tanah pertanian, dan mengancam Taman Nasional Doñana yang oleh PBB ditetapkan sebagai warisan dunia. Hasil analisis menyebutkan bahwa kegagalan tanah pondasi subsoil sebagai penyebab jebolnya bendungan. Tanah di bawah bendung tersebut kehilangan integritas mekanisnya. Lapisan tanah subsoil tersebut tidak cocok (unsuitable) mendukung massa timbunan dan tekanan hidrostatis. Menurut analisis, tekanan air yang menekan tanah dasar menyebabkan perpindahan yang besar pada tanah lempung setebal 14 meter sehingga terjadi keruntuhan bendungan. (Eptisa, 1998).

commit to user Sumber : www_wise-uranium'org.htm, 2008

Gambar 2.7 Keruntuhan Bendung Tambang Los Frailes Lead-Zinc



Stabilitas lereng hulu dan lereng hilir bendungan tanah harus dianalisis pada kondisi pembebanan kritis yang mungkin dialami oleh bendungan tanah pada masa layannya. Secara tipikal kondisi pembebanan adalah sebagai berikut : 1. Setelah Masa Konstruksi (end of Construction) – ketika tegangan pori terjadi peningkatan secara signifikan pada tubuh bendungan maupun pondasi selama proses konstruksi bendungan. 2. Rembesan Aliran Tunak (Steady-State Seepage) – ketika setelah masa yang lama ditemui rembesan/mata air pada sisi hilir. Rembesan ini dapat terjadi ketika muka air normal, muka air banjir maupun ketika waktu pengisian air. 3. Turun Tiba-tiba (Rapid Drawdown) – ketika muka air turun lebih cepat daripada tegangan pori sehingga dapat mengeluarkan air dalam tubuh bendungan setelah terjadi kondisi rembesan aliran. Kondisi ini mengurangi safety factor, sehingga perlu dianalisis terutama pada lereng sisi hulu. Rapid drawdown dapat terjadi pada muka air normal maupun pada muka air banjir. 4. Gempa bumi – ketika bendungan mengalami beban seismik. (Natural Resouces and Mines Queensland Government, 2002).

2.1.5 Model Perilaku Tanah dalam Analisis Stabilitas Tubuh Embung Model perilaku mekanis tanah dapat dimodelkan pada berbagai tingkat akurasi. Beberapa model perilaku tanah tersebut adalah sebagai berikut: 1. Model Linear Elastis Model Linear Elastis menyatakan hukum Hooke tentang elastisitas linear isotropis. Model ini meliputi dua buah parameter kekakuan, yaitu modulus Young (E), dan angka Poisson (υ). Model linear elastis sangat terbatas untuk pemodelan perilaku tanah. Model ini terutama digunakan pada struktur yang kaku dalam tanah. 2. Model Mohr Coulomb Model Mohr Coulomb sangat dikenal dan digunakan untuk pendekatan awal terhadap perilaku tanah secara umum. Model ini memperhitungkan 5 buah parameter, yaitu modulus Young (E), angka Poisson (υ), kohesi (c), sudut geser commit to user dalam (φ) dan sudut dilatansi(ψ).



3. Model Jointed Rock Model Jointed Rock merupakan model elastis-plastis dimana penggeseran plastis hanya dapat terjadi pada beberapa arah penggeseran tertentu saja. Model ini dapat digunakan untuk memodelkan perilaku dari batuan yang terstratifikasi atau batuan yang memiliki kekar (joint). 4. Model Hardening Soil Model Hardening Soil merupakan model hiperbolik yang bersifat elastoplastis yang diformulasikan dalam lingkup plastisitas dari pengerasan akibat friksi. Model ini telah mengikutsertakan kompresi hardening untuk memodelkan pemampatan tanah yang tidak dapat kembali seperti semula saat menerima pembebanan yang kompresif. Model berderajat dua ini dapat digunakan untuk memodelkan perilaku tanah pasiran, kerikil serta jenis tanah yang lebih lunak seperti lempung dan lanau. 5. Model Soft Soil Model Soft Soil merupakan model Cam-Clay yang digunakan untuk memodelkan perilaku tanah lunak seperti lempung terkonsolidasi normal dan gambut. Model ini paling baik digunakan untuk situasi kompresi primer. 6. Model Soft Soil Creep Model Soft

Soil Creep merupakan

model berderajat

dua yang

diformulasikan dalam lingkup viskoplastisitas. Model ini dapat digunakan untuk memodelkan perilaku tanah lunak yang bergantung pada waktu seperti lempung terkonsolidasi normal dan gambut serta telah mengikutsertakan kompresi logaritmik. Penggunakan model disarankan untuk pertama kali menggunakan model MohrCoulomb untuk analisis yang relatif cepat dan sederhana. Apabila tidak diperoleh data tanah yang memadai, maka tidak diperlukan untuk melanjutkan analisis dengan menggunakan model-model lainnya, (R.B.J. Brinkgreve, 2007).

commit to user



2.2 Dasar Teori

2.2.1 Dasar Teori Perhitungan Hidrologi Perhitungan awal dalam penelitian ini adalah analisis hidrologi yang digunakan untuk menentukan banjir rencana sehingga dapat digunakan sebagai dasar perhitungan stabilitas bendungan tanah dan kemampuan proteksi lereng hulu bendungan di Embung Kedungsono. Analisis hidrologi yang perlu diperhitungkan adalah sebagai berikut: 2.2.1.1 Analisis Hujan Rata-Rata Kawasan Hujan rata-rata kawasan merupakan harga rata-rata curah hujan yang terdiri dari beberapa stasiun pengukur hujan yang berada di dalam dan/ atau di sekitar daerah aliran sungai tersebut. Cara yang biasa digunakan untuk menghitung hujan rata-rata kawasan ada 3 macam, yaitu: a. Rata-rata aljabar b. Poligon Thiessen c. Isohyet Poligon Thiessen adalah metode yang dipilih dalam penelitian ini karena beberapa pertimbangan: 1. Luas DAS yang tidak terlalu luas yaitu 7.3 km2 2. Daerah sekitar berupa dataran 3. Stasiun hujan terbatas Prosedur Metode Poligon Thiessen adalah sebagai berikut: 1. Plot lokasi pos-pos penakar hujan pada peta DAS kemudian hubungkan antar pos-pos penakar hujan yang berada di dalam dan/ atau di luar DAS dengan garis lurus sehingga terbentuk jaringan segitiga-segitiga. 2. Tarik garis tegak lurus di tengah-tengah garis yang menghubungkan antar stasiun (garis sumbu pada tiap sisi segitiga) sehingga membentuk poligon. 3. Daerah yang dibatasi oleh garis poligon atau oleh batas DAS merupakan commit to useryang berada di dalamnya. kawasan yang hujannya diwakili oleh stasiun



4. Hujan rata-rata DAS dihitung dengan persamaan sebagai berikut: n

P1 A1 + P2 A2 + .....+ Pn An P= = A1 + A2 + .....+ An

å

i =1 n

å

i=1

dengan:

P1 A 1

(2.1) A i1

P1, P2, Pn = curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2, ..., n A1, A2, An = luas areal poligon 1, 2, ...., n n = banyaknya pos penakar hujan

2.2.1.2 Analisis Statistik Analisis statistik yang diperlukan dalam hidrologi khususnya dalam menentukan hujan rencana adalah analisis distribusi frekuensi dimana setiap distribusi frekuensi memiliki sifat-sifat khas. Setiap data hidrologi memerlukan pengujian dengan sifat-sifat statistik masing-masing distribusi frekuensi. Sifat-sifat atau parameter statistik yang berkaitan dengan analisis data antara lain: 1. Rata-rata (Mean, X) n

X =

å

X

i =1

i

(2.2)

n

dengan: X Xi n

= nilai rata-rata = nilai varian ke i = jumlah data

2. Simpangan Baku (Standard Deviation, S) n

å (x

S =

i =1

i

- x )2

(2.3)

n- 1

dengan: S X Xi n

= simpangan baku = nilai rata-rata = nilai varian ke-i = jumlah data

commit to user



3. Koefisien Kemencengan (Coefficient of Skewness, Cs) n n å (X i- X )3 (n-1 )(n- 2 ) i = l Cs= S3 dengan: Cs X Xi n S

(2.4)

= koefisien skewness = nilai rata-rata = nilai varian ke-i = jumlah data = simpangan baku

4. Koefisien Kurtosis (Coefficient of Curtosis, Ck)

å (X - X ) n

n2 Ck=

4

i

i=l

(n-1 ) (n- 2 ) (n-3 ) S 4

(2.5)

dengan: Ck X Xi n S

= koefisien kurtosis = nilai rata-rata = nilai varian ke-i = jumlah data = simpangan baku

5. Koefisien Variasi (Coefficient of Variation, Cv) S X

=

Cv

(2.6)

dengan: Cv S X

= koefisien variasi = simpangan baku = nilai rata-rata

Perhitungan frekuensi hujan rencana menggunakan empat jenis distribusi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi, antara lain: 1) Distribusi Normal Persamaan yang digunakan adalah:

P(t ) =

1 σ 2π

-1 2 t .e 2

commit to user

(2.7)



X -µ σ

=

t

(2.8)

dengan: P(t) p e X m

= fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal) = 3.14156 = 2.71828 = variabel acak kontinu = rata-rata nilai X = simpangan baku dari nilai X

s

2) Distribusi Log Normal Persamaan yang digunakan dapat dinyatakan sebagai model matematik sebagai berikut: Y = log X

(2.9)

Y = Y + K. S K = Y- Y S dengan: Y Y S K

(2.10) (2.11)

= perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T -tahun = nilai rata-rata hitung variat = simpangan baku nilai variat = faktor frekuensi yang merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang

3) Distribusi Log Pearson III Langkah-langkah penggunaan ditribusi Log Pearson Type III: 1. Ubah data hujan ke dalam bentuk logaritmis, X = log X

(2.12)

2. Hitung harga rata-rata: n

Log

=

å LogX i =1

(2.13)

i

X 3. Hitung harga simpangan baku n

å (LogX

S=

i =1

)

2

n

i

- Log X

n -1

4. Hitung koefisien kemencengancommit to user n

nå (Log xi - Log x )3 i =1

(n - 1 )(n - 2 )S 3

(2.14)



Cs =

(2.15)

5. Hitung logaritma hujan atau banjir dengan periode ulang T dengan rumus: log XT = log X + K.S

(2.16)

dengan: Log Log Xi n S Cs K

= nilai rata-rata = nilai varian ke-i = banyaknya data = standar deviasi = koefisien skewness = variabel standar (Lampiran B)

4) Distribusi Gumbel Persamaan yang digunakan adalah: X = X + S.K

(2.17)

dengan: X S

= harga rata-rata sampel = simpangan baku sampel Faktor probabilitas K untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat dinyatakan

dalam persamaan: Y Tr - Y Sn

K =

n

(2.18)

dengan: Yn Sn YTr YTr

= reduced mean yang tergantung jumlah sampel/ data n (Lampiran B) = reduced standard deviation yang juga tergantung pada jumlah sampel / data (n) (Lampiran B) = reduced variate yang dapat dihitung dengan persamaan berikut ini = -ln ìí - ln Tr - 1 üý (2.19) î

Tr

þ

Hubungan antara parameter dasar statistik sebagai sifat khas dengan beberapa distribusi frekuensi ditunjukkan dalam Tabel 2.4.

commit to user Tabel 2.4 Syarat pemilihan distribusi frekuensi



Cc

Cs

3,0

0

-

3 x Cv

Log Pearson Tipe III

bebas

Bebas

Gumbel

5,4002

1,1396

Distribusi Frekuensi Normal Log Normal

Sumber: Sri Harto Br, 1993

Selain menghitung distribusi frekuensi, curah hujan maksimum juga harus diperhitungkan menggunakan Metode Hersfield sebagai berikut: XT = X n + K. Sn

(2.20)

dengan: XT Xn K S

= = = =

hujan banjir maximum yang mungkin terjadi nilai rata-rata hujan / banjir maksimum tahunan faktor frekuensi / koefisien Hersfield standar deviasi data hujan maksimum tahunan

Dengan XT diubah menjadi Xm (curah hujan maksimum terkoreksi atau nilai PMP) dan K diubah menjadi Km (faktor pengali terhadap standar deviasi). Sehingga rumus diatas menjadi: Xm = X n + Km Sn

(2.21)

Setelah analisis data dilakukan untuk mendapatkan parameter statistik, selanjutnya parameter-parameter tersebut dicocokkan dengan kriteria yang ada pada tiap jenis distribusi. Distribusi yang ada antara lain Normal, Log Normal, Log Pearson Tipe III, dan Gumbel dengan kriteria sebagai berikut: 1. Normal Kiteria distribusi Normal adalah menggunakan parameter statistik µ (mean)dan σ (standard deviation). Bentuk kurvanya simetris terhadap X = µ dan grafiknya selalu di atas sumbu datar X serta berasimtut dengan sumbu X. 2. Log Normal Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan mengikuti distribusi Log Normal. commit to user 3. Log Pearson Tipe III



Tiga parameter penting dalam Log Pearson Tipe III adalah nilai rata-rata, simpangan baku, dan koefisien kemencengan. Jika koefisien kemencengan sama dengan nol, maka distribusi kembali ke distribusi Log Normal. 4. Gumbel Gumbel menggunakan harga ekstrim untuk menunjukkan bahwa dalam deret harga-harga ekstrim X1, X2, X3, ..., Xn mempunyai fungsi distribusi eksponensial ganda.

2.2.1.3 Analisis Hujan Jam-Jaman Intensitas hujan dapat dihitung dengan Rumus Mononobe sebagai berikut: R 24 é T ù 2 / 3 = R t T êë t úû

(2.22)

dengan: Rt R24 T t

= Intensitas curah hujan rerata dalam t jam = Hujan harian maksimum rerata (mm) = durasi hujan (jam) = waktu hujan (jam ke- ) R24 (hujan harian maksimum rerata) pada persamaan 2.22 diambil nilai 1

untuk mencari persentase hujan yang kemudian dikalikan hujan kala ulang. Durasi hujan Embung Kedungsono di Kabupaten Sragen mengacu pada laporan perencanaan hidrologi dari PT. Wahana Krida Konsulindo, yaitu selama 6 jam/hari. Setelah didapatkan sebaran hujan jam-jaman tesebut, kemudian dapat dihitung ratio sebaran hujan sebagai berikut (C.D. Soemarto, 1995) : RT = t. Rt - (t-1). R(t-1) dengan: RT Rf R(t-1) t

= curah hujan pada jam ke t = intensitas curah hujan rerata dalam t jam = rerata hujan dari awal sampai dengan jam ke (t-1) = waktu hujan (jam ke- )

commit to user 2.2.1.4 Menentukan Koefisien Pengaliran

(2.23)



Koefisien pengaliran dapat dihitung dengan memperhatikan faktor iklim dan fisiografi. Pada studi ini koefisien pengaliran ditetapkan berdasarkan kondisi tata guna lahan. Persamaan yang digunakan untuk menghitung koefisien pengaliran: C = Cp + Ct + Co + Cs + Cc

(2.24)

dengan: Cp Ct Co Cs Cc

= komponen C yang disebabkan oleh intensitas hujan yang bervariasi = komponen C yang disebabkan oleh keadaan topografi = komponen C yang disebabkan oleh tampungan permukaan = komponen C yang disebabkan oleh infiltrasi = komponen C yang disebabkan oleh penutup lahan

Harga komponen C ditunjukkan dalam Tabel 2.5, Tabel 2.6, Tabel 2.7, Tabel 2.8, dan Tabel 2.9. Tabel 2.5 Harga komponen C oleh intensitas hujan Intensitas Hujan (mm/jam)

Cp

< 25

0.05

25 – 50

0.15

50 – 75

0.25

> 75

0.30

Sumber: Ibnu Kasiro, Wanny Adidharma, Bhre Susantini Rusli, CL. Nugroho dan Sunarto, 1997

Tabel 2.6 Harga komponen C oleh faktor topografi Keadaan Topografi

Kemiringan (m/km)

Ct

200

0.10

Berbukit-bukit

100 – 200

0.05

Landai

50 – 100

0.00

0 – 50

0.00

Curam dan tidak rata

Hampir datar


commit to user Tabel 2.7 Harga komponen C oleh tampungan permukaan



Tampungan permukaan

Co

1.

Daerah pengaliran yang curam, sedikit depresi permukaan

0.10

2.

Daerah pengaliran yang sempit dengan sistem teratur

0.05

3.

Tampungan dan aliran permukaan yang berarti, terdapat kolam,

0.05

berkontur 4.

Sungai berkelok-kelok dengan usaha pelestarian lahan

0.00


Tabel 2.8 Harga komponen C oleh faktor infiltrasi Kemampuan infiltrasi tanah

k (cm/dt)

Cs

< 10-5

0.25

Infiltrasi lambat (lempung)

10-5- 10-6

0.20

Infiltrasi sedang (loam)

10-3-10-4

0.10

10-3

0.05

Infiltrasi besar (tidak terdapat penutup lahan)

Infiltrasi cepat (pasir tebal, tanah beragregat baik)


Tabel 2.9 Harga komponen C oleh penutup lahan Penutup tumbuh-tumbuhan pada daerah pengaliran

Cc

1.

Tidak terdapat tanaman yang efektif

0.25

2.

Terdapat padang rumput yang baik sebesar 10%

0.20

3.

Terdapat padang rumput yang baik sebesar 50%, ditanami atau

0.10

banyak pepohonan 4.

Terdapat padang rumput yang baik sebesar 90%, hutan

0.05


2.2.1.5 Analisis Debit Banjir Rencana Analisis debit banjir rencana dihitung menggunakan HSS Gama I. HSS Gama I merupakan salah satu metode empiris yang dikembangkan oleh Dr. Ir. Sri Harto Br. Dip. H. Parameter empiris persamaan HSS Gama I dapat diturunkan berdasarkan karakteristik fisik DAS dan data hujan. commit to user Grafik HSS Gama I diilustrasikan seperti pada Gambar 2.8. Qp 3

Q (m /dt)

Qt= Qp . e -(t/K)



Gambar 2.8 Hidrograf Satuan Sintetik Gama-I

dengan: Waktu naik TR dinyatakan dalam persamaan: TR

= 0.43 (L/100 SF)3 + 1.0665 SIM + 1.2775

(2.25)

dengan: TR L SF SIM

= waktu naik (jam) = panjang sungai (km) = faktor sumber, yaitu perbandingan antara jumlah panjang sungai sungai tingkat satu dengan jumlah panjang sungai-sungai semua tingkat. = faktor simetri, yaitu hasil kali antara faktor lebar (WF) dengan luas DAS sebelah hulu (RUA).

Debit Puncak (Qp) dinyatakan dengan rumus: Qp

= 0,1836 . A 0,5886 . TR -0,4008 . JN 0,2381

(2.26)

dengan: Qp A TR JN

= debit puncak (m3/dt) = luas DAS (km2 ) = waktu naik (jam) = jumlah pertemuan sungai, yaitu jumlah semua pertemuan sungai di dalam DAS tersebut. Jumlah ini tidak lain adalah jumlah pangsa sungai tingkat satu dikurangi satu.

Waktu dasar (TB) dinyatakan dengan rumus: TB

= 27,4132 . TR 0,1457 . S -0,0956 . SN 0,7344 . RUA 0,2574

dengan: TB TR

= waktu dasar (jam) = waktu naik (jam)

commit to user

(2.27)


S SN RUA


= kelandaian sungai = frekuensi sumber, yaitu perbandingan antara jumlah pangsa sungaisungai tingkat satu dengan jumlah pangsa sungai-sungai semua tingkat. = luas DAS sebelah hulu, yaitu perbandingan antara luas DAS yang diukur di hulu garis yang ditarik tegak lurus garis hubung antara stasiun hidrometri dengan titik yang paling dekat dengan titik berat DAS melewati titik tersebut.

Koefisien Penampungan (K) dinyatakan dengan rumus: K

= 0,5617 . A 0,1798 . S -0,1446 . SF -1,0697 . D 0,0452

(2.28)

dengan: K A S SF D

= = = =

koefisien tampungan luas DAS (km2 ) kelandaian sungai faktor sumber, yaitu perbandingan antara jumlah panjang sungai sungai tingkat satu dengan jumlah panjang sungai-sungai semua tingkat. = kerapatan jaringan kuras, yaitu jumlah panjang sungai semua tingkat tiap satuan luas DAS.

Kurva turun (Qt) dinyatakan dengan rumus: Qt

= Qp . e -(t/K)

(2.29)

dengan: Qt Qp t K

= debit pada waktu t (m3/dt) = debit puncak (m3/dt) = waktu dari saat terjadinya debit puncak (jam) = koefisien tampungan

Aliran dasar (Qb) dinyatakan dengan rumus: Qb

= 0,4751 . A0.6444 . D0.9430

(2.30)

dengan: Qb A D

= aliran dasar (m3/dt) = luas DAS (km2 ) = kerapatan jaringan kuras, yaitu jumlah panjang sungai semua tingkat tiap satuan luas DAS.

commit todalam user Gambar 2.9 Penetapan WF dan RUA seperti dijelaskan



Gambar 2.9 Sketsa penetapan WF dan RUA

2.2.1.6 Menghitung Volume Total Waduk Volume total waduk pada penelitian di Embung Kedungsono dihitung berdasarkan peta rupa bumi dengan skala 1: 25000. Caranya yaitu dengan mencari mencari volume yang dibatasi oleh dua garis kontur yang berurutan. Volume antara dua kontur dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut (Soedibyo, 1988) : 1 Va = x h x ( Fb + Fa + F b x F a ) (2.31) 3 dengan: Va h Fa Fb

= volume yang akan dicari pada elevasi a = beda tinggi antara dua kontur a dan b = luas embung pada elevasi a = luas embung pada elevasi b Setelah volume setiap elevasi diketahui, maka dapat digambarkan grafik

hubungan antara elevasi, luas, dan volume embung.

2.2.1.7 Perhitungan Penelusuran Banjir Penelusuran banjir merupakan prosedur untuk memperkirakan waktu dan besaran banjir di suatu titik di sungai berdasarkan data yang diketahui (asumsi data) di sungai sebelah hulu. Perhitungan penelusuran banjir dilakukan karena hidrograf commit to user banjir sebelum melimpah spillway mengalir melalui tampungan embung. Oleh



karena itu, puncak banjir akan direduksi oleh fungsi tampungan tersebut. Perhitungan penelusuran banjir menggunakan metode Tinggi Tampungan dengan rumus sebagai berikut: I–Q=

dS dt

(2.32)

Dimana: I

= rata-rata inflow (m3/dt)

Q

= rata-rata outflow (m3/dt)

S

= simpanan air (m3)

t

= tenggang waktu (jam)

Rata-rata outflow dihitung dari rumus spillway ambang lebar.

2.2.1.8 Perhitungan Hidrolika Kapasitas bangunan pelimpah dibangun berdasarkan pada banjir dengan periode ulang 50 tahun. Penetapan dimensi bangunan pelimpah menggunakan rumus pelimpah dengan ambang lebar, yaitu Q = C. B. H3/2

(2.33)

Dimana: Q

= debit outflow (m3/dt)

C

= koefisien limpahan

B

= lebar efektif mercu (m)

H

= tinggi air di atas pelimpah (m)

2.2.2 Dasar Teori Perhitungan Stabilitas Bendungan Tanah Hal yang perlu dilakukan untuk mengetahui stabilitas lereng bendungan tanah adalah dengan menghitung tegangan geser yang terbentuk sepanjang permukaan retak yang paling mungkin. Proses ini dinamakan analisis stabilitas lereng (slope stability analysis). Metode untuk menghitung stabilitas lereng telah banyak diperkenalkan oleh commit to user para ahli, yaitu dengan metode keseimbangan batas (Limit Equilibrium), antara lain



Method of Slice ( Fellenius, 1927, 1936), Bishop’s Simplified Method (Bishop, 1955), Janbu’s Simplified Method (Janbu, 1954, 1957, 1973), Morgenstern-price Method (Morgenstern dan Price, 1965), dan beberapa metode lainnya. Selain analisis menggunakan metode keseimbangan batas, analisis dapat dilakukan menggunakan metode elemen hingga (Finite Element Method) yang berdasarkan analisis matrik. Metode ini pertama kali diperkenalkan oleh Turner dkk (1956) untuk menyelesaikan analisis tegangan. Perhitungan analisis stabilitas lereng menuntut ketelitian dan ketekunan. Bahkan untuk variabel seperti lapisan tanah dan parameter kekuatan geser tanah merupakan pekerjaan yang membosankan karena harus melakukan iterasi yang berulang-ulang. Untuk itu, dibuatlah suatu program komputer untuk mempermudah perhitungan yang sulit dilakukan dengan cara manual. Program Slope/W merupakan program perhitungan stabilitas lereng dengan dasar metode Limit Equilibrium, sedangkan program PLAXIS menggunakan dasar metode Finite Element. Pada penelitian ini, perhitungan stabilitas lereng dibatasi dengan menggunakan metode Finite element lewat alat bantu program PLAXIS. PLAXIS adalah perkembangan dari software elemen hingga sebelumnya dan sudah tersedia fasilitas auto mesh yang secara otomatis membuat diskritisasi model, sehingga mudah untuk digunakan dalam membuat modeling tanah.

2.2.2.1. Metode Finite Element Evaluasi proteksi batukali yang diplester pada lereng hulu bendungan dan stabilitas bendungan dikaji dengan menggunakan Program Bantu (Package Software) SAP2000 dan

program

PLAXIS

dengan

metode pendekatan

perhitungannya menggunakan Finite Element Method (FEM). Secara garis besar FEM mempunyai 5 langkah dasar:

commit to user



a. Diskritisasi Diskritisasi atau Discretization merupakan pembagian suatu continuum menjadi sistem yang lebih kecil yang disebut sebagai finite element. Pada sistem ini terdapat nodal line, yang memisahkan elemen-elemen. Pertemuan antara nodal line disebut nodal point (Gambar 2.10).

Gambar 2.10 Contoh pembagian continuum menjadi elemen-elemen

b. Pemilihan fungsi aproximasi Langkah ini digunakan untuk menentukan displacement setiap element menggunakan polynomial berderajat n. Semakin tinggi n, semakin tinggi ketelitiannya. Displacement suatu node dituliskan sebagai: {u} = [N]{q}, dimana [N] adalah matriks fungsi interpolasi, {q}= {u1, u2, …, v1,v2, ..)T c. Penurunan persamaan elemen Penurunan persamaan elemen ini menggunakan metode variational atau residual (misalnya Metode Galerkin). Persamaan elemen dapat ditulis sebagai [k]{q} = {Q}, dimana [k] adalah matriks properti elemen, dan {Q} vektor gaya node. d. Assembling properti elemen ke persamaan global Persamaan-persamaan elemen pada langkah c dikombinasi sehingga menghasilkan stiffness relation untuk seluruh elemen. Langkah ini dibuat untuk mendapatkan kompatibilitas displacement setiap node. Stiffnes relation ditulis: [K] {r} = {R}, dimana [K] adalah global stiffness matriks, {r} adalah global nodal displacement vector, dan {R} adalah global nodal force vector. commit to user



e. Komputasi strain dan stress {e} = [B]{q} {s} = [C]{ e} = [C][B}{q} Faktor penentu solusi hasil Finite Element Method (FEM) adalah : a. Fisik: idealisasi model dan boundary condition b. Numerik: keakuratan, stabilitas, dan konsistensi c. Human: formulasi, alternatif, dan interpretasi d. Computer: input, waktu, dan software

2.2.2.2. Analisis Efektifitas Pelat Proteksi Analisis stabilitas pelat proteksi menggunakan alat bantu program SAP2000. Data yang diperlukan dalam analisis ini adalah data properti tanah urugan, data properti pelat proteksi dan beban luar yang bekerja pada pelat proteksi tersebut.

Frame Beton Pelat Proteksi batukali diplester (pelat proteksi)

Frame Beton Pelat Proteksi batukali diplester (pelat proteksi)

Gambar 2.11 Pelat Proteksi Embung Kedungsono

commit to user



1) Pemodelan Struktur Pelat Proteksi Analisis stabilitas pada pelat proteksi diperhitungkan pada kondisi paling ekstrim, yaitu setinggi puncak embung. Gaya-gaya yang bekerja dimodelkan sebagai berikut :

a

b

Gambar 2.12 Pemodelan gaya pada struktur pelat proteksi (a. kondisi nyata b. pemodelan gaya)

2) Tumpuan Struktur Pelat Proteksi Pelat Proteksi bersandar pada tanah urugan. Pemodelan tanah sebagai tumpuan pada SAP2000 menggunakan NLLink. Cara kerja NLLink seperti pegas elastis dalam mendukung beban. Kemampuan tanah dalam mendukung beban tergantung dari modulus of subgrade reaction (ks) tanah yang bersangkutan. Besarnya ks berlainan untuk setiap jenis tanah dan nilai ks arah horisontal (ksh) juga berbeda dengan ks arah vertikal (ksv). Pada perhitungan praktis nilai ksh diambil dua kali nilai ksv. Joseph E.Bowles merumuskan dan membuat tabel koefisien tanah sebagai tumpuan: ksh = 2.ksv

(2.34)

Tabel 2.10 Nilai modulus of subgrade arah horisontal (ksh) Material Dense sandy gravel Medium dense coarse sand Medium sand Fine of silty, fine sand Stiff clay (wet) Stiff clay (saturated) Medium clay (wet) Medium clay (saturated) Soft clay Sumber : Joseph E.Bowles, 1984

Nilai (MN/m3) 220 - 400 160 - 300 110 - 280 80 - 200 60 - 220 30 - 110 40 - 140 10 - 80 commit 2 - to40user



Tabel 2.11 Parameter Konsistensi Tanah Kohesif berdasarkan Kekuatan Gesernya

Kaku (stiff) Menengah (medium)

Kuat geser (c) kN/m2 100 - 150 50 - 75

Lunak (soft)

20 - 40

Konsistensi

Sumber : Craig (1994)

3) Pembebanan Langkah ketiga setelah pemodelan struktur dan pendefinisian tumpuan struktur adalah memberikan gaya atau beban pada struktur pelat tersebut. Beban yang bekerja terdiri atas beban sendiri dan beban luar.

3.1) Berat Sendiri Struktur Berat struktur merupakan berat sendiri akibat gaya gravitasi. Berat sendiri ini telah diperhitungkan oleh program SAP2000 secara otomatis sesuai data material yang dimasukkan, meliputi : -

Berat Pelat Proteksi

-

Berat Frame Beton

Berat tanah urugan tidak diperhitungkan karena sebagai tumpuan. Tabel 2.12 Data Material Pelat Proteksi Material Data

Pasangan Batukali diplester

Massa (ton) per m3 Berat (kN) per m3 Modulus Elastisitas (ton/m2) Poisson Ratio Fy Fc

Frame Beton

Besi Tulangan

0,22

0,24

0,7981

2,20 2.000.000 0,30 -

2,40 2.531.050 0,20 42.184 2.812

7,981 20.389.019 0,3 0,3 -

3.2) Beban Luar Beban luar merupakan berat air dan berat lumpur akibat gravitasi, sehingga beban semakin meningkat akibat kedalaman. a. Beban Air

commit to user Beban air menekan tegak lurus bidang dengan variabel kedalaman.



Pair = γw x h dengan :

(2.35)

γw = berat volume air = 1 t/m

3

h = variabel kedalaman dihitung dari muka air (m) b. Beban Lumpur Beban lumpur yang dihitung hanya berat sendiri akibat gravitasi Plumpur = γs x h dengan :

(2.36)

γs = γs’ (Gs-1)/Gs γs’= berat volume kering tanah = 1,6 t/m3 λ = berat volume butir = 2,65 menghasilkan γs = 1 t/m3 h = variabel kedalaman dihitung dari muka air (m)

Perhitungan beban luar akibat air dan lumpur, ketinggian muka air dan lumpur dihitung setinggi puncak embung (crest) agar hasilnya lebih aman dan mempermudah perhitungan. Hal ini diperkenankan sesuai Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 yang mensyaratkan beban ditempatkan sedemikian rupa sehingga memberikan pengaruh yang paling berbahaya pada konstruksi tersebut dan beban boleh lebih besar dari total kombinasi beban hingga 16%.

3.3) Kombinasi Beban Perhitungan berat struktur, beban air dan beban lumpur digabung untuk memperoleh beban keseluruhan yang harus dipikul oleh struktur. Gabungan beban ini disebut beban kombinasi. Beban kombinasi direncanakan : Bcomb = 1,2Bs + 1,6Ba + 1,6Bl dengan :

(2.37)

Bcomb = beban kombinasi Bs

= berat struktur sendiri

Ba

= beban air

Bl

= beban lumpur

Kombinasi pembebanan tanpa beban angin dan tanpa beban gempa disebut pembebanan tetap, sedangkan kombinasi pembebanan dengan beban angin atau beban gempa disebut pembebanan sementara. commit to user



Pada perhitungan dalam penelitian ini hanya menggunakan pembebanan tetap, yaitu dengan meniadakan beban angin atau beban gempa.

3.4) Input Pembebanan Beban air dan beban lumpur menekan secara bersamaan pada bidang pelat proteksi sekaligus juga menekan bidang frame beton.. Pemodelan gaya beban yang bekerja pada pelat dalam program SAP2000 sebagai berikut : -

Pada pelat proteksi, beban air dan lumpur dimodelkan sebagai beban Pressure yang menekan pelat proteksi.

-

Pada frame arah y, beban air dan lumpur dimodelkan sebagai beban trapezoidal yang menekan tegak lurus bidang frame.

-

Pada frame beton arah x, beban air dan lumpur dimodelkan sebagai beban merata yang menekan tegak lurus bidang frame.

-

Beban berat sendiri diperhitungkan secara otomatis, baik berat pelat proteksi, berat frame beton maupun berat tubuh embung terhadap gaya gravitasi. Beban pressure (ton/m2) yang menekan bidang pelat Beban merata (ton/m) yang membebani frame arah x y x

Beban trapezoidal (ton/m) yang membebani frame arah y

Gambar 2.13 Ilustrasi pemodelan beban luar (beban air dan lumpur)

4) Tegangan Pelat Beton yang Diijinkan Perhitungan penampang pelat proteksi merupakan perhitungan tegangantegangan dan / atau ukuran yang commit diperlukan akibat momen-momen dan gaya-gaya to user



yang bekerja padanya. Dalam hal ini pelat proteksi dianggap merupakan bahan yang elastis sempurna, sehingga dapat digunakan prinsip-prinsip dari teori elastisitas. Penampang pelat proteksi yang memikul beban hingga terjadi tegangan kritis tidak boleh melampaui tegangan bahan yang diijinkan. Apabila tegangan pada pelat tersebut telah melampaui tegangan ijin, maka pelat tersebut sudah mengalami fase plastis sehingga dianggap sudah mulai terjadi keretakan. Pelat proteksi pada kasus ini terbuat dari pasangan batukali yang diplester. Bahan pasangan batukali tidak termuat dalam peraturan beton maupun peraturan pembebanan, sehingga dilinierkan dengan beton. Asumsi tersebut diambil dengan dasar bahwa pelat tersebut menggunakan penguat frame beton dengan mutu K175. Pasangan batukali pada pelat tersebut juga menggunakan spesi campuran beton 1:3, sehingga pengambilan asumsi pelat proteksi sebagai beton masih relevan. Tabel 2.13 Tegangan yang diijinkan Mutu

Notasi

Kekuatan Tekan Beton Karakteristik Lentur tanpa dan/atau dengan gaya normal : tekan

σ'bk

B1 100

σ'b σ'bs

tarik Gaya aksial : tekan tarik

σ'b σ'bs

Tegangan yang Diijinkan (kg/cm2) Pada Pembebanan Tetap Pada Pembebanan Sementara Umum B 1 K125 K175 K225 Umum K125 K175 K225 125

175

225

σ'bk

100

125

175

225

σ'bk

35

40

60

75

0,33 σ'b

55

70

100

125

0,56 σ'b

5

5,5

6,5

7

7

7,5

9

10

0,63

35 4

40 4

60 5

75 5,5

55 5

70 5,5

100 6,5

125 7,5

0,48

σ'bk

0,33 σ'b 0,36

σ'bk

Sumber : Peraturan Beton Bertulang Indonesia, 1971

2.2.2.3. Analisis Stabilitas Tubuh Embung Analisis stabilitas tubuh embung menggunakan metode elemen hingga (finite element) dengan alat bantu program PLAXIS. Analisis stabilitas pada penelitian ini berdasarkan safety factor atau tingkat keamanan terhadap deformasi dan tegangan yang terjadi. commit to user

σ'bk

0,56 σ'b 0,51

σ'bk



1) Pemodelan Perilaku Material Tanah Model material merupakan suatu persamaan matematis yang menyatakan hubungan antar tegangan dan regangan. Model material untuk tanah dan batuan secara umum dan juga dalam PLAXIS dinyatakan sebagai suatu hubungan antara peningkatan tegangan efektif (σ’) tertentu dan peningkatan regangan tertentu (ε’). Hubungan tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk : (2.38)

adalah matriks kekakuan material. Pada pendekatan ini terlihat bahwa tekanan air pori secara eksplisit dipisahkan dari hubungan tegangan-regangan. Model material yang paling sederhana dalam PLAXIS didasarkan pada hukum Hooke untuk perilaku elastis linier isotropis. Model ini dinamakan sebagai model Linier Elastis, namun model ini juga menjadi dasar dari model-model yang lain. Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan persamaan :

(2.39)

Matriks kekakuan elastis dari material seringkali dinotasikan sebagai

. Dua

buah parameter yang digunakan dalam model ini, yaitu modulus Young (E’) dan angka Poison efektif (υ’). Tanah dan batuan cenderung untuk berperilaku sangat tidak linear saat menerima pembebanan. Perilaku tegangan-regangan yang non-linear ini dapat dimodelkan dalam beberapa tingkat pemodelan. Jumlah parameter yang diperlukan akan semakin banyak untuk tingkat pemodelan yang semakin tinggi. Model MohrCoulomb yang telah dikenal luas merupakan model pendekatan derajat pertama dari perilaku tanah yang sesungguhnya. Model elastis-plastis-sempurna ini membutuhkan lima buah parameter dasar berupa Modulus Young (E), angka Poisson (υ), kohesi (c), sudut geser dalam (f) dan sudut dilatansi (ψ). Hubungan commit to user antara lima parameter tersebut ditunjukkan oleh Gambar 2.14.



Gambar 2.14 (a) Bentuk umum hasil uji triaksial terdrainase (b) Model Elastis-Plastis

2) Parameter Dasar Model Mohr-Coulomb Model Mohr-Coulomb membutuhkan total lima buah parameter yang umum digunakan oleh para praktisi geoteknik dan dapat diperoleh dari uji-uji yang umum dilakukan di laboratorium. Parameter-parameter tersebut bersama dimensi dasarnya adalah sebagai berikut : E : Modulus Young [kN/m2]

c : Kohesi [kN/m2]

ν : Angka Poisson [-]

ψ : Sudut dilatansi [°]

f: Sudut geser dalam [°]

commit to user

Gambar 2.15 Lembar-tab Parameter untuk model Mohr-Coulomb dalam PLAXIS



2.1) Modulus Young (E) PLAXIS menggunakan Modulus Young sebagai modulus kekakuan dasar dalam model elastis dan model Mohr-Coulomb, tetapi beberapa modulus alternatif juga ditampilkan. Modulus kekakuan mempunyai dimensi sama dengan dimensi tegangan. Nilai dari parameter kekakuan yang digunakan dalam suatu perhitungan memerlukan perhatian khusus karena kebanyakan material tanah menunjukkan perilaku yang non-linier dari awal pembebanan. Dalam mekanika tanah, kemiringan awal dari kurva teganganregangan umumnya dinotasikan sebagai E0 dan modulus secant pada 50% kekuatan dinotasikan sebagai E50 (lihat Gambar 2.16). Untuk material dengan rentang elastisitas linier yang lebar maka penggunaan E0 adalah realistis, tetapi untuk masalah pembebanan pada tanah, umumnya digunakan E50.

Gambar 2.16 Definisi E0 dan E50 untuk hasil uji triaksial terdrainase standar

Modulus pembebanan E50 untuk tanah cenderung semakin meningkat terhadap peningkatan tekanan keliling (confining pressure) yang bekerja. Karena itu, lapisan tanah yang dalam cenderung mempunyai kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan dengan lapisan tanah yang dangkal.

2.2) Angka Poisson (ν) Uji triaksial terdrainase standar dapat menghasilkan pengurangan volume yang signifikan pada awal pemberian beban aksial yang menghasilkan konsekuensi berupa nilai angka Poisson awal (ν0) yang rendah. Pada penggunaan model MohrCoulomb, secara umum direkomendasikan commit to usermenggunakan nilai yang tinggi.



Penentuan angka Poisson cukup sederhana jika model elastis atau model MohrCoulomb digunakan untuk pembebanan gravitasi (dengan meningkatkan ΣMweight dari 0 ke 1 pada perhitungan plastis). Dalam banyak kasus akan diperoleh nilai ν yang berkisar antara 0.3 dan 0.4. Umumnya, nilai tersebut tidak hanya digunakan pada kompresi satu dimensi, tetapi juga juga dapat digunakan untuk kondisi pembebanan lainnya.

2.3) Kohesi (c) Kekuatan berupa kohesi mempunyai dimensi tegangan. PLAXIS dapat menangani pasir non-kohesif (c = 0), tetapi beberapa pilihan tidak akan berjalan dengan baik. Untuk menghindari hal ini, disarankan untuk memasukkan nilai yang kecil untuk kohesi (gunakan c > 0.2 kPa). PLAXIS juga memiliki pilihan khusus untuk masukan suatu lapisan tanah dimana nilai kohesi meningkat terhadap kedalaman. 2.4) Sudut geser dalam (f) Nilai sudut geser dalam, f (phi), dimasukkan dalam dimensi derajat. Sudut geser dalam yang tinggi, seperti pada pasir padat, akan mengakibatkan peningkatan beban komputasi plastis. Waktu komputasi akan meningkat kurang-lebih secara eksponensial terhadap sudut geser dalam. Karena itu, sudut geser dalam yang tinggi sebaiknya dihindari saat melakukan perhitungan awal untuk suatu proyek tertentu. Sudut geser dalam akan menentukan kuat geser seperti ditunjukkan pada Gambar 2.17 dengan menggunakan lingkaran tegangan Mohr.

commit to user Gambar 2.17 Lingkaran-lingkaran tegangan saat mengalami leleh;satu lingkaran menyentuh garis keruntuhan Coulomb.



2.5) Sudut dilatansi (ψ) Sudut dilatansi, ψ (psi), dinyatakan dalam derajat. Selain tanah lempung yang terkonsolidasi sangat berlebih, tanah lempung cenderung tidak menunjukkan dilatansi sama sekali (yaitu ψ = 0). Dilatansi dari tanah pasir bergantung pada kepadatan serta sudut gesernya. Untuk pasir kwarsa besarnya dilatansi kurang lebih adalah ψ ≈ φ – 30°

(2.40)

Walaupun demikian, dalam kebanyakan kasus sudut dilatansi adalah nol untuk nilai φ kurang dari 30°. Nilai negatif yang kecil untuk ψ hanya realistis untuk tanah pasir yang sangat lepas.

3) Proses Perhitungan FiniteElement dalam PLAXIS Metode finite element dalam program PLAXIS dapat menghasilkan keluaran tingkat keamanan tubuh embung terhadap deformasi dan tegangan yang terjadi. Program ini memuat beberapa perhitungan, yaitu perhitungan aliran air tanah, perhitungan konsolidasi, formulasi elemen hingga yang berkaitan, dan aturan integrasi berbagai elemen yang didefinisikan dalam PLAXIS.

3.1) Perhitungan Angka Keamanan (Safety Factor) Analisis stabilitas lereng dilakukan dengan penentuan angka aman. Angka aman didapatkan dengan membandingkan kekuatan geser dari tanah yang bersangkutan dengan tegangan geser rata-rata yang terjadi sepanjang bidang longsor. Umumnya angka aman didefinisikan seperti persamaan 2.41. F=

tf td

(2.41)

dengan F

tf td

= angka aman terhadap kekuatan tanah = kuat geser rata-rata dari tanah = tegangan geser rata-rata yang bekerja sepanjang bidang longsor commit to user



Kuat geser merupakan gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Kuat geser tanah terdiri dari dua komponen yaitu kohesi dan geseran, dan dapat dinyatakan dengan persamaan 2.42.

t f = c + s tan f

(2.42)

dengan c

= kohesi

f

= sudut geser dalam

s

= tegangan normal rata-rata pada permukaan bidang longsor

Dengan cara yang sama didapatkan persamaan 2.43.

t d = cd + s tan fd

(2.43)

dengan cd adalah kohesi dan fd sudut geser yang bekerja sepanjang permukaan bidang longsor. Sehingga angka aman didapatkan persamaan 2.44. F=

c + s tan f cd + s tan fd

(2.44)

Apabila F = 1, maka lereng adalah dalam keadaan kritis (akan longsor). Lereng dalam keadaan aman apabila kekuatan geser rata-rata tanah lebih besar daripada tegangan geser rata-rata yang bekerja sepanjang bidang longsor. Umumnya harga 1,5 untuk angka keamanan terhadap kekuatan geser dapat diterima untuk merencanakan stabilitas lereng. Pada program PLAXIS proses perhitungan angka keamanan dilakukan secara otomatis dengan cara pengurangan nilai c dan tan f secara bertahap hingga mencapai keruntuhan.

3.2) Tahap Perhitungan Stabilitas Tubuh Embung dalam PLAXIS Elevasi muka air yang bervariasi dapat bekerja pada tubuh embung. Perubahan muka air dan perubahan distribusi tekanan air pori akan mempengaruhi stabilitas tanah embung. Pada penelitian ini, analisis stabilitas difokuskan pada perubahan muka air, yaitu commit to user


-


Stabilitas embung sesaat setelah embung dan pelat proteksi selesai dibangun. Pada kondisi ini air reservoir belum ada, sehingga perhitungan hanya melibatkan berat struktur itu sendiri, sedangkan pengaruh air hanya disebabkan oleh air tanah yang ada pada pondasi embung.

-

Stabilitas embung saat muka air reservoir mencapai level normal. Pada kondisi ini pengaruh air luar sudah diperhitungkan, baik yang melalui tubuh embung bila pelat proteksi rusak maupun melalui pondasi embung.

-

Stabilitas embung saat muka air reservoir mencapai level banjir pada kala ulang 1000 tahun. Kemampuan menahan banjir kala ulang 1000 tahun adalah syarat pembangunan bendungan kecil.

-

Stabilitas embung saat muka air reservoir mencapai level banjir PMF (Probable Maximum Flood), yaitu banjir terbesar yang mungkin dapat terjadi pada wilayah sekitar embung dibangun. Kondisi ini perlu diperhitungkan mengingat sudah terjadi perubahan iklim yang menyebabkan terjadinya banjir di luar perhitungan banjir secara statistik.

-

Stabilitas embung saat terjadi rapid drawdown, yaitu saat muka air reservoir surut secara tiba-tiba. Perhitungan dimulai saat muka air pada level normal, kemudian mendadak surut hingga muka air tinggal 1 meter.

2.2.3 Dasar Teori Pemilihan Metode Perbaikan Output dari perhitungan stabilitas embung di atas adalah tingkat keamanan embung. Apabila stabilitas embung dinyatakan oleh analisis tidak aman, maka proses selanjutnya adalah pemilihan alternatif perbaikan stabilitas. Alternatif perbaikan ini menggunakan beberapa kriteria yang sangat potensial untuk dilaksanakan. Dalam memilih alternatif perbaikan, setiap nilai (kriteria atau indikator) memiliki pengaruh atau bobot yang sama atau bahkan berbeda. Untuk dapat memilih dengan bobot perimbangan kriteia yang adil sangatlah sulit. Untuk memecahkan permasalahan ini dikenal dua metode yang awam digunakan dalam analisis yaitu pembobotan kriteria dengan expert choice, atau menggunakan metode multi criteria analysis. Metode yang pertama mengunakan commit to user bantuan program komputer untuk menentukan faktor bobot untuk setiap kriteria,



sedangkan metode yang kedua menggunakan bobot sesuai dengan kriteria yang dianggap dominan. Misalkan durabilitas sangat penting, maka di beri bobot 2 atau 3 kali dari yang lainnya. Dalam analisis penentuan rangking metode perbaikan dalam penelitian ini menggunakan metode multi kriteria analisis dengan pertimbangan lebih mudah melakukan perubahan dalam penentuan bobot pengaruh setiap kriteria. Indikator yang digunakan dalam pemilihan adalah aspek keamanan stabilitas, aspek biaya, aspek teknis pelaksanaan , aspek durabilitas serta aspek ekonomi kerakyatan. Kelima aspek tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut: 1. Aspek Keamanan Stabilitas. Aspek keamanan stabilitas adalah tujuan semula dilakukannya perbaikan embung sehingga merupakan aspek terpenting dalam perbaikan embung.. Aspek stabilitas secara teknis telah tercapai apabila dalam analisis stabilitas nilai SF telah melampaui 1,5 pada semua kondisi yang diperhitungkan. 2. Aspek Biaya Pertimbangan biaya merupakan kriteria yang cukup penting dalam perbaikan embung, yaitu dengan pencapaian stabilitas dan durabilitas yang sama diharapkan biaya yang dikeluarkan sehemat mungkin. 3. Aspek Teknis Pelaksanaan Pertimbangan teknis pelaksanaan merupakan kriteria yang cukup penting dalam perbaikan embung. Arti penting aspek ini khususnya untuk mengantisipasi apakah ada hambatan-hambatan teknis yang cukup berarti dalam pelaksanaan perbaikan nanti. Semakin

mudah

dalam

pelaksanaan

maka semakin

tinggi nilai

pembobotannya. Beberapa aspek teknis yang perlu mendapat perhatian adalah: • Penggunakan peralatan khusus yang sulit didapatkan sehingga memerlukan mobilisasi dan demobilisasi yang jauh dan lama • Kondisi jalan masuk ke embung yang sempit sehingga peralatan besar sulit masuk (memerlukan pelebaran jalan) • Kondisi lingkungan misalkan geologi atau prasarana yang sudah ada. Seperti commityang to usermemerlukan penyelidikan geologi halnya perbaikan dengan grouting



terlebih dahulu atau dengan pemancangan yang perlu penyelidikan getaran yang dapat merusak prasarana yang ada 4. Aspek Durabilitas Perbaikan embung sangat perlu mempertimbangkan masa layan yang panjang. Hal ini dikarenakan pada dasarnya keberhasilan perbaikan embung adalah tercapainya nilai manfaat yang optimal sesuai peruntukannya. Contoh ketidakberhasilan pembangunan embung adalah kerusakan fungsi ataupun fisik sebelum diambil manfaatnya oleh masyarakat. Aspek durabilitas ini dimasukkan dalam aspek sensitif karena menyangkut keberhasilan pembangunan embung itu sendiri, berbeda dengan aspek biaya dan aspek kemudahan pelaksanaan yang tidak secara langsung menyangkut keberhasilan pembangunan embung. 5. Aspek Ekonomi Kerakyatan Salah satu aspek yang sangat penting dalam pembangunan adalah kondisi sosial masyarakat di sekitar rencana lokasi embung. Kondisi ini menyangkut kesejahteraan masyarakat yang ditandai dengan tinggi rendahnya pendapatan perkapita penduduk. Kebijakan pembangunan yang bertumpu pada ekonomi kerakyatan bukan hanya isu nasional yang perlu direalisasikan dengan segera. Program-program pemerintah pada saat ini telah diarahkan pada sistem perekonomian kerakyatan, yaitu sedapat mungkin menggunakan bahan baku lokal, penyerapan tenaga kerja lokal dan hasilnya sedapat mungkin untuk kesejahteraan masyarakat sekitar. Aspek ekonomi kerakyatan ini dimasukkan dalam aspek sensitif karena merupakan prioritas program nasional pemerintah, termasuk juga dalam pembangunan Embung Kedungsono yang dibiayai oleh pemerintah.

commit to user



BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian Obyek penelitian ini berada di Desa Pengkok, Kecamatan Kedawung, Kabupaten Sragen. Lokasi penelitian dilakukan di tempat tersebut karena Embung Kedungsono di Desa Pengkok mengalami kerusakan akibat banjir sehingga pada saat ini sedang dilakukan rehabilitasi. Lokasi pembangunan embung berada di Kali Pengkok yang bermuara di Kali Mungkung dengan luas DAS 7.3 km2. Kali Mungkung merupakan anak sungai Bengawan Solo, sehingga merupakan sub DAS Bengawan Solo. Sungai ini di bawah kendali Proyek Pengembangan Air Baku Bengawan Solo. Embung tersebut direhabilitasi untuk mengatasi kekurangan air pada musim kemarau. Letak Embung Kedungsono ditampilkan pada Gambar 3.1.

Lokasi Embung Kedungsono

Sumber : Peta Rupabumi Digital Indonesia, 2000

Gambar 3.1 Lokasi Embung Kedungsono commit to user

50



3.2 Metode Penelitian Permasalahan dalam penelitian ini diselesaikan dengan metode deskriptifanalisis. Deskriptif mempunyai tujuan untuk memaparkan masalah yang ada. Sedangkan analisis berarti menggunakan fakta atau informasi yang telah tersedia kemudian informasi tersebut dianalisis untuk membuat sebuah evaluasi yang kritis.

3.3 Data dan Sumber Data Data-data yang diperlukan untuk penelitian adalah data yang berkaitan langsung dengan rehabilitasi tubuh Embung Kedungsono. Data-data tersebut antara lain: 1. Data Hidrologi 2. Data dan Peta DAS 3. Data Kerusakan 4. Gambar Rencana Rehabilitasi 5. Data Teknis Embung 6. Data Mekanika Tanah

Sumber untuk mencari masing-masing data ditampilkan pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Tabel jenis data dan sumber data No

Jenis Data

Sumber Data

1

Data Hidrologi

Balai Besar Sungai Bengawan Solo

2

Data dan Peta DAS

Balai Sungai Bengawan Solo Hilir

3

Data Kerusakan

Balai Sungai Bengawan Solo Hilir Survei lapangan

4

Gambar Rencana Rehabilitasi Balai Sungai Bengawan Solo Hilir

5

Data Teknis Embung


6

Data MekanikaTanah


commit to user



3.4 Teknik Pengumpulan Data Pengumpulan data primer didapatkan dengan melakukan observasi di lapangan, data yang dapat diambil berupa: 1) Visualisasi Bangunan Existing 2) Inventarisasi Kerusakan 3) Data Tanah dan Pondasi secara Visual 4) Topografi, Kondisi Alur Sungai dan Tata Guna Lahan secara Visual 5) Informasi Penduduk mengenai Kejadian Kerusakan 6) Proses dan Teknik Rehabilitasi di Lapangan Pengumpulan data sekunder yaitu kompilasi data dan informasi yang didapat dari instansi terkait, data yang dapat diambil berupa : 1) Data Hidrologi 2) Peta Daerah Aliran Sungai (DAS) 3) Data Geologi dan Tanah pada Lokasi Bangunan Embung 4) Perencanaan Teknis Awal sebelum Terjadi Kerusakan

3.5 Teknik Analisis Data Analisis data perlu dilakukan secara sistematis guna mendapatkan solusi permasalahan yang terbaik. Analisis data yang akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dalam penelitian ini ditampilkan dalam bentuk diagram alir pada Gambar 3.2 dan matriks pada Tabel 3.2.

commit to user



Mulai

Data&Peta DAS (Karakteristik Aliran)

Data Hidrologi

Data Geologi dan Tanah

Banjir Rencana

Uji Efektifitas Pelat Proteksi

Struktur Efektif

Uji Stabilitas Embung dengan Pelat Proteksi tetap kedap air

stabilitas terpenuhi

stabilitas tidak terpenuhi

Desain Rehabilitasi

Struktur retak / Tidak Efektif

stabilitas tidak terpenuhi

Uji Stabilitas Embung dengan Pelat Proteksi yang porous

Alternatif Perbaikan Stabilitas Tubuh Embung stabilitas terpenuhi

Multi Kriteria Analisis

Tubuh Embung Stabil

Selesai

Gambar 3.2. Diagram alir kegiatan analisis data commit to user



Urutan analisis data dapat dijelaskan pada matriks tabel 3.2. Tabel 3.2 Matriks kegiatan analisis data Input

Output

Proses

1. Mencari Hujan Kala Ulang Data Curah Hujan dan

Analisis hujan rerata kawasan dengan Poligon

Hujan max. Harian rerata

DAS

Thiesen

Hujan max.harian

Analisis Statistik untuk memperoleh parameter

Nilai Cs, Cv, dan Ck dari

rerata

statistik: Cs (Koef. Kemencengan), Ck (Koef.

data hujan maksimum

Kurtoses), Cv (Koef. Variasi)

harian

Nilai Cs dan Ck dari

Nilai Cs dan Ck dicocokkan dalam syarat

Distribusi Frekuensi yang

data hujan max.harian

Pemilihan Distribusi Frekuensi

cocok/sesuai persyaratan

2. Mencari Banjir Rencana Kala Ulang Hujan max.harian

Analisis distribusi hujan rencana jam-jaman

rerata

dengan Mononobe

Peta Tata Guna Lahan

Koefisien Pengaliran dengan parameter : Cp, Ct,

Intensitas Hujan (I)

Koef.Pengaliran (C)

Co, Cs, Cc Koefisien Pengaliran,

Memperkirakan debit banjir rencana

Hujan kala ulang,

menggunakan Hidrograf Satuan Sintetik

Banjir Rencana Kala Ulang

Intensitas hujan, Data DAS 3. Mencari Kapasitas Banjir Data teknis embung

Menghitung volume tiap elevasi waduk berdasar

Grafik hub.antara elevasi,

dan data topografi

data topografi

luas, dan volume tampungan

-Desain Embung

Penelusuran banjir waduk

Kapasitas Banjir (Hmax,

-Banjir Kala Ulang

Qmax, t)

-Grafik hub. elevasi, luas, dan volume tampungan -Koef. Pengaliran

4. Perhitungan Stabilitas (efektifitas) Pelat Proteksi di Lereng Hulu Tubuh Embung -Data Tanah

Perhitungan deformasi pelat proteksi dengan

Deformasi pelat proteksi

-Tinggi Banjir

program SAP2000

dan pola distribusi tegangan

-Beban hidrostatis -Beban lumpur

commit to user



Input

Output

Proses

5. Stabilitas Tubuh Embung -Efektifitas Pelat Proteksi

-Bila tidak efektif (terjadi kerusakan pelat proteksi) :

-Gambar Desain Rehab

Aliran filtrasi dihitung melalui tubuh embung dan

-Data Tanah Urugan

melalui pondasi embung

-Data Tanah Pondasi -Berat Sendiri

Stabilitas tubuh embung dihitung dengan

-Beban Hidrostatis

Finite Element (program PLAXIS). Dicobakan

-Tekanan Air Pori

pada:

-Beban Gempa

-Muka Air Kering

-Kapasitas Banjir

-Muka Air Normal -Muka Air Banjir -Rapid Drawdown

-Perpindahan/ penurunan tanah -Trayektori Aliran Filtrasi

-Bila Efektif, (Pelat tetap kedap air) :

(Seepage Flownet) -Faktor Keamanan

Aliran filtrasi dihitung hanya melalui pondasi embung

Stabilitas Terhadap Longsor dihitung dengan Finite Element (program PLAXIS). Dicobakan pada: -Muka Air Kering -Muka Air Normal -Muka Air Banjir -Rapid Drawdown

commit to user



BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pengumpulan Data Data-data yang diperlukan untuk analisis hidrologi dan analisis stabilitas embung dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.

Data Hidrologi Data hidrologi merupakan data curah hujan yang berasal dari stasiun-stasiun hujan terdekat dengan Embung Kedungsono yaitu Stasiun Hujan Gebang Loji, Stasiun Hujan Kedung Gatot, dan Stasiun Hujan Batu Jamus. Data curah hujan terdapat pada Lampiran A.

2.

Data dan Peta DAS Peta yang digunakan adalah peta rupa bumi yang sekaligus digunakan untuk menentukan Daerah Aliran Sungai. Sedangkan data DAS diperoleh dari penelitian terdahulu ketika embung ini pertama kali dibangun. Peta rupa bumi tersebut ditunjukkan pada Gambar 4.1

Legenda : Sungai Batas DAS Garis puncak embung

commit to user

Sumber : Peta Rupabumi Digital Indonesia (diolah), 2000

Gambar 4.1 Peta DAS Kedungsono

54



3.

Data Teknis dan Data Kerusakan Embung Kedungsono Data teknis Embung Kedungsono diperoleh dari gambar rencana sebelum rehabilitasi dan pasca rehabiitasi. Data kerusakan diperoleh dari lapangan langsung maupun dari data yang diberikan oleh Balai Sungai Bengawan Solo Hilir. Visualisasi kerusakan embung dapat dilihat Gambar 4.1. a

Tubuh embung Runtuh (Jebol)

b

c

15 meter jebol

d

Riprap batu hilang

Saluran Outlet hancur

Sisi hilir (Akibat Gerusan dari Overtopping)

Gambar 4.2 Kerusakan Embung Kedungsono pasca banjir Desember 2007

Deskripsi kerusakan embung akibat banjir Desember 2007 dan tindakan rehabilitasi diuraikan pada Tabel 4.1. commit to user



Tabel 4.1 Deskripsi kerusakan embung akibat banjir Desember 2007 Lokasi

Jenis Kerusakan

Tubuh embung - 15 meter runtuh (jebol)

Rencana Rehabilitasi

Obyek Permasalahan

- pada tempat yang jebol

- Lokasi pelimpah baru yang

/ embankment

dari puncak hingga dasar

dibuat pelimpah baru

berjajar langsung dengan

urugan tanah

sungai. (gambar 4.2.a

14m untuk menambah

tubuh embung urugan tanah

dan 4.2.b)

kapasitas pelimpah lama

sangat tidak aman

- Pada tubuh embung yang - Ditimbun kembali dan

- Pemadatan kurang

tidak jebol, pada lereng

dibentuk sesuai desain

sempurna, terutama pada

hilir tergerus air dari

awal

perbatasan dengan pelimpah

puncak hilir hingga dasar

baru

sisi hilir. (gambar 4.2.d) - Pada lereng hulu,

- Lereng hulu pada tubuh

Perlu dievaluasi

proteksi riprap batu telah

urugan tanah tersebut

efektifitasnya. Pasangan

hilang tersapu banjir.

diproteksi dengan

batukali strukturnya kaku,

(gambar 4.2.a kanan)

pasangan batukali yang

sementara urugan tanah

diplester

yang dilindungi berperilaku fleksibel (tanah dapat terjadi settlement, deformasi ke samping, menyerap air, mengeluarkan air, longsor)

Saluran Outlet - Hancur pada sisi

Alat ukur Thomson

- Saluran dibuat di bawah

- Cukup aman, namun perlu

hilirnya. (gambar 4.2.c

urugan tanah hingga ke

diperhatikan bila ada

dan 4.2.d bawah)

kaki tubuh urugan tanah

rembesan/bocoran.

- Tidak ada alat ukur baru

- Seharusnya ada alat

- Hancur dan tertimbun tanah

pengukur debit. Alat ukur v-notch juga perlu dibuat untuk mengukur rembesan.

Kolam Olak pelimpah

- Lantai kolam olak hancur - Diperbaiki dengan diterjang banjir

konstruksi lebih kuat.

- Perlu dievaluasi apakah membutuhkan pemberian gigi beton pemecah arus.

Kondisi embung sebelum banjir, setelah banjir, pelaksanaan rehabilitasi dan commit to user pasca rehabilitasi diilustrasikan pada Gambar 4.3.

KAJIAN STABILITAS TUBUH EMBUNG KEDUNGSONO PASCA REHABILITASI TESIS

Recommend Documents