PENELITIAN KERUSAKAN PINTU KLEP OTOMATIS AKIBAT TEKANAN LATERAL Studi Kasus : Daerah Rawa Dandajaya, Kalimantan Selatan Agustina Ariyani1), Maruddin F. Marpaung2), Marasi Deon Joubert3), Dery Indrawan4) 1) Politeknik Negeri Banjarmasin, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan 2) Balai Rawa – Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air 3) Balai Irigasi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air 4) Balai Bangunan Hidrolika dan Geoteknik Keairan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Email : 1)
[email protected], 2)
[email protected], 3)
[email protected], 4)
[email protected] ABSTRAK Pertambahan jumlah populasi penduduk yang berbanding terbalik dengan ketersediaan lahan pertanian, mendorong pemerintah untuk menciptakan program peningkatan ketahanan pangan secara intensifikasi. Melalui program tersebut pemerintah mengharapkan agar pengembangan pertanian di daerah rawa, dapat menghasilkan panen sekurang-kurangnya sebanyak dua kali dalam setahun seperti yang juga diharapkan dari daerah penelitian Dandajaya Kalimantan Selatan. Hal tersebut dapat tercapai apabila infrastruktur yang dalam hal ini pintu klep otomatis berfungsi dengan optimal. Berdasarkan penelitian tahun 2008 yang dilaksanakan oleh Balai Rawa, ditemukan beberapa permasalahan pada pintu klep otomatis yang dibangun di Dandajaya. Salah satunya berupa kerusakan pintu akibat gaya lateral tanah dan air. Adapun analisis yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan perhitungan manual dan perangkat lunak plaxis 7.2. Dari hasil perhitungan manual didapatkan tekanan lateral tanah berkisar antara 364,3 s.d 453,8 kg/m’ dengan variasi tinggi muka air di saluran berkisar antara 0 s.d 80 cm. Sedangkan pemodelan numerik menggunakan perangkat lunak Plaxis 7.2 menunjukkan terjadinya deformasi badan pintu klep yang menyebabkan daun pintu klep terjepit akibat adanya gaya lateral. Berdasarkan kedua hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa struktur pintu klep otomatis tidak mampu menahan gaya lateral tanah dan air, sehingga diperlukan penyempurnaan desain struktur pintu klep dengan menambahkan perkuatan lateral menggunakan ferrocement untuk mengantisipasi terjadinya deformasi. Melalui penelitian ini sekaligus juga dapat diketahui pentingnya dilakukan penelitian di bidang material struktur guna mengetahui jenis material yang kuat, murah, mudah diperoleh serta dan memilki daya tahan yang tinggi. Kata kunci : Pintu Klep Otomatis, Gaya Lateral, Plaxis 7.2, Dandajaya
ABSTRACT The increment of population which inversely to the availability of agricultural lands encourage government to create a program to improve food security through intensification system. As the aim of the program, government expected the development of agriculture in the swamp area will produce harvest at least twice a year as well as
expected in study area Dandajaya, South Kalimantan. However that can be achieved if the infrastructure, in this case is automatic flap gate, can be functioned optimally. Based on the research in year 2008 conducted by Balai Rawa, has been founded several problems occurred on the automatic flap gate which have been built in Dandajaya. One of the problems is damage on the flap gate due to lateral force applied by soil and water. Analysis performed in the research was using manual calculation and software PLAXIS 7.2. As a results was obtained manual calculation, lateral forces ranged around 364.3 up to 453.8 kg/m' with the variation of water level in the channel ranged from 0 to 80 cm. Meanwhile, numerical modeling using software Plaxis 7.2 showed the deformation of automatic flap gate structure’s occurred which caused the flap gate wedged due to the lateral forces. Based on these two results could be concluded that the structures of the automatic flap gate were not able to withstand the lateral forces. Therefor, it is necessary to improve the design of automatic flap gate by adding lateral reinforcement using ferrocement to anticipate the deformation. Furthermore this research also illustrates the importance of study on structure material’s to obtain the type of material which is strongest, cheapest, easiest to get and performs the highest durability. Keyword : Otomatic Klep Gate, Lateral force, Plaxis 7.2, Dandajaya PENDAHULUAN Pertambahan jumlah populasi penduduk yang berbanding terbalik dengan ketersediaan lahan pertanian, mendorong pemerintah untuk menciptakan program peningkatan ketahanan pangan secara intensifikasi. Melalui program tersebut pemerintah mengharapkan agar pengembangan pertanian di daerah rawa, dapat menghasilkan panen sekurang-kurangnya sebanyak dua kali dalam setahun seperti yang juga diharapkan dari daerah penelitian Dandajaya Kalimantan Selatan. Desa Dandajaya merupakan desa yang berada di Kecamatan Rantau Badauh, Kabupaten Barito Kuala, Provinsi Kalimantan Selatan, Indonesia. Kabupaten Barito Kuala mempunyai rawa yang berpotensi dengan luas ± 145.444 Ha dan kedalaman bervariasi antara 1 – 3 m. Pemanfaatan potensi rawa yang ada di wilayah Kabupaten Barito Kuala sampai saat ini terbatas pada pengembangan areal pertanian. Dengan kondisi hidrologi Kabupaten Barito Kuala yang sangat dipengaruhi oleh curah hujan dan pasang surut aliran air sungai, maka pemanfaatan lahan rawa untuk areal pertanian dikembangkan dengan menggunakan handil-handil (parit), yang berfungsi untuk mengalirkan air sungai yang mempunyai derajat keasaman netral ke areal rawa yang mempunyai derajat keasaman tinggi pada saaat pasang dan kemudian mengalirkannya kembali ke sungai pada saat surut, sehingga pengaruh derajat keasaman di areal rawa yang dikembangkan untuk persawahan dapat diminimalkan. Derajat keasaman di areal rawa persawahan dapat diatur menggunakan infrastruktur yang dalam hal ini pintu klep otomatis. berfungsi dengan optimal. Studi ini bertujuan untuk memberikan gambaran sistem tata air pertanian menggunakan pintu klep otomatis di daerah rawa Dandajaya dengan perhitungan manual dan software PLAXIS 7.2, yang kemudian hasilnya dianalisis untuk memperoleh kinerja pintu klep otomatis optimal dan desain terbaik pintu klep otomatis. Pada penelitian ini tidak dimasukan faktor-faktor, seperti hidrologis, klimatologis, kualitas air, ekonomis, sosial, dan kebijakan.
METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan adalah pengumpulan data primer berupa pengamatan lapangan, pengujian lapangan, pengujian tanah di laboratorium. Pengamatan lapangan dimaksudkan untuk mengetahui secara visual kinerja pintu klep otomatis. Pengujian lapangan dimaksudkan untuk mengetahui daya dukung tanah di sekitar lokasi pintu klep otomatis dengan membaca nilai perlawanan penetrasi konus dan hambat lekat tanah, dan pengujian laboratorium untuk mengetahui
karakteristik tanah.
Pekerjaan pengujian di lapangan, meliputi: Uji sondir, pemeriksaan sondir ini bertujuan untuk mengetahui perlawanan penetrasi konus dan hambat lekat tanah. Uji sondir diambil sebanyak satu titik di saluran tersier 6 kanan. Uji hand boring, pemeriksaan ini dimaksudkan untuk memperoleh contoh tanah yang akan ditest di laboratorium. Uji hand boring diambil dari 2 tempat yaitu di daerah rawa pasang surut di Banjarmasin dan di sekitar pintu klep otomatis di saluran tersier enam kanan di Desa Danda Jaya.
Pengujian laboratorium dimaksudkan untuk mendapatkan data indeks properties dan engineering properties tanah. Data pengujian laboratorium yang didapat adalah sebagai berikut: Uji kadar air, untuk mengetahui perbandingan berat air dengan berat butir tanah. Uji berat volume, untuk mengetahui perbandingan berat butir tanah dengan volume butir tanah Uji berat jenis, untuk mengetahui perbandingan antara berat volume tanah dengan berat volume air. Uji ukuran butir diuji dengan 2 tahap: untuk mengetahui penyebaran ukuran butir (gradasi) tanah dengan menggunakan analisa saringan untuk mengetahui ukuran butir (gradasi) tanah yang lolos saringan No.200 dengan menggunakan analisa hydrometer. Uji atterberg limit, untuk mendapatkan batas cair, batas plastis dan batas susut. Uji konsolidasi, untuk menentukan sifat pemampatan suatu jenis tanah yaitu sifat-sifat perubahan isi dan proses keluarnya air dari dalam pori tanah yang diakibatkan adanya perubahan tekanan vertikal yang bekerja pada tanah tersebut. Uji kepadatan, untuk menetukan hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah. Uji tekan bebas, untuk menetukan besarnya kekuatan tekan bebas contoh tanah dan batuan yang bersifat kohesif dalam keadaan asli maupun buatan (remolded). Uji kuat geser, untuk menentukan nilai kohesi tanah (c) dan sudut geser tanah (Ф). Setelah dilakukan pengumpulan data primer dilakukan desk study untuk mendapatkan jawaban atas permasalahan yang terjadi. Perhitungan dilakukan dengan manual dan dengan program plaxis 7.2. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil kegiatan penelitian di Danda Jaya tahun 2008 ditemukan adanya permasalahan pada struktur pintu klep otomatis seperti: Air yang merembes melalui celah daun pintu (lihat foto.1) Timbunan tanah pada sayap pintu klep sebelah kiri (dari hulu kehilir) karena longsor/tererosi (Lihat foto.2) Sambungan antara dinding tegak dan sayap tidak rapat (lihat foto.3 ) Kebocoran terjadi melalui cerucuk galam dinding timbunan pelindung sayap (Lihat foto.4) Kerusakan pada saringan sampah (lihat foto. 5) Terjadi kebocoran melalui sheet pile Pintu klep (Lihat foto.6) Terjadi retakan pada bagian atas pintu klep (lihat foto.7) Perbedaan antara tinggi muka air di hulu dan di hilir tidak jauh berbeda (lihat foto.8) Daun pintu klep susah diangkat 4 orang (Lihat foto.9) dan pintu air yang sengaja dibuka (lihat foto.10)
Foto Kondisi Pintu Klep Otomatis di Saluran Tersier :
Foto.1. Air yang merembes melalui celah daun pintu
Foto.2. Tanah yang longsor akibat gerusan air
Foto. 3. Celah pada sambungan dinding tegak dan sayap.
Foto. 4. Terjadi kebocoran melalui galam cerucuk pelindung sayap.
Foto. 5. Kerusakan pada saringan sampah
Foto .6. Kebocoran melalui sheet pile
Foto .7. Terjadi retakan pada bagian atas pintu klep
Foto. 9.pintu air tidak bisa diangkat oleh 4 orang
Foto .8. Perbedaan antara tinggi muka air di hulu dan di hilir tidak jauh berbeda
Foto. 10 Pintu air yang dibuka
Data yang didapat dari pengujian sondir lapangan Tebal lapisan lempung > 38 m dan tanah keras dengan qc > 150 kg/cm2 sampai kedalaman 38 m dari muka tanah tidak ditemukan. Tabel 1. Hasil pengujian sondir Kedalaman (meter) Jenis tanah keterangan 00,00 – 23,00 Lempung sangat lunak 23,00 – 24,20 Lempung atau lempung kelanauan 24,20 – 29,00 Lempung atau lempung kelanauan lembek 29,00 – 38,00 Lempung atau lempung kelanauan
Data yang didapat dari pengujian laboratorium Tabel 2. Hasil pengujian laboratorium
Sample no.
Depth meter
Gs
Wn %
γm gr/c m3
WL %
WP %
PI %
WS %
Sr %
e
n
Qu Kg/c m2
St
C Kg/c m2
Φ
Cc
Cv 0,0001 Cm2/sec
B.I No. I
5,606,00
2,61
43,0 0
1,69
28,10
20,8 3
7,37
-
99,2 0
2,20
0,68
0,052
1,399
0,06
8,08
1,6 3
1,98
Lokasi :DR pasang surut di Banjarmasin (data tanah digunakan untuk desain PKO) Tabel 13. Hasil pengujian laboratorium Lokasi :saluran tersier 6 kanan Desa Dandajaya (data tanah digunakan untuk analisis PKO)
Sampl e no.
Depth meter
Gs
Wn %
γm gr/c m3
B.I No. I
5,606, 00
2,60
92,94
1,46
Keterangan : Gs = gravity specific Wn = water content γm = weight volume WL = liquid limit WP = plastic limit PI = index plasticity
WL %
WP %
PI %
WS %
Sr %
e
53,80
41,6 5
12,1 5
26,9 8
99,2 0
2,43 59
WS = shrinkage limit Sr = saturated ratio e = void ratio n = porositas %finer#200=analisa saringan Qu = bearing capacity ultimate
n
%fin er #200 %
Qu Kg/c m2
0,709
97,3 4
0,089
St
C Kg/c m2
Φ
1,448
0,05
7
Cc
Cv 0,00 01 Cm2/ sec
k
W L %
1,0 41
225
8,97 E-08
53, 80
St = sensitivitas C = cohesi Ф = sudut geser Cc = coefisien gradasi Cv = coefisien k = coefisien permeability
Desk Study Hasil perhitungan manual: Tegangan yang bekerja pada pintu ada 4 yaitu tekanan tanah, air tanah, beban luar dan kohesi. σaktif tanah = (γ. z + q). Ka – 2. C. dimana Ka = tan2 (450 – θ/2 ) σaktif tanah = (γ. z + γ’. z + q). Ka – 2. C. , jika terdapat air tanah q = 100 kg/m2 = 0,1 ton/m2 (asumsi)
Gambar 11. sketsa lapisan tanah
Tabel 3. Hasil Perhitungan manual tegangan tanah yang bekerja pada pintu klep otomatis Tinggi air dalam saluran (meter)
Gaya Lateral yang mendesak pintu (kg/m’)
0 20 40 60 80
453,8 448.2 431.4 403.5 364.3
Hasil perhitungan dengan program plaxis 7.2: Tabel 4. Soil and interfaces info software Palxis 7.2
SOIL AND INTERFACES INFO Number
Number
Identification
gam_dry
gam_wet
k_x
k_y
nu
E_ref
E_incr
y_ref
C_k
e_init
R_inter
Interface Permeability
[kN/m³]
[kN/m³]
[m/s]
[m/s]
[-]
[kN/m²]
[kN/m³]
[m]
[-]
[-]
[-]
[-]
Type
2
Pile driving lesson - Pile
Non-porous
24
24
0
0
0.15
2E+07
0
0
1.00E+15
1
1
Impermeable
3
Kayu
Non-porous
5.8
5.8
0
0
0.2
2E+07
0
0
1.00E+15
1
1
Impermeable
Identification
gam_dry
gam_wet
k_x
k_y
nu
E_ref
c_ref
phi
psi
E_incr
c_incr
y_ref
C_k
e_init
T-Strength
R_inter
Interface Permeability
[kN/m³]
[kN/m³]
[m/s]
[m/s]
[-]
[kN/m²]
[kN/m²]
[°]
[°]
[kN/m³]
[kN/m³]
[m]
[-]
[-]
[kN/m²]
[-]
[-]
Type
1
Lesson 3 - Peat
Undrained
14.6
16
0
0
0.3
2500
5
7
0
0
0
0
1.00E+15
1
0
1
Neutral
4
Lesson 6 - Deep clay
Drained
17
21
0.5
0.5
0.3
1E+05
1
40
3
0
0
0
1.00E+15
1
0
0.7
Neutral
Gambar 12. Deformed Mesh
Gambar 13. Horizontal displacements
Gambar 14. Total displacement
Gambar 15. Vertical Displacement
KESIMPULAN Berdasarkan perhitungan secara manual bahwa struktur pintu klep otomatis tidak mampu menahan gaya lateral tanah dan air sehingga terjadi deformasi pada struktur tersebut. Oleh karena itu, struktur pintu klep otomatis di desain baru dengan perkuatan lateral menggunakan ferrocement untuk mengantisipasi deformasi. Desain struktur pintu klep otomatis menggunakan software Plaxis 7.2. hasil desain dapat dilihat pada gambar 16.
Gambar 16. Desain baru pintu klep otomatis dengan perkuatan ferrocement
SARAN Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut sehubungan dengan perbedaan karakteristik tanah dan pasang surut. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih disampaikan kepada semua pihak yang membantu dalam pengumpulan data dan pembuatan Jurnal ini. DAFTAR PUSTAKA Das, B. M. 1998. Mekanika Tanah, Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik. Diterjemahkan Noor Endah dan Indrasurya B. Mochtar. Erlangga. Jakarta. Das, B. M. 2004. Principles of Foundation Engineering, fourth Edition. Thomson. California State University. Hardiyatmo, H. C. 2006. Teknik Fondasi I, Edisi Ketiga. Beta Offset. Yogyakarta. Puslitbang SDA. 2006. Laporan Akhir Penerapan Pintu Klep Otomatis di daerah Pasang Surut Kalimantan Selatan. Puslitbang SDA. 2007. Laporan Akhir Penerapan Pintu Klep Otomatis di daerah Pasang Surut Kalimantan Selatan.
