Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan pada Perencanaan Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang
ANALISIS STABILITAS BENDUNG DAN REMBESAN PADA
PERENCANAAN BANGUNAN BENDUNG DI DESA SUNGAI
BUNTU KARAWANG
NIRWAL MAHDI ABDULLAH
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Stabilitas
Bendung dan Rembesan pada Perencanaan Bangunan Bendung di Desa Sungai
Buntu Karawang adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2014
Nirwal Mahdi Abdullah
NIM F44090071
ABSTRAK
NIRWAL MAHDI ABDULLAH. Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan
pada Perencanaan Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang.
Dibimbing oleh YULI SUHARNOTO.
Pengelolaan sumberdaya air khususnya di sekitar pesisir pantai dalam
bidang pertanian saat ini merupakan hal yang dibutuhkan untuk mendukung
pemberdayaan di bidang pertanian. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis
stabilitas bendung dan lereng urugan tanah serta rembesan bendung urugan tanah
rancangan bendung pada Sungai Tegal, Desa Sungai Buntu, Kecamatan Pedes,
Karawang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perkiraan bendung yang sesuai
dan dapat dibangun yaitu bendung dengan tinggi bendung beton dan bendung
urugan 1,7 m, tinggi air hulu 0,95 m dan tinggi air hilir 0,75 m. Nilai gaya geser
dan gaya guling pada stabilitas bendung beton yang didapatkan masih di bawah
nilai faktor keamanan, dengan gaya guling dan gaya geser saat menerima beban
dan tidak menerima beban masing-masing masih diizinkan. Bendung yang
direncanakan ini mempunyai nilai kohesi tanah sebesar 1,8 kN/m3 dan sudut gaya
dalam sebesar γ4. Faktor keamanan untuk stabilitas lereng sebesar 1,815 dan
debit rembesan yang terjadi pada urugan tanah adalah sebesar 1,7408 x10-4
liter/detik.
Kata kunci: stabilitas bendung, stabilitas lereng urugan, rembesan pada urugan.
ABSTRACT
NIRWAL MAHDI ABDULLAH. Analysis and Design of Dam in Sungai Buntu
Village Karawang. Supervised by YULI SUHARNOTO.
Water resources management, especially around the coast in agriculture
today is needed to support empowerment in agriculture. The purpose of this study
is to analyze the slope stability and seepage weir urugan as design of the weir and
in Tegal River, River Buntu Village, Pedes subdistrict, Karawang . The results
showed that the weir estimates are appropriate and can be built is a concrete weir
with a weir height and weir urugan 1,7 m, 0,95 m high water upstream and
downstream water levels 0,75 m . Shear force values and bolster the stability of
the concrete weir obtained are still below the safety factor , the slice force and
shear force while receiving and not receiving the load of each load is still allowed.
The planned dam has a value of soil cohesion 1,8 kN/m3 and angle in the style of
γ4 . Safety factor for slope stability at 1,815 and seepage discharge that occurs in
the soil is equal to 1,7408 x10-4 liter/second.
Keywords: weir concrete stability, urugan slope stability, seepage at urugan weir.
ANALISIS STABILITAS BENDUNG DAN REMBESAN PADA
PERENCANAAN BANGUNAN BENDUNG
DI DESA SUNGAI BUNTU KARAWANG
NIRWAL MAHDI ABDULLAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan pada Perencanaan
Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang
Nama
: Nirwal Mahdi Abdullah
NIM
: F44090071
Disetujui oleh
Dr. Yuli Suharnoto, M. Eng
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr. Yudi Chadirin, S.TP., M. Agr
Plh. Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
Judul Skripsi: Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan pada Perencanaan
Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang
: Nirwal Mahdi Abdullah
Nama
: F44090071
NIM
Disetujui oleh
Dr. Yuli Suhamoto, M. Eng
Pembimbing I
PIh. Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
ｾ Ｎ Ｍ ﾷ Ｑ＠
F_B 2016
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 ini ialah
konstruksi, dengan judul Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan pada
Perencanaan Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang
Ucapan terima kasih disampaikan kepada pihak-pihak yang membantu
dalam penyusunan karya ilmiah ini, yaitu Bapak Dr Ir Yuli Suharnoto M.Eng
selaku dosen pembimbing akademik, Bapak Trisnadi dari staf Laboratorium
Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan yang telah membantu
selama pengumpulan data, serta saudara Fakhriel, Lia dan Zulfidar yang telah
memberi saran untuk penelitian ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan
kepada orang tua penulis, serta seluruh keluarga dan rekan-rekan mahasiswa
Teknik Sipil dan Lingkungan IPB Angkatan 2009.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Februari 2014
Nirwal Mahdi Abdullah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Alat dan Bahan
3
Prosedur Analisis Data
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
SIMPULAN DAN SARAN
8
14
Simpulan
14
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
16
RIWAYAT HIDUP
25
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
Kedalaman tanah ukuran 0-20 cm
Kedalaman tanah ukuran 20-40 cm
Perkiraan dimensi bendung
Paramater data dukung tanah
8
8
9
12
DAFTAR GAMBAR
1. Lokasi Penelitian
2. Tahapan penelitian
3. Tahapan perhitungan kohesi tanah dan sudut geser dalam
4. Analisis stabilitas bendung
5. Jumlah irisan permukaaan lereng pada perencanaan bendung urugan
6. Faktor keamanan lereng urugan terhadap longsoran
7. Input karakteristik tanah
8. Hasil permodelan analisis rembesan urugan
9. Perencanaan stabilitas bendung beton
10. Permodelan stabilitas lereng
11. Rembesan urugan tanah
3
4
5
5
7
7
7
8
9
13
13
DAFTAR LAMPIRAN
1. Stabilitas bangunan
2. Stabilitas lereng dan rembesan pada bendung urugan
3. Dimensi bangunan
16
20
22
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan sumber daya air di daerah pesisir pantai merupakan salah satu
hal yang harus diperhatikan karena jumlah debit air sungai yang terletak di sekitar
pantai ditentukan oleh kondisi pasang surut air laut. Permasalahan yang terjadi
saat ini adalah masih kurangnya perhatian terhadap bangunan infrastruktur pada
daerah pasang surut sehingga pemanfaatan air untuk pertanian masih rendah.
Selain itu, tertinggalnya kandungan garam yang terbawa oleh intrusi air laut juga
dapat merusak area pertanian di sekitar sungai. Berdasarkan Suhartanto et al.
(2006), intrusi air laut merupakan suatu peristiwa menyusupnya air laut ke
zona air tanah. Peristiwa ini menyebabkan air sumur pada daerah pesisir terasa
asin atau payau, sehingga tidak dapat dikonsumsi. Selain itu terjadinya intrusi
air laut juga menyebabkan tertinggalnya kandungan garam yang dibawa dan dapat
mengakibatkan kerugian seperti di sektor pertanian.
Pemberdayaan sumber daya air di sungai dapat dilakukan dengan
membangun infrastruktur seperti bendung. Bendung merupakan infrastruktur yang
berfungsi mengatur air pada saat pasang surut dan dapat menahan laju intrusi air
laut.
Berdasarkan Asiyanto (2011), dalam perencanaan dan pelaksanaan bendung
perlu
diperhitungkan
kekuatan dan keamanan struktur
bendung,
kecukupan/kemampuan fondasi, serta efek-efek dari berat air dan tinggi tekanan.
Menurut Prastumi et al. (2011), kondisi bendung harus stabil terhadap guling dan
geser, serta bernilai ekonomis. Bangunan-bangunan yang kurang teliti dalam
perhitungan dan perancangan serta pembangunan dapat dirusak oleh pengaruh
kestabilan tanah, tekanan air sungai dan gempa sehingga dapat merugikan setiap
masyarakat yang menetap di sekitar sungai dan memanfaatkan bendung tersebut.
Dengan dimikian perlu diketahui terlebih dahulu karakteristik tanah yang akan
dibuat bendung tersebut, meliputi kekuatan geser tanah, lapisan kedap tanah, serta
kondisi tanah. Atas dasar tersebut, penelitian ini dilakukan untuk menghitung
stabilitas suatu rancangan bangunan bendung yang terdiri dari bendung berbahan
beton dan urugan tanah. Penelitian ini meliputi perhitungan stabilitas bendung
pada beton, stabilitas lereng untuk urugan tanah serta rembesan yang terjadi pada
urugan tanah sebagai faktor keamanan urugan.
Perumusan Masalah
Penelitian ini dilakukan untuk menghitung stabilitas suatu rancangan
bendung pada beton dan urugan tanah serta rembesan yang terjadi pada urugan
tanah. Ide penelitian muncul karena terdapat beberapa lahan pertanian yang
berada di sekitar pesisir laut terkena dampak pasang surut air laut dan intrusi air
laut. Adapun masalah yang ingin diketahui dapat dirumuskan sebagai berikut:
a) Bagaimana karakteristik tanah pada lokasi bendung.
b) Bagaimana desain bendung yang dibutuhkan pada lokasi tersebut.
c) Bagaimana faktor keamanan pada perhitungan stabilitas bendung beton
dan urugan tanah.
2
d) Bagaimana rembesan serta debit rembesan pada bendung urugan tanah.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Merancang bendung beton dan urugan tanah pada Sungai Tegal, Desa
Sungai Buntu, Kecamatan Pedes, Karawang.
2. Menghitung stabilitas bendung beton dan urugan tanah.
3. Menghitung debit rembesan yang terjadi pada bendung urugan tanah.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai rekomendasi serta acuan dalam perencanaan bendung di sungai
Tegal, Kecamatan Pedes, Karawang.
2. Memperkirakan perhitungan faktor keamanan dalam perhitungan stabilitas
bendung beton dan urugan tanah serta rembesan yang terjadi pada bendung
urugan tanah.
METODE
Metode yang digunakan dalam penelitian ini meliputi dua hal, yaitu :
1) Studi literatur
Studi literatur digunakan sebagai dasar acuan untuk melakukan
analisis serta perhitungan dalam melakukan penelitian ini. Acuan-acuan
yang digunakan tersebut berasal dari buku-buku, karya ilmiah, jurnal
ilmiah, dan peraturan yang telah ditetapkan oleh pemerintah.
2) Survey lapangan
Studi lapangan digunakan untuk meneliti kondisi langsung di
lapangan. Hasil dari studi lapangan ini diperoleh data-data berupa data
primer dan data sekunder seperti kondisi tanah serta debit sungai rata-rata
melewati bangunan Sungai Tegal yang merupakan lokasi perencanaan
bangunan.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan sejak bulan Maret 2013 sampai Februari 2014.
Penelitian ini berlokasi di sungai Tegal, Desa Sungai Buntu, Kecamatan Pedes,
Karawang. Lokasi penelitian berada di sekitar pantai dengan perkiraan jarak dari
pantai sekitar 5-10 km. Lokasi Penelitian dapat dilihat pada Gambar 1. Karawang
berlokasi di bagian utara Provinsi Jawa Barat yang terletak pada posisi 5 o56’ 6oγ4’ LS dan 107o0β’ - 107o40’ BT dengan luas dari wilayah Karawang yaitu
sekitar 1.753,27 km2. Jenis tanah pada daerah karawang yaitu terdiri dari alluvial
3
pada daerah dataran rendah dimana hampir sebagian besar wilayah Karawang
berupa dataran pantai.
Gambar 1 Lokasi penelitian
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Ring sampel
2. Sampel tanah kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm
3. Direct Shear Test
4. Alat ukur tape dan patok tanah
5. Stopwatch
6. Timbangan
7. Oven
8. Komputer yang dilengkapi perangkat lunak Microsoft Excel, Autocad 2010
dan GeoStudio 2007
Prosedur Analisis Data
Perencanaan bendung dalam penelitian ini dilakukan dengan menganalisis
struktur bendung yang terdiri dari beberapa bagian yaitu stabilitas bendung beton
dan stabilitas lereng pada urugan tanah. Sampel tanah yang diambil pada lokasi
penelitian kemudian diuji pada laboratorium Mekanika Tanah Institut Pertanian
Bogor. Hasil uji didapatkan nilai kohesi tanah, sudut geser dalam dan
permeabilitas tanah. Teknik analisis bendung yang dihitung yaitu analisis
stabilitas bendung beton, analisis stabilitas lereng pada bendung urugan dan
rembesan yang terjadi pada bendung urugan. Langkah-langkah dalam penelitian
ini dapat dilihat pada Gambar 2.
4
Gambar 2 Tahapan penelitian
Uji Sampling Tanah
Uji sampling tanah pada penelitian ini dilakukan dengan menganalisis jenis
tanah di lokasi penelitian sehingga didapatkan nilai kohesi tanah dan sudut geser
dalam pada tanah serta beberapa paramater lain yang dibutuhkan dalam
pembangunan pondasi bendung.
Menurut Sunggono (1995), penggolongan jenis tanah berdasarkan butir
ukuran butir tanah dibagi dalam dua bagian yaitu tanah yang berbutir kasar dan
tanah berbutir halus sehingga pada pengujian laboratorium biasanya ditemukan
dua macam tanah dalam satu sampel tanah. Beberapa sampel tanah yang biasa
ditemukan seperti tanah pasir kelempungan dimana tanah sebagian besar terdiri
dari pasir dan mengandung sejumlah lempung.
Analisis kekuatan geser tanah dilakukan dengan mengambil sampel tanah ±
3 ring sample, dan diuji dengan menggunakan Direct Shear Test. Pengujian ini
dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah, Kampus IPB Darmaga. Direct shear
test atau uji geser langsung merupakan salah satu alat uji untuk memperoleh
besarnya tahanan geser tanah pada tegangan normal yang ditentukan.
Keterbatasan dari alat uji ini adalah tidak dapat mengukur tekanan air pori yang
timbul saat penggeseran tanah berlangsung dan tidak dapat mengontrol tegangan
yang terjadi di sekililing sampel tanah.
Hasil dari pengujian didapatkan nilai kohesi tanah dan sudut gaya dalam
yang dibutuhkan untuk menghitung nilai stabilitas bendung dan stabilitas urugan.
Langkah-langkah dalam perhitungan dapat diliat pada Gambar 3.
5
Gambar 3 Tahapan perhitungan kohesi tanah dan sudut geser dalam
Analisis Stabilitas Bendung Beton
Analisis stabilitas bendung pada bendung beton dihitung dengan
menggunakan berdasarkan Kriteria Perencanaan 06. Beberapa gaya yang harus
ditinjau dalam menghitung stabilitas bendung yaitu gaya geser dan gaya guling
bangunan dimana hasil perhitungan harus melewati faktor keamanan yang sudah
ditentukan. Perhitungan ini juga menggunakan beberapa parameter seperti nilai
kohesi tanah serta sudut gaya dalam yang didapatkan dari pengujian laboratorium.
Langkah-langkah perhitungan dapat dilihat pada Gambar 4
Gambar 4 Analisis stabilitas bendung beton
6
Analisis Stabilitas Lereng dan Rembesan pada Bendung Urugan
Perhitungan stabilitas lereng dan rembesan diperlukan sebagai acuan untuk
merancang bendung urugan sehingga dapat menanggulangi terjadinya longor pada
bendung.
Stabilitas lereng dihitung dengan menggunakan beberapa data seperti nilai
dari kekuatan tanah dan tinggi permukaan air yang melewati urugan. Metode yang
digunakan dalam menganalisis perhitungan menggunakan metode bishop. Metode
Bishop yaitu metode dimana gaya normal antar irisan diperhitungkan tetapi gaya
geser antar irisan diabaikan (Gouw dan Herman 2012). Faktor keamanan terhadap
gaya geser pada bendung harus sesuai dengan standar yang telah ditetapkan
Kriteria Perencanaan Bangunan Irigasi 06. Perhitungan pada Metode Bishop
menggunakan perhitungan persamaan kuat geser dengan Persamaan 1.
Dimana : τ
c’
F
Φ
μ
τ=
c′
F
+ σ−μ
tg φ ′
F
(1)
= Kuat geser tanah (kN/m2)
= Kohesi tanah efektif (kN/m2)
= Faktor aman
= Sudut gesek dalam efektif ( °)
= Tekanan air pori (kN/m2)
Nilai faktor keamanan geser bishop dapat dihitung dengan Persamaan 2
(Soedibyo 1987).
Dimana :
�=
∑�
∑
.
(2)
SF
= Faktor keamanan
τ
= Kuat geser tanah (kN/m2)
∑W.X = jumlah momen yang akan menggeser dan menyebabkan
terjadinya longsoran
Rembesan yang terjadi pada bendung urugan dapat menyebabkan
berkurangnya stabilitas pada urugan tanah tersebut. Menurut Hamzah et al.
(2008), sebenarnya bukan hanya tanah yang mempunyai daya rembesan tetapi
banyak bahan bangunan lain seperti beton dan batu juga mengandung pori-pori
sehingga dapat dirembes oleh air dan ini cukup penting dalam bidang geoteknik,
misalnya pada soal pembuatan tanggul atau bendungan untuk menahan air.
Perhitungan analisis stabilitas lereng rembesan yang terjadi pada urugan
tanah pada penelitian ini menggunakan software GeoStudio 2007. GeoStudio 2007
merupakan salah satu software yang dapat membantu menganalisis stabilitas
lereng pada urugan dan juga mampu menganalisis nilai debit rembesan yang
terjadi pada permodelan urugan dengan lebih cepat dan mudah.
Analisis stabilitas lereng dan rembesan yang terjadi pada urugan tanah pada
penelitian ini menggunakan software GeoStudio 2007. Metode yang digunakan
dalam permodelan stabilitas lereng ini adalah metode bishop. Hasil analisis
menghasilkan nilai longsoran kritis dengan analisis gaya-gaya yang terjadi pada
7
irisan tersebut. Beberapa analisis yang diperlukan pada perhitungan dapat dilihat
pada Gambar 5 dan Gambar 6.
Gambar 5 Jumlah irisan permukaan lereng pada perencanaan bendung
urugan
Gambar 6 Faktor keamanan lereng urugan terhadap longsoran
Analisis rembesan dengan software GeoStudio 2007 menghasilkan nilai
debit rembesan yang terjadi. Nilai rembesan selanjutnya akan dijadikan sebagai
pendugaan rembesan dalam menganalisis bangunan urugan. Perkiraan
perencanaan urugan dan hasil analisis dapat dilihat pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 7 Input karakteristik tanah
8
Gambar 8 Hasil permodelan analisis rembesan urugan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Tanah
Uji Karakteristik Tanah
Pengujian kuat geser tanah merupakan pengujian ketahanan maksimum
tanah sehingga nilai tegangan geser bisa didapatkan (Bell 1992). Menurut (Agus
2009), dalam kuat geser tanah terjadi gaya perlawanan yang dilakukan oleh butirbutir tanah terhadap desakan atau tarikan, sehingga pengujian terhadap kekuatan
geser tanah dapat memberikan keamanan atau kenyamanan terhadap struktur yang
berdiri. Penentuan karakteristik, kekuatan serta gaya dalam tanah pada penelitian
ini dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah, Institut Pertanian Bogor.
Pengujian dilakukan dengan Direct Shear Test serta beberapa alat bantu lainnya.
Uji kekuatan geser tanah dengan Direct Shear Test dilakukan pada berat
konsolidasi sebesar 0,5 kN/m2 dan 1 kN/m2. Hasil dari uji laboratorium ini dapat
dilihat pada Tabel 1 (sampel tanah dengan kedalaman 0-20 cm) dan Tabel 2
(sampel tanah dengan kedalaman 20-40 cm). Nilai dari kohesi (c) dan sudut gaya
dalam (θ) didapatkan dari hasil plot kedua sampel tanah pada satu grafik di kertas
milimeter blok.
Tabel 1 Kedalaman tanah 0-20 cm
Nomor
Tegangan
Teganan geser
sampel tanah normal (kN/m2)
(kN/m2)
1
0,5
1,80
2
1
1,92
Tabel 2 Kedalaman tanah 20-40 cm
Nomor
Tegangan normal
Tegangan geser
sampel tanah
(kN/m2)
(kN/m2)
1
0,5
0,56
2
1
1,31
Uji kekuatan geser tanah dilakukan pada tanah dengan kedalaman 20-40 cm
dikarenakan pada kedalaman 0-20 cm tanah masih relatif lunak dibandingkan
dengan tanah pada kedalaman 20-40 cm. Selain itu, tanah pada kedalaman 20-40
cm sedikit berpasir karena lokasi penelitian yang berada di sekitar pantai. Hasil
9
plot menunjukkan bahwa nilai kuat geser tanah (c) sebesar 1,8 kN/m3 dengan nilai
θ sebesar 34°.
Stabilitas Bendung Beton
Perhitungan perencanaan bendung digunakan bentuk bendung seperti pada
Gambar 9.
Gambar 9 Perencanaan stabilitas bendung beton
Dimensi yang direncanakan untuk bangunan bendung ini dapat dilihat pada
Tabel 3.
Tabel 3 Dimensi bendung
Tinggi bendung
1,7 meter
Lebar bendung
1,5 meter
Tinggi tanggul
1,1 meter
Debit sungai
3 m3/detik
Tinggi muka air sebelum melewati 0,95 meter
bendung
Tinggi muka air setelah melewati 0,75 meter
bendung
Panjang bendung
11,5 meter
Kohesi tanah
1,8 kN/m3
Sudut gaya dalam
34
Nilai tinggi bendung ditentukan dari tinggi tanggul sebesar 1,1 m dan debit
sebesar 3 m3/detik sehingga diperkirakan debit air tidak akan melebihi 1,7 m.
Menurut perhitungan untuk penentuan nilai beban yang terjadi dapat dilihat pada
Lampiran 1. Faktor utama yang harus diperhatikan pada penentuan stabilitas
bendung ini adalah kestabilan bangunan terhadap gaya geser dan gaya guling yang
terjadi. Perhitungan terhadap gaya guling dan geser ditinjau saat bangunan
menerima beban dan tidak menerima beban.
10
Stabilitas Terhadap Gaya Guling dan Geser Pada Saat Menerima Beban
Vertikal
Guling terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
B = 2m
x=
e=
Σ W × X − ΣH × Y 6,51 − 0,46
=
= 0,976 m
6,194
ΣW
B
2
− x = − 0,976 = 0,024 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= 0,024 m < 0,333
6
Desain ok
Guling tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
B = 2m
X=
e=
ΣW × X − ΣH × Y 8,27 − 0,46
=
= 0,990 m
ΣW
7,894
B
2
− x = − 0,990 = 0,01 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= 0,01 m < 0,333
6
Desain ok
Geser terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 6,194 = 3,097 ton
Fs =
HResistance 3,097
=
= 17,403 > Faktor keamanan
ΣH
0,178
= 17,403 > 2 (�����
)
Geser tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 7,894 = 3,947 ton
Fs =
HResistance 3,947
=
= 22,179 > Faktor keamanan
0,178
ΣH
= 22,179 > 2 (�����
)
11
Nilai Fs > 2 merupakan acuan yang diambil berdasarkan Kriteria
Perencanaan Bagian Bangunan Utama 06.
Stabilitas Terhadap Gaya Guling dan Geser Pada Saat Tidak Menerima
Beban Vertikal
Guling terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
B = 2m
x=
e=
Σ W × X − ΣH × Y 4,78 − 0,46
=
= 1,049 m
4,123
ΣW
2
B
− x = − 1,049 = −0,049 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= −0,049 m < 0,333
6
Desain ok
Guling tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
B = 2m
X=
e=
ΣW × X − ΣH × Y 6,55 − 0,46
=
= 1,046 m
ΣW
5,823
B
2
− x = − 1,046 = −0,046 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= −0,046 < 0,333
6
Desain ok
Geser terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 4,123 = 2,062 ton
Fs =
HResistance 2,062
=
= 11,58 > Faktor keamanan
0,178
ΣH
= 11,58 > 2 (�����
)
Geser tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 5,823 = 2,912 ton
Fs =
HResistance 2,912
=
= 16,36 > Faktor Keamanan
0,178
ΣH
= 16,36 > 2 (�����
)
12
Analisis Daya Dukung Tanah
Beberapa parameter yang dibutuhkan untuk analisis daya dukung tanah
dapat dilihat pada Tabel 4. Penentuan parameter ini berdasarkan ketentuan
Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama 06. Pondasi yang direncakan pada
perhitungan ini direncanakan berbentuk menerus.
Tabel 4 Parameter daya dukung tanah
Nc
36
Nq
23
N
20
α
1
0,5
qu =
+ (c × Nc) + (γ × z × Nq) + ( × γtanah × B × N × Nγ)
qu = 64.8 + 16.1 + 20 = 100,9 ton/meter 2
Daya dukung yang diizinkan (qa)
qa =
qu
= 33,633 ton/meter 2
3
Perkiraan diperlukan pondasi pancang
Ws =
qa × B
=
33,633 × 2
0.01 = 65 ton
(1 + (6 × 2 )
1+ B
Vp = W − Ws = −57 ton (tidak butuh pondasi pancang)
6×e
Vp adalah perkiraan distribusi beban vertikal menuju pondasi pancang. Pada
perhitungan, diperkirakan hanya menggunakan pondasi menerus dikarenakan nilai
daya dukung tanah sebesar 3,363 kg/cm2.
Stabilitas Lereng Pada Urugan
Perhitungan stabilitas lereng diperlukan untuk memperkirakan longsoran
yang akan terjadi pada bagian urugan tanah. Analisis keamanan terhadap geseran
ini dilakukan karena pada saat kering akan terjadi tegangan pori pada urugan
tanah yang dapat memperlemah kestabilan dari bendung urugan tersebut.
(Soedibyo 1987).
Hasil analisis dengan menggunakan Geo Slope menunjukkan nilai faktor
keamanan yang didapatkan sebesar 1,815. Nilai ini menurut standar Kriteria
Perencanaan 06 masih di batas yang diizinkan. Permodelan menggunakan Metode
Bishop dapat dilihat pada Gambar 10 dengan tinggi air yang melewati urugan
diperkirakan setinggi 0,7 m.
13
Gambar 10 Permodelan stabilitas lereng
Rembesan Terhadap Urugan Tanah
Penelitian ini menganalisis pola aliran air yang melewati urugan serta debit
rembesan yang terjadi. Perhitungan terhadap rembesan yang terjadi pada urugan
bendung diperlukan untuk memperkirakan pola aliran air yang akan melewati
urugan sehingga dapat ditentukan stabilitas pada urugan. Aliran air ini merupakan
aliran dari air sungai melalui material yang lolos air (permeable), baik melalui
tubuh bendung maupun pondasi sehingga pola aliran dan debit rembesan yang
keluar melalui tubuh bendung dan pondasi sangat penting dan perlu untuk
diperhatikan.
Permodelan rancangan rembesan pada penelitian ini memiliki tinggi urugan
adalah 1,7 meter dengan lebar 6 meter seperti terlihat pada Gambar 9 dan
ketinggian air diasumsikan sebesar 0,95 m. Hasil permodelan didapatkan nilai
debit rembesan sebesar 1,7408 x10-4 liter/detik dimana tekanan pada sistem
drainase dianggap nol dengan nilai konduktivitas hidrolik tanah sebesar pada
sebesar 5,86 x10-8 m/detik (Fakhriel 2013). Nilai debit rembesan tersebut relatif
kecil dan aman untuk kestabilan urugan. Berdasarkan Standar Nasional Indonesia
mengenai tata cara desain tubuh bendungan tipe urugan (2012), bahwa untuk
membangun urugan tanah nilai konduktivitas hidrolik harus lebih kecil dari 10-5
m/detik, sehingga diperkirakan tanah lokasi penelitian dapat dijadikan sebagai
bahan bangunan untuk bendung urugan. Permodelan rembesan dapat dilihat pada
Gambar 11 dimana pada permodelan dapat dilihat panah-panah yang
menunjukkan pola aliran air pada urugan.
Gambar 11 Rembesan urugan tanah
14
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan perencanaan dan perhitungan desain bendung di Desa Sungai
Buntu, Kecamatan Pedes, Karawang, diperoleh perkiraan desain bendung yang
sesuai dan dapat dibangun pada Sungai Tegal, yaitu tinggi bendung beton dan
bendung urugan 1,7 m, tinggi air hulu 0,95 m dan tinggi air hilir 0,75 m.
Perhitungan faktor keamanan stabilitas bendung beton terhadap gaya guling dan
geser ditinjau saat bendung menerima beban dan tidak menerima beban terhadap
gaya uplift dan tanpa gaya uplift . Faktor keamanan terhadap gaya guling saat
menerima beban terhadap gaya uplift dan tanpa uplift sebesar 0,01 dan 0,024.
Faktor keamanan terhadap gaya guling saat tidak menerima beban terhadap gaya
uplift dan tanpa uplift sebesar -0,049 dan -0,046. Faktor keamanan terhadap gaya
geser saat menerima beban terhadap gaya uplift dan tanpa uplift sebesar 17,403
dan 22,179. Faktor keamanan terhadap gaya geser saat menerima beban terhadap
gaya uplift dan tanpa uplift sebesar 11,58 dan 16,36. Nilai faktor keamanan
longsoran yang terjadi pada permodelan perhitungan stabilitas lereng adalah 1,815
dengan nilai kohesi tanah sebesar 1,8 kN/m3 dan sudut gaya dalam sebesar 34˚.
Nilai debit rembesan yang terjadi dari hasil analisis bendung yang direncanakan
ini sebesar 1,7408 x10-4 liter/detik dan aman bagi bendung urugan karena debitnya
relatif kecil.
Saran
1.
2.
3.
4.
Perlu ditinjau lebih lanjut mengenai debit sungai yang mengalir pada saat
musim hujan dan air laut pasang.
Kekuatan tanah hanya diukur pada kedalaman 0-40 cm, sehingga lebih baik
dilakukan pengukuran kedalaman tanah lebih lanjut menggunakan alat uji
Sondir.
Perlunya perencanaan bangunan pelimpah untuk mencegah terjadinya
overtopping yang dapat mengurangi kestabilan bendung.
Perlunya perencanaan pondasi yang sesuai untuk bendung.
DAFTAR PUSTAKA
Asiyanto. 2011. Metode konstruksi bendungan. Jakarta (ID): Universitas
Indonesia.
Bell, FG. 1992. Engineering properties of soils & rocks “third edition”.
Butterworth-Heinemann Ltd. (21:22).
[DPU] Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Standar perencanaan irigasi KP-06
Bagian Parameter Bangunan. CV. Galang Persada. Bandung.
Fakhriel AW, Raden M. 2013. Analisis rembesan dan gaya angkat pada
perencanaan bendung di Desa Sungai Buntu, Kecamatan Pedes, Karawang.
Bogor: Institut Pertanian Bogor.
Kh V Sunggono. 1995. Buku teknik sipil. Bandung (ID): Penerbit “Nova”
15
Liong TG, Herman DJG. 2012. Analisa stabilitas lereng limit equilibrium vs finite
element method. Jurnal HATTI – PIT-XVI.
Muntohar Agus S. 2009. Mekanika Tanah. Yogyakarta (ID); Universitas
Muhamadiyah Yogyakarta
Prastumi, S Hendro, YP Fabryandri. 2011. Studi perencanaan bentuk bendungan
beton sederhana yang paling efisien. Teknik Sipil. 5(3):130-136.
Suhartanto B, Pramana A, Wardoyo, Firman M, Sumarno. 2006. Investigasi
penyebaran intrusi air laut di kota Bengkulu dengan metode geolistrik tahanan
jenis studi kasus: daerah Kampung Cina, Sumur Melele dan Berkas. Jurnal
Universitas Bengkulu. (PKMP 3-1-1).
Soedibyo. 1987. Teknik bendungan. Jakarta (ID): PT Pradnya Paramita.
Standar Nasional Indonesia Tahun 2012 tentang Tata Cara Desain Tubuh
Bendungan Tipe Urugan.
16
Lampiran 1 Stabilitas Bangunan
Momen kondisi bangunan pada saat adanya beban secara vertikal
No
Titik berat
W
X
W×X
1
0,3 × 1× 2,4
0,72
1,5
1,08
2
0,4 × 0,6 × 2,4
0,576
0,7
0,4
3
0,3 × 0,4 × 2,4
0,288
0,2
0,06
4
0,5 × 0,1 × 1 × 2,4
0,12
1,333
0,16
5
0,5 × 0,1 × 0,4 × 2,4
0,048
0,133
0,01
6
0,5 × 2,6 × 0,1 × 2,4
0,312
0,867
0,27
7
2,6 × 0,4 × 2,4
2,496
0,6
1,5
8
0,5 × 2,6 × 0 × 2,4
0
0,4
0
9
0,5 × 2,6 × 0,1 × 1,8
0,234
0,867
0,2
10
1 × 2,05 × 1,8
1,35
1,5
2,03
11
1 × 0,55 × 2
1,1
1,5
1,65
12
0,5 × 1 × 0,1 × 2
0,1
1,667
0,17
q
0,5 × 1,1
0,55
1,35
0,74
Total
Σ W = 7,894
ΣW×X=
8,27
Pu1
0,95×2×0,5×(-1)
-0,95
1,33
-1,27
Pu2
0,75×2×0,5×(-1)
-0,75
0,667
-0,5
Total
6,194
Kondisi pada saat terjadinya beban secara horizontal
Ka = 0,283 (koefisen aktif tanah untuk analisis stabilitas)
Ka’= 0,β97 (koefisen aktif tanah untuk analisis struktur)
Kp = 3,532 (koefisen pasif tanah)
6,51
17
Lampiran 1 (lanjutan)
1
qa1
= Ka × q
= 0,141 ton/m
2
qa2
= Ka × (h1-hw1) × tanah
= 0,382 ton/m
3
qa3
= qa1 + qa2
= 0,532 ton/m
4
qa4
= Ka × hw1 × (
= 0,269 ton/m
5
qw1
= hw1 × air
= 0,95 ton/m
6
qw2
= hw2 × air
= 0,75 ton/m
7
qp1
= Kp × h4 × ( sat – air)
= 2,473 ton/m
Perhitungan nilai H dan Y untuk Stabilitas
No
H
Y
H×Y
Pa1
0,141 × 0,75
0,106
1,325
0,14
Pa2
1,043 × 2,05 × 0,5
0,143
1,2
0,17
Pa3
1,184 × 0,95
0,497
0,475
0,24
Pa4
0,269 × 0,95 × 0,5
0,128
0,317
0,04
Pw1
0,95 × 0,95 × 0,5
0,451
0,317
0,14
Pw2
(-0,75) × 0,75 × 0,5
-0,281
0,25
-0,07
Pp1
(-2,473) × 0,7 × 0,5
-0,865
0,233
-0,2
Total
-0,178
0,46
18
Lampiran 1 (lanjutan)
Momen kondisi bangunan pada saat tidak adanya beban secara vertikal
No
Titik berat
W
X
W×X
1
0,3 × 1× 2,4
0,72
1,5
1,08
2
0,4 × 0,6 × 2,4
0,576
0,7
0,4
3
0,3 × 0,4 × 2,4
0,288
0,2
0,06
4
0,5 × 0,1 × 1 × 2,4
0,12
1,333
0,16
5
0,5 × 0,1 × 0,4 × 2,4
0,048
0,133
0,01
6
0,5 × 2,6 × 0,1 × 2,4
0,312
0,867
0,27
7
2,6 × 0,4 × 2,4
2,496
0,6
1,5
8
0,5 × 2,6 × 0 × 2,4
0
0,4
0
9
0,5 × 2,6 × 0,1 × 1,8
0,234
0,867
0,2
10
1 × 2,05 × 1,8
1,35
1,5
2,03
11
1 × 0,55 × 2
1,1
1,5
1,65
12
0,5 × 1 × 0,1 × 2
0,1
1,667
0,17
Total
Σ W = 5,823
ΣW×X=
6,55
Pu1
0,95×2×0,5×(-1)
-0,95
1,33
-1,27
Pu2
0,75×2×0,5×(-1)
-0,75
0,667
-0,5
Total
4,123
Kondisi pada saat terjadinya beban secara horizontal
Ka = 0,283 (koefisen aktif tanah untuk analisis stabilitas)
Ka’= 0,β97 (koefisen aktif tanah untuk analisis struktur)
Kp = 3,532 (koefisen pasif tanah)
4,78
19
Lampiran 1 (lanjutan)
1
qa1
= Ka × q
= 0,141 ton/m
2
qa2
= Ka × (h1-hw1) × tanah
= 0,382 ton/m
3
qa3
= qa1 + qa2
= 0,532 ton/m
4
qa4
= Ka × hw1 × (
= 0,269 ton/m
5
qw1
= hw1 × air
= 0,95 ton/m
6
qw2
= hw2 × air
= 0,75 ton/m
7
qp1
= Kp × h4 × ( sat – air)
= 2,473 ton/m
Perhitungan nilai H dan Y untuk Stabilitas
No
H
Y
H×Y
Pa1
0,141 × 0,75
0,106
1,325
0,14
Pa2
1,043 × 2,05 × 0,5
0,143
1,2
0,17
Pa3
1,184 × 0,95
0,497
0,475
0,24
Pa4
0,269 × 0,95 × 0,5
0,128
0,317
0,04
Pw1
0,95 × 0,95 × 0,5
0,451
0,317
0,14
Pw2
(-0,75) × 0,75 × 0,5
-0,281
0,25
-0,07
Pp1
(-2,473) × 0,7 × 0,5
-0,865
0,233
-0,2
Total
-0,178
0,46
20
Lampiran 2 Stabilitas lereng dan rembesan pada bendung urugan
Hasil permodelan rembesan urugan
Materi pada urugan
urugan bagian atas
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 15 kN/m³
Cohesion: 1.8 kPa
Phi: 34 °
Phi-B: 0 °
Pore Water Pressure
Piezometric Line: 1
urugan bagian bawah
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 18 kN/m³
Cohesion: 15 kPa
Phi: 34 °
Phi-B: 0 °
Pore Water Pressure
Piezometric Line: 1
Slip Surface Entry and Exit
Left Projection: Range
Left-Zone Left Coordinate: (0, 17) m
Left-Zone Right Coordinate: (0.034884, 17) m
Left-Zone Increment: 4
Right Projection: Range
Right-Zone Left Coordinate: (25.476964, 5.0452304) m
Right-Zone Right Coordinate: (25.5, 5.045) m
Right-Zone Increment: 4
Radius Increments: 4
21
Lampiran 2 (lanjutan)
Perhitungan irisan urugan dengan metode bishop
Faktor keamanan lereng
22
Lampiran 3 Dimensi Bangunan
23
Lampiran 3 (lanjutan)
24
Lampiran 3 (lanjutan)
25
RIWAYAT HIDUP
Penulis bertempat lahir di Jakarta, 9 Oktober 1991. Penulis juga merupakan
anak pertama dari tiga bersaudara. Ayah penulis bernama Ir. Julianto dan ibu
penulis bernama Dra. Effiyanti M.Si., Apt. Penulis menempuh pendidikan sekolah
dasar, sekolah menengah pertama dan sekolah menengah ke atas di Banda Aceh.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa IPB melalui program Beasiswa Utusan
Daerah. Penulis selama menjadi mahasiswa pernah aktif di Himpunan Teknik
Sipil dan Lingkungan, Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian
dan Badan Eksekutif Mahasiswa KM. Penulis juga pernah aktif di Unit Kegiatan
Mahasiswa. Penulis juga pernah menjadi asisten mata kuliah Bangunan
Konservasi Tanah dan Air selama 1 semester. Bulan Juni-Agustus 2012 penulis
pernah melaksanakan Praktik Lapangan di Krakatau Tirta Industri dengan Judul
“Desain Saluran Trase Transmisi dan Intake”.
PERENCANAAN BANGUNAN BENDUNG DI DESA SUNGAI
BUNTU KARAWANG
NIRWAL MAHDI ABDULLAH
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Stabilitas
Bendung dan Rembesan pada Perencanaan Bangunan Bendung di Desa Sungai
Buntu Karawang adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2014
Nirwal Mahdi Abdullah
NIM F44090071
ABSTRAK
NIRWAL MAHDI ABDULLAH. Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan
pada Perencanaan Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang.
Dibimbing oleh YULI SUHARNOTO.
Pengelolaan sumberdaya air khususnya di sekitar pesisir pantai dalam
bidang pertanian saat ini merupakan hal yang dibutuhkan untuk mendukung
pemberdayaan di bidang pertanian. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis
stabilitas bendung dan lereng urugan tanah serta rembesan bendung urugan tanah
rancangan bendung pada Sungai Tegal, Desa Sungai Buntu, Kecamatan Pedes,
Karawang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perkiraan bendung yang sesuai
dan dapat dibangun yaitu bendung dengan tinggi bendung beton dan bendung
urugan 1,7 m, tinggi air hulu 0,95 m dan tinggi air hilir 0,75 m. Nilai gaya geser
dan gaya guling pada stabilitas bendung beton yang didapatkan masih di bawah
nilai faktor keamanan, dengan gaya guling dan gaya geser saat menerima beban
dan tidak menerima beban masing-masing masih diizinkan. Bendung yang
direncanakan ini mempunyai nilai kohesi tanah sebesar 1,8 kN/m3 dan sudut gaya
dalam sebesar γ4. Faktor keamanan untuk stabilitas lereng sebesar 1,815 dan
debit rembesan yang terjadi pada urugan tanah adalah sebesar 1,7408 x10-4
liter/detik.
Kata kunci: stabilitas bendung, stabilitas lereng urugan, rembesan pada urugan.
ABSTRACT
NIRWAL MAHDI ABDULLAH. Analysis and Design of Dam in Sungai Buntu
Village Karawang. Supervised by YULI SUHARNOTO.
Water resources management, especially around the coast in agriculture
today is needed to support empowerment in agriculture. The purpose of this study
is to analyze the slope stability and seepage weir urugan as design of the weir and
in Tegal River, River Buntu Village, Pedes subdistrict, Karawang . The results
showed that the weir estimates are appropriate and can be built is a concrete weir
with a weir height and weir urugan 1,7 m, 0,95 m high water upstream and
downstream water levels 0,75 m . Shear force values and bolster the stability of
the concrete weir obtained are still below the safety factor , the slice force and
shear force while receiving and not receiving the load of each load is still allowed.
The planned dam has a value of soil cohesion 1,8 kN/m3 and angle in the style of
γ4 . Safety factor for slope stability at 1,815 and seepage discharge that occurs in
the soil is equal to 1,7408 x10-4 liter/second.
Keywords: weir concrete stability, urugan slope stability, seepage at urugan weir.
ANALISIS STABILITAS BENDUNG DAN REMBESAN PADA
PERENCANAAN BANGUNAN BENDUNG
DI DESA SUNGAI BUNTU KARAWANG
NIRWAL MAHDI ABDULLAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan pada Perencanaan
Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang
Nama
: Nirwal Mahdi Abdullah
NIM
: F44090071
Disetujui oleh
Dr. Yuli Suharnoto, M. Eng
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr. Yudi Chadirin, S.TP., M. Agr
Plh. Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
Judul Skripsi: Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan pada Perencanaan
Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang
: Nirwal Mahdi Abdullah
Nama
: F44090071
NIM
Disetujui oleh
Dr. Yuli Suhamoto, M. Eng
Pembimbing I
PIh. Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
ｾ Ｎ Ｍ ﾷ Ｑ＠
F_B 2016
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 ini ialah
konstruksi, dengan judul Analisis Stabilitas Bendung dan Rembesan pada
Perencanaan Bangunan Bendung di Desa Sungai Buntu Karawang
Ucapan terima kasih disampaikan kepada pihak-pihak yang membantu
dalam penyusunan karya ilmiah ini, yaitu Bapak Dr Ir Yuli Suharnoto M.Eng
selaku dosen pembimbing akademik, Bapak Trisnadi dari staf Laboratorium
Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan yang telah membantu
selama pengumpulan data, serta saudara Fakhriel, Lia dan Zulfidar yang telah
memberi saran untuk penelitian ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan
kepada orang tua penulis, serta seluruh keluarga dan rekan-rekan mahasiswa
Teknik Sipil dan Lingkungan IPB Angkatan 2009.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Februari 2014
Nirwal Mahdi Abdullah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Alat dan Bahan
3
Prosedur Analisis Data
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
SIMPULAN DAN SARAN
8
14
Simpulan
14
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
16
RIWAYAT HIDUP
25
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
Kedalaman tanah ukuran 0-20 cm
Kedalaman tanah ukuran 20-40 cm
Perkiraan dimensi bendung
Paramater data dukung tanah
8
8
9
12
DAFTAR GAMBAR
1. Lokasi Penelitian
2. Tahapan penelitian
3. Tahapan perhitungan kohesi tanah dan sudut geser dalam
4. Analisis stabilitas bendung
5. Jumlah irisan permukaaan lereng pada perencanaan bendung urugan
6. Faktor keamanan lereng urugan terhadap longsoran
7. Input karakteristik tanah
8. Hasil permodelan analisis rembesan urugan
9. Perencanaan stabilitas bendung beton
10. Permodelan stabilitas lereng
11. Rembesan urugan tanah
3
4
5
5
7
7
7
8
9
13
13
DAFTAR LAMPIRAN
1. Stabilitas bangunan
2. Stabilitas lereng dan rembesan pada bendung urugan
3. Dimensi bangunan
16
20
22
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan sumber daya air di daerah pesisir pantai merupakan salah satu
hal yang harus diperhatikan karena jumlah debit air sungai yang terletak di sekitar
pantai ditentukan oleh kondisi pasang surut air laut. Permasalahan yang terjadi
saat ini adalah masih kurangnya perhatian terhadap bangunan infrastruktur pada
daerah pasang surut sehingga pemanfaatan air untuk pertanian masih rendah.
Selain itu, tertinggalnya kandungan garam yang terbawa oleh intrusi air laut juga
dapat merusak area pertanian di sekitar sungai. Berdasarkan Suhartanto et al.
(2006), intrusi air laut merupakan suatu peristiwa menyusupnya air laut ke
zona air tanah. Peristiwa ini menyebabkan air sumur pada daerah pesisir terasa
asin atau payau, sehingga tidak dapat dikonsumsi. Selain itu terjadinya intrusi
air laut juga menyebabkan tertinggalnya kandungan garam yang dibawa dan dapat
mengakibatkan kerugian seperti di sektor pertanian.
Pemberdayaan sumber daya air di sungai dapat dilakukan dengan
membangun infrastruktur seperti bendung. Bendung merupakan infrastruktur yang
berfungsi mengatur air pada saat pasang surut dan dapat menahan laju intrusi air
laut.
Berdasarkan Asiyanto (2011), dalam perencanaan dan pelaksanaan bendung
perlu
diperhitungkan
kekuatan dan keamanan struktur
bendung,
kecukupan/kemampuan fondasi, serta efek-efek dari berat air dan tinggi tekanan.
Menurut Prastumi et al. (2011), kondisi bendung harus stabil terhadap guling dan
geser, serta bernilai ekonomis. Bangunan-bangunan yang kurang teliti dalam
perhitungan dan perancangan serta pembangunan dapat dirusak oleh pengaruh
kestabilan tanah, tekanan air sungai dan gempa sehingga dapat merugikan setiap
masyarakat yang menetap di sekitar sungai dan memanfaatkan bendung tersebut.
Dengan dimikian perlu diketahui terlebih dahulu karakteristik tanah yang akan
dibuat bendung tersebut, meliputi kekuatan geser tanah, lapisan kedap tanah, serta
kondisi tanah. Atas dasar tersebut, penelitian ini dilakukan untuk menghitung
stabilitas suatu rancangan bangunan bendung yang terdiri dari bendung berbahan
beton dan urugan tanah. Penelitian ini meliputi perhitungan stabilitas bendung
pada beton, stabilitas lereng untuk urugan tanah serta rembesan yang terjadi pada
urugan tanah sebagai faktor keamanan urugan.
Perumusan Masalah
Penelitian ini dilakukan untuk menghitung stabilitas suatu rancangan
bendung pada beton dan urugan tanah serta rembesan yang terjadi pada urugan
tanah. Ide penelitian muncul karena terdapat beberapa lahan pertanian yang
berada di sekitar pesisir laut terkena dampak pasang surut air laut dan intrusi air
laut. Adapun masalah yang ingin diketahui dapat dirumuskan sebagai berikut:
a) Bagaimana karakteristik tanah pada lokasi bendung.
b) Bagaimana desain bendung yang dibutuhkan pada lokasi tersebut.
c) Bagaimana faktor keamanan pada perhitungan stabilitas bendung beton
dan urugan tanah.
2
d) Bagaimana rembesan serta debit rembesan pada bendung urugan tanah.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Merancang bendung beton dan urugan tanah pada Sungai Tegal, Desa
Sungai Buntu, Kecamatan Pedes, Karawang.
2. Menghitung stabilitas bendung beton dan urugan tanah.
3. Menghitung debit rembesan yang terjadi pada bendung urugan tanah.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai rekomendasi serta acuan dalam perencanaan bendung di sungai
Tegal, Kecamatan Pedes, Karawang.
2. Memperkirakan perhitungan faktor keamanan dalam perhitungan stabilitas
bendung beton dan urugan tanah serta rembesan yang terjadi pada bendung
urugan tanah.
METODE
Metode yang digunakan dalam penelitian ini meliputi dua hal, yaitu :
1) Studi literatur
Studi literatur digunakan sebagai dasar acuan untuk melakukan
analisis serta perhitungan dalam melakukan penelitian ini. Acuan-acuan
yang digunakan tersebut berasal dari buku-buku, karya ilmiah, jurnal
ilmiah, dan peraturan yang telah ditetapkan oleh pemerintah.
2) Survey lapangan
Studi lapangan digunakan untuk meneliti kondisi langsung di
lapangan. Hasil dari studi lapangan ini diperoleh data-data berupa data
primer dan data sekunder seperti kondisi tanah serta debit sungai rata-rata
melewati bangunan Sungai Tegal yang merupakan lokasi perencanaan
bangunan.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan sejak bulan Maret 2013 sampai Februari 2014.
Penelitian ini berlokasi di sungai Tegal, Desa Sungai Buntu, Kecamatan Pedes,
Karawang. Lokasi penelitian berada di sekitar pantai dengan perkiraan jarak dari
pantai sekitar 5-10 km. Lokasi Penelitian dapat dilihat pada Gambar 1. Karawang
berlokasi di bagian utara Provinsi Jawa Barat yang terletak pada posisi 5 o56’ 6oγ4’ LS dan 107o0β’ - 107o40’ BT dengan luas dari wilayah Karawang yaitu
sekitar 1.753,27 km2. Jenis tanah pada daerah karawang yaitu terdiri dari alluvial
3
pada daerah dataran rendah dimana hampir sebagian besar wilayah Karawang
berupa dataran pantai.
Gambar 1 Lokasi penelitian
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Ring sampel
2. Sampel tanah kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm
3. Direct Shear Test
4. Alat ukur tape dan patok tanah
5. Stopwatch
6. Timbangan
7. Oven
8. Komputer yang dilengkapi perangkat lunak Microsoft Excel, Autocad 2010
dan GeoStudio 2007
Prosedur Analisis Data
Perencanaan bendung dalam penelitian ini dilakukan dengan menganalisis
struktur bendung yang terdiri dari beberapa bagian yaitu stabilitas bendung beton
dan stabilitas lereng pada urugan tanah. Sampel tanah yang diambil pada lokasi
penelitian kemudian diuji pada laboratorium Mekanika Tanah Institut Pertanian
Bogor. Hasil uji didapatkan nilai kohesi tanah, sudut geser dalam dan
permeabilitas tanah. Teknik analisis bendung yang dihitung yaitu analisis
stabilitas bendung beton, analisis stabilitas lereng pada bendung urugan dan
rembesan yang terjadi pada bendung urugan. Langkah-langkah dalam penelitian
ini dapat dilihat pada Gambar 2.
4
Gambar 2 Tahapan penelitian
Uji Sampling Tanah
Uji sampling tanah pada penelitian ini dilakukan dengan menganalisis jenis
tanah di lokasi penelitian sehingga didapatkan nilai kohesi tanah dan sudut geser
dalam pada tanah serta beberapa paramater lain yang dibutuhkan dalam
pembangunan pondasi bendung.
Menurut Sunggono (1995), penggolongan jenis tanah berdasarkan butir
ukuran butir tanah dibagi dalam dua bagian yaitu tanah yang berbutir kasar dan
tanah berbutir halus sehingga pada pengujian laboratorium biasanya ditemukan
dua macam tanah dalam satu sampel tanah. Beberapa sampel tanah yang biasa
ditemukan seperti tanah pasir kelempungan dimana tanah sebagian besar terdiri
dari pasir dan mengandung sejumlah lempung.
Analisis kekuatan geser tanah dilakukan dengan mengambil sampel tanah ±
3 ring sample, dan diuji dengan menggunakan Direct Shear Test. Pengujian ini
dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah, Kampus IPB Darmaga. Direct shear
test atau uji geser langsung merupakan salah satu alat uji untuk memperoleh
besarnya tahanan geser tanah pada tegangan normal yang ditentukan.
Keterbatasan dari alat uji ini adalah tidak dapat mengukur tekanan air pori yang
timbul saat penggeseran tanah berlangsung dan tidak dapat mengontrol tegangan
yang terjadi di sekililing sampel tanah.
Hasil dari pengujian didapatkan nilai kohesi tanah dan sudut gaya dalam
yang dibutuhkan untuk menghitung nilai stabilitas bendung dan stabilitas urugan.
Langkah-langkah dalam perhitungan dapat diliat pada Gambar 3.
5
Gambar 3 Tahapan perhitungan kohesi tanah dan sudut geser dalam
Analisis Stabilitas Bendung Beton
Analisis stabilitas bendung pada bendung beton dihitung dengan
menggunakan berdasarkan Kriteria Perencanaan 06. Beberapa gaya yang harus
ditinjau dalam menghitung stabilitas bendung yaitu gaya geser dan gaya guling
bangunan dimana hasil perhitungan harus melewati faktor keamanan yang sudah
ditentukan. Perhitungan ini juga menggunakan beberapa parameter seperti nilai
kohesi tanah serta sudut gaya dalam yang didapatkan dari pengujian laboratorium.
Langkah-langkah perhitungan dapat dilihat pada Gambar 4
Gambar 4 Analisis stabilitas bendung beton
6
Analisis Stabilitas Lereng dan Rembesan pada Bendung Urugan
Perhitungan stabilitas lereng dan rembesan diperlukan sebagai acuan untuk
merancang bendung urugan sehingga dapat menanggulangi terjadinya longor pada
bendung.
Stabilitas lereng dihitung dengan menggunakan beberapa data seperti nilai
dari kekuatan tanah dan tinggi permukaan air yang melewati urugan. Metode yang
digunakan dalam menganalisis perhitungan menggunakan metode bishop. Metode
Bishop yaitu metode dimana gaya normal antar irisan diperhitungkan tetapi gaya
geser antar irisan diabaikan (Gouw dan Herman 2012). Faktor keamanan terhadap
gaya geser pada bendung harus sesuai dengan standar yang telah ditetapkan
Kriteria Perencanaan Bangunan Irigasi 06. Perhitungan pada Metode Bishop
menggunakan perhitungan persamaan kuat geser dengan Persamaan 1.
Dimana : τ
c’
F
Φ
μ
τ=
c′
F
+ σ−μ
tg φ ′
F
(1)
= Kuat geser tanah (kN/m2)
= Kohesi tanah efektif (kN/m2)
= Faktor aman
= Sudut gesek dalam efektif ( °)
= Tekanan air pori (kN/m2)
Nilai faktor keamanan geser bishop dapat dihitung dengan Persamaan 2
(Soedibyo 1987).
Dimana :
�=
∑�
∑
.
(2)
SF
= Faktor keamanan
τ
= Kuat geser tanah (kN/m2)
∑W.X = jumlah momen yang akan menggeser dan menyebabkan
terjadinya longsoran
Rembesan yang terjadi pada bendung urugan dapat menyebabkan
berkurangnya stabilitas pada urugan tanah tersebut. Menurut Hamzah et al.
(2008), sebenarnya bukan hanya tanah yang mempunyai daya rembesan tetapi
banyak bahan bangunan lain seperti beton dan batu juga mengandung pori-pori
sehingga dapat dirembes oleh air dan ini cukup penting dalam bidang geoteknik,
misalnya pada soal pembuatan tanggul atau bendungan untuk menahan air.
Perhitungan analisis stabilitas lereng rembesan yang terjadi pada urugan
tanah pada penelitian ini menggunakan software GeoStudio 2007. GeoStudio 2007
merupakan salah satu software yang dapat membantu menganalisis stabilitas
lereng pada urugan dan juga mampu menganalisis nilai debit rembesan yang
terjadi pada permodelan urugan dengan lebih cepat dan mudah.
Analisis stabilitas lereng dan rembesan yang terjadi pada urugan tanah pada
penelitian ini menggunakan software GeoStudio 2007. Metode yang digunakan
dalam permodelan stabilitas lereng ini adalah metode bishop. Hasil analisis
menghasilkan nilai longsoran kritis dengan analisis gaya-gaya yang terjadi pada
7
irisan tersebut. Beberapa analisis yang diperlukan pada perhitungan dapat dilihat
pada Gambar 5 dan Gambar 6.
Gambar 5 Jumlah irisan permukaan lereng pada perencanaan bendung
urugan
Gambar 6 Faktor keamanan lereng urugan terhadap longsoran
Analisis rembesan dengan software GeoStudio 2007 menghasilkan nilai
debit rembesan yang terjadi. Nilai rembesan selanjutnya akan dijadikan sebagai
pendugaan rembesan dalam menganalisis bangunan urugan. Perkiraan
perencanaan urugan dan hasil analisis dapat dilihat pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 7 Input karakteristik tanah
8
Gambar 8 Hasil permodelan analisis rembesan urugan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Tanah
Uji Karakteristik Tanah
Pengujian kuat geser tanah merupakan pengujian ketahanan maksimum
tanah sehingga nilai tegangan geser bisa didapatkan (Bell 1992). Menurut (Agus
2009), dalam kuat geser tanah terjadi gaya perlawanan yang dilakukan oleh butirbutir tanah terhadap desakan atau tarikan, sehingga pengujian terhadap kekuatan
geser tanah dapat memberikan keamanan atau kenyamanan terhadap struktur yang
berdiri. Penentuan karakteristik, kekuatan serta gaya dalam tanah pada penelitian
ini dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah, Institut Pertanian Bogor.
Pengujian dilakukan dengan Direct Shear Test serta beberapa alat bantu lainnya.
Uji kekuatan geser tanah dengan Direct Shear Test dilakukan pada berat
konsolidasi sebesar 0,5 kN/m2 dan 1 kN/m2. Hasil dari uji laboratorium ini dapat
dilihat pada Tabel 1 (sampel tanah dengan kedalaman 0-20 cm) dan Tabel 2
(sampel tanah dengan kedalaman 20-40 cm). Nilai dari kohesi (c) dan sudut gaya
dalam (θ) didapatkan dari hasil plot kedua sampel tanah pada satu grafik di kertas
milimeter blok.
Tabel 1 Kedalaman tanah 0-20 cm
Nomor
Tegangan
Teganan geser
sampel tanah normal (kN/m2)
(kN/m2)
1
0,5
1,80
2
1
1,92
Tabel 2 Kedalaman tanah 20-40 cm
Nomor
Tegangan normal
Tegangan geser
sampel tanah
(kN/m2)
(kN/m2)
1
0,5
0,56
2
1
1,31
Uji kekuatan geser tanah dilakukan pada tanah dengan kedalaman 20-40 cm
dikarenakan pada kedalaman 0-20 cm tanah masih relatif lunak dibandingkan
dengan tanah pada kedalaman 20-40 cm. Selain itu, tanah pada kedalaman 20-40
cm sedikit berpasir karena lokasi penelitian yang berada di sekitar pantai. Hasil
9
plot menunjukkan bahwa nilai kuat geser tanah (c) sebesar 1,8 kN/m3 dengan nilai
θ sebesar 34°.
Stabilitas Bendung Beton
Perhitungan perencanaan bendung digunakan bentuk bendung seperti pada
Gambar 9.
Gambar 9 Perencanaan stabilitas bendung beton
Dimensi yang direncanakan untuk bangunan bendung ini dapat dilihat pada
Tabel 3.
Tabel 3 Dimensi bendung
Tinggi bendung
1,7 meter
Lebar bendung
1,5 meter
Tinggi tanggul
1,1 meter
Debit sungai
3 m3/detik
Tinggi muka air sebelum melewati 0,95 meter
bendung
Tinggi muka air setelah melewati 0,75 meter
bendung
Panjang bendung
11,5 meter
Kohesi tanah
1,8 kN/m3
Sudut gaya dalam
34
Nilai tinggi bendung ditentukan dari tinggi tanggul sebesar 1,1 m dan debit
sebesar 3 m3/detik sehingga diperkirakan debit air tidak akan melebihi 1,7 m.
Menurut perhitungan untuk penentuan nilai beban yang terjadi dapat dilihat pada
Lampiran 1. Faktor utama yang harus diperhatikan pada penentuan stabilitas
bendung ini adalah kestabilan bangunan terhadap gaya geser dan gaya guling yang
terjadi. Perhitungan terhadap gaya guling dan geser ditinjau saat bangunan
menerima beban dan tidak menerima beban.
10
Stabilitas Terhadap Gaya Guling dan Geser Pada Saat Menerima Beban
Vertikal
Guling terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
B = 2m
x=
e=
Σ W × X − ΣH × Y 6,51 − 0,46
=
= 0,976 m
6,194
ΣW
B
2
− x = − 0,976 = 0,024 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= 0,024 m < 0,333
6
Desain ok
Guling tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
B = 2m
X=
e=
ΣW × X − ΣH × Y 8,27 − 0,46
=
= 0,990 m
ΣW
7,894
B
2
− x = − 0,990 = 0,01 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= 0,01 m < 0,333
6
Desain ok
Geser terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 6,194 = 3,097 ton
Fs =
HResistance 3,097
=
= 17,403 > Faktor keamanan
ΣH
0,178
= 17,403 > 2 (�����
)
Geser tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 7,894 = 3,947 ton
Fs =
HResistance 3,947
=
= 22,179 > Faktor keamanan
0,178
ΣH
= 22,179 > 2 (�����
)
11
Nilai Fs > 2 merupakan acuan yang diambil berdasarkan Kriteria
Perencanaan Bagian Bangunan Utama 06.
Stabilitas Terhadap Gaya Guling dan Geser Pada Saat Tidak Menerima
Beban Vertikal
Guling terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
B = 2m
x=
e=
Σ W × X − ΣH × Y 4,78 − 0,46
=
= 1,049 m
4,123
ΣW
2
B
− x = − 1,049 = −0,049 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= −0,049 m < 0,333
6
Desain ok
Guling tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
B = 2m
X=
e=
ΣW × X − ΣH × Y 6,55 − 0,46
=
= 1,046 m
ΣW
5,823
B
2
− x = − 1,046 = −0,046 m
2
2
Faktor keamanan ; e <
B
= −0,046 < 0,333
6
Desain ok
Geser terhadap uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 4,123 = 2,062 ton
Fs =
HResistance 2,062
=
= 11,58 > Faktor keamanan
0,178
ΣH
= 11,58 > 2 (�����
)
Geser tanpa uplift yang terjadi dengan bangunan tidak menerima beban
Σ H = 0,178 ton
HResistance = μ × ΣW = 0,5 × 5,823 = 2,912 ton
Fs =
HResistance 2,912
=
= 16,36 > Faktor Keamanan
0,178
ΣH
= 16,36 > 2 (�����
)
12
Analisis Daya Dukung Tanah
Beberapa parameter yang dibutuhkan untuk analisis daya dukung tanah
dapat dilihat pada Tabel 4. Penentuan parameter ini berdasarkan ketentuan
Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama 06. Pondasi yang direncakan pada
perhitungan ini direncanakan berbentuk menerus.
Tabel 4 Parameter daya dukung tanah
Nc
36
Nq
23
N
20
α
1
0,5
qu =
+ (c × Nc) + (γ × z × Nq) + ( × γtanah × B × N × Nγ)
qu = 64.8 + 16.1 + 20 = 100,9 ton/meter 2
Daya dukung yang diizinkan (qa)
qa =
qu
= 33,633 ton/meter 2
3
Perkiraan diperlukan pondasi pancang
Ws =
qa × B
=
33,633 × 2
0.01 = 65 ton
(1 + (6 × 2 )
1+ B
Vp = W − Ws = −57 ton (tidak butuh pondasi pancang)
6×e
Vp adalah perkiraan distribusi beban vertikal menuju pondasi pancang. Pada
perhitungan, diperkirakan hanya menggunakan pondasi menerus dikarenakan nilai
daya dukung tanah sebesar 3,363 kg/cm2.
Stabilitas Lereng Pada Urugan
Perhitungan stabilitas lereng diperlukan untuk memperkirakan longsoran
yang akan terjadi pada bagian urugan tanah. Analisis keamanan terhadap geseran
ini dilakukan karena pada saat kering akan terjadi tegangan pori pada urugan
tanah yang dapat memperlemah kestabilan dari bendung urugan tersebut.
(Soedibyo 1987).
Hasil analisis dengan menggunakan Geo Slope menunjukkan nilai faktor
keamanan yang didapatkan sebesar 1,815. Nilai ini menurut standar Kriteria
Perencanaan 06 masih di batas yang diizinkan. Permodelan menggunakan Metode
Bishop dapat dilihat pada Gambar 10 dengan tinggi air yang melewati urugan
diperkirakan setinggi 0,7 m.
13
Gambar 10 Permodelan stabilitas lereng
Rembesan Terhadap Urugan Tanah
Penelitian ini menganalisis pola aliran air yang melewati urugan serta debit
rembesan yang terjadi. Perhitungan terhadap rembesan yang terjadi pada urugan
bendung diperlukan untuk memperkirakan pola aliran air yang akan melewati
urugan sehingga dapat ditentukan stabilitas pada urugan. Aliran air ini merupakan
aliran dari air sungai melalui material yang lolos air (permeable), baik melalui
tubuh bendung maupun pondasi sehingga pola aliran dan debit rembesan yang
keluar melalui tubuh bendung dan pondasi sangat penting dan perlu untuk
diperhatikan.
Permodelan rancangan rembesan pada penelitian ini memiliki tinggi urugan
adalah 1,7 meter dengan lebar 6 meter seperti terlihat pada Gambar 9 dan
ketinggian air diasumsikan sebesar 0,95 m. Hasil permodelan didapatkan nilai
debit rembesan sebesar 1,7408 x10-4 liter/detik dimana tekanan pada sistem
drainase dianggap nol dengan nilai konduktivitas hidrolik tanah sebesar pada
sebesar 5,86 x10-8 m/detik (Fakhriel 2013). Nilai debit rembesan tersebut relatif
kecil dan aman untuk kestabilan urugan. Berdasarkan Standar Nasional Indonesia
mengenai tata cara desain tubuh bendungan tipe urugan (2012), bahwa untuk
membangun urugan tanah nilai konduktivitas hidrolik harus lebih kecil dari 10-5
m/detik, sehingga diperkirakan tanah lokasi penelitian dapat dijadikan sebagai
bahan bangunan untuk bendung urugan. Permodelan rembesan dapat dilihat pada
Gambar 11 dimana pada permodelan dapat dilihat panah-panah yang
menunjukkan pola aliran air pada urugan.
Gambar 11 Rembesan urugan tanah
14
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan perencanaan dan perhitungan desain bendung di Desa Sungai
Buntu, Kecamatan Pedes, Karawang, diperoleh perkiraan desain bendung yang
sesuai dan dapat dibangun pada Sungai Tegal, yaitu tinggi bendung beton dan
bendung urugan 1,7 m, tinggi air hulu 0,95 m dan tinggi air hilir 0,75 m.
Perhitungan faktor keamanan stabilitas bendung beton terhadap gaya guling dan
geser ditinjau saat bendung menerima beban dan tidak menerima beban terhadap
gaya uplift dan tanpa gaya uplift . Faktor keamanan terhadap gaya guling saat
menerima beban terhadap gaya uplift dan tanpa uplift sebesar 0,01 dan 0,024.
Faktor keamanan terhadap gaya guling saat tidak menerima beban terhadap gaya
uplift dan tanpa uplift sebesar -0,049 dan -0,046. Faktor keamanan terhadap gaya
geser saat menerima beban terhadap gaya uplift dan tanpa uplift sebesar 17,403
dan 22,179. Faktor keamanan terhadap gaya geser saat menerima beban terhadap
gaya uplift dan tanpa uplift sebesar 11,58 dan 16,36. Nilai faktor keamanan
longsoran yang terjadi pada permodelan perhitungan stabilitas lereng adalah 1,815
dengan nilai kohesi tanah sebesar 1,8 kN/m3 dan sudut gaya dalam sebesar 34˚.
Nilai debit rembesan yang terjadi dari hasil analisis bendung yang direncanakan
ini sebesar 1,7408 x10-4 liter/detik dan aman bagi bendung urugan karena debitnya
relatif kecil.
Saran
1.
2.
3.
4.
Perlu ditinjau lebih lanjut mengenai debit sungai yang mengalir pada saat
musim hujan dan air laut pasang.
Kekuatan tanah hanya diukur pada kedalaman 0-40 cm, sehingga lebih baik
dilakukan pengukuran kedalaman tanah lebih lanjut menggunakan alat uji
Sondir.
Perlunya perencanaan bangunan pelimpah untuk mencegah terjadinya
overtopping yang dapat mengurangi kestabilan bendung.
Perlunya perencanaan pondasi yang sesuai untuk bendung.
DAFTAR PUSTAKA
Asiyanto. 2011. Metode konstruksi bendungan. Jakarta (ID): Universitas
Indonesia.
Bell, FG. 1992. Engineering properties of soils & rocks “third edition”.
Butterworth-Heinemann Ltd. (21:22).
[DPU] Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Standar perencanaan irigasi KP-06
Bagian Parameter Bangunan. CV. Galang Persada. Bandung.
Fakhriel AW, Raden M. 2013. Analisis rembesan dan gaya angkat pada
perencanaan bendung di Desa Sungai Buntu, Kecamatan Pedes, Karawang.
Bogor: Institut Pertanian Bogor.
Kh V Sunggono. 1995. Buku teknik sipil. Bandung (ID): Penerbit “Nova”
15
Liong TG, Herman DJG. 2012. Analisa stabilitas lereng limit equilibrium vs finite
element method. Jurnal HATTI – PIT-XVI.
Muntohar Agus S. 2009. Mekanika Tanah. Yogyakarta (ID); Universitas
Muhamadiyah Yogyakarta
Prastumi, S Hendro, YP Fabryandri. 2011. Studi perencanaan bentuk bendungan
beton sederhana yang paling efisien. Teknik Sipil. 5(3):130-136.
Suhartanto B, Pramana A, Wardoyo, Firman M, Sumarno. 2006. Investigasi
penyebaran intrusi air laut di kota Bengkulu dengan metode geolistrik tahanan
jenis studi kasus: daerah Kampung Cina, Sumur Melele dan Berkas. Jurnal
Universitas Bengkulu. (PKMP 3-1-1).
Soedibyo. 1987. Teknik bendungan. Jakarta (ID): PT Pradnya Paramita.
Standar Nasional Indonesia Tahun 2012 tentang Tata Cara Desain Tubuh
Bendungan Tipe Urugan.
16
Lampiran 1 Stabilitas Bangunan
Momen kondisi bangunan pada saat adanya beban secara vertikal
No
Titik berat
W
X
W×X
1
0,3 × 1× 2,4
0,72
1,5
1,08
2
0,4 × 0,6 × 2,4
0,576
0,7
0,4
3
0,3 × 0,4 × 2,4
0,288
0,2
0,06
4
0,5 × 0,1 × 1 × 2,4
0,12
1,333
0,16
5
0,5 × 0,1 × 0,4 × 2,4
0,048
0,133
0,01
6
0,5 × 2,6 × 0,1 × 2,4
0,312
0,867
0,27
7
2,6 × 0,4 × 2,4
2,496
0,6
1,5
8
0,5 × 2,6 × 0 × 2,4
0
0,4
0
9
0,5 × 2,6 × 0,1 × 1,8
0,234
0,867
0,2
10
1 × 2,05 × 1,8
1,35
1,5
2,03
11
1 × 0,55 × 2
1,1
1,5
1,65
12
0,5 × 1 × 0,1 × 2
0,1
1,667
0,17
q
0,5 × 1,1
0,55
1,35
0,74
Total
Σ W = 7,894
ΣW×X=
8,27
Pu1
0,95×2×0,5×(-1)
-0,95
1,33
-1,27
Pu2
0,75×2×0,5×(-1)
-0,75
0,667
-0,5
Total
6,194
Kondisi pada saat terjadinya beban secara horizontal
Ka = 0,283 (koefisen aktif tanah untuk analisis stabilitas)
Ka’= 0,β97 (koefisen aktif tanah untuk analisis struktur)
Kp = 3,532 (koefisen pasif tanah)
6,51
17
Lampiran 1 (lanjutan)
1
qa1
= Ka × q
= 0,141 ton/m
2
qa2
= Ka × (h1-hw1) × tanah
= 0,382 ton/m
3
qa3
= qa1 + qa2
= 0,532 ton/m
4
qa4
= Ka × hw1 × (
= 0,269 ton/m
5
qw1
= hw1 × air
= 0,95 ton/m
6
qw2
= hw2 × air
= 0,75 ton/m
7
qp1
= Kp × h4 × ( sat – air)
= 2,473 ton/m
Perhitungan nilai H dan Y untuk Stabilitas
No
H
Y
H×Y
Pa1
0,141 × 0,75
0,106
1,325
0,14
Pa2
1,043 × 2,05 × 0,5
0,143
1,2
0,17
Pa3
1,184 × 0,95
0,497
0,475
0,24
Pa4
0,269 × 0,95 × 0,5
0,128
0,317
0,04
Pw1
0,95 × 0,95 × 0,5
0,451
0,317
0,14
Pw2
(-0,75) × 0,75 × 0,5
-0,281
0,25
-0,07
Pp1
(-2,473) × 0,7 × 0,5
-0,865
0,233
-0,2
Total
-0,178
0,46
18
Lampiran 1 (lanjutan)
Momen kondisi bangunan pada saat tidak adanya beban secara vertikal
No
Titik berat
W
X
W×X
1
0,3 × 1× 2,4
0,72
1,5
1,08
2
0,4 × 0,6 × 2,4
0,576
0,7
0,4
3
0,3 × 0,4 × 2,4
0,288
0,2
0,06
4
0,5 × 0,1 × 1 × 2,4
0,12
1,333
0,16
5
0,5 × 0,1 × 0,4 × 2,4
0,048
0,133
0,01
6
0,5 × 2,6 × 0,1 × 2,4
0,312
0,867
0,27
7
2,6 × 0,4 × 2,4
2,496
0,6
1,5
8
0,5 × 2,6 × 0 × 2,4
0
0,4
0
9
0,5 × 2,6 × 0,1 × 1,8
0,234
0,867
0,2
10
1 × 2,05 × 1,8
1,35
1,5
2,03
11
1 × 0,55 × 2
1,1
1,5
1,65
12
0,5 × 1 × 0,1 × 2
0,1
1,667
0,17
Total
Σ W = 5,823
ΣW×X=
6,55
Pu1
0,95×2×0,5×(-1)
-0,95
1,33
-1,27
Pu2
0,75×2×0,5×(-1)
-0,75
0,667
-0,5
Total
4,123
Kondisi pada saat terjadinya beban secara horizontal
Ka = 0,283 (koefisen aktif tanah untuk analisis stabilitas)
Ka’= 0,β97 (koefisen aktif tanah untuk analisis struktur)
Kp = 3,532 (koefisen pasif tanah)
4,78
19
Lampiran 1 (lanjutan)
1
qa1
= Ka × q
= 0,141 ton/m
2
qa2
= Ka × (h1-hw1) × tanah
= 0,382 ton/m
3
qa3
= qa1 + qa2
= 0,532 ton/m
4
qa4
= Ka × hw1 × (
= 0,269 ton/m
5
qw1
= hw1 × air
= 0,95 ton/m
6
qw2
= hw2 × air
= 0,75 ton/m
7
qp1
= Kp × h4 × ( sat – air)
= 2,473 ton/m
Perhitungan nilai H dan Y untuk Stabilitas
No
H
Y
H×Y
Pa1
0,141 × 0,75
0,106
1,325
0,14
Pa2
1,043 × 2,05 × 0,5
0,143
1,2
0,17
Pa3
1,184 × 0,95
0,497
0,475
0,24
Pa4
0,269 × 0,95 × 0,5
0,128
0,317
0,04
Pw1
0,95 × 0,95 × 0,5
0,451
0,317
0,14
Pw2
(-0,75) × 0,75 × 0,5
-0,281
0,25
-0,07
Pp1
(-2,473) × 0,7 × 0,5
-0,865
0,233
-0,2
Total
-0,178
0,46
20
Lampiran 2 Stabilitas lereng dan rembesan pada bendung urugan
Hasil permodelan rembesan urugan
Materi pada urugan
urugan bagian atas
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 15 kN/m³
Cohesion: 1.8 kPa
Phi: 34 °
Phi-B: 0 °
Pore Water Pressure
Piezometric Line: 1
urugan bagian bawah
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 18 kN/m³
Cohesion: 15 kPa
Phi: 34 °
Phi-B: 0 °
Pore Water Pressure
Piezometric Line: 1
Slip Surface Entry and Exit
Left Projection: Range
Left-Zone Left Coordinate: (0, 17) m
Left-Zone Right Coordinate: (0.034884, 17) m
Left-Zone Increment: 4
Right Projection: Range
Right-Zone Left Coordinate: (25.476964, 5.0452304) m
Right-Zone Right Coordinate: (25.5, 5.045) m
Right-Zone Increment: 4
Radius Increments: 4
21
Lampiran 2 (lanjutan)
Perhitungan irisan urugan dengan metode bishop
Faktor keamanan lereng
22
Lampiran 3 Dimensi Bangunan
23
Lampiran 3 (lanjutan)
24
Lampiran 3 (lanjutan)
25
RIWAYAT HIDUP
Penulis bertempat lahir di Jakarta, 9 Oktober 1991. Penulis juga merupakan
anak pertama dari tiga bersaudara. Ayah penulis bernama Ir. Julianto dan ibu
penulis bernama Dra. Effiyanti M.Si., Apt. Penulis menempuh pendidikan sekolah
dasar, sekolah menengah pertama dan sekolah menengah ke atas di Banda Aceh.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa IPB melalui program Beasiswa Utusan
Daerah. Penulis selama menjadi mahasiswa pernah aktif di Himpunan Teknik
Sipil dan Lingkungan, Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian
dan Badan Eksekutif Mahasiswa KM. Penulis juga pernah aktif di Unit Kegiatan
Mahasiswa. Penulis juga pernah menjadi asisten mata kuliah Bangunan
Konservasi Tanah dan Air selama 1 semester. Bulan Juni-Agustus 2012 penulis
pernah melaksanakan Praktik Lapangan di Krakatau Tirta Industri dengan Judul
“Desain Saluran Trase Transmisi dan Intake”.