ANALISIS PENYEBAB KERUSAKAN DAN REHABILITASI BENDUNG SUNGGAM DI KABUPATEN PADANG LAWAS UTARA-SUMATERA UTARA
ANALISIS PENYEBAB KERUSAKAN DAN REHABILITASI BENDUNG SUNGGAM DI KABUPATEN PADANG LAWAS UTARA-SUMATERA UTARA
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memnuhi syarat untuk menempuh colloqium doctum / ujian sarjana teknik sipil
OLEH: SADDAM HUSEIN HRP 09 0404 176 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
ABSTRAK
ANALISIS PENYEBAB KERUSAKAN DAN REHABILITASI SUNGGAMKABUPATEN PADANG LAWAS UTARA-SUMATERA UTARA BENDUNG
Bendung Sunggam merupakan salah satu bendung dengan pasangan batu kali yang artinya bendungan ini dibangun dengan bahan konstruksi tubuh bendungan utamanya adalah batu kali. Fungsi bendung ini adalah untuk mengaliri daerah pertanian disekitarnya seluas
± 150 Ha. Bendung sunggam berada di Kabupaten Padang Lawas Utara. Bendung ini dialiri sungai Panantanan yang panjangnya
± 15 km. Kondisi sekitar sungai Panantanan hutan yang mengikuti alur dari sungai. Metode yang digunakan dalam menentukan debit banjir periode ulang 100
3
tahun adalah metode kombinasi Der Weduwen-Haspers 136,947 m /detik dan
3 kombinasi Der Weduwen-log person III 137,872 m /detik.
Berdasarkan analisa gaya dan hasil perhitungan gaya untuk peninjauan gaya guling dan geser pada bendung lama, Faktor keamanan untuk guling pada saat banjir adalah 0,48 (tanpa gempa), 0,51 (saat gempa), sedangkan tinjauan gaya geser sebesar 1,1. Faktor keamanan untuk guling pada saat normal adalah 1,5 (tanpa gempa), 1,65 (saat gempa), sedangkan tinjauan gaya geser sebesar 2,0. Dan perhitungan gaya yang bekerja pada bendung yang direncanakan, Faktor keamanan untuk guling pada saat normal adalah 1,6 (tanpa gempa), 1,8 (saat gempa), sedangkan tinjauan gaya geser sebesar 2,10. Faktor keamanan untuk guling pada saat banjir adalah 1,7 (tanpa gempa), 1,6 (saat gempa), sedangkan tinjauan gaya geser sebesar 2,12. Sedangkan nilai
2 dukung tanah izin yang diperoleh dengan metode Terzaghi adalah qa = 1,33 kg/cm .
Berdasarkan hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan penyebab kerusakan pada bendung Sunggam lama tidak amannya terhadap geser, guling pada saat banjir. Pada perencanaan bendung baru sudah aman terhadap geser dan guling, dan bisa jadi acuan untuk pembangunan bendung baru.
Kata kunci : Bendung, Daya dukung Tanah
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul “ANALISIS PENYEBAB KERUSAKAN DAN REHABILITASI
BENDUNG SUNGGAM KABUPATEN PADANG LAWAS UTARA-SUMATERA
UTARA .”. Laporan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratanmemperoleh gelar Strata Satu (S1) pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:
1. Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu dalam mengarahkan, membimbing, dan memberikan dorongan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda H.Usman
Hrp dan Ibunda Hj. Tiamas Siregar tercinta yang telah memberikan do’a, motivasi, semangat, dan nasehat kepada saya. Kakak Dermawati Hrp, Dermawan Hrp, Efridayanti Hrp dan abang-abang saya Hedi Syaputra Hrp, Anwar Sahala Hrp, Musonnip Hrp dan adik saya Makmur Efendi Hrp, terima kasih atas dukungan dan do,a yang diberikan kepada saya.
3. Saya ucapkan khusus banyak terima kasih pada teman saya AGUS BUDIMAN SIKUMBANG S.T yang sangat banyak membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Terima kasih saudara ku semoga cita-cita kita semua tercapai, Amin.
4. Teman–teman seperjuangan Dewi Tambunan, Ali Idris, Sandi Prawira Sinaga, Bambang Kennedy, Mahasiswa/i Program Studi Teknik Sipil angkatan 2009 serta para sahabat yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah banyak membantu dan memberikan semangat dalam penyusunan tugas akhir ini.
5. Bapak Ir. Teruna Jaya, Msc selaku ketua Jurusan Teknik Sumber Daya Air.
6. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Kepada pihak – pihak terkait yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, terima kasih atas dukungannya. Kak Lince dan bang Amin.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan dikemudian hari. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi yang membacanya.
Medan, April 2015 Saddam Husein Hrp
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... i KATA PENGANTAR ................................................................................... ii DAFTAR ISI .................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi DAFTAR NOTASI ........................................................................................ viii DAFTAR TABEL .......................................................................................... x BAB I PENDAHULUAN .........................................................................1 1.1 Latar Belakang................................................................................
1 1.2 Identifikasi Masalah .......................................................................
2 1.3 Rumusan Masalah ..........................................................................
3 1.4 Batasan Masalah .............................................................................
3 1.5 Tujuan Dan Manfaat Penelitian .....................................................
4 1.7 Sistematika Penulisan ....................................................................
5 BAB II TINJAUAN KONDISI BENDUNG SUNGGAM LAMA ......
7 2.1 Tinjauan Umum ..............................................................................
7 2.2 Kondisi Bendung Sunggam Lama ................................................
8 2.2.1. Keadaan Topografi ..............................................................
9 2.2.2. Gambar Bendung Sunggam Lama ......................................
10 BAB III STUDI LITERATUR DAN METODOLOGI PENELITIAN
12 3.1 Kerangka Penelitian .......................................................................
12 3.2 Tahapan Penelitian .........................................................................
14 3.2.1 Pengumpulan Data ................................................................
14 3.3 Kondisi Bendung Sekarang ...........................................................
16
3.4 Analisa Hidrologi ...........................................................................
18 3.4.1 Analisa Hidrologi Yang Dilakukan .....................................
18 3.4.2 Perhitungan Curah Hujan Rencana ......................................
19 3.4.3 Uji Kesesuaian Data Curah Hujan .......................................
22 3.5 Analisa Debit Banjir.......................................................................
23 3.6 Analisa Stabilitas ............................................................................
26 3.6.1 Gaya-Gaya Yang Bekerja .....................................................
26 3.6.1.1 Gaya Berat ...................................................................
26 3.6.1.2 Gaya Gempa ................................................................
27 3.6.1.3 Tekanan Lumpur..........................................................
28 3.6.1.4 Gaya Hidrostatis ..........................................................
28 3.6.1.5 Up-Lift Pressure ..........................................................
30 3.6.1.6 Anggapan-Anggapan Stabilitas ..................................
32 3.7 Syarat-Syarat Stabilitas ..................................................................
33 3.8 Pemeriksaan Terhadap Daya Dukung Tanah ...............................
35 BAB IV ANALISIS KERUSAKAN PADA BENDUNG SUNGGAM LAMA......................................................................
38 4.1. Menghitung Luas DAS Sunjgai Panantanan ................................
38 4.2. Analisa Hidrologi ...........................................................................
39 4.2.1 Pengolahan Data Curah Hujan .............................................
39 4.2.2 Distribusi Probabilitas Curah Hujan Maksimum Harian ...
40 4.2.3 Penentuan Pola Distribusi Hujan .........................................
41
4.2.4 Perhitungan Curah Hujan Rencana Dengan Metode Log-Person III ................................................................................
48 4.2.5 Perhitungan Uji Kesesuaian Distribusi Log-Person III ......
49 4.2.6 Menentukan Nilai Chikuadrat ..............................................
50 4.2.7 Perhitungan Logaritma Hujan Rencana...............................
51
4.2.8 Perhitungan Curah Hujan Rencana Dengan Metode Haspers ..................................................................................
54 ` 4.3 Perhitungan Debit Banjir ..............................................................
58
4.3.1 Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Der Weduwen
58 4.3.2 Kombinasi Metode Weduwen Haspers ...............................
60 4.3.3 Kombinasi Metode Der Weduwen- Log Person III ............
61 4.4 Analisis Stabilitas Bendung Lama .................................................
63 4.4.1 Pada Kondisi Air Banjir .......................................................
64 4.4.2 Kondisi Daya Dukung Pondasi ............................................
75 4.4.3 Pada Kondisi Air Normal .....................................................
78 4.4.4 Kondisi Daya Dukung Pondasi ............................................
87 4.5 Analisis Stabilitas Bendung Baru ..................................................
89 4.5.1 Pada Kondisi Air Normal .....................................................
90 4.5.2 Pada Kondisi Air Banjir .......................................................
99 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 114
5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 111
5.2. Saran................................................................................................ 112 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xii LAMPIRAN..................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lokasi PenelitianGambar 2.2 Foto Badan Bendung Yang RusakGambar 2.3 Foto Pintu Air Yang RusakGambar 2.4 Dimensi Bendung LamaGambar 2.5 Sketsa BendungGambar 3.1 Kerangka PenelitianGambar 3.2 Potongan Terlemah BendungGambar 3.3 Gaya Berat Tubuh BendungGambar 3.4 Tekanan LumpurGambar 3.5 Gaya Hidrostatis Kondisi Air Normal Dan BanjirGambar 3.6 Tekanan Pada Tiap Titik SudutGambar 3.7 Up-Lift PressurGambar 3.8 Potongan Yang Paling LemahGambar 3.9 Daerah KeernGambar 3.10 Balance Antara Tekanan Keatas Dan Tekanan Ke BawahGambar 4.1 Peta Luas DASGambar 4.2 Kondisi Air Banjir Pada Bendung LamaGambar 4.3 Sketsa Perhitungan Berat Bendung LamaGambar 4.4 Aliran RembesanGambar 4.5 Sketsa Gaya Up-LiftGambar 4.6 Gaya HidrostatisGambar 4.7 Sketsa Kondisi Air Normal Pada Bendung LamaGambar 4.8 Sketsa Perhitungan Berat Bendung LamaGambar 4.9 Aliran RembesanGambar 4.10 Sketsa Gaya Up-LiftGambar 4.11 Gaya HidrostatisGambar 4.12 Sketsa Kondisi Air Normal Pada Bendung BaruGambar 4.13 Sketsa Perhitungan Berat Bendung BaruGambar 4.14 Aliran RembesanGambar 4.15 Sketsa Gaya Up-LiftGambar 4.16 Gaya HidrostatisGambar 4.17 Sketsa Kondisi Air Banjir Pada Bendung BaruGambar 4.18 Aliran RembesanGambar 4.19 Sketsa Gaya Up-LiftGambar 4.20 Gaya HidrostatisDAFTAR NOTASI
Cd Koefisien Debit (Cd = C . C
) H Kedalaman air dari dasar saluran (m) H
2
) g Percepatan gravitasi (m/ dtk
2
C
1 .
A
n
Koefisien Kurtosis C
k
Koefisien Kemencengan C
s
) Be Lebar Efektif Bendung C
2
Luas daerah pada polygon n ( km
V Koefisien Variasi
1 Tinggi Energi (m)
factor Frekuensi L panjang alur sungai (km) Log
3
hf Kehilangan energi karena gesekan dasar saluran K
Reduced Standart Deviation
n
hujan satuan (mm) S Standar Deviasi S
o
Curah hujan pada stasiun n (mm) R
n
/detik) R̅ curah hujan daerah (mm) R
limpasan sesudah mencapai debit puncak ( m
T
d
/detik) Q
3
limpasan sebelum mencapai debit puncak ( m
a
/detik) Q
3
debit puncak banjir ( m
p
X T nilai logaritmatis hujan rencana dengan periode ulang T tahun n jumlah titik-titik (pos-pos) pengamatan Q
- – rata (m/dtk)
t
) d Kedalaman lumpur (m) ∅ Sudut geser
3
) h kedalam air (m) Ps Tekanan horizontal (kg/m) Na koefisien tekanan lateral Ni berat bahan deposit yang terbenam (ton/m
3
Berat jenis air (kg/m
parameter Chi-Kuadrat Kritis W Besar gaya hidrostatis (kg)
2 cr
χ
Nilai Reduced Mean Z Ketinggian dasar saluran dari garis referensi (m) α konstanta χ
n
Nilai Reduced Variete Y
tinggi hujan harian maksimum atau hujan rencana (mm) Y
t durasi curah hujan (menit) T
24
X
X T Hujan rencana dengan periode ulang T tahun
data hujan atau debit ke-i X̅ nilai rata-rata dari X
i
X
V Kecepatan rata
waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30% dari debit puncak (jam) tg waktu konsentrasi (jam)
0,3
T
p tenggang waktu (time log) dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam).
2 Metode Uji Chi-Kuadrat
n Tinggi ambang ujung
V Kecepatan Z faktor yang tergantung kepada letak geografis koefisien gempa G berat bendung (kg/m) SF Faktor keamanan
DAFAR TABEL
Tabel 4.5 Parameter Statistk Sebaran Log-Person Type IIITabel 4.13 Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 5,10,25,30,50,100 TahunTabel 4.12 Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode HaspersTabel 4.11 Standard VariableMetode Log-Person III
Tabel 4.10 Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 5,10,25,30,50,100 TahunTabel 4.9 Perhitungan Nilai ChikuadratTabel 4.8 Nilai K Untuk Harga Cs=1,459Tabel 4.7 Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis SebaranTabel 4.6 Parameter Statistk Sebaran GumbelTabel 4.4 Parameter Statistk Sebaran LogaritmaTabel 3.1 Analisis Statistik Data Curah Hujan StasiunTabel 4.3 Parameter Statistik Sebaran NormalMetode Rata-Rata Aljabar
Tabel 4.2 Urutan Peringkat Curah Hujan Harian Maksimum Rata-Rata Dengan2014
Tabel 4.1 Data Curah Hujan Maksimum Harian padang lawas utara tahun 2005-Tabel 3.5 Faktor Keamanan Daya Dukung TanahTabel 3.4 Faktor Daya Dukung Tanah Menurut TerzaghiTabel 3.3 Faktor Gesek Berdasarkan Material Dibawah PondasiTabel 3.2 Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis SebaranMetode Haspers
Tabel 4.14 Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 5,10,25,30,50,100 TahunTabel 4.25 Rekapitulasi Gaya Akibat Berat Bendung LamaTabel 4.33 Rekapitulasi Gaya Akibat Berat Bendung BaruTabel 4.32 Kontrol Stabilitas Bendung Lama Pada Saat NormalNormal
Tabel 4.31 Perhitungan Gaya Horizontal Dan Vertikal Untuk Up-Lift Pada KondisiTabel 4.30 Rembesan Dan Tekanan Air (Lane)Tabel 4.29 Rekapitulasi Gaya Akibat Berat Bendung BaruTabel 4.28 Kontrol Stabilitas Bendung Lama Pada Saat NormalNormal
Tabel 4.27 Perhitungan Gaya Horizontal Dan Vertikal Untuk Up-Lift Pada KondisiTabel 4.26 Rembesan Dan Tekanan Air (Lane)Tabel 4.24 Rekapitulasi Kondisi Tanah Bendung SunggamMetode Log-Person III dan Metode Haspers
Tabel 4.23 Kontrol Stabilitas Bendung Lama Pada Saat BanjirTabel 4.22 Perhitungan Gaya Hidrostatis Pada Kondisi BanjirBanjir
Tabel 4.21. Perhitungan Gaya Horizontal Dan Vertikal Untuk Up-Lift Pada KondisiTabel 4.20. Rembesan Dan Tekanan Air (Lane)Tabel 4.19. Rekapitulasi Gaya Akibat Berat Bendung LamaTabel 4.18 Ringkasan PerhitunganTabel 4.17 Ringkasan Debit Banjir Rencana Beberapa MetodeTabel 4.16 Ringkasan Debit Banjir Metode Der Weduwen-Log Person IIITabel 4.15 Ringkasan Debit Banjir Metode Der Weduwen-HaspersTabel 4.34 Rembesan Dan Tekanan Air (Lane)Tabel 4.35 Perhitungan Gaya Horizontal Dan Vertikal Untuk Up-Lift Pada KondisiBanjir