ANALISA STABILITAS TUBUH BENDUNGAN PADA BENDUNGAN
UTAMA TUGU KABUPATEN TRENGGALEK
JURNAL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
memperoleh gelar Sarjana Teknik
Disusun Oleh :
MUCHAMMAD ILHAM
NIM. 0810640058 - 64
KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK PENGAIRAN
MALANG
2015
ANALISA STABILITAS TUBUH BENDUNGAN PADA BENDUNGAN
UTAMA TUGU KABUPATEN TRENGGALEK
Muchammad Ilham1, Heri Suprjanto
2, Runi Asmaranto
2
1Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang
2Dosen Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang
Jalan M.T. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia
email : [email protected]
ABSTRAK
Bendungan Tugu adalah bendungan tipe urugan yang akan dibangun di Desa
Nglinggis, Kecamatan Tugu, Kabupater Trenggalek, Provinsi Jawa Timur, dengan tujuan
untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, air baku, PLTMH, dan pengendalian banjir,
sehingga merupakan prioritas penting. Bendungan ini memiliki luas daerah tergenang
sebesar 41,70 ha dan mengalir ke Sungai Keser.
Skripsi ini akan menganalisa (a) stabilitas tubuh bendungan, (b) kondisi geologi
pondasi bendungan untuk mengetahui jenis dan kelas batuan guna menentukan perbaikan
pondasi yang tepat, (c) tegangan vertikal yang terjadi di pondasi, (d) penjabaran material
bahan penyusun tubuh bendungan, (e) keamanan bendungan terhadap gejala buluh
(piping) dan sembulan (boiling), (f) pelaksanaan penimbunan tubuh bendungan untuk
mengetahui besar dan waktu penurunan.
Analisa kapasitas rembesan dan stabilitas lereng metode fellenius menggunakan
program Geostudio 2007 dan cara manual. Analisa pelaksanan penimbunan tubuh
bendungan Tugu bersifat umum.
Perhitungan yang dilakukan menunjukkan hasil (a) pondasi bendungan sebagian
besar akan bertumpu pada breksi vulkanik dan batu pasir tufaan yang mempunyai derajat
pelapukan sedang-segar dan mempunyai kekerasan menengah (CL-CH) dari formasi
Mandalika, (b) untuk memperkecil nilai permeabilitas akan dilaksanakan perbaikan
pondasi dengan grouting tirai sampai pada kedalaman 30 m, (c) tegangan vertikal yang
bekerja pada pondasi (σzas main dam = 183, 017 ton/m2) dan (σzas cofferdam = 183, 017 ton/m
2)
< nilai qu (unconfined compression strength) batuan kelas (1000-5000 kN/m2), (d) sifat
fisik dan mekanis material penyusun tubuh bendungan memenuhi kriteria yang ada, (e)
kapasitas debit rembesan yang terjadi adalah sebesar < 1% dari Q rata-rata yang masuk,
tanpa dan dengan grouting, (f) kecepatan rembesan masih di bawah kecepatan kritis, (g)
factor keamanan piping dan boiling adalah > 4, (h) kestabilan lereng dalam berbagai
kondisi pembebanan masih dalam kriteria aman, (i) penurunan pada zona inti bendungan
Tugu sebesar 0,7 m selama 27 tahun, (j) arahan penimbunan meliputi pengambilan,
penempatan, pemadatan, dan pengecekan kualitas hasil timbunan.
Kata kunci: Bendungan Tugu, Kabupaten Trenggalek, Kestabilan tubuh bendungan Tugu
Abstract
Tugu dam is a high priority embankment dam which will be build in Nglinggis
village, Tugu sub-district, Trenggalek regency, East Java province, and use for irrigation,
raw water supply, micro hydro power generator, and flood control. Tugu dam withholds
reservoir of 41,70 ha which flows to Keser river.
This paper will analyze (a) dam body stability, (b) geology condition of dam
foundation to determine type and class of rocks used in foundation renovation, (c) vertical
pressure in the foundation, (d) materials used to build the dam, (e) dam safety towards
piping and boiling failures, (f) amount and duration of settlement.
Seepage capacity and slope stability analyzed using Fellenius method on
Geostudio 2007 and analytic method. Dam embankment analyzed in general.
Analysis and calculation result shows (a) major part of dam foundation will be
supported on volcanic breccias and tufa sandstone with decay degree of medium-fresh and
medium hardness (CL-CH) from Mandalika formation, (b) grout curtain will be made up
to 30 m deep, to decrease permeability value, (c) vertical pressure on foundation (σzas main
dam = 183, 017 ton/m2) dan (σzas cofferdam = 183, 017 ton/m
2) < qu (unconfined compression
strength) for (1000-5000 kN/m2) class of rock, (d) physical and mechanical characteristics
of materials used for dam body meet the criteria, (e) seepage debit capacity is < 1% of
average Qinflow, with and without grouting, (f) seepage velocity is less than critical
velocity, (g) piping and boiling safety factor is > 4, (h) slope stability in varies
pembebanan condition meet safety criteria, (i) core zone degradation of Tugu dam is 0,7
m during 27 years, (j) Stockpiling procedure including loading, unloading, compaction,
and embankment quality control.
Keywords: Tugu dam, Trenggalek regency, Tugu dam body stability
PENDAHULUAN
Bendungan sebagai penampung
air harus direncanakan dengan bahan
pembentuk tubuh bendungan yang baik
dan berdiri diatas pondasi yang stabil.
Pondasi bendungan sebagai penopang
tubuh bendungan harus memenuhi
persyaratan tertentu..Persyaratan pondasi
agar bendungan stabil salah satunya
adalah stabil terhadap erosi akibat
rembesan. Disamping persyaratan yang
lain yaitu mempunyai daya dukung dan
kuat geser yang cukup serta kedap air
(Masrevaniah,2010).
Analisa stabilitas tubuh
bendungan sangat diperlukan dalam
perencanaan sebuah bendungan.
Rembesan pada bendungan dan
pondasi merupakan faktor penting dalam
stabilitas bendungan. Rembesan
merupakan aliran yang secara terus
menerus mengalir dari hulu menuju
hilir.Aliran air ini merupakan aliran dari
air waduk melalui material yang lulus air
(permeable), baik melalui tubuh
bendungan maupun pondasi. Untuk itu,
maka pola aliran dan debit rembesan
yang keluar melalui tubuh bendungan
dan pondasi sangat penting dan perlu
untuk diperhatikan.
RUMUSAN MASALAH Dengan memperhatikan latar
belakang yang telah disebutkan di atas,
maka rumusan masalah pada penelitian
tersebut adalah :
1. Bagaimana kondisi pondasi
Bendungan Tugu?
2. Bagaimana kondisi material untuk
timbunan Bendungan Tugu?
3. Berapakah angka keamanan
stabilitas lereng Bendungan
Utama Tugu?
4. Apakah akan terjadi kemungkinan
sufosi (piping) dan sembulan
(boiling) pada tubuh Bendungan
Utama Tugu?
5. Berapakah besar dan lama waktu
penurunan yang terjadi pada
tubuh Bendungan Utama Tugu?
6. Bagaimana arahan proses
pelaksanaan penimbunan tubuh
Bendungan Utama Tugu?
METODOLOGI PENELITIAN
Kondisi Geologi Pondasi Bendungan
Kondisi geologi pondasi bendungan
dapat diketahui dengan nilai Lugeon dan
RQD (Rock Quality Designation). Nilai
Lugeon dan RQD didapat dari hasil
logging bor atau menggunakan rumus
berikut : (Sosrodarsono, 1981: 65)
(1)
dimana :
Lu = nilai Lugeon (1 Lu = k (1.10-5
cm/dt))
Q = debit yang masuk melalui lubang
bor (l/menit)
p = tekanan uji (kg/cm2)
L = panjang bagian yang diuji (m)
k = koeffisien permeabilitas (cm/dt)
RQD = 100 (0,1 λ + 1) e-0.1 λ
(2)
dimana :
RQD = Rock Quality Designation (%)
λ = rasio antara jumlah kekar dengan
panjang scan-line (kekar/m)
Kemampuan pondasi Bendungan
Tugu dalam memikul tubuh bendungan,
menggunakan analisis tegangan vertikal
pada pondasi bendungan tepat pada As
bendungan. (Christady Hardiyatmo,2007:
27)
sat (3)
dimana :
q = beban timbunan tubuh bendungan
(kN/m²)
H = tinggi main dam = 58 m
= tinggi cofferdam = 24,75 m
sat = berat material timbunan terbesar
(kN/m3) = 21,26 kN/m
3
Analisa tegangan yang terjadi
dibawah pondasi tubuh Bendungan Tugu
dibagi menjadi 2, pada main dam dan
main cofferdam dengan z = 15 m.
Tegangan vertikal pada as bendungan
dapat dihitung dengan rumus :
(4)
dimana :
σz = tegangan vertikal yang terjadi pada
kedalaman z (kN/m²)
I = faktor pengaruh
(5)
q = beban tubuh bendungan (kN/m²)
a = panjang lengan pada bidang miring
tubuh bendungan (m)
b = panjang lengan pada bidang datar
tubuh bendungan (m)
z = kedalaman tegangan vertikal pada
pondasi (m) = 15 m
α1 = sudut pengaruh kedalaman
berdasarkan panjang a (radian)
α2 = sudut pengaruh kedalaman
berdasarkan panjang b (radian)
Rembesan Pada Tubuh Bendungan
Dasar teori untuk persamaan
perhitungan rembesan adalah dengan
menggunakan rumus Darcy sebagai
berikut : (Sosrodarsono, 1981: 96)
Q = A . k . i (6)
Q = . k. h . L (7)
V = k . i (8)
dimana :
A = luas penampang basah (m2)
k = koefisien permeabilitas (m/dt)
i = gradien hidrolis
h = tinggi muka air (m)
L = panjang profil melintang tubuh
bendungan (m)
V = kecepatan air rembesan (m/dt)
Nf = angka pembagi dari garis trayektori
aliran filtrasi
Np = angka pembagi dari garis equi-
potensial
Analisa rembesan yang
mengindikasikan terjadinya piping,
ditentukan berdasarkan faktor keamanan
terhadap piping sebagai berikut :
(Hardiyatmo, 2007: 36)
(9)
- (10)
dimana :
FKpiping = minimal 4
Ical = gradien hidraulik debit
Icr = gradien hidraulik dari material
timbunan atau pondasi
Gs = berat jenis material, specific
gravity
e = angka porositas
Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan
Dalam menganalisa stabilitas lereng
Bendungan Tugu digunakan 2 metode
yaitu Fellenius dan Bishop, kedua
metode ini dihitung secara manual dan
menggunakan program Geo-Studio
Slope/W 2007.
Perhitungan stabilitas lereng
dengan metode Fellenius dapat
digunakan rumus sebagai berikut : (M.
Das, 1994: 56)
sF = pn
n
e
pn
n
e
TT
NUNlc
1
1
)(
)tan)(.(
(11)
dimana :
Fs = faktor keamanan
c = angka kohesi tiap pias (kN)
l = (12)
b = lebar tiap pias (m)
α = sudut yang dibentuk jari – jari
bidang longsor (o)
N = momen yang menahan bidang
longsor (kN)
U = gaya uplift (kN)
Ne= komponen vertikal beban seismis
T = momen yang menyebabkan geser
Te= komponen tangensial beban seismis
Perhitungan stabilitas lereng
dengan metode Bishop dapat digunakan
rumus sebagai berikut : (M. Das, 1994:
59)
sF =
)sin(
1)tan(
1
1 )(
gW
mWcb
n
pn
n
n
pn
n n
nn
dimana :
Fs = faktor keamanan
c = angka kohesi tiap pias (kN)
b = lebar tiap pias (m)
cos
b
(13)
(sumber:http://rovicky.wordpress.com/2010/07/19/pe
ta-administrasi-kab.Trenggalek-2010/)
(Sumber : Studi Material Konstruksi Proyek
Pembangunan Bendungan Tugu, 2010)
W = gaya berat (kN)
θ = sudut tiap zona material timbunan
mα= hasil coba – coba dari nilai FS
α = sudut yang dibentuk jari – jari
bidang longsor (o)
g = komponen tangensial beban seismis
Pada saat kondisi gempa, dapat
digunakan rumus sebagai berikut : (M.
Das, 1994: 62)
(14)
Ad = z . Ac . v (15)
dimana :
k = koeffisien gempa
Ad = percepatan gempa terkoreksi (gal)
Ac = percepatan gempa dasar (gal)
z = koeffisien gempa dasar
berdasarkan peta zona gempa
wilayah Indonesia
v = faktor koreksi pengaruh jenis tanah
setempat
g = percepatan gravitasi
Penurunan Tanah
Besarnya penurunan bendungan
( H) yang disebabkan oleh adanya
proses konsolidasi dihitung dengan
rumus :
(16)
dimana :
∆H = Besar penurunan tubuh bendungan
(m)
H = Tinggi bendungan (m)
mv = Koefisien kompresibilitas (cm²/kg)
= Selisih pertambahan tegangan
vertikal awal dan akhir (kg/cm²)
Waktu penurunan bendungan (t)
yang disebabkan oleh adanya proses
konsolidasi dihitung dengan rumus :
(17)
Dimana :
t = Waktu penurunan (tahun)
H = Tinggi bendungan (m)
T = Time faktor
Cv = Koefisien konsolidasi (cm²/dt)
Deskripsi Wilayah Studi
Lokasi pembangunan bendungan
Tugu dapat dilihat pada gambar 1,
sedangkan zona timbunan dapat dilihat
pada gambar 2.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Geologi Pada Pondasi
Bendungan Tugu
Secara khusus investigasi geologi
pada pondasi bendungan Tugu dibagi
3, yaitu sandaran kanan (right bank),
dasar sungai (riverbed), dan sandaran kiri
(left bank).
Dari data borlog untuk
Bendungan Tugu pada kedalaman 0 – 40
m rata – rata memiliki nilai RQD sebagai
berikut :
Sandaran kiri = 100 %
Riverbed = 20 %
Sandaran kanan = 90 %
Gambar 1 Lokasi Daerah Studi
Gambar 2 zona timbunan tubuh bendungan
Dari rata – rata RQD secara kasar
tersebut apabila disesuaikan dengan
table. 1 kualitas batuan, untuk lokasi
Riverbed termasuk kelas sangat jelek
(verypoor) , Sandaran kanan termasuk
kelas baik (good) dan lokasi Sandaran
kiri termasuk kelas istimewa (excellent).
Dilihat dari kekerasan batuan lokasi
Riverbed termasuk kelas lunak (soft) dan
Sandaran kanan termasuk kelas
menengah keras (moderately osft) dan
lokasi Sandaran kiri termasuk kelas keras
(sound).
(Sumber : Pedoman Grouting Untuk Bendungan,
2005)
Kondisi Material Tubuh Bendungan
Tugu
Material bahan bangunan
meliputi material untuk timbunan
bendungan dan material untuk bahan
beton dan dapat diklasifikasikan sbb.
Material Inti
Lokasi ketersediaan material tanah
untuk inti tubuh bendungan diperoleh di
sebelah utara atau kiri sungai K. Keser,
merupakan endapan coluvial yang
umumnya berkembang material lempung.
Material Timbunan Batu
Bahan material batu untuk
material timbunan batu dan rip-rap dapat
diperoleh dari dua lokasi yaitu :
1. Bolder endapan sungai di
sepanjang K. Keser
2. G. Temon
Bolder di sepanjang sungai K.
Keser berukuran antara 20 sampai 500
cm, rata-rata 50 cm
Material Filter Halus dan kasar
Material pasir tidak mungkin
diambilkan dari endapan sungai K.
Keser, karena disamping cadangannya
terlalu sedikit , pasir yang ada di lokasi
ini banyak tercampur dengan material
lempung dan bahan organik.
Bahan pasir di lokasi ini sementara sudah
diusahakan penduduk, dengan perkiraan
cadangan sebagai berikut :
- Panjang sungai 3 km
- Tebal 3 m
- Lebar sungai 50 m
- Volume 450.000 m3
Cadangan pasir ini masih bisa
dikembangkan lebih besar lagi mengingat
di sepanjang sungai K. Brantas di lokasi
ini terdiri dari material yang sama (pasir-
kerikil), serta kedalamannya bahkan bisa
jauh lebih besar lagi.
Material Rip-Rap
Material batu yang akan
digunakan untuk rip-rap akan diambil
dari quarry site pada perbukitan sebelah
kanan daerah genangan dari lokasi
bendungan berjarak kurang lebih 300
meter.
Tegangan Pada Pondasi Bendungan
Tugu
Perhitungan tegangan vertikal pada
as pondasi bendungan utama (main dam)
dan bendungan pengelak (cofferdam)
dengan kedalaman z = 15 m adalah :
Sehingga,
sat
untuk main dam
sat
untukcofferdam
1. Tegangan vertikal as main dam
z = 15 m
a = 120 m bagian kanan
b = 6 m bagian kanan
α1 = 75.08°
1,32 bagian
kanan
Core Recovery RQD qu
(%) (%) (kg/cm²)
Keras Istimewa
(sound) (excellent)
Menengah Keras Baik
(moderately sound (good)
Menengah Lunak Menengah
(moderately soft) (fair)
Lunak Sangat jelek
(Soft) (very poor)
qu : unconfined compresive strength
Efd : modulus elastisitas lapanganE.lab : modulus elastisitas laboratorium
E.lab : modulus elastisitas laboratorium
0,7 ~ 1,0<35
> 90
75 ~ 90
50 ~ 75
<25
> 2200
500 ~ 2200
140 ~ 500
9 ~ 35
E.fd/E.lab*Kualitas BatuanKekerasan Batuan
>85
50 ~ 85
35 ~ 50
0,15
0,20
0,25
α2 = 2.87°
0,05 bagian
kanan
a = 130.5 m bagian kiri
b = 6 m bagian kiri
α1 = 70.94°
1,237 bagian
kiri
α2 = 2.87°
0,05 bagian kiri
Pengaruh bagian kanan
dari tabel koeffisien
tegangan vertikal
Pengaruh bagian kiri
dari tabel koeffisien
tegangan vertikal
Jadi, tegangan vertikal yang terjadi pada
pondasi as main dam pada z = 15 m
adalah sebagai berikut,
ton/m²
2. Tegangan vertical as cofferdam
tegangan vertikal yang terjadi pada
pondasi as cofferdam pada z = 15 m
adalah sebagai berikut,
ton/m²
Perbaikan pondasi
Sesuai dengan ketinggian hidrostatis di
muka bendungan, perencanaan
kedalaman sementasi tirai mengacu pada
kriteria USBR:
Dimana,
D =Kedalaman lubang grouting (m)
h = Tinggi bendungan (m)
C = Konstanta
(7,5 m pada batuan utuh)
(10,5 m pada batuan rekah-rekah /
porous)
Sehingga kedalaman curtain
grouting Bendungan Tugu adalah sebagai
berikut,
Diketahui :
h = 84,88 m Sta 11
C = 10,5 m didasarkan pada
bor log di riverbed
m
Analisa Rembesan Bendungan Tugu
Analisa rembesan yang dianalis
menggunakan program SEEP/W 2007,
adalah pada muka air waduk kondisi
maksimum (el. +256,65 m), kondisi
normal (el. +252,20 m), dan kondisi
minimum (MWL el. +215,50 m). Ketiga
analisa tersebut dijalankan tanpa curtain
grouting pada bagian pondasinya.
Dari hasil analisa kapasitas rembesan
menggunakan program SEEP/W didapat
kapasitas rembesan untuk masing-masing
elevasi muka air waduk, adalah sebagai
berikut :
- El +256,65 m = 0,001042 m³/dt.
- El +252,20 m = 0,00099395 m³/dt.
- El +215,50 m = 0,0003152 m³/dt.
- Rata – rata = 0,00085808 m³/dt.
Mengacu batasan yang berlaku di
Jepang (Japanese Institute of Irrigation
and Drainage), besarnya angka
kebocoran yang melewati pondasi dan
tubuh bendungan tidak boleh lebih dari 1
γsat γwet γdry K C Φ
(ton/m³) (ton/m³) (ton/m³) (cm/dt) (ton/m2) (
o )
1Inti Kedap
Air1.839 1.71 1.345 2.10E-07 3.39 17.2
2 Filter Halus 1.888 1.649 1.434 0.025 0 30
3 Filter Kasar 1.987 1.736 1.513 0.0055 0 35
4Random
Tanah1.9 1.875 1.561 0.00073 2.1 23.5
5Timbunan
Batu2.24 1.92 1.85 0 0 37
6 Rip Rap 2.32 2.1 1.92 0 0 40
No Material
x y x y
-28.23 0 0 56.46
-28.01 5 5 61.25
-27.34 10 7 63.07
-26.24 15 9 64.84
-24.69 20 11 66.56
-22.69 25 13 68.23
-20.26 30 15 69.87
-17.38 35 17 71.46
-14.06 40 19 73.03
-10.3 45 21 74.56
% rata – rata debit sungai yang masuk ke
waduk. (Departemen Pekerjaan Umum,
Pedoman Grouting untuk Bendungan,
2005: 21).
Diketahui :
- Q sungai rata-rata = 1,33 m³/dt
- 1 % dari Q rata-rata sungai
= 0,013m³/dt.
- Rata–rata kapasitas rembesan
= 0,00085808 m³/dt
Rata-rata kapasitas rembesan < 1 %
dari Q rata-rata sungai (0,013 m³/dt).
Sehingga, dapat diketahui kapasitas
rembesan yang terjadi pada pondasi dan
tubuh Bendungan Tugu masih memenuhi
dari syarat yang ditetapkan.
Dari hasil analisa kapasitas
rembesan menggunakan program
SEEP/W didapat kapasitas rembesan
untuk masing-masing elevasi muka air
waduk, adalah sebagai berikut :
- El +256,65 m = 0,0004493 m³/dt.
- El +252,20 m = 0,0004136 m³/dt.
- El +215,50 m = 0.0000666 m³/dt.
- Rata – rata = 0,0009521 m³/dt.
Diketahui :
- Q sungai rata-rata =
1,33 m³/dt
- 1 % dari Q rata-rata sungai =
0,013m³/dt.
- Rata–rata kapasitas rembesan =
0,0009521 m³/dt
Rata-rata kapasitas rembesan
(0,0009521 m³/dt) < 1 % dari Q rata-rata
sungai (0,013 m³/dt). Sehingga, dapat
diketahui kapasitas rembesan yang terjadi
pada pondasi dan tubuh Bendungan Tugu
masih memenuhi dari syarat yang
ditetapkan.
Analisa Stabilitas Lereng Tubuh
Bendungan Tugu
Paramater timbunan yang
digunakan dalam analisa stabilitas lereng
Bendungan Tugu tersaji dalam table.2
dibawah ini,
Analisa Stabilitas Terhadap Rembesan
(Filtarsi)
a. Penentuan Formasi Garis Depresi
Tinggi air di hulu (h) = 84,88 m
l1 = 21,22 m ; 0,3 . l1 = 6,366 m;
l2 = 29.21 m
d = 0,3 . l1 + l2
= 6,366 + 29,21
= 35,576 m
Dengan demikian, maka
Y0 =
=
= 56,46 m
= 28,23
Parabola bentuk dasar dapat ditentukan
melalui persamaan :
Y =
=
=
Sehingga diperoleh koordinat parabola :
(Sumber : Studi Material Konstruksi Proyek
Pembangunan Bendungan Tugu, 2010)
Tabel. 2 Spesifikasi Material Penyusun Tubuh
Bendungan Tugu
Tabel. 3 Koordinat Titik Garis Depresi
b. Kapasitas aliran filtrasi
Dari gambar penentuan garis depresi
diperoleh data :
Nd = 8, Nƒ = 12
Data lain yang terkait,
H = 84,88 m
L = 407,56 m
k = 2,12 . 10-6
cm/det
Qƒ = . k . H. L
= x 2,12 . 10-9
x 84,88 x
407,56
= 4,889 x 10 -5
m3/det < 1 % dari
Q rata-rata sungai (0,013 m³/dt).
c. Perhitungan Kecepatan Aliran
Filtrasi
Persamaan yang digunakan untuk
mengetahui kecepatan aliran filtrasi
adalah sebagai berikut :
..
Sehingga, kecepatan kritis dapat
diperoleh dengan,
cm/dt
Karena kecepatan kritis
cm/dt) > kecepatan rembesan - cm/dt) dapat dikatakan
tidak akan terjadi peristiwa piping dan
boiling.
Perhitungan Faktor Keamanan
Terhadap Piping
Dalam perhitungan ini dipilih
keadaan air di hulu bendungan berada
pada elevasi +256.65 m.
-
-..................................... 12)
........
..............................................
......................................................(3-14)
Dimana :
= Gradien hidraulik kritis
(tanpa dimensi)
= Gradien keluaran dari
hasil analisa rembesan (tanpa
dimensi)
Faktor keamanan
terhadap gejala piping (tanpa
dimensi (>4) )
Gs = Specific Grafity
e = Void ratio
H = Tinggi muka air waduk (m)
d = Tinggi rembesan di hilir (m)
λ =
α =
b = lebar dasar daerah inti (m)
- FK Terhadap Piping
Didapatkan hasil perhitungan
faktor keamanan terhadap piping
> 4) maka, dapat dikatakan
tidak akan terjadi peristiwa piping.
Analisa Stabilitas Lereng Dengan
Beban Gempa
Untuk stabilitas lereng Bendungan
Tugu menggunakan beban gempa,
koefisien gempa yang digunakan dapat
dihitung dengan rumus empiris sebagai
berikut,
Gambar. 3 pola garis depresi pada tubuh
bendungan
(sumber : analisa data)
.....(3-16)
Dimana,
K = Koefisien gempa
Ad = Percepatan gempa terkoreksi (gal)
Ac = Percepatan gempa dasar (gal)
(sumber : analisa data)
Penurunan Pada Tubuh Bendungan
Tugu
Besarnya penurunan bendungan
( H) yang disebabkan oleh adanya
proses konsolidasi dihitung dengan
rumus :
.
Dimana :
= penurunan yang terjadi pada
tubuh bendungan
H = Tinggi bendungan (m)
= pertambahan tegangan
= koefisien kompresibilitas.
v = faktor koreksi pengaruh jenis tanah
setempat
g = Percepatan gravitasi (9,81 cm/dt)
Z = Koefisien zona gempa berdasar
peta zonasi gempa Wil. Indonesia.
Jadi,
∆H = 2,14 x 10-5
cm2/gram . 340
gram/cm2 . 10488 cm
= 76,31 cm = 0,76 m
Perhitunagn Stabilitas Lereng
Seluruh hasil perhitungan nilai SF pada
analisis stabilitas lereng tubuh bendungan
Tugu dapat dilihat pada tabel di bawah
ini :
Waktu penurunan dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut :
t = Cv
HT 2.
dimana :
t = waktu penurunan (tahun)
Cv = koefisien konsolidasi
(1,36 x 10-2 cm2/detik), sumber : data
hasil penyelidikan tanah.
T90 = time factor 90% (0,85)
H = tinggi bendungan (104,88 m)
Jadi
t = 2
2
1036,1
104,8885,0
x
= 27,07 tahun
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Berdasarkan hasil pengamatan dari
boring log, didapatkan data mengenai
pondasi Bendungan Tugu sebagai
berikut:
Permeabilitas pondasi bendungan
sebagian besar mempunyai nilai
Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir
1 kosong 0 1.3 1.822 1.568 aman aman 2.109 1.804 aman aman
2 256.65 0 1.5 1.904 1.621 aman aman 3,304 2.602 aman aman
3 215.5 0 1.5 1.507 1.56 aman aman 2.739 2.716 aman aman
4 susut tiba tiba 0 1.2 1.372 1.457 aman aman 2,176 2,602 aman aman
5 kosong 0.254 1 1.208 1.146 aman aman 1.269 1.336 aman aman
6 256.65 0.254 1 1.211 aman aman 1.937 1.812 aman aman
7 215.5 0.254 1 1.109 aman aman 1.547 1.989 aman aman
FS Kritis (manual) keteranganNo Kondisi Koef. Gempa
Angka Keamanan
Minimum
FS Kritis (software ) keterangan
Tabel. 4 Ringkasan Hasil Analisa Stabilitas Lereng Bendungan Tugu
Lugeon (Lu) antara 10-100 atau
setara dengan (k) 1x10-4
sampai
1x10-3
, sebagian ada yang lolos air
(lubang bor DD-05 sandaran kiri).
Untuk mencegah rembesan air lewat
pondasi perlu dilakukan perbaikan
pondasi (grouting), dan bila
dijumpai zona rapuh di bagian atas
pondasi perlu dilakukan dental grout
ataupun slush grout.
2. Hasil analisa Stabilitas lereng
Bendungan Tugu adalah sebagai berikut:
Analisa stabilitas lereng pada tubuh
Bendungan Tugu secara manual dan juga
menggunakan bantuan program
GeoStudio Slope/W 2007 diperoleh
kondisi aman pada berbagai kondisi
pembebanan.
3. Faktor kemanan terhadap piping dan
boiling.
Dari hasil perhitungan faktor
keamanan terhadap piping dan
boiling didapat angka keamanan
> 4). Maka, dapat dikatakan
tidak akan terjadi peristiwa piping
atau boiling.
Dari hasil perhitungan tegangan
vertikal didapatkan hasil sebagai
berikut :
Tegangan vertikal yang bekerja pada
pondasi as main dam dan as cofferdam
dengan kedalaman 15 m. Hasilnya
adalah ton/m² dan
ton/m².
Dari data pemboran lubang DD-8
didapatkan kedalaman endapan sungai
mencapai 35.50 m yang menempati
palung sungai, selanjutnya ditemukan
breksi lapuk sampai kedalaman 38 m
dan dari kedalaman 38 m kebawah
baru ditemukan batuan breksi segar.
Pondasi pada riverbed Bendungan
Tugu yang berada pada kelas batuan
CL - CM dianggap memenuhi sebagai
tumpuan untuk penimbunan tubuh
bendungan. Karena nilai qu masih
lebih besar daripada tegangan vertikal
yang bekerja pada pondasi akibat
beban dari tubuh bendungan.
Rata-rata kapasitas rembesan
(0,00085808 m³/dt) < 1 % dari Q rata-
rata sungai (0,013 m³/dt). Sehingga,
dapat diketahui kapasitas rembesan
yang terjadi pada pondasi dan tubuh
Bendungan Tugu masih memenuhi
dari syarat yang ditetapkan.
Dari hasil analisa tersebut diketahui,
kapasitas rembesan yang terjadi
menjadi lebih kecil setelah grouting
diterapkan pada pondasi Bendungan
Tugu. Rata-rata kapasitas rembesan
(0,0003098 m³/dt) < 1 % dari Q rata-
rata sungai (0,013m³/dt).
Kapasitas aliran filtrasi
Qƒ = 0,009 m3/det = 770,887 m
3/hari
Kecepaten aliran filtrasi
Dari hasil perhitungan manual didapat
kecepatan kritis cm/dt) >
kecepatan rembesan -
cm/dt) dapat dikatakan tidak akan
terjadi peristiwa piping dan
boiling.Penurunan tubuh Bendungan
Tugu
Penurunan pada bagian inti
Bendungan Tugu yang diakibatkan
adanya proses konsolidasi adalah
sebesar 0,76 m selama 27,07 tahun.
Saran
Untuk pelaksanaan trial
embankment dibutuhkan data meterial
yang lebih akurat dan lengkap. Hal ini
dimaksudkan agar analisa yang
didapatkan dari hasil trial embankment
dapat menjadi spesifikasi teknis yang
akurat untuk dijadikan pedoman
penimbunan bendungan nantinya.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2005. Pedoman Grouting Untuk
Bendungan. Jakarta: Departemen
Pekerjaan Umum.
Anonim. 2009. Pelatihan Keamanan
Bendungan Piping. Jakarta.
Anonim. 2009. Pelatihan Keamanan
Bendungan Rembesan. Jakarta.
Anonim. 2009. Perhitungan Stabilitas
Bendungan Gonggang. Magetan:
Departemen Pekerjaan Umum.
Anonim. 2010. Peta Zonasi Gempa.
Diakses pada tanggal 30 Desember
2012,
<http://rovicky.wordpress.com/20
10/07/19/peta-zonasi-gempa-
2010/>.
Anonim. 2010. Laporan Geologi &
Mekanika Tanah: Detail Desain
Bendungan Tugu Kabupaten
Trenggalek. Trenggalek: PT Indra
Karya.
Boediono, Bambang. 2008. Training
Pengawas Pelaksanaan Pekerjaan
Konstruksi Pemadatan Tanah.
Cirebon: PT Indra Karya.
Christady Hardiyatmo, Hary. 2007.
Mekanika Tanah 1 Edisi Keempat.
Yogyakarta: Gajah Mada
University Press.
Christady Hardiyatmo, Hary. 2007.
Mekanika Tanah 2 Edisi Keempat.
Yogyakarta: Gajah Mada
University Press.
Christady Hardiyatmo, Hary. 2010.
Mekanika Tanah 2 Edisi Kelima.
Yogyakarta: Gajah Mada
University Press.
Craig, R.F. 1994. Mekanika Tanah Edisi
Keempat, Jakarta: Erlangga.
M. Das, Braja, dkk. 1993. Mekanika
Tanah Jilid 1 (Prinsip-Prinsip
Rekayasa Geoteknik). Jakarta:
Erlangga.
M. Das, Braja, dkk. 1994. Mekanika
Tanah Jilid 2 (Prinsip-Prinsip
Rekayasa Geoteknik). Jakarta:
Erlangga.
Masrevaniah, Aniek. 2010. Konstruksi
Bendungan Urugan I. Malang: CV
Asrori Malang
Punmia, B. C. 1970. Soil Mechanics And
Foundations. New Delhi: Standard
Book House.
Sosrodarsono, S. dan N. Kazuto. 1981.
Bendungan Type Urugan. Jakarta:
PT Pradnya Paramita.
Sosrodarsono, S. dan K. Takeda. 1981.
Mekanika Tanah Dan Teknik
Pondasi. Jakarta: PT Pradnya
Paramita.