perencanaan bangunan penahan gerusan tebing … · 1. tentukan kecepatan rata-rata u yang berkaitan...

PERENCANAAN PERBAIKAN TEBING BENGAWAN SOLO HILIR DI KANOR, BOJONEGORO

Oleh :

Dyah Riza Suryani (3107100701)

Dosen Pembimbing :

1. Ir. Fifi Sofia

2. Mahendra Andiek M., ST.,MT.

BAB IPendahuluan

Latar BelakangPerencanaan ini perlu mempelajari penyebab kerusakan

tebing sungai di Desa Kanor, Kecamatan Kanor, KabupatenBojonegoro (BM 114 dari hilir) dan di Desa Kanorejo,Kecamatan Rengel, Kabupaten Tuban, total sepanjang ± 900m.

Pada lokasi Sungai Bengawan Solo di Desa Kanor telahdibangun konstruksi tanggul penahan banjir. Gerusantebing sungai yang terjadi, apabila terus dibiarkan akandikhawatirkan berbahaya bagi tanggul tersebut.

Ruas sungai di Desa Kanorejo, Kecamatan Rengel, KabupatenTuban, merupakan tikungan luar sungai sehingga sangatrawan terjadi gerusan dan kelongsoran tebing sungai.

BAB IPendahuluan (lanjutan)

Perumusan Masalah• Apa penyebab gerusan tebing pada ruas Sungai

Bengawan Solo hilir di Desa Kanor, Bojonegorodan ruas sungai di Desa Kanorejo, Tuban?

• Bagaimana struktur penahan gerusan tebing(revetmen) yang sesuai dengan kondisi lapangan?

• Bagaimana cara mengatasi peluapan yang terjadidan pengamanan lereng tanggul dan tebingsungai apabila penampang sungai tidak mampumenampung debit maksimum yang melintasisungai tersebut?


Tujuan

• Dengan melakukan analisa hidrolika pada ruas sungaiyang bersangkutan dapat diketahui penyebabterjadinya gerusan tebing pada ruas Sungai BengawanSolo hilir di Kanor, Bojonegoro dan di Desa Kanorejo,Tuban.

• Mendapatkan desain struktur penahan gerusan tebing(revetment) yang sesuai dengan kondisi lapangan.

• Meningkatkan kapasitas tanggul serta danmengamankan lereng tanggul dan tebing sungai agaraman terhadap debit maksimum rencana.


Batasan Masalah

• Analisa data geometri dan karakteristik fisik sungai dilakukan hanya di beberapa titik lokasi yang di tinjau (CP 114/2 s/d CP 113/2).

• Analisa data debit berdasarkan hasil pengukuran debit Sungai Bengawan Solo hilir di lokasi yang ditinjau.

• Menganggap bahwa aliran sungai pada ruas-ruas yang ditinjau dalam kondisi aliran tetap seragam (steadyuniform flow) karena data yang diperoleh dari Dinas PU Pengairan Pengolaan Banjir dan Perbaikan Sungai Bengawan Solo I yang di Madiun kurang lengkap.


Batasan Masalah (Lanjutan)

• Analisa data angkutan sedimen bed-load didasarkanpada pengukuran di daerah Sungai Bengawan Solo diDesa Kedung Arum, Kecamatan Kanor, KabupatenBojonegoro dan di Desa Kedung Harjo, KecamatanWidang, Kabupaten Tuban karena tidak adapengukuran sedimen di lokasi studi Tugas Akhir.

• Hanya memilih satu macam konstruksi revetmen.

• Tidak menganalisa anggaran biaya pembangunan danmetode pelaksanaan konstruksi revetmen yangdirencanakan.


Manfaat• Struktur pengamanan tebing yang di desain

mampu mengatasi gerusan tebing pada ruas Sungai Bengawan Solo hilir di Desa Kanor, Bojonegoro dan ruas sungai di Desa Kanorejo, Tuban.

• Tanggul yang ditingkatkan kapasitasnya mampu dilalui debit maksimum rencana sehingga peluapan dapat dihindarkan.

• Lereng tanggul dan tebing sungai aman terhadap arus sungai.

BAB IIGAMBARAN UMUM WILAYAH DAN LOKASI STUDI

Lokasi Studi

Lokasi Studi


(lanjutan)

Kondisi Lokasi Studi

• di beberapa titik lokasi Sungai Bengawan Solomembutuhkan proteksi tebing untuk mencegahkelongsoran, terutama pada bagian tikungan sungai.

• Sungai Bengawan Solo di wilayah Bojonegoro danTuban dimanfaatkan oleh warga sekitar sebagai saranatransportasi penyeberangan dari Bojonegoro-Tuban,maupun dari Tuban-Bojonegoro.

• Lahan sekitaran Sungai Bengawan Solo dijadikan wargasebagai pemukiman penduduk dan lahan persawahan.


(lanjutan)

Kondisi Karakteristik Sungai Objek Tugas Akhir

• Bagian hilir Sungai Bengawan Solo adalah termasuk jenissungai meander yang mengalir di daratan alluvial.

• fluktuasi debit yang terjadi pada Sungai Bengawan Solosangat besar.

• Jenis angkutan sedimen bed-load Sungai Bengawan Solodari hasil pengukuran yang paling dominan pada musimhujan adalah jenis sand (pasir), sedangkan pada musimkemarau yang dominan adalah lanau (silt).

BAB IIITinjauan Pustaka

Morfologi SungaiPada umumnya, pola sungai di daerah hilir atau dataran rendah adalahbermeander atau berkelok-kelok, misalnya Bengawan Solo. Hal tersebutterjadi akibat erosi horizontal lebih besar dari erosi vertikal.

BAB IIITinjauan Pustaka (lanjutan)

Duration Curve

Dalam menentukan suatu desain bangunanair, jika bangunan tersebut digunakansepanjang tahun, maka debit andalan yangdigunakan adalah debit yang memilikiprosentase besar. Debit dengan prosentasebesar di sini adalah debit yang prosentasefrekuensi kejadiannya sering terjadi sepanjangtahun.


Debit Periode Ulang

Dimana :

= debit rata-rata T = periode ulang

1

nTKxX

2825,1

)577,0(

yTK

1

)(2

1

N

xxn

x

]1

ln[ln

T

Ty

T


Persamaan Manning

Q = V . A

Dimana : V = 1/n R2/3 S1/2

n = angka Manning

R = A/P = jari-jari hidrolik (m)

S = kemiringan dasar saluran

A = luas penampang basah (m2)

P = keliling basah (m)


Analisa Kapasitas Penampang Sungai dan Kecepatan Alirandengan HEC-RAS

1. Memasukkan data geometri sungai

2. Memasukkan data steady flow

3. Melakukan perhitungan hidrolik


Gaya Seret (Tractive Force)

Dimana :

Ws = berat butir terendam

a = luas efektif butir (m2)

Φ = sudut kemiringan dinding

θ = angle of repose

tantan

2

2

1tancos a

Wss


Angkutan Sedimen Dasar (Bedload Transport)

Dimana :

qb = debit sedimen (kg/dt/m)

q = debit air (m3/dt)

d = diameter butiran sedimen (m)

γ dan γs = berat jenis air dan berat jenis sedimen (kg/m3)

• Jika qb in > qb out , maka terjadi agradasi.

• Jika qb in < qb out, maka terjadi degradasi.

dSqs

csbq

)(10


Analisa Local Scour

Langkah perhitungan ini digunakan untuk menentukankedalaman scouring di antara dua pilar jembatan.

1. Tentukan kecepatan rata-rata U yang berkaitan denganQmax. Asumsikan tidak ada scour.

2. Tentukan kecepatan batas yang disebut “competentvelocity” dengan menggunakan grafik Gambar 3.7.

3. Bandingkan U dengan Ucomp. Bila U > Ucomp. scourakan terjadi.

4. Asumsikan kedalaman scour dan ulangi langkah 1, 2, 3sampai diperoleh U = Ucomp.


Bangunan Perkuatan Lereng (Revetment)

Terdapat dua jenis pasangan, yaitu pasangan batukosong (dry masonry) tanpa pengikat dan pasanganbatu biasa (wet masonry) dengan pengikat dariadukan semen-pasir.


Kelongsoran Tebing

Dimana:• N = beban komponen vertikal yang timbul dari berat setiap irisan bidang luncur = γ A Cos α• T = beban komponen tangensial yang timbul dari berat setiap irisan bidang luncur = γ A sin α• U = tekanan air pori yang bekerja pada setiap bidang luncur• Ne = komponen vertikal beban seismic yang bekerja pd setiap irisan bidang luncur = γ A sin α e• Te = komponen tangensial beban seismic yg bekerja pd setiap irian bidang luncur = γ A cos α e• φ = sudut geser dalam bahan yang membentuk dasar setiap irisan bidang luncur• C = angka kohesi bahan yang membentuk dasar setiap irisan bidang luncur• e = intensitas seismic horizontal• ϒ = berat isi dari setiap bahan pembentuk irisan bidang luncur• A = luas irisan bidang luncur• α = sudut kemiringan rata-rata dasar setiap irisan bidang luncur

)(

tan)(

TeT

NeUNLCFs

BAB IVMETODOLOGI

Flowchart

BAB IVMETODOLOGI (lanjutan)

BAB VAnalisa dan Pembahasan

Duration CurveCara menentukannya adalah dengan menggunakan

metode statistik duration curve.R = 1379 m3/dt

Jumlah data (n) adalah jumlah data yang diolah, yakni sebanyak 40 tahun data pengukuran debit bulanan. n = 480.

faktor K = 1 + 3,3322 log n= 1 + 3,3322 log 480= 9,934

BAB VAnalisa dan Pembahasan (lanjutan)

Perhitungan interval debit metode statistik :R/K = 1379/9,934 = 139

y = 0,153x2 - 26,49x + 1208

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 20 40 60 80 100Q

(m

3/d

t)

%

Duration Curve

Q80% = 0,153 (802) – (26,49 x 80) + 1208= 979,2 – 2119 + 1208= 68 m3/dt


Menghitung Debit Periode Ulang

Rata-rata debit selama 480 bulan : Xrata2= 328 m3/dt

Jumlah data yang digunakan adalah sebesar N = 480 bulan

Diperoleh dari perhitungan ∑ (X-Xrata2)2 = 47426607 (m3/dt)2

Standar deviasi =

Perhitungan debit periode ulang :

T = 10 tahun

yT = -(ln . Ln (10/9)) = 2,25

Karena harga N untuk metode gumbel terbatas untuk 100, makauntuk menghitung N > 100 digunakan Persamaan 3.5 (Bab IIITinjauan Pustaka)

66,3141480

47426607

1

)(2

1

N

xxN


K = (2,25 – 0,577)/1,2825 = 1,305

X10 = X + KσN-1 = 328 + 1,305 . 314,66 = 738,86 m3/dt


Perhitungan Debit Tampungan Penuh

Contoh perhitungan untuk penampang CP 114/2 :

Diketahui : n = 0,08 (angka kekasaran Manning)

h = 8,72 m (ketinggian air fullbank)

A = 1276,31 m2

P = 177,75 m

Jari-jari hidrolis R = A/P = 1276,31 / 177,75 = 7,18 m

Kecepatan aliran V untuk masing-masing bagian penampang dengan kedalaman tertentu adalah :

V = 1/n R2/3 S1/2 = 1/0,08 . 7,182/3 . 0,00061/2 = 1,1 m/dt

Q = V. A = 1,1 . 1276,31 = 1452,4 m3/dt


Berikut ini adalah pentabelan hasil perhitungan Persamaan Manning untuk masing-masing ruas.

h A P R2/3

V Q

m m2

m (A/P)2/3

1/nR2/3

S1/2

m3/dt

1 CP 114/2 8.72 1276.31 177.75 3.72 0.024 0.10 0.9 1161.9

2 CP 114/1 8.39 1291.95 218.21 3.27 0.044 0.10 1.4 1840.1

3 BM 114 11.74 1359.86 205.84 3.52 0.093 0.10 3.3 4462.8

4 CP 113/4 11.95 1248.46 203.66 3.35 0.083 0.10 2.8 3472.7

5 CP 113/3 11.40 1415.02 227.22 3.38 0.078 0.10 2.6 3740.9

6 CP 113/2 13.05 1450.20 207.73 3.65 0.092 0.10 3.4 4883.7

No. Ruas S1/2 n


Analisa Kapasitas Penampang Sungai danMenghitung Kecepatan Aliran denganMenggunakan HEC-RAS

Elevasi muka air maksimum dari analisa HEC-RASmulai kering diperkirakan sebesar 9,00 m darielevasi terdalam sungai sampai elevasi muka airtertinggi. Kedalaman tersebut berdasarkananalisa HEC-RAS debit kapasitas tampunganpenuh. Hal ini bisa dijadikan acuan untuk tinggirevetmen yang akan digunakan sebagai pelindunggerusan tebing sungai tersebut.


Analisa Tractive Force

• Untuk bagian tebing sisi Tuban

• Untuk bagian tengah saluran


Analisa Tractive Force (lanjutan)

Untuk bagian tebing sisi Bojonegoro :

Nilai τcr = 0,43 kg/m (diperoleh dari grafik pada Gambar 3.6 BabIII) dengan memilih nilai yang disarankan untuk saluran yang mengandung banyak endapan halus dalam air.


No.τs

(kg/m2)

τcr

(kg/m2)

Keterangan

0.5 0.43 tidak stabil



0.3 0.43 stabil



0.4 0.43 stabil



0.4 0.43 stabil


0.3 0.43 stabil

0.4 0.43 stabil



0.3 0.43 stabil



CP 113/4 Bojonegoro

5

6

CP 113/3 Tuban

CP 113/3 Tengah

CP 113/3 Bojonegoro

CP 113/2 Tuban

CP 113/2 Tengah

CP 113/2 Bojonegoro

CP 114/1 Bojonegoro

BM 114 Tuban

BM 114 Tengah

BM 114 Bojonegoro

CP 113/4 Tuban

CP 113/4 Tengah

2

3

4

CP 114/2 Bojonegoro

CP 114/2 Tuban

CP 114/2 Tengah

CP 114/1 Tuban

CP 114/1 Tengah

1

Ruas

Dari tabel di atas, dapat diketahui bahwa ada bagian sisi tebingsungai tidak stabil. Hal ini menunjukkan bahwa sisi tersebutmembutuhkan proteksi untuk melindungi terangkutnya butiran-butiran tanah tebing oleh arus sungai.


Analisa Angkutan Sedimen Dasar

Dari Tabel di atas dapat dilihat bahwa ada beberapa ruas yang mengalami degradasi pada dasar salurannya dan ada juga yang mengalami agradasi pada dasar salurannya. Jika qb,in > qb,out maka terjadi agradasi, sedangkan jika qb,in < qb,out maka terjadi degradasi pada dasar salurannya.

bulan basah bulan kering bulan basah bulan kering bulan basah bulan kering basah + kering

1 CP 114/2 0.050 0.003 0.00000016 0.00000001 0.00000017

2 CP 114/1 0.38 0.027 degradasi degradasi 0.000001 0.000000 0.0000012 0.09

3 BM 114 12.10 1.343 degradasi degradasi 0.000037 0.000004 0.0000418 3.51

4 CP 113/4 8.53 1.216 agradasi agradasi 0.000022 0.000004 0.0000261 1.35

5 CP 113/3 4.89 1.216 agradasi degradasi 0.000012 0.000004 0.0000161 0.87

6 CP 113/2 11.64 2.199 degradasi degradasi 0.000026 0.000007 0.0000326 1.43

volume kedalaman

(m/th)No. Penampang

bedload qb (kg/dt/m) kondisi dasar saluran

Titik

jarak

antar

titik (m)

elevasi

titik awal

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

CP 114/2 117 1,23 1,30 0,07 0,0006 negatif

CP 114/1 132 1,30 -1,05 0,25 0,0019 positif

BM 114 122 -1,05 -2,11 1,06 0,0087 positif

CP 113/4 145 -2,11 -1,11 1,00 0,0069 negatif

CP 113/3 152 -1,11 -2,04 0,93 0,0061 positif

CP 113/2 172 -2,04 -0,58 1,46 0,0085 negatif


Analisa local scour

Dari perhitungan local scour di atas, dapat diketahui ruas sungai pada CP 113/2 terjadilocal scour akibat kecepatan arus yang melewati penampang tersebut. Kecepatanaliran yang terjadi memiliki nilai yang lebih besar.

Kedalaman scour = ST = 1,4 a

Dimana a = karakteristik geometri pilar = 2

ST = 1,4 a = 1,4 x 2 = 2,8 m

Stasiun Ruas KedalamanKecepatan

Aliran (U)Ucomp. Ket.

6 CP 114/2 7.71 1.5 1.66 no scouring

5 CP 114/1 7.41 1.34 1.5 no scouring

4 BM 114 9.52 1.56 1.8 no scouring

3 CP 113/4 10.03 1.64 1.9 no scouring

2 CP 113/3 8.64 1.72 1.75 no scouring

1 CP 113/2 8.68 2.51 1.77 scouring


Analisa Kelongsoran Tanah Tebing Sungai

• Angka kohesi tanah C = 2 t/m2 (lempung)• Berat volume tanah γd = 1,4 t/m3

• Sudut geser dalam φ = 44,5o

• Tekanan air pori U = γ h = 1000 kg/m3 x 8,41 m = 8,41 t/m2

• Intensitas seismik horizontal e = 0,15• Untuk penampang CP 114/2 sisi Tuban• Data kemiringan tebing sungai :• n = 1 : 3• φ = 18o4’• R = jari-jari kelongsoran = 19.5 m• L = panjang revetmen = 177 m

• Contoh perhitungan untuk pias 1 sisi CP 114/2 Tuban adalah sebagai berikut :• A = luas pias = 14,62 m2

• b = lebar masing-masing pias = 4,1325 m• α = sudut kemiringan rata-rata tiap bidang luncur = 14o

• ϕ = sudut geser dalam tanah = 44,5o

• N = A γ cosα = 14,62 . 1,4 . 0,97 = 19,9 t/m• Ne = A γ sinα e = 14,62 . 1,4 . 0,242 . 0,15 = 0,7 t/m• T = A γ sinα = 14,62 . 1,4 . 0,242 = 5 t/m• Te = A γ cosα e = 14,62 . 1,4 . 0,97 . 0,15 = 3 t/m• U = u cosα / b = (8,41 . 0,97)/4,1325 = 35,8 t/m• Untuk pias ke-2 hingga pias ke-8 digunakan perhitungan yang sama dengan perhitungan pias ke-1

dan hasilnya ditabelkan pada Lampiran 6, sehingga diperoleh :• ∑N = 379,8 t/m• ∑Ne = 13,8 t/m• ∑T = 91,8 t/m• ∑Te = 57 t/m• ∑U = 286,4 t/m


Analisa Kelongsoran Tanah Tebing Sungai

No. Fs Ket.

1 2.9 OK

2 3.1 OK

3 3.6 OK

4 3.4 OK

5 3.9 OK

6 7.7 OK

7 3.5 OK

8 9.9 OK

9 3.1 OK

10 6.1 OK

11 4.9 OK

12 7.8 OK

CP 113/3 Bojonegoro

CP 113/2 Tuban

CP 113/2 Bojonegoro

BM 114 Tuban

BM 114 Bojonegoro

CP 113/4 Tuban

CP 113/4 Bojonegoro

CP 113/3 Tuban

Ruas

CP 114/2 Tuban

CP 114/2 Bojonegoro

CP 114/1 Tuban

CP 114/1 Bojonegoro

Dari tabel di samping dapatdisimpulkan bahwa tanah tebingSungai Bengawan Solo pada ruasyang ditinjau aman dari kelongsoran.


Desain Konstruksi RevetmenContoh perhitungan dilakukan pada CP 114/2 sisi Tuban

Perhitungan Berat Struktur tiap 20 m sambungan:Pasangan Batu• γ batu = 2,6 t/m3

• tebal = 0,45 m• W = γ A L = 2,6 x 7,46 x 20 = 387,74 tonPasir Urug• γ pasir = 1,4 t/m3

• tebal = 0,3 m• W = γ A L = 1,4 x 5,27 x 20 = 147,59 tonBeton Bertulang• γ beton = 2,4 t/m3

• W = γ A L = 2,4 x 4,16 x 20 = 199,68 ton• Wtotal = W1 + W2 + W3• = 387,74 + 147,59 + 199,68• = 735,01 ton


Jika dalam 20 m segmen digunakan 10 buah tiangpancang dengan jarak antar tiang 2 m dan jaraktiang ke tepi 1 m, maka gaya yang bekerja untukmasing-masing tiang adalah 73,5 ton.

Dari Gambar 5.34 diperoleh :• Kedalaman yang digunakan untuk diameter 60

cm = 5,8 m• Kedalaman yang digunakan untuk diameter 50

cm = 9 m• Kedalaman yang digunakan untuk diameter 40

cm = 12,5 m


40 cm 50 cm 60 cm

Tuban 735.01 12.5 9 5.8

Bojonegoro 735.01 12.5 9 5.8

Tuban 729.60 12.4 9.5 6.7

Bojonegoro 545.16 9 6.5 4.3

Tuban 620.21 10.6 7.6 5.2

Bojonegoro 547.39 9 5 4.3

Tuban 616.39 10.3 7.4 5

Bojonegoro 565.51 10.8 7 4.5

Tuban 737.23 12.4 9.4 7

Bojonegoro 494.98 8.2 5.4 4

Tuban 683.17 12 9 6.3

Bojonegoro 560.42 9.8 7 4.6

Kedalaman pancang (m)Profil Lokasi Wt (ton)

CP 114/2

CP 114/1

BM 114

CP 113/4

CP 113/3

CP 113/2

Dari hasil perhitungan

di atas, dipilih tiang pancang

diameter 40 cm, karena

untuk menyesuaikan panjang

tiang pancang di pasaran

dengan kedalaman yang

dibutuhkan.


Desain Revetmen

Desain revetmen yang digunakan adalahpasangan batu dengan diameter batu 300 mm. kemiringan lereng revetmen digunakanlebih besar dari 1:1. Struktur revetmen dibagitiap segmen sepanjang 20 meter.


Kontrol Kestabilan Revetmen

1. Kontrol geser :

• Beban air = ½ x γair x h x t

= ½ x 1 x 3,68 x 3,68

= 6,77 t

∑H = Beban Tanah – Beban air = 27,02 t


2. Kontrol Tegangan Tanah

Hasil Perhitungan Kontrol terhadap Geser dan Tegangan Tanah

Tuban 0.735 0.41 aman

Bojonegoro 0.735 0.41 aman











CP 114/2

CP 114/1

BM 114

CP 113/4

CP 113/3

CP 113/2

Profil Lokasi GeserTeg.

TanahKet.


3. Kontrol Kelongsoran

Kondisi lereng ini bisa dikatakan stabil karenapersyaratan Fs adalah lebih besar dari 1,2.

BAB VIKESIMPULAN

• Dari analisa hidrolika, kecepatan aliran yang diperoleh rata-rata lebih besar dari 1 m/dt. Hal ini bisa menyebabkan tergerusnya saluran. Sedangkan pada analisa tractive force, saluran tidakstabil, karena gaya seret yang bekerja lebih besar dari gaya seret kritis pada tebing dan dasar saluran. Oleh karena itu perlu diberipengamanan pada tebing sungainya.

• Struktur bangunan penahan gerusan tebing dipilih pasangan batu dengan kemiringan lebih besar dari 1:1. Diameter dan kedalaman tiang pancang diperoleh dari perhitungan daya dukung tanah dan disesuaikan dengan ketersediaan ukurannya di lapangan.

• Kapasitas tanggul eksisting di lapangan sudah mampu menampung debit banjir rencana 200 tahun dan debit banjir maksimum, sehingga kapasitasnya tidak perlu ditingkatkan.

TERIMAKASIH

perencanaan bangunan penahan gerusan tebing … · 1. tentukan kecepatan rata-rata u yang berkaitan...

Documents