skripsi analisis rembesan pada bendungan type urugan

SKRIPSI

ANALISIS REMBESAN PADA BENDUNGAN TYPE URUGAN

(UJI SIMULASI LABORATORIUM)

Oleh :

IHWAN SUHARDIMAN

105 81 1654 12 105 81 1663 12

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGAIRAN

JURUSAN SIPIL PENGAIRAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2017

i

ANALISIS REMBESAN PADA BENDUNGAN TIPE URUGAN

(UJI SIMULASI LABORATORIUM)

Skripsi

Diajukan sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar Sarjana

Program Studi Teknik Pengairan

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik

Disusun dan diajukan oleh

IHWAN SUHARDIMAN

105 81 1654 12 105 81 1663 12

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGAIRAN

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

MAKASSAR

2017

iv

ANALISIS REMBESAN PADA BENDUNGAN TIPE URUGAN(UJI SIMULASI LAB)

Suhardiman1) dan Ihwan2)1) Program Studi Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

[email protected]) Program Studi Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar

[email protected]

ABSTRAK

Analisis Rembesan pada Bendungan Tipe Urugan (Uji Simulasi Lab) dibimbing oleh MaruddinLaining dan Nurnawaty. Bendungan adalah sebuah struktur konstruksi yang dibangun untuk menahanlaju air dari sisi hulu ke hilir. Salah satu masalah pada bendungan adalah rembesan. Rembesandidefenisikan sebagai sifat bahan berpori yang memungkinkan cairan yang berupa air atau minyakmengalir melewati rongga pori. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasitinggi hidrostatis terhadap rembesan yang terjadi pada tubuh bendungan. Material pembentuk tubuhbendungan adalah jenis tanah lempung organik. Penelitian ini meninjau pola rembesan dan debitrembesan terhadap variasi tinggi hidrostatis. Debit rembesan (Qf) dihitung menggunakan 3 metodeyaitu metode Dupuit, metode Schaffernak, dan metode Cassagrande. Variasi tinggi hidrostatis yangditinjau adalah H10, H15, dan H20. Pada metode Cassagrande memperlihatkan debit yang tertinggiuntuk H10 dan H15, pola rembesan yang terjadi tidak signifikan, karena waktu rembesannya sangatlambat, akibatnya debit rembesan yang dihasilkan pun sangat kecil. Sedangkan pada tinggihidrostatis H20 metode Schaffernak memperlihatkan debit yang tertinggi. Berbeda dengan variasitinggi H20 pola rembesan yang terjadi sangat signifikan, Karena waktu rembesannya sangat cepat,akibatnya debit rembesan yang dihasilkan pun sangat besar.Kata kunci : Rembesan, Tinggi Hidrostatis, Bendungan Urugan

ABSTRACT

Seepage Analysis on Urugan Type Dam (Lab Simulation Test) is guided by Nurnawaty and MaruddinLaining. A dam is a construction structure built to withstand water rates from upstream todownstream. One of the problems with the dam is the seepage. The permeability is defined as thenature of the porous material that allows liquid in the form of water or oil to flow through the porecavity. The purpose of this study is to determine the effect of hydrostatic high variation on seepagethat occurs in dam body. The body building material of the dam is a type of organic clay soil. Thisstudy looks at seepage patterns and seepage discharge against high hydrostatic variations. Theseepage discharge (Qf) is calculated using 3 methods of Dupuit method, Schaffernak method, andCassagrande method. The hydrostatic high variations studied were H10, H15, and H20. In theCassagrande method showing the highest discharge for H10 and H15, the seepage pattern is notsignificant, because the seepage time is very slow, resulting in the resulting seepage discharge is verysmall. While on hydrostatic high H20 Schaffernak method showed the highest discharge. In contrastto the high variation of H20 seepage pattern that occurs very significant, Because the time of seepageis very fast, resulting in the resulting seepage discharge is very large.Keywords: Seepage, Hydrostatic Height, Urugan Dam

v

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum, Wr. Wb

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Skripsi Ujian Akhir ini dengan

baik.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus dipenuhi

dalam rangka menyelesaikan Program Studi pada Jurusan Sipil dan Perencanaan

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul tugas akhir

kami adalah: “Analisis Rembesan pada Bendungan Tipe Urugan (Uji Simulasi

Laboratorium)”

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mendapatkan banyak masukan

yang berguna dari berbagai pihak sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

Oleh karena itu dengan segala ketulusan serta keikhlasan hati, kami mengucapkan

terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada:

Bapak Ir. H Maruddin Laining, MS selaku pembimbing I dan Ibu

Ir. Hj. Nurnawaty, ST., MT selaku pembimbing II, yang telah meluangkan

banyak waktu, memberikan bimbingan dan pengarahan sehingga terwujudnya

tugas akhir ini.

Demikian pula kepada Bapak Ir. Hamzah Al Imran, ST., MT. sebagai

Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Bapak

Muh. Syafaat S. Kuba, ST. sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

vi

Selanjutnya terima kasih kepada Bapak dan Ibu dosen serta staf pegawai

pada Fakultas Teknik atas segala waktunya telah mendidik dan melayani kami

selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah

Makassar.

Ucapan terima kasih pula kepada Ayahanda dan ibunda tercinta yang

senantiasa memberikan limpahan kasih sayang, doa, serta pengorbanan kepada

penulis, serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik, terkhusus Saudaraku

Angkatan 2012 dengan rasa persaudaraan yang tinggi banyak membantu dan

memberi dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Pada akhir penulisan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa tugas akhir

ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis meminta saran dan kritik

sehingga laporan tugas akhir ini dapat menjadi lebih baik dan menambah

pengetahuan kami dalam menulis laporan selanjutnya. Semoga laporan tugas

akhir ini dapat berguna bagi penulis khususnya dan untuk pembaca pada

umumnya.

Wassalamu`alaikum, Wr. Wb.

Makassar, 18 Mei 2017

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................. i

PENGESAHAN .................................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN............................................................................... iii

ABSTRAK ............................................................................................................ iv

KATA PENGATAR .............................................................................................v

DAFTAR ISI.........................................................................................................vii

DAFTAR GAMBAR..............................................................................................x

DAFTAR TABEL.................................................................................................xii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ............................................................xiii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ..........................................................................................1

B. Rumusan Masalah .....................................................................................3

C. Tujuan Penelitian ......................................................................................4

D. Manfaat Penelitian ....................................................................................4

E. Batasan Masalah........................................................................................4

F. Sistematika Penulisan ...............................................................................5

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Bendungan Urugan....................................................................................8

1. Definisi Bendungan.............................................................................8

2. Tipe-tipe Bendungan Urugan..............................................................11

3. Bagian-Bagian Utama Bendungan Urugan.........................................15

viii

4. Perancangan Untuk Bendungan Urugan .............................................15

5. Bahan Bendungan ...............................................................................16

B. Analisa saringan ........................................................................................18

1. Batas Ukuran Butiran Menurut ASTM...............................................19

2. Klasifikasi Tanah ................................................................................20

C. Rembesan ..................................................................................................21

1. Pengertian Rembesan ..........................................................................21

2. Perkiraan Debit Rembesan..................................................................23

3. Rembesan pada Struktur bendungan...................................................24

4. Filter pada Bedungan ..........................................................................27

5. Kapasitas Aliran Filtrasi......................................................................28

6. Tekanan Rembesan .............................................................................29

7. Pola Rembesan ....................................................................................29

8. Tekanan Hidrostatis ............................................................................29

D. Tekanan Kapiler ........................................................................................30

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................35

B. Jenis Penelitian dan Sumber Data .............................................................35

C. Alat, Bahandan Model Penelitian .............................................................36

1. Alat......................................................................................................36

2. Bahan...................................................................................................36

3. Model Penelitian .................................................................................37

D. Variabel yang Diteliti ................................................................................38

ix

E. Profil Rembesan ........................................................................................38

F. Langkah- Langkah Pengujian ...................................................................39

G. Pencatatan Data........................................................................................41

H. Analisa Data ..............................................................................................41

I. Flow Chart Penelitian................................................................................43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Tanah...................................................................................44

B. Data Hasil Pengamatan .............................................................................44

1. Data Hasil Pengaruh Tekanan Hidrostatis Terhadap Waktu Rembesan...............................................................................................................47

2. Data Antara Hubungan Tekanan dan Jarak Rembesan ........................47

C. Analisa Data ..............................................................................................54

1. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode Dupuit .........................54

2. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode Schaffernak .................57

3. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode Cassagrande ................60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ...............................................................................................65

B. Saran..........................................................................................................66

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................67

LAMPIRAN..........................................................................................................

x

DAFTAR GAMBAR

Nomor Hal.

1. Gambar potongan melintang bendungan urugan .....................................11

2. Gambar klasifikasi umum bendungan urugan...........................................12

3. Potongan melintang bendungan dengan inti kedap air miring..................13

4. Bendungan urugan zonal miring ...............................................................13

5. Potongan melintang bendungan urugan zonal inti tegak ..........................14

6. Rencana teknis bendungan sekat...............................................................14

7. Perhitungan metode Dupuit sumber: Hary Christady H. ..........................25

8. Perhitungan metode Schaffernak sumber: Hary Christiady H..................26

9. Perhitungan metode Casagrande sumber: Hary Christiady H...................27

10. Gambar jaringan aliran rembesan pada bendungan ..................................29

11. Tekanan Rembesan (sumber: sumber: Hardiyatmo, 2012) ......................30

12. Tekanan Hidrostatis (sumber: Arianty dan Soehoed (2012)....................31

13. Garis rembesan pada tubuh bendung (sumber: sumber:Hardiyatmo, 2012) ....................................................................................32

14. Jaringan aliran dalam tubuh bendung (sumber: sumber:Hardiyatmo, 2012) ....................................................................................33

15. Analogi tekanan air kapiler dalam lapisan tanah dankedudukannya ( sumber: Hardiyatmo, 2012)............................................34

16. Gambar model penelitian .........................................................................37

17. Gambar profil rembesan H10 .....................................................................38

18. Gambar profil rembesan H15 .....................................................................39

xi

19. Gambar Profil Rembesan H20....................................................................39

20. Bagan alir penelitian .................................................................................43

21. Hubungan tekanan hidrostatis yang bervariasi dan Wakturembesan ...................................................................................................45

22. Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian pertama H10.............................................................................47

23. Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian kedua H10 ..................................................................................48

24. Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian ketiga H10..................................................................................49

25. Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian pertama H15...............................................................................50



28. Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian pertama H20...............................................................................51



31. Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan .................................53

32. Hubungan antara jarak rembesan dan debit rembesan dengantinggi hidrostatis yang bervariasi pada metode Dupuit.............................56

33. Hubungan antara jarak rembesan dan debit rembesan dengantinggi hidrostatis yang bervariasi pada Metode Schaffernak ....................60

34. Hubungan antara jarak rembesan dan debit rembesan dengantinggi hidrostatis yang bervariasi pada Metode Cassagrande ...................63

xii

DAFTAR TABEL

Nomor Hal.

1. Ukuran butiran menurut ASTM (modul mektan) .....................................19

2. Dimensi kotak model ................................................................................40

3. Dimensi bendungan ..................................................................................40

4. Hasil rata-rata pengaruh tekanan hidrostatis yang bervariasi dengan wakturembesan .................................................................................................45

5. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian pertama H10 ....47

6. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Kedua H10.......48

7. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Ketiga H10 ......48

8. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Pertama H15 ......49

9. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Kedua H15 ..........50

10. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Ketiga H15..........50

11. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Pertama H20 ......51

12. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Kedua H20 ..........52

13. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian Ketiga H20..........52

14. Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan .................................53

15. Hasil perhitungan debit rembesan metode Dupuit ....................................56

16. Hasil perhitungan debit rembesan metode Schaffernak............................59

17. Hasil perhitungan debit rembesan metode Cassagrande...........................63

xiii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

t = Waktu rembesan

L = Jarak rembesan

γb = Berat volume tanah basah

γk = Berat volume kering

h1 = Tinggi muka air di hulu bendungan

h2 = Tinggi muka air di hilir bendungan

K = Koefisien permeabilitas

H = Tinggi muka air banjir (MBA)

a = Tinggi garis kemiringan hilir dari dasar bendungan

d = Jarak lintasan rembesan di dasar bendungan

α = Sudut kemiringan lereng hilir bendungan

Qf = Debit rembesan

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Salah satu masalah yang sering terjadi pada bendungan adalah rembesan

pada tubuh bendungan. Rembesan merupakan aliran air yang secara terus menerus

mengalir dari sisi hulu menuju sisi hilir, aliran air ini merupakan aliran dari air

sungai, danau atau waduk melalui material yang lolos air (permeable), baik

melalui tubuh bendungan maupun pondasi. Menurut Hardiyatmo HC (2012),

tanah yang berbutir halus mempunyai rembesan yang kecil dan daya rembes yang

besar. Sedangkan tanah yang berbutir kasar memiliki rembesan yang besar dan

daya rembes yang kecil. Tanah yang bersifat rembesan kecil dan daya rembes

besar disebabkan ukuran pori-pori dan butiran-butiran tanah yang kecil,

sedangkan tanah yang bersifat rembesan besar dan daya rembes kecil disebabkan

ukuran pori-pori dan butiran tanah yang besar.

Pada penjelasan ini koefisien permebilitas tanah (K) yaitu untuk

mengetahui besarnya rembesan yang terjadi pada tubuh bendungan. Permebilitas

adalah cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah, koefisien permebilitas

tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran

partikel dan struktur tanah. Hukum Darcy menjelaskan tentang kemampuan air

mengalir pada rongga-rongga (pori) dalam tanah dan sifat-sifat yang

memengaruhinya. Ada dua asumsi utama yang digunakan dalam

penetapan hukum Darcy ini. Asumsi pertama menyatakan bahwa aliran

2

fluida/cairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan

bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh.

Apabila permebilitas ini sudah terjadi, maka akan terbentuklah lajur

rembesan (jaringan aliran) antara bagian sisa hulu dan sisi hilir bangunan. Jika

rembesan air yang terjadi terlalu besar, akan mengakibatkan terganggunya

pengoperasian bendungan, rawan terjadi longsor atau runtuh, hal ini diakibatkan

meluncurnya massa tanah timbunan yang timbul tekanan besar. Selain daripada

itu akibat rembesan yang terlalu besar akan menimbulkan erosi butiran yang

mengakibatkan turunnya tahanan aliran air dan naiknya gradien hidrolis. Bila

kecepatan aliran membesar akibat dari pengurangan tahanan aliran yang

berangsur–angsur turun, akan terjadi erosi butiran yang lebih besar lagi, sehingga

membentuk pipa-pipa di dalam tanah yang dapat mengakibatkan keruntuhan pada

tubuh bendungan.

Untuk itu, dalam pembuatan bendungan terutama tipe urugan diperlukan

syarat teknis, pertama pemilihan jenis tanah timbunan yaitu tanah yang ukuran

porinya lebih kecil agar supaya stabilitas pada tubuh bendungan tidak terlalu

besar, dan kedua kepadatan tanah yaitu kepadatannya harus lebih maksimal agar

di dalam rongga pori tidak mudah lolos air yang akan bisa menimbulkan piping.

Dari uraian di atas rembesan merupakan hal yang sangat sulit untuk di

hindari dalam pembuatan bendungan baik itu bendungan urugan maupun

bendungan beton. Dimana kita ketahui bahwa bendungan merupakan sebagai

penampung air harus direncanakan dengan bahan pembentuk tubuh bendungan

yang baik dan berdiri di atas pondasi yang stabil. Pondasi bendungan sebagai

3

penopang tubuh bendungan yang harus memenuhi persyaratan tertentu.

Persyaratan pondasi agar bendungan stabil salah satunya adalah stabil terhadap

erosi akibat rembesan.

Pada penelitian ini penulis melaksanakan uji simulasi dengan ukuran,

skala yang ditetapkan dan sesuai dengan kapasitas alat di Laboratorium Fakultas

Teknik. Sebagaimana kita rencanakan dimensi ukuran model bendungan ini

mempunyai ukuran lebar puncak yaitu 5 cm, tinggi 28 cm, serta lebar bawah 72

cm dan kemirinan 1:1,2 cm.

Terkait dengan uraian yang dijelaskan di atas, maka dari itu kami ingin

mengamati bagaimana debit rembesan yang terjadi pada bendungan yang

disimulasikan di laboratorium. Dari sinilah kami tertarik untuk mengadakan

penelitian tentang “Analisis Rembesan pada Bendungan Tipe Urugan (Uji

Simulasi Laboratorium)”.

B. Rumusan Masalah

Masalah yang dibahas dalam penelitian ini dapat dijabarkan dalam

rumusan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pola rembesan pada bendungan urugan dengan tinggi hidrostatis

yang bervariasi ?

2. Berapa besar debit rembesan (Qf) pada bendungan urugan dengan tinggi

hidrostatis yang bervariasi ?

4

C. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan menganalisa :

1. Membandingkan pola rembesan pada bendungan tipe urugan dengan tinggi

hidrostatis yang bervariasi.

2. Menganalisis besar debit rembesan pada bendungan urugan dengan tinggi

hidrostatis yang bervariasi.

D. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat diantaranya

sebagai berikut :

1. Melatih penulis menganalisis permasalahan secara sistematis di hasil

kesimpulan, sebagai suatu hasil akhir dari proses analisis.

2. Membentuk sikap diri berfikir ilmiah kepada diri penulis.

E. Batasan Masalah

Dalam memberikan penjelasan dari permasalahan guna memudahkan

dalam menganalisa, maka terdapat batasan masalah yang diberikan pada

penulisan tugas akhir mengenai studi pengaruh rembesan di bagian tubuh

bendungan urugan yaitu :

1. Penelitian ini dilaksanakan pada Laboratorium Fakultas Teknik Univesitas

Muhammadiyah Makassar.

2. Skala yang digunakan ditentukan berdasarkan kemampuan alat atau fasilitas

Laboratorium Unismuh Makassar

3. Kepadatan tanah untuk model bendungan seragam dengan 25 tumbukan.

5

4. Fluida yang digunakan dalam penelitian ini adalah air tanah/ tawar.

F. Sistematika Penulisan

Penulisan ini merupakan susunan yang serasi dan teratur oleh karena itu

dibuat dengan komposisi bab-bab mengenai pokok-pokok uraian sehingga

mencakup pengertian tentang apa dan bagaimana, jadi sistematika penulisan

diuraikan sebagai berikut:

1. Bab I Pendahuluan

A. Latar Belakang

B. Rumusan Masalah

C. Tujuan Penelitian

D. Manfaat Penelitian

E. Batasan Masalah

F. Sistematika Penulisan

2. Bab II Tinjauan Pustaka

A. Bendungan Urugan

1. Definisi Bendungan

2. Tipe-tipe Bendungan Urugan

3. Bagian-Bagian Utama Bendungan Urugan

4. Perancangan untuk Bendungan Urugan

5. Bahan Bendungan

B. Analisa Saringan

1. Batas Ukuran Butiran Menurut ASTM

2. Klasifikasi Tanah

6

C. Rembesan

1. Pengertian Rembesan

2. Perkiraan Debit Rembesan

3. Rembesan pada Struktur bendungan

4. Filter pada Bedungan

5. Kapasitas Aliran Filtrasi

6. Tekanan Rembesan

7. Tekanan Hidrostatis

8. Pola Rembesan

D. Tekanan Kapiler

3. Bab III Metode Penelitian

A. Waktu danTempat Penelitian

B. Jenis Penelitian dan Sumber Data

C. Alat, Bahan dan Model Penelitian

1. Alat

2. Bahan

3. Model Penelitian

D. Variabel yang Diteliti

E. Propil Rembesan

F. Langkah-Langkah Penelitian

G. Pencatatan Data

H. Analisa Data

I. Flow Chart Penelitian

7

4. Bab IV Hasil dan Pembahasan

A. Karakteristik Tanah

B. Data Hasil Pengamatan

1. Data Hasil Uji Jarak Rembesan Terhadap Waktu Rembesan

2. Data Hubungan Antara Tekanan dan Jarak Rembesan

C. Analisa Data

a. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode Depuit

b. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode Schaffernak

c. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode L. Cassagrande

5. Bab V Kesimpulan dan Saran

a. Kesimpulan

b. Saran.

8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Bendungan Urugan

1. Definisi Bendungan

Menurut Asiyanto (2011), bendungan atau dam adalah sebuah struktur

konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air atau sungai bawah tanah yang

pada umumnya akan menjadi waduk atau danau artificial. Bendungan pada

umumnya memiliki tujuan utama untuk menahan air tetapi juga memiliki bagian

yang disebut pintu air atau tanggul yang digunakan untuk mengelola, mencegah

atau membuang aliran air ke daerah lain, secara bertahap atau berkelanjutan.

Seringkali juga bendungan digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah

Pembangkit Listrik Tenaga Air atau PLTA.

Pada umumnya, bendungan dapat diklasifikasikan dari bentuk strukturnya,

ukurannya (tingginya) ataupun dari tujuan dibangunnya bendungan itu. Jika

dilihat berdasarkan struktur dan bahan yang digunakan, bendungan

diklasifikasikan sebagai dam kayu, bendungan lengkungan-gravitasi (arch-gravity

dam), bendungan tanggul/urugan (embankment dam) atau masonry dam.

Bendungan urugan (embankment dam) terdapat 2 jenis tipe bendungan

urugan yang umum digunakan, yaitu timbunan tanah (earth-fill dam) dan

timbunan batu (rock-fill dam), tergantung dari material dominan yang menyusun

bendungan tersebut. Bendungan Tanah (earth dams) adalah bendungan yang

dibangun dengan material inti tanah yang telah dipadatkan dan telah memenuhi

9

persyaratan bendungan. Bendungan ini diklasifikasikan sebagai jenis bendungan

urugan (embankment dams) karena mereka dibangun dalam bentuk sebuah

tanggul atau wedge yang berfungsi untuk memblokir jalur air. Salah satu

keuntungan untuk membangun bendungan tanah adalah karena tidak akan

memakan biaya yang banyak dibandingkan biaya yang diperlukan untuk

membangun sebuah bendungan beton. Karena sebagian besar dari bendungan

tanah terbuat dari tanah yang telah dipadatkan (dan juga campuran batu, krikil,

pasir dan lain lain) mereka dapat dibuat dengan mudah dengan bahan-bahan lokal

yang pasti tersedia, sehingga mengurangi biaya dalam membawa bahan luar ke

lokasi pembangunan.

Dahulu pembangunan bendungan urugan menggunakan tanah homogen

lokal yang diangkut oleh manusia dan dipadatkan oleh binatang. Kemajuan yang

besar dalam menjamin ke dapan bendungan urugan terhadap air dilakukan oleh

Telford (1820) dengan menggunakan lempung puddle sebagai inti bendungan

(Asiyanto, 2011). Seiring berkembangnya zaman, Jenis bendungan mengalami

kemajuan dengan munculnya bendungan beton seperti arch dam yaitu bendungan

yang berbentuk lengkungan untuk mendapatkan kekuatan yang lebih besar.

Menurut Sosrodarsono (1977), Beberapa karakteristik utama dari

bendungan urugan, adalah sebagai berikut,

1) Bendungan urugan selalu dapat dibangun dengan menggunakan bahan batuan

yang terdapat di sekitar calon bendungan. Dibandingkan dengan jenis

bendungan beton, yang memerlukan bahan-bahan fabrikat seperti semen dalam

10

jumlah besar dengan harga yang tinggi dan didatangkan dari tempat yang jauh,

maka bendungan urugan dalam hal ini menunjukkan tendensi yang positif.

2) Dalam pembangunannya, bendungan urugan dapat dilakukan secara mekanis

dengan intensitas yang tinggi (full mechanized) dan karena banyaknya tipe-

tipe peralatan yang diproduksi, maka dapat dipilih peralatan yang cocok, sesuai

dengan sifat-sifat bahan yang akan digunakan serta kondisi lapangan

pelaksanaannya.

3) Akan tetapi karena tubuh bendungan terdiri dari timbunan tanah atau timbunan

batu yang berkomposisi lepas, maka bahaya jebolnya bendungan umumnya

disebabkan oleh hal-hal berikut:

a. Longsoran yang terjadi baik pada lereng udik, maupun lereng hilir tubuh

bendungan.

b. Terjadinya sufosi (erosi dalam atau piping ) oleh gaya-gaya yang timbul

dalam aliran filtrasi yang terjadi dalam tubuh bendungan.

c. Suatu konstruksi yang kaku tidak diinginkan di dalam tubuh bendungan,

karena konstruksi tersebut tidak dapat mengikuti gerakan konsolidasi dari

tubuh bendungan tersebut.

d. Proses pelaksanaan pembangunannya biasanya sangat peka terhadap

pengaruh iklim. Lebih-lebih pada bendungan tanah, dimana kelembaban

optimum tertentu perlu dipertahankan terutama pada saat pelaksanaan

penimbunan dan pemadatannya.

11

2. Tipe-tipe Bendungan Urugan

Menurut Sosrodarsono (1977), ditinjau dari penempatan serta susunan

bahan yang membentuk tubuh bendungan untuk dapat memenuhi fungsinya

dengan baik, maka bendungan urugan dapat digolongkan dalam 3 (tiga) tipe

utama, yaitu:

a. Bendungan homogen

Suatu bendungan urugan digolongkan dalam tipe homogen, apabila bahan

yang membentuk tubuh bendungan tersebut terdiri dari tanah yang hampir sejenis

dan gradasinya (susunan ukuran butirannya) hampir seragam.

Pada gambar 1 dijelaskan bahwa tubuh bendungan secara keseluruhannya

berfungsi ganda, yaitu sebagai bangunan penyangga dan sekaligus sebagai

penahan rembesan air.

Gambar 1. Potongan melintang bendungan urugan (sumber :Sosrodarsono, 1977)

b. Bendungan zonal

Bendungan urugan digolongkan tipe zonal, apabila timbunan yang

membentuk tubuh bendungan terdiri dari batuan dengan gradasi (susunan ukuran

butiran) yang berbeda-beda dalam urutan-urutan pelapisan tertentu.

12

Pada bendungan ini sebagai penyangga terutama dibebankan pada

timbunan yang lulus air (zone lulus air), sedangkan penahan rembesan dibebankan

pada timbunan yang kedap air (zone kedap air), dapat dilihat pada gambar 2

Gambar 2. Klasifikasi umum bendungan urugan (sumber : Sosrodarsono,1977)

Berdasarkan letak dan kedudukan dari zone kedap airnya, maka tipe ini

masih dapat dibedakan menjadi 3 yaitu:

a) Bendungan urugan zonal dengan tirai kedap air atau bendungan tirai (front

core fill type dam). Pada gambar 3 adalah bendungan zonal dengan zone

kedap air yang membentuk lereng udik bendungan tersebut.

b) Bendungan urugan zonal dengan inti kedap air miring atau bendungan inti

miring, pada keterangan gambar 4, bendungan zonal yang zone kedap airnya

terletak di dalam tubuh bendungan dan berkedudukan miring ke arah hilir.

13

Gambar 3. Potongan melintang bendungan dengan inti kedap air miring(sumber : Sosrodarsono, 1977)

Gambar 4. Bendungan urugan zonal miring (sumber : Sosrodarsono,1977)

c) Bendungan urugan zonal dengan inti kedap air tegak atau bendungan inti

tegak (central-core fill type dam), ialah bendungan zonal yang zone kedap

airnya terletak di dalam tubuh bendungan dengan kedudukan vertikal.

Biasanya inti tersebut terletak di bidang tengah dari tubuh bendungan seperti

pada gambar 5.

14

Gambar 5. Potongan melintang bendungan urugan zonal inti tegak(sumber : Sosrodarsono, 1977)

c. Bendungan urugan bersekat (bendungan sekat)

Bendungan urugan digolongkan dalam type sekat (facing) apabila di

lereng udik tubuh bendungan dilapisi dengan sekat tidak lulus air (dengan

kekedapan yang tinggi) seperti lembaran baja tahan karat, beton aspal, lembaran

beton bertulang, hamparan plastik, susunan beton blok, sesuai pada gambar 6

Gambar 6. Rencana teknis bendungan sekat (sumber : Sosrodarsono,1977)

15

3. Bagian-bagian Utama Bendungan Urugan

Menurut Sosrodarsono (1977), dibandingkan dengan tipe bendungan yang

lain, bagian atas bendung/mercu bendung pada bendungan urugan tidak boleh

dilalui oleh air sebab akan merusak bendung itu sendiri. Selain itu bendungan

urugan memiliki bagian-bagian yang serupa dengan tipe bendungan yang lain,

yaitu:

1) Tubuh pada bendungan urugan berupa timbunan tanah atau batu yang terdiri

dari zona kedap dan lolos air.

2) Waduk, merupakan tempat penampungan air sungai.

3) Pintu outlet, pintu pengeluaran air bendungan.

4) Peredam energi, berfungsi untuk meredam energi dari aliran air yang keluar

dari bendungan.

5) Pelimpah, berfungsi untuk melimpahkan air yang berlebihan, melebihi

kapasitas waduk.

6) Intake, bangunan yang berfungsi untuk mengalirkan air menuju sawah yang

akan diairi dari bendungan.

4. Perancangan Untuk Bendungan Urugan

Menurut Asiyanto (2011), fakta-fakta bahwa desain Embankment Dam,

biasanya dilaksanakan cukup lama dan mengalami berbagai musim kemarau dan

musim hujan. Oleh karena itu bila memungkinkan program pelaksanaan

(construction) harus membuat kegiatan yang paling besar pada setiap musim

kering.

16

Program ini perlu disesuaikan dengan pengalokasian sumber daya dan juga

cash flow baik oleh kontraktor maupun Owner.

Dengan demikian durasi proyek dibagi dalam dua bagian yaitu bagian

musim kering dimana kegiatan dibuat maksimal dan bagian musim hujan kegiatan

hanya dilakukan pekerjaan-pekerjaan yang tidak terlalu terpengaruh oleh hujan.

Menurut Husni Sabar (2013), adapun faktor-faktor yang harus

dipertimbangkan dalam perencanaan pembangunan bendungan yaitu,

1) Topografi,

2) Pondasi bendungan,

3) Ketersediaan bahan bangunan,

4) Bahaya banjir,

5) Bahaya gempa,

6) Jadwal pelaksanaan pembangunan proyek,

7) Keadaan musim/cuaca,

8) Peraturan pemerintah yang berkaitan dengan bendungan dan sumber daya air,

antara lain mengenai keselamatan bendungan (dam safety)

5. Bahan Bendungan

Menurut Sosrodarsono (1977), atas dasar pemikiran, bahwa tipe bendung

yang sangat ekonomis tentunya itu yang menjadi pilihan utama, maka dari itu

harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut;

1) Kwalitas dan kwantitas bahan yang ingin digunakan terdapat di sekitar lokasi

pembangunan bendung.

17

2) Jarak pengangkutannya dari daerah penggalian (borrow-pits and quarry-areas)

ke tempat penimbunan calon tubuh bendung.

Konsep dasar dari bendung tipe urugan adalah harus dapat dibangun atau

didesain dengan menggunakan material lokal yang ada. Hal ini dipertimbangkan

atas dasar efesiensi biaya dan waktu pelaksanaan.

Lokasi bahan yang terdapat di daerah calon bendung merupakan perhatian

pertama, sebelum mempertimbangkan bahan-bahan yang terdapat di daerah

lainnya, dengan demikian material yang bagus akan menghasilkan bendungan

yang lebih efisien dibanding material yang kurang bagus karena tentunya akan

mempengaruhi dimensi struktur bendung.

Survey yang intensif diperlukan untuk menemukan quarry rock pada

jarak yang layak dari lokasi bendungan untuk mempertimbangkan biaya.

Mengingat hampir semua bahan (seperti: tanah, pasir, kerikil, dan batu) dapat

digunakan untuk konstruksi tubuh bendung urugan, maka akan banyaklah

alternatif yang harus dipertimbangkan dan diperbandingkan, sebelum

mendapatkan sebuah alternative konstruksi tubuh bendung yang paling ekonomis.

Untuk mempersiapkan kemungkinan-kemungkinan terjadinya perubahan-

perubahan volume timbunan tubuh bendungan, maka penyediaan bahan sebaiknya

2 (dua) kali lebih banyak dari pada perhitungan volume rencana teknisnya.

Namun demikian bila rock yang bagus ada pada jarak yang jauh, masih

dapat dianggap layak dengan tetap memperhitungkan biaya angkut ekstra daripada

menggunakan rock yang dekat tetapi kualitasnya kurang.

18

a. Untuk bahan kedap air

a) Menyesuaikan agar kadar air (kelembaban) dengan kebutuhan (kalau terlalu

tinggi dijemur, kalau terlalu rendah disiram air.)

b) Mencampurkan beberapa macam bahan galian asli, sehingga dapat diperoleh

bahan dengan gradasi yang diinginkan.

c) Mengeluarkan butiran-butiran yang terlalu besar, di luar ukuran-ukuran yang

diinginkan.

b. Untuk bahan lulus air

a) Memperbaiki gradasi (dengan mencampur-campur beberapa bahan galian)

agar dapat digunakan untuk bahan filter.

b) Memproses batuan lunak agar tidak mudah pecah.

c) Mengayak bahan berbutiran lepas untuk bahan dasaran atau timbunan-

timbunan khusus lainnya.

B. Analisa Saringan

Menurut Asiyanto ( 2011), dalam Jurnal Sukirman ( 2014), sifat suatu

tanah tergantung juga pada ukuran butiran, oleh karena itu pengukuran butiran

tanah sangat penting dalam mekanika tanah sebagai dasar untuk

mengklasifikasikan tanah tersebut. Dalam menentukan ukuran butiran tanah dapat

kita lakukan dengan dua cara, yaitu analisa saringan dan analisa hidrometer.

Menurut ukuran partikelnya, British standar mengklasifikasikan tanah menjadi

lima yaitu, lanau, pasir, kerikil, cobles dan boulders.

Untuk mengetahui gradasi butiran tanah dapat dilakukan dengan cara

pengayakan dan penggetaran sampel tanah melalui set ayakan/saringan dari yang

19

terbesar sampai yang terkecil. Pada saringan kasar ukurannya ditentukan menurut

dimensi lubangnya begitu pula dengan saringan yang lebih halus.

Banyaknya jenis tanah tergantung dari beberapa ukuran dan besarnya lebih

dari dua rentang ukuran.

1. Batas Ukuran Butiran Menurut ASTM

Tabel 1. Ukuran butiran menurut ASTM (Modul mektan)

Tanah Berbutir KasarTanah Berbutir

Halus

Bolders Cobbler Gravel Sand Lanau LempungCoarse Medium FineUkuran(mm) 7,5 4,75 2 0,42 0,075 0,005

NoSaringan 3 4 10 40 200

1) Untuk membedakan antara tanah bebutir kasardan tanah berbutir halus, kita

memakai saringan No. 200 :

a. Tanah berbutir kasar adalah butiran yan gtertahan saringan No. 200 dan

kandungan fraksinya > 50 %.

b. Tanah berbutir halus adalah butiran yang lolos saringan No. 200 dan

kandungan fraksinya > 50%.

2) Untuk membedakan kerikil dengan pasir, kita memakai saringan No. 3,4, dan

200 :

a. Kerikil, butiran yang lolos saringan No.3 (7.5 mm) dan tertahan saringan

No. 4 (4.75 mm).

b. Pasir, butiran yang lolos saringan No. 4 (4.75 mm) dan tertahan saringan

No. 200 (0.075 mm).

20

3) Untuk menganalisa lebih lanjut, kita dapat membuat klasifikasi tanah menurut

sisten AASTHO dan sistem UNIFIED.

2. Klasifikasi Tanah

Menurut Darwis Buku Mektan 1 (2013), klasifikasi tanah sangat

membantu perancangan dalam menentukan metode rancangan yang dipergunakan,

melalui cara empiris yang tersedia dari hasil-hasil pengalaman terdahulu. Akan

tetapi perancangan harus tetap berhati hati dalam penerapannya karena

penyelesaian masalah-masalah yang didasarkan pada klasifikasi tanah, sering kali

memberikan hasil yang tidak tepat, terutama dalam hal perhitungan penurunan

(kompressi) stabilitas dan aliran air tanah.

Ada dua cara yang dapat dipergunakan di dalam menentukan klasifikasi

tanah yakni:

1) Metode klasifikasi Unified yang pertama kali diusulkan oleh Casagrande

(1942), kemudian direvisi oleh kelompok ahli dari USBR ( United State

Bureau Of Reclamation)

Pada sistem Unifed tanah diklasifikasi ke dalam tanah berbutir kasar (pasir

dan kerikil) jika kurang dari 50% lolos saringan no 200, dan sebagai tanah

berbutir halus (lempung dan lanau) bila lebih dari 50% lolos saringan 200.

Selanjutnya tanah disklasifikasikan dalam sejumlah kelompok dan sub

kelompok. Digunakan simbol-simbol dalam sistem Unifed sebagai berikut:

G = gravel ( kerikil)

S = sand ( pasir)

C = clay (lempung)

21

M = silt ( lanau)

O = lanau atau lempung organik

Pt = peat ( tanah gambut atau tanah organik tinggi)

W = well-graded ( gradasi baik)

P = poorly-graded (gradasi buruk)

H = high-plasticity (plasticy tinggi)

L = low-plasticy (plastisitas rendah)

2) Metode klasifikasi AASHTO (Americana Assosecation of State Highway and

Transportation Officials)

Pengujian tanah yang diperlukan dalam klasifikasi ini adalah “analisis

saringan” dan “uji batas batas atterberg” selanjutnya dihitung indeks

kelompok (grup index-gl) yang digunakan untuk mengevaluasi

pengelompokkan tanah-tanah.

C. Rembesan

1. Pengertian Rembesan

Menurut Hardiyatmo HC (2012), permebilitas atau rembesan

didefenisikan sebagai sifat bahan berpori yang memungkinkan aliran rembesan

dari cairan yang berupa air atau minyak mengalir lewat rongga pori. Pori-pori

tanah saling berhubungan antara satu dengan yang lainnya, sehigga air dapat

mengalir dari titik tinggi energi yang lebih rendah. Untuk tanah permebilitas

dilukiskan sebagai sifat tanah yang mengalirkan air melalui rongga pori tanah.

22

Di dalam tanah, sifat aliran mungkin laminer atau turbulen. Tahanan

terhadap aliran bergantung pada jenis tanah, ukuran butiran, rapat massa, serta

bentuk geometri rongga pori. Temperatur juga sangat mempengaruhi tahanan

aliran (kekentalan dan ketegangan permukaan). Walaupun secara teoritis, semua

jenis tanah lebih atau kurang mempunyai rongga pori, dalam praktek, istilah

mudah meloloskan air (permeable) dimaksudkan untuk tanah yang benar-benar

mempunyai sifat meloloskan air. Sebaliknya, tanah disebut kedap air

(impermeable), bila tanah tesebut mempunyai kemampuan meloloskan air yang

sangat kecil, sehingga konsep dasar rembesan dari tinggi energi dan kehilangan

energi ketika air mengalir melalui tanah telah disebutkan ketika air mengalir

melalui medium berpori seperti tanah akan terjadi kehilangan energi yang terserap

oleh tanah.

Rembesan atau permeabilitas dalam konstruksi bangunan air adalah hal

yang perlu diperhitungkan sebelum melakukan pembangunan bendungan. dimana

aliran rembesan dari cairan yang berupa air atau minyak akan mengalir lewat

rongga pori, sehingga akan dapat mempengaruhi longsoran, erosi lereng dan

kehilangan air pada bendugan.

Pada dasarnya untuk menghitung koefisien permebilitas (k) diperlukan

paling sedikit dua sumur pengamat. Penurunan penurunan air di suatu lokasi,

berkurang dan bertambahnya jarak dari sumur uji. Bentuk teoritis garis penurunan

berupa lingkaran dengan pusat lingkaran pada sumur uji. Jari-jari R dalam teori

hidrolika sumuran disebut jari-jari pengaruh kerucut penurunan.

23

Aliran air ke dalam sumur merupakan aliran gravitasi dimana muka air

tanah mengalami tekanan atmosfer. Debit pemompaan pada kondisi aliran yang

telah stabil dinyatakan oleh persamaan Darcy:

q = vA = kiA = k (dy/dx) A (m3/dtk) ……………………………(1)

Dengan,

v = kecepatan aliran

A = luas aliran (m3)

i = dy/dx = gradien hidrolik

dy = ordinat kurva penurunan

dx = absis kurva penurunan

2. Perkiraan Debit Rembesan

Menurut Asiyanto (2011), 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 sungai melalui material yang lolos air (permeable), baik

melalui tubuh bendungan maupun pondasi. Untuk itu, pola aliran dan debit

rembesan yang keluar melalui tubuh bendungan atau di bawah tubuh bendung

sangat penting dan perlu untuk diperhatikan, analisa rembesan pada bendungan

umumnya dimodelkan baik secara fisik maupun secara empiris untuk mengetahui

fenomena pola aliran dari rembesan. Selain itu, kondisi aliran yang digunakan

dalam permodelan ini yaitu aliran tetap. atau (steady flow) terjadi di titik manapun

jika kondisi seperti kecepatan, tekanan, dan kedalaman aliran tidak terjadi

24

perubahan terhadap waktu, rata-rata kecepatan dan tekanan aliran tersebut konstan

sehingga mengalami kondisi pergerakan tanah akibat karena tekanan aliran tetap

terus menerus mengalir dari hulu ke hilir.

3. Rembesan Pada Struktur Bendungan.

Menurut Hardiyatmo HC (2012), hukum Darcy dapat digunakan untuk

menghitung debit rembesan yang melalui struktur bendungan. Dalam

merencanakan sebuah bendungan, perlu diperhatikan stabilitasya terhadap bahaya

longsoran, erosi lereng dan kehilangan air akibat rembesan yang melalui tubuh

bendungan. Beberapa cara diberikan untuk menentukan besarnya rembesan yang

melewati bendungan yang dibangun dari tanah homogennya. Dalam hal ini

disajikan beberapa cara untuk menentukan debit rembesan.

a. Cara Dupuit

Potong melintang sebuah bendungan ditunjukkan pada gambar 7.Garis AB

adalah garis freatis, yaitu garus rembesan paling atas. Besarnya rembesan

persatuan lebar arah tegak lurus bidang gambar yang diberikan oleh Darcy, adalah

q = kiA. Dupuit (1863) dalam Hardiyatmo HC (2012) menganggap bahwa

gradient hidrolik (i) adalah sama dengan kemiringan permukaan freatis dan

besarnya konstan dengan kedalamannya yaitu i = dz/dx , Maka,

q = k z

= .q = (H1² − 2²)………………………………………………(2)

25

Dengan:

h₁ = tinggi muka air dihulu bendungan (cm)

h₂= tinggi muka air dihilir bendungan (cm)

K = koefisien permeabilitas

i = kemiringan freatis

Gambar 7. Perhitungan metode Dupuit (sumber: Hardiyatmo HC, 2012)

b. Cara Schaffernak

Untuk menghitung rembesan yang lewat banguan, Schaffernak (1917)

dalam Hardiyatmo HC (2012), menganggap bahwa permukaan freatis akan

merupakan garis AB dalam gambar 8, yang memotong garis kemiringan hilir pada

jarak dari dasar lapisan kedap air. Rembesan persatuan panjang bendungan dapat

ditentukan dengan memperhatikan bentuk segitiga BCD dalam gambar 8.

Debit rembesan q = kiA

Luas aliran A = BD x 1 = a sin α

dari anggapan Dupuit , gradient hidrolik I = dz/dx = tg α maka,

26

a = - √(d2 / cos2 α – sin2 α) ......................................................(3)

q = kz = k a sin α tg α………………………………………….(4)

q = debit rembesan (ml/jam)

h = tinggi muka air dihulu bendungan (cm)

α = sudut kemiringan lereng hilir bendungan ( ° )

i = = kemiringan freatis

Gambar 8. Perhitungan metode Schaffernak (sumber: Hardiyatmo HC, 2012).

c. Cara Casagrande

Casagrande (1937) dalam Hardiyatmo HC (2012), mengusulkan cara

untuk menghitung rembesan lewat tubuh bendungan yang didasarkan pada

pengujian model. Besarnya debit rembesan dapat ditentukan dengan:

q=kz = ka sin² α………………………………………………(5)

dimana :

a = tinggi garis kemiringan hilir dari dasar bendungan ( cm )

H = tinggi muka air banjir MAB (cm )

α = sudut kemiringan lereng hilir bendungan ( ° )

k = koefisien permeabilitas

27

i = = kemiringana freatis

Gambar 9. Perhitungan metode Cassagrande (sumber: Hardiyatmo HC. 2012).

4. Filter pada Bendungan

Menurut Hardiyatmo HC (2012), bila air rembesan mengalir dari lapisan

berbutir lebih halus menuju lapisan yang lebih kasar, kemungkinan terangkutnya

butiran lebih halus lolos melewati bahan yang lebih kasar tersebut dapat terjadi.

Erosi butiran ini mengakibatkan turunnya tahanan aliran air dan naiknya gradien

hidrolik. Bila kecepatan aliran membesar akibat dari pengurangan tahanan aliran

yang berangsur-angsur turun, akan terjadi erosi butiran yang lebih besar lagi,

sehingga membentuk pipa-pipa di dalam tanah yang dapat mengakibatkan

keruntuhan pada bendungan.

Ketebalan lapisan filter dan transisi zones akan tergantung pada tekanan

air yang akan ditahan dan pertimbangan ekonomi. Pada bendungan besar, filter

harus menggunakan batu pecah yang cukup mahal. Oleh karena itu lebar lapisan

28

ini sekecil mungkin yang dapat dipadatkan, yaitu sekitar 3 (tiga) meter. Lapisan

filter yang kasar biasanya juga digunakan dengan kerikil alam.

Filter atau drainase untuk mengendalikan rembesan, harus memenuhi dua

persyaratan:

a. Ukuran pori-pori halus cukup kecil untuk mencegah butir-butir tanah

terbawa aliran.

b. Permeabilitas harus cukup tinggi untuk mengizinkan kecepatan drainase

yang besar dari air masuk filternya.

1) Keamanan Terhadap Bahaya Piping dan Boiling

Menurut Hardiyatmo HC (2012), telah disebutkan bahwa bila tekanan

rembesan ke atas yang terjadi dalam tanah sama dengan ic, maka kondisi tanah

akan pada kondisi mengapung. Keadaan semacam ini juga dapat berakibat

terangkutnya butir butir halus, sehingga terjadi pipa-pipa di dalam tanah yang

disebut piping. Akibat jerjadinya pipa-pipa yang membentuk rongga-rongga dapat

mengakibatkan pondasi bangunan mengalami penurunan, sehingga mengganggu

stabilitas bangunan.

Sedangkan pada boiling adalah kondisi yang terjadi pada saat tegangan

efektif tanah sama dengan nol. Untuk mengatasi perlu dianalisis besarnya safety

factor minimal yang dibutuhkan oleh owner agar bendungan tetap aman terhadap

boiling ≤ 1,5.

Analisis boiling ini dilakukan dengan menggunakan software seef/w yang

berbasisis metode elemen hingga, dimana dengan menggunakan software seef/w

ini maka dapat dihasilkan out put berupa, pressure head dan debit banjir. Namun

29

sebelum menganalisis SF terhadap boiling perlu diketahui potongn dan dimensi

dari bendungan yang akan dianalisis.

5. Kapasitas Aliran Filtrasi

Menurut Husni Sabar (2013), kapasitas aliran filtrasi adalah kapasitas

rembesan air yang mengalir ke hilir melalui tubuh dan pondasi bendungan.

Kapasitas filtrasi suatu bendungan mempunyai batas-batas tertentu yang mana

apabila kapasitas filtrasi melampaui batas tersebut, maka kehilangan air yang

terjadi cukup besar, disamping itu kapasitas filtrasi yang besar dapat menimbulkan

gejala suposi (piping) dan gejala semburan (boiling) yang sangat membahayakan

kestabilan tubuh bendungan.

Untuk memperkirakan besarnya kapasitas filtrasi suatu bendungan (baik

yang melalui tubuh bendungan maupun yang melalui lapisan pondasi) dapat

dilakukan dengan menggunakan jaringan trayektori aliran filtrasi.

Gambar 10. Gambar jaringan aliran rembesan pada bendungan (sumber:Sosrodarsono, 1977)

6. Tekanan Rembesan

Menurut Hardiyatmo HC (2012), air pada keadaan statis di dalam tanah,

akan mengakibatkan tekanan hidrostatis yang arahnya ke atas (upltift). Akan

30

tetap, jika air mengalir lewat lapisan tanah, aliran air akan mendesak partikel

tanah sebesar tekanan rembesan hidrodinamis yang bekerja menurut arah

alirannya. Besarnya tekanan rembesan akan merupakan fungsi dari gradien

hidrolik (i).

Sebuah struktur bendungan tanah yang didasari lapisan kedap air

diperlihatkan pada gambar 11 (Jumikis, 1962). Panjang garis aliran sama dengan

dL dan luas potongan melintang tabung aliran adalah dA

Gambar 11. Tekanan rembesan (sumber: Hardiyatmo HC, 2012)

Besarnya gaya tekanan air dapat dinyatakan sebagai fungsi dh, sebagai

berikut:

Dp = ɣwdh.dA

Dengan ɣw adalah berat volume air dan dp adalah gaya hidrodinamis yang

disebut gaya rembesan.

7. Tekanan Hidrostatis

Menurut Hardiyatmo HC (2006) dalam Ariany dan Soehoed (2012),

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang bergantung pada kedalaman terhadap

suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu . Besarnya tekanan ini

bergantung pada ketinggian zat cair, massa jenis dan percepatan gravitasi.

31

Tekanan yang dirasakan oleh dasar wadah yang berisi air sama dengan besarnya

gaya berat zat cair yang menekan.

Gambar 12. Tekanan hidrostatis (sumber: Ariany dan Soehoed, 2012)

P = ρ.g.h ……………………………………………………………….(6)

Keterangan :

P = tekanan hidrostatis (Pa)

ρ = massa jenis (kg/m3)

g = percepatan gravitasi bumi( m/s2)

h = kedalaman dari permukaan zat cair (m)

Dari persamaan (6) dapat diketahui besarnya tekanan hidrostatis

tergantung pada jenis dan kedalaman zat cair. Semakin dalam dari permukaan zat

cair maka semakin besar tekanannya. Tekanan hidrostatis jenis zat cair yaitu

massa jenisnya dan tidak tergantung dengan bentuk wadahnya.

8. Pola Rembesan

Menurut Fukuda dan Tutsui (1973), dalam Adam Surya Praja, (2013)

menyatakan bahwa perembesan air dapat terjadi di dalam tubuh tanggul, baik

secara lateral (seepage) dan secara vertikal (perkolasi), yang dipengaruhi oleh

permeabilitas, porositas, tekstur, kedalaman pori, kelembaban dan muka air tanah.

Perkiraan rembesan penting dalam pembangunan bendungan baik jenis urugan

32

termasuk tanggul, maupun beton. Pada sebagian besar bendungan dapat terjadi

rembesan baik melalui tubuh bendungan itu sendiri (pada jenis bendungan

urugan), maupun melalui dasarnya (untuk bendungan urugan maupun beton).

Apabila material dasar dan pinggirnya merupakan batuan, maka batuan tersebut

biasanya disuntik dengan adukan encer (grouting) untuk mengisi retakan-retakan

dan mengurangi permeabilitas. Suntikan adukan encer kadang-kadang juga

digunakan untuk mengurangi permeabilitas pada bendungan urugan.

Garis freatik sama dengan muka air tanah, yaitu batas paling atas dari

daerah dimana rembesan berjalan. Garis freatik dimulai pada posisi A’ dan

berakhir hingga B. Jarak antara titik B dan ujung tanggul bagian hilir (C)

merupakan panjang zona basah (a).

Gambar 13. Garis rembesan pada tubuh bendungan (sumber: HardiyatmoHC, 2012)

Garis ekuipotensial adalah garis-garis yang mempunyai tinggi tekanan

yang sama (Hardiyatmo, 1992). Kemiringan garis ekuipotensial adalah tegak lurus

terhadap garis aliran. Pada tanah yang yang homogen dapat digambarkan deretan

garis ekuipotensial dan deretan garis aliran yang saling berpotongan secara tegak

lurus. Gambar seperti ini disebut jaringan aliran (flow net) (Wesley, 1973).

Ilustrasi jaringan aliran dalam tubuh tanggul terdapat pada Gambar 14

33

(Hardiyatmo, 1992). Garis aliran berpotongan tegak lurus dengan garis

ekuipotensial membentuk jaringan yang jumlahnya dinyatakan dengan Nf. Dua

buah garis ekuipotensial membentuk interval (Δh) dengan jumlah tertentu yang

dinotasikan dengan Nd.

Gambar 14. Jaringan aliran dalam tubuh bendung (sumber: HardiyatmoHC, 2012)

D. Tekanan Kapiler

Tekanan kapiler dapat timbul karena adanya tarikan lapisan tipis

permukaan air sebelah atas. Kejadian ini disebabkan oleh adanya pertemuan

antara dua jenis material yang berbeda sifatnya. Pada prinsipnya, tarikan

permukaan adalah hasil perbedaan gaya tarik antara molekul-molekul pada bidang

singgung pertemuan dua material yang berbeda sifatnya.

Kejadian tarikan permukaan dapat dilihat dari percobaan laboratorium

pada pipa kapiler yang dicelupkan dalam bejana berisi air. Ketinggian air dalam

pipa kapiler akan lebih tinggi dari pada tinggi air dalam bejana (Gambar 15).

Permukaan air dalam cairan membentuk sudut α terhadap dinding pipa. Tekanan

pada permukaan air dalam pipa dan tekanan pada permukaan air pada bejana akan

sama dengan tekanan atmosfer. Tidak adanya gaya luar yang mencegah air dalam

34

pipa dalam kedudukannya menunjukan bahwa suatu gaya tarik bekerja pada

lapisan tipis permukaan air dalam pipa kapiler, seperti yang ditunjukkan pada

gambar berikut:

Gambar 15. Analogi tekanan air kapiler dalam lapisan tanah dankedudukannya (sumber: Hardiyatmo, 2012)

Pengaruh tekanan kapiler adalah akibat air tanah tertarik ke atas melebihi

permukaannya. Pori-pori tanah sebenarnya bukan sistem pipa kapiler, tapi teori

kapiler dapat diterapkan guna mempelajari kelakuan air pada zone kapiler. Air

dalam zone kapiler ini dapat dianggap bertekanan negative, yaitu mempunyai

tekanan di bawah tekanan atmosfer. Tinggi minimum dari (min) dipengaruhi

oleh ukuran maksimum pori-pori tanah. Di dalam batas antara (min) dan

(mak), tanah dapat bersifat jenuh sebagian (partially saturated).

35

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laborotorium Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar, dengan waktu pengujian selama 2 bulan, apabila

diakumulasikan penelitian ini selama 12 bulan mulai dari Juli - Mei 2017.

B. Jenis Penelitian dan Sumber Data

Jenis penelitian yang digunakan adalah uji simulasi, dimana kondisi

tersebut dibuat dan diatur oleh peneliti, dengan tujuan untuk menyelidiki ada

tidaknya hubungan sebab akibat serta berapa besar hubungan sebab akibat

tersebut dengan cara memberikan perbandingan antara beragam macam bahan

bendungan (tanah) terhadap daya rembesan.

Pada penelitian ini akan menggunakan dua sumber data yakni:

1. Data primer, yaitu data yang diperoleh secara langsung dari simulasi model

fisik laboratorium.

2. Data sekunder , yaitu data yang diperoleh dari literature dan hasil penelitian

yang sudah ada baik yang telah dilakukan di laboratorium maupun dilakukan

di tempat lain yang bekaitan dengan penelitian tentang rembesan pada tubuh

bendungan urugan tanah.

36

C. Alat, Bahan dan Model Penelitian

Secara umum jenis alat, bahan dan sketsa model penelitian yang akan

dipergunakan dalam percobaan antara lain :

1. Alat

1) Mistar ukur untuk mengukur kedalaman air dan jarak rembesan

2) Mesin pompa air untuk digunakan pengisian air ke dalam kotak model yang

dibuat.

3) Stop watch untuk mengukur kecepatan aliran rembesan.

4) Ayakan atau saringan untuk bahan tanah.

5) Kamera dan peralatan lainya yang digunakan untuk foto dokumentasi.

6) Selang air untuk pengaliran air ke dalam kotak model

7) Bak penampung air, untuk air cadangan yang akan berputar masuk ke dalam

kotak madel.

8) Curren meter, untuk mengukur kecepatan air di dalam kotak model (running

kosong)

2. Bahan

1) Tanah

2) Balok dengan berat 2,8 kg

3) Air tawar

4) fiber

5) Kertas

37

6) Pulpen/spidol

7) Pipa

8) Lem kaca/fiber

3. Model Penelitian

Gambar 16. Contoh gambar model penelitian

Keterangan gambar:

a. Pipa pengaliran

b. Mesin pompa air

c. Pipa pembuang

d. Bak penampung air

e. Kerang pembuang air

f. Titik Pengamatan tekanan di tubuh bendungan

a

a

d

b

ef

c

38

D. Variabel yang Diteliti

Sesuai dengan tujuan penelitian yang telah dikemukakan pada Bab

sebelumnya, maka variable yang diteliti yaitu :

1. Variabel bebas

1) Waktu ( t )

2) Tinggi muka air hulu ( h1)

3) Tinggi muka air hilir ( h2 )

4) Panjang jarak horizontal ( L )

5) Tinggi garis kemiringan hilir dari dasar bendungan ( a )

6) Jarak lintasan rembesan di dasar bendungan ( d )

7) Sudut kemiringan lereng hilir bendungan (α )

2. Variabel terikat

1) Debit rembesan (Qf)

2) Koefisien permeabilitas ( k )

E. Profil rembesan

a. Muka air H10

Gambar 17. Sketsa rembesan muka air H10

39

b. Muka air H15


c. Muka air H20


F. Langkah – langkah Pengujian

1. Prosedur penyiapan sampel

1) Pengadaan bahan pengujian meliputi tanah, air.

2) Persiapan peralatan pengujian yaitu kotak model.

3) Pemilihan air yang digunakan pada pengujian.

2. Prosedur pengujian model

1) Setting alat model dan melakukan running kosong

40

2) Material pembentuk tubuh bendungan sebelum dipadatkan, diayak

terlebih dahulu dengan menggunakan saringan no 8.

3) Pada saat pembentukan, tanah dipadatkan dengan menggunakan balok

kayu. Tanah dipadatkan perlapisan (10 cm perlapisan) dengan jumlah

tumbukan yang tetap dan berdasarkan tingkat kepadatan tanah yang

diinginkan. Tanah ditimbun membentuk trapezium dengan lebar

puncak bendungan 5 cm, panjang 72 cm dan tinggi 28 cm.

4) Air diisi pada bagian hulu tubuh bendungan sebagai daerah genangan

dengan tinggi muka air 10, 15 dan maksimum 20 cm.

5) Pengamatan garis aliran pada tubuh bendungan diamati dengan

mempersiapkan spidol dan mistar ukur..

6) Setelah membentuk sebuah garis rembesan, kemudian di garis dengan

menggunakan spidol pada dinding model, dan menghitung waktu

rembesan disetiap selang.

7) Observasi dilakukan sebanyak 3 kali dengan tinggi air tampungan

secara bervariasi yaitu: 10, 15 dan 20 cm.

8) Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 kali dengan berbagai variasi

tinggi muka air.

Model bendungan yang direncanakan merupakan model dengan skala 1cm

: 100 cm, dengan pertimbangan untuk disesuaikan dengan alat kotak model yang

akan dibuat, bisa dilihat pada tabel 1. Sedangkan untuk dimensi model yang suda

diskalakan bisa dilihat pada Tabel 2.

41

Tabel 2. Dimensi Kotak Model

Dimensi Kotak Model

Tinggi 35 cm

Lebar 50 cm

Panjang 100 cm

Sumber: Desain pengamatan

Tabel 3. Dimensi Bendungan

Dimensi Model

H ( tinggi muka air) cm 10, 15, 20 cm

H (tinggi bendungan )cm 28 cm

b (Lebar dasar bendung) 72 cm

B (lebar atas mercu) cm 5 cm

Kemiringan 1 : 1,2

Sumber: Desain pengamatan

G. Pencatatan data

Hal yang penting dalam setiap penelitian adalah pencatatan data pada

dasarnya yang diambil adalah yang akan difungsikan sebagai parameter dalam

analisa.

H. Analisis Data

Data dari lapangan/laboratorium diolah sebagai bahan analisa terhadap

hasil studi ini, sesuai dengan tujuan dan sasaran penelitian. Data yang diolah

42

adalah data yang relevan yang dapat mendukung dalam menganalisa hasil

penelitian, antara lain :

1. Perhitungan debit rembesan (Qf)

2. Perhitungan waktu rembesan ( t )

43

I. Flow Chart Penelitian

.

Tidak

Ya

Y a

Gambar. 20. Bagan Alir Penelitian

Mulai

Studi LiteraturLiteratu literatur berupa:

1. Jurnal2. Buku-buku3. Informasi yang menunjang

Persiapan Alat dan Bahan Penelitian

Perancangan dan Pembuatan Model bendungan urugantanah

Uji Model /Simulasi

Pengamatan danPengambilan data

DataValid /

Analisa Data

Kesimpulan

selesai

44

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Tanah

Pengambilan sampel tanah di daerah Bolangi tepatnya Kabupaten Gowa

Sulawesi Selatan, dengan sampel tanah berwarna kecoklatan. Dari sampel tanah

ini kami jadikan sebagai bahan pengujian simulasi bendungan urugan.

Dan kami laksanakan pengujian permeabilitas sehingga menghasilkan

koefisien rembesan (K) 0,0204, yang dilaksanakan di Laboratorium Universitas

Muhammadiyah Makassar. Dari hasil pengujian tersebut, dapat disimpulkan

bahwa karakteristik tanah yang diuji di Laboratorium Universitas Muhammadiyah

Makassar yaitu, jenis tanahnya lempung Organik. Apabila ingin lebih jelasnya

bisa dilihat pada lampiran II pecobaan permeabilitas dan berat jenis tanah.

B. Data Hasil Pengamatan

1. Data Hasil Pengaruh Tekanan Hidrostatis Terhadap Waktu Rembesan.

Air pada keadaan statis di dalam tanah, akan mengakibatkan tekanan

hidrostatis yang arahnya keatas (uplift). Hasil rata-rata waktu rembesan terhadap

bendungan dengan tekanan hidrostatis yang bervariasi dan dapat dilihat pada tabel

pengamatan di bagian lampiran 1.

45

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

0 20 40 60 80

Wak

tu R

embe

san

(men

it)

Jarak Rembesan (cm)

H 10

H 15

H 20

Tabel 4. Hasil rata-rata pengaruh tinggi hidrostatis yang bervariasi denganwaktu rembesan

N0

Waktu Rembesan (t)Menit

Jarak Rembesan(cm)

H 10 H 15 H 20 H 10 H 15 H 20

1 25,30 17,49 9,23 28 28 282 19,2 7,32 6,00 38 38 383 25,2 8,35 6,00 48 48 484 34,2 10,08 5,47 58 58 58

5 33,44 7,49 5,06 68 68 68Sumber : Pengelolah Data, 2016

Gambar 21. Hubungan tekanan hidrostatis yang bervariasi dan wakturembesan

Pada gambar 21 menunjukkan dimana untuk setiap pertambahan tinggi

hidrostatis maka tekanan rembesan akan semakin meningkat. Dan semakin tinggi

hidrostatis pada bendungan (h) maka waktu rembesan semakin pendek, begitu

pula sebaliknya semakin rendah tinggi hidrostatis maka akan semakin panjang

pula waktu rembesan yang akan terjadi.

46

Pada gambar 21 dengan tinggi tekanan hidrostatis H10 waktu rembesan

yang terjadi dari titik nol sampai ke selang 1, kecepatan rembesannya mencapai

25,30 menit dengan jarak 28 cm. Untuk selang 1 ke selang 2 terjadi peningkatan

waktu yaitu 19,20 menit dengan jarak 38 cm, kemudian dari selang 2 ke selang 3

kecepatan rembesan 25,20 menit dengan jarak 48 cm, dari selang 3 ke selang 4

terjadi kecepatan rembesan 34,20 dengan jarak 58 cm. Dari selang 4 ke selang

terakhir yaitu selang 5 kecepatan rembesannya 33,44 menit dengan jarak 68 cm.

Untuk tinggi tekanan hidrostatis H15 mengalami peningkatan kecepatan

rembesan dibandingkan dengan H10. Sesuai data yang kami peroleh dari titik nol

sampai ke selang 1 adalah 17,49 menit dengan jarak 28 cm. Dari selang 1 ke

selang 2 mengalami peningkatan waktu yaitu 7,32 menit dengan jarak 38 cm, dari

selang 2 ke selang 3 terjadi kecepatan rembesan 8,35 menit dengan jarak 48 cm,

dari selang 3 ke selang 4 terjadi kecepatan rembesan 10,08 menit dengan jarak

58 cm, dari selang 4 ke selang terakhir yaitu selang 5 kecepatan rembesannya

7,49 menit dengan jarak 68 cm.

Untuk tinggi tekanan hidrostatis H20 mengalami peningkatan kecepatan

rembesan dibandingkan dengan H10 dan H 15. Sesuai data yang kami peroleh, dari

titik nol sampai ke selang 1 adalah 9,23 menit dengan jarak 28 cm. dari selang 1

ke selang 2 terjadi peningkatan waktu yaitu 6,00 menit dengan jarak 38 cm, dari

selang 2 ke selang 3 terjadi kecepatan rembesan 6,00 menit dengan jarak 48 cm,

dari selang 3 ke selang 4 terjadi kecepatan rembesan 5,47 menit dengan jarak 58

cm, dari selang 4 ke selang terakhir yaitu selang 5 kecepatan rembesannya 5,06

menit dengan jarak 68 cm.

47

2. Data Antara Hubungan Tinggi Hidrostatis dan Tinggi Rembesan

1) Data tekanan hidrostatis dan tinggi garis rembesan diambil berdasarkan hasil

pengukuran pada model bendungan dengan hidrostatis (H10). Untuk lebih

jelasnya bisa dilihat pada lampiran 1.

Tabel 5. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujianpertama

Bendungan H 10

Jarak Rembesan (X) Tinggi Rembesan (Y)

12 1028 838 748 7.558 568 4

Sumber : Pengelolah Data, 2016

Gambar 22 . Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian pertama

48

Tabel 6. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian kedua

Bendungan H 10


12 1028 638 648 558 568 3.3


Gambar 23 . Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian kedua

Tabel 7. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian ketiga

Bendungan H 10


12 1028 7.538 648 658 5.568 4.3


49

Gambar 24 . Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesanpada pengujian ketiga

2) Data tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan diambil berdasarkan hasil

pengukuran pada model bendungan dengan hidrostatis (H15).

Tabel 8. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian Pertama

Bendungan h 15


18 1528 1238 1148 858 8.568 5


Gambar 25 . Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesanpada pengujian pertama

50

Tabel 9. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian keduaBendungan H 15


18 1528 1138 948 8.558 868 5.6


Gambar 26 . Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesanpada pengujian kedua

Tabel 10. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujian ketigaBendungan H 15


18 1528 1138 948 8.658 7.468 6.2


51

Gambar 27 . Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi rembesanpada pengujian ketiga

3) Data tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan diambil berdasarkan hasil

pengukuran pada model bendungan dengan hidrostatis (H20).

Tabel 11. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian pertama

Bendungan H 20


24 2028 1538 1348 1158 868 7.5


Gambar 28 . Hubungan tinggi hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian pertama

52

Tabel 12. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan padapengujian Kedua

Bendungan H 20


24 2028 13.538 1248 1058 1068 6.7


Gambar 29 . Hubungan tinggi hidrostatis dan tinggi rembesanpada pengujian kedua

Tabel 13. Tinggi hidrostatis dan tinggi rembesan pada pengujianketiga

Bendungan H 20


24 2028 1538 1348 1058 868 6


53

Gambar 30 . Hubungan tinggi hidrostatis dan tinggi rembesanpada pengujian ketiga

4) Hasil rata-rata tinggi rembesan dengan tinggi hidrostatis yang bervariasi

terhadap bendungan, dapat dilihat pada tabel pengamatan di bagian 14. Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran 1.

Tabel 14. Tekanan hidrostatis dan tinggi rembesan

Bendungan H 10 Bendungan H 15 Bendungan H 20

Tinggicm

JarakCm

Tinggicm

JarakCm

TinggiCm

Jarakcm

10 12 15 18 20 247 28 11 28 14 286 38 10 38 13 386 48 8,4 48 10 485 58 8 58 8,7 58

3,3 68 5,6 68 6,7 68Sumber : Pengelolah Data, 2016

Gambar 31 . Hubungan tekanan hidrostatis dan tinggi garis rembesan

54

Pada gambar 31 Hubungan tinggi hidrostatis dan tinggi garis rembesan

dengan tiga variasi tinggi tekanan hidrostatis pada bendungan. Dari ketiga tinggi

hidrostatis maka dapat disimpulkan semakin tinggi tekanan hidrostatis (h)

bendungan maka semakin tinggi pula garis rembesan, itu disebabkan karena

adanya tekanan hidrostatis. Semakin kecil tekanan hidrostatis bendungan maka

semakin pendek pula garis rembesan.

C. Analisa Data

Dari beberapa teori tentang formasi garis depresi dan perhitungan debit

rembesan pada bendungan urugan type homogen dengan menggunakan tiga

metode adalah sebagai berikut :

1. Perhitungan Debit Rembesan Dengan Metode Dupuit

Dengan menggunakan metode depuit debit rembesan dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan 2.

a. Perhitungan debit rembesan untuk bendungan dengan tinggi hidrostatis H10.

Berdasarkan tabel hasil pengujian (laboratorium lampiran II) diketahui :

k = 0,0204 cm3/det

h1 = 10 cm

h2 = 3,3 cm

L = 72 cm

=( ² )

=, ( , ²)

55

= ,=0,0126 / det = 0,4543 /

b. Perhitungan debit rembesan untuk bendungan dengan dengan tinggi

hidrostatis H15. Berdasarkan tabel hasil pengujian lab (lampiran II )

diketahui :

k = 0,0204 cm3/det

h1 = 15 cm

h2 = 5,6 cm

L = 72 cm

=( ² ²

= , ( , )= ,=0,0275 ³/ det = 0,99 /

c. Perhitungan debit rembesan untuk bendungan dengan dengan tinggi

hidrostatis H20. Berdasarkan tabel hasil pengujian lab ( lampiran II )

diketahui :

k = 0,0204 cm3/det

h1 = 20 cm

h2 = 6,7 cm

L = 72 cm

=( ² )

= , ( , ²)

56

0.00000.01000.02000.03000.04000.05000.06000.07000.0800

0 20 40 60 80

Debi

t Rem

besa

n (m

l/ja

m)

Jarak Rembesan (cm)

H 10

H 15

H 20

= ,=0,0503 ³/ det = 1,8108 /

Untuk perhitungan selanjutnya pengaruh tinggi hidrostatis terhadap debit

rembesan dapat dilihat pada tabel 15.

Tabel 15. Hasil perhitungan debit rembesan metode DupuitJumlah

Tumbukank ml/detik h1

(cm)h2

(cm)L (cm) ml/jam cm3/dtk Rata-

rata

25

0,0204 10 7 28 0,6688 0,0186

0,01510,0204 10 6 38 0,6184 0,01720,0204 10 6 48 0,4896 0,01360,0204 10 5 58 0,4748 0,01320,0204 10 3,3 68 0,4543 0,0126

25

0,0204 15 11 28 1,3639 0,0379

0,03230,0204 15 10 38 1,2079 0,03360,0204 15 8 48 1,1815 0,03280,0204 15 8 58 1,0193 0,02830,0204 15 5,4 68 0,99 0,0275

25

0,0204 20 14 28 2,6753 0,0743

0,0620

0,0204 20 13 38 2,2322 0,06200,0204 20 10 48 2,2950 0,06380,0204 20 9 58 2,0532 0,05700,0204 20 6,7 68 1,8108 0,0533


Gambar 32. Hubungan antara jarak rembesan dan debit rembesan dengantinggi hidrostatis yang bervariasi pada Metode Dupuit

57

Dari gambar 32 dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi tekanan

hidrostatis maka akan semakin besar debit rembesan. Untuk tekanan hidrostatis

H10 debit rembesannya sebesar 0,0151 ml/jam, tekanan hidrostatis H15 debit

rembesannya sebesar 0,0323 ml/jam, dan tekanan hidrostatis H20 debit

rembesannya sebesar 0,0620 ml/jam

2. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode Schaffernak

Dengan menggunakan metode Schaffernak debit rembesan dapat

ditentukan dengan persamaan 4.

a. Perhitungan debit rembesan untuk tinggi hidrostatis H10 cm

Rumus :

a = −²

− ²²

= ,°− ,

²( °) − ²²( °)

= ,, − ,, − ,= 68,4073 − 2745,76 − 118,6440= 68,4073 − 67,579 m

= 0,832 cm

= . . tan= 0,0204 x 0,832 x sin 40 x tan 40

= 0,0092 cm³/det = 0,3312 ml/jam

58

b. Perhitungan debit rembesan dengan tinggi hidrostatis H15

Rumus :

a = −²

− ²²

= ,°− ,

²( °) − ²²( °)

= ,, − ,, − ,= 68,4073 − 4685,76 − 292,978= 68,4073 − 66,2767

= 2,1306 cm

= . sin . tan= 0,0204 x 2,1306 x sin 40 x tan 40

= 0,0234 cm³/det = 0,8424 ml/jam

c. Perhitungan debit rembesan dengan tinggi hidrostatis H20

Rumus :

a = −²

− ²²

= ,°− ,

²( °) − ²²( °)

= ,, − ,, − ,= 72,0626 − 46835,5972 − 474,5762= 68,4073 − 64,8923

59

= 3,515 cm

= . sin . tan= 0,0204 x 3,515 x sin 40 x tan 40

= 0,0386 cm³/det = 1,3896 ml/jam


rembesan dan dilihat pada tabel 16.

Tabel 16. Hasil Perhitungan Debit Rembesan Metode SchaffernakTinggi

Muka Air D L ( cm) H disetiapselang Q ml/jam cm/dtk Rata-rata

ml/jam

10

52,4 28 7 0,3312 0,0092

0,275045,4 38 6 0,2772 0,007738,4 48 6 0,3312 0,009231,4 58 5 0,2808 0,007824,4 68 3,3 0,1548 0,0043

15

52,4 28 11 0,8424 0,0234

0,702045,4 38 10 0,8064 0,022438,4 48 8,4 0,6732 0,018731,4 58 8 0,7524 0,020924,4 68 5,4 0,4356 0,0121

20

52,4 28 14 1,3896 0,0386

1,079345,4 38 13 1,3932 0,038738,4 48 10 0,9648 0,026831,4 58 9 0,9648 0,026824,4 68 6,7 0,6840 0,0190


Dari gambar 33 dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi tekanan hidrostatis

maka akan semakin besar debit rembesan. Untuk tekanan hidrostatis H10 debit

rembesannya sebesar 0,2750 ml/jam, tekanan hidrostatis H15 debit rembesannya

sebesar 0,7020 ml/jam, dan tekanan hidrostatis H20 debit rembesannya sebesar

1,0793 ml/jam.

60

00.20.40.60.8

11.21.41.6

0 20 40 60 80

Debi

t Rem

besa

n (m

l/ja

m)

Jarak Rembesan (cm)

H 10

H 15

H 20

Gambar 33. Hubungan antara jarak rembesan dan debit rembesandengan tinggi hidrostatis yang bervariasi pada MetodeSchaffernak

3. Perhitungan Debit Rembesan dengan Metode L. Cassagrande

Casagrande (1937) mengusulkan cara untuk menghitung rembesan lewat

tubuh bendungan yang didasarkan pada pengujian model. Besarnya debit

rembesan dapat ditentukan dengan persamaan 5.

a. Perhitungan debit rembesan dengan tinggi hidrostatis H10

rumus :

k = 0,0204 cm/det = 0,7344cm/jam

H = 7 cm

AD = 28 cm

0,3 (AD) = 8,4 cm

d = 52,4 cm

= tan̄ ¹(1/3) = 40°

a = ( + ) - ( − )= (52,4 + 7 ) - (52,4 − 7 40°)

61

= (2794,76 - (2745,76 − ( 49( )40°) )= 2794,76 − 51,733= 1,132 cm

= . ²

= 0,0204 x 1,132 x sin² 40°

= 0,0095 cm³/det = 0,342 ml/jam

b. Perhitungan debit rembesan dengan tinggi hidrostatis H15

rumus :

k = 0,0204 cm/det = 0,7344 cm/jam

H = 11 cm

AD = 28 cm

0,3(AD) = 8,4 cm

d = 52,4 cm

= tanˉ¹(1/3) = 40°

a = ( + ) - ( − )= (52,4 + 11 ) - (52,4 − 11 40°)= (2866,76 - (2745,76 − ( 121( )40°) )= 53,542−50,738

= 2,804 cm

= . ²

62

= 0,0204 x 2,804 x sin² 40

= 0,023 cm³/det = 0,851 ml/jam

c. Perhitungan debit rembesan dengan tinggi hidrostatis H20

rumus :

k = 0,0204 cm/det = 0,7344 m/jam

H = 14 cm

AD = 28 cm

0,3(AD) = 8,4 cm

d = 52,4 cm

= tanˉ¹(1/3) = 40°

a = ( + ) - ( − )= (52,4 + 14 ) - (52,4 − 14 32°)= (2941,76 - (2745,76 − ( 196( )32°) )= (2941,76 - (2745,76 − ( 196(1,19) )= 54,237 − 49,681= 4,556 cm

= . ²

= 0,0204 x 4,556 x sin² 40

= 0,0384 cm³/det = 1,382 ml/jam


rembesan dapat dilihat pada tabel 17.

63

00.20.40.60.8

11.21.41.6

0 20 40 60 80

Debi

t Rem

besa

n (m

l/ja

m)

Jarak Rembesan (cm)

H 10

H 15

H 20

Tabel 17. Hasil Perhitungan Debit Rembesan Metode CassagrandeTinggi

Muka AirD L ( cm) H disetiap

selang cm/det Q ml/jam Rata-rataml/jam

10

52,4 28 7 0,0095 0,342

0,286545,4 38 6 0,0081 0,291638,4 48 6 0,0095 0,342031,4 58 5 0,0081 0,291624,4 68 3,3 0,0046 0,1656

15

52,4 28 11 0,0236 0,8496

0,713545,4 38 10 0,0226 0,813638,4 48 8 0,0188 0,676831,4 58 8 0,0209 0,752424,4 68 5,4 0,0132 0,4752

20

52,4 28 14 0,0384 1,3824

1,057645,4 38 13 0,0382 1,375238,4 48 10 0,0267 0,961231,4 58 9 0,0247 0,889224,4 68 6,7 0,0189 0,6804


Grafik 34. Hubungan antara jarak rembesan dan debit rembesan dengantinggi hidrostatis yang bervariasi pada Metode Cassagrande

Dari gambar 34 dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi tekanan

hidrostatis maka akan semakin besar debit rembesan. Untuk tekanan hidrostatis

64

H10 debit rembesannya sebesar 0,2865 ml/jam, tekanan hidrostatis H15 debit

rembesannya sebesar 0,7135 ml/jam, dan tekanan hidrostatis H20 debit

rembesannya sebesar 1,0576 ml/jam.

65

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilaksanakan, maka dapat

disimpulkan bahwa:

1. Dari hasil pengamatan langsung dapat disimpulkan bahwa pola rembesan

yang terjadi pada setiap variasi hidrostatis itu berbeda-beda, Itu

disebabkan karena tekanan hidrostatis yang mempengaruhi kecepatan

rembesan. Semakin tinggi tekanan hidrostatis pada bendungan maka akan

semakin pendek waktu yang dibutuhkan untuk merembes, dan semakin

tinggi tekanan hidrostatis maka semakin tinggi garis rembesan pada

bendungan, sehingga potensial terjadinya boiling.

2. Dari hasil perhitungan debit rembesan dengan tiga metode yaitu, metode

Dupuit, Schaffernak dan Cassagrande, dengan tekanan hidrostatis yang

bervariasi menghasilkan debit rembesan yang berbeda-beda. Terlihat

dengan adanya fenomena yang mana dengan hasil pengamatan bahwa

semakin tinggi tekanan hidrostatis maka akan semakin besar debit

rembesan yang terjadi. Namun diantara ketiga metode tersebut terdapat

perbedaan yaitu, dengan tiga variasi tinggi hidrostatis. Pada metode

Cassagrande memperlihatkan debit yang tertinggi untuk H10 dan H15.

Sedangkan pada tinggi hidrostatis H20 Metode Schaffernak

memperlihatkan debit yang tertinggi.

66

B. Saran

Dari pengamatan di dalam Penelitian ini penulis memberikan saran-saran

untuk penelitian lebih lanjut, yaitu :

1. Untuk mendapatkan pencatatan yang lebih akurat dalam eksperimen

laboratorium maka perlu dilengkapi alat pencatat otomatis agar mampu

mendapatkan data yang lebih akurat untuk penelitian selanjutnya.

2. Penelitian tentang pengaruh rembesan pada tubuh bendungan urugan perlu

dikembangkan dengan variasi kepadatan tanah dan jenis tanah yang

digunakan.

3. Penelitian tentang rembesaan pada bendungan urugan tanah ini perlu

dikembangkan lagi dengan jenis tanah yang digunakan pada setiap model

Bendungan.

67

DAFTAR PUSTAKA

Asianto. 2011. Metode Konstruksi Bendungan, Penerbit Universitas Indonesia UIPress,Jakarta.

Aryani dan Soehoed Y.D.M (2012), Tinjauan Tinggi tekanan Air dan Rembesanpada Bendungan Menggunakan Alat Peraga Bendung Tanpa Turap.Majalah Ilmiah UKRIM Edisi 1/th XVII/2012. Jurusan Teknik SipilUniversitas Keristen Immanuel Yogyakarta.

Hardiyatmo, Hary C. 2012. Mekanika Tanah 1, ,Penerbit Gadjah Mada UniversityPress,Yogyakarta

Husni Sabar, 2013 Waduk Dan Tenaga Air, Penerbit ITB Institut TeknologiBandung

Muchammad Ilham , 2015). Analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendunganutama tugu kabupaten trenggalek.Universitas Brawijaya

Neogroho Djarwanti, 2008. Komparasi Koefisien Permebilitas (k) Pada TanahKohesif, FT UNS

Panguriseng Darwis, Mekanika Tanah 1. Bahan Ajar Mata Kuliah 2013

Prasetyo siagian dan N. Suharta 2012 Permebilitas Tanah, Artikel ( diakses pada19 november 2016)

Sukirman, 2014. Analisis Rembesan Pada Bendung Tipe Urugan Melalui UjiHidrolik, Jurnal Teknik Sipil dan Lingkungan Vol. 2, No. 2, Juni 2014 diLaboratorium Hidro FT UNSRI, Universitas Sriwijaya.

Sosrodarsono, Suyono. Ir. 1977. Bendungan type Urugan. P.T Pradnya Paramita.Jakarta.

LAMPIRAN

LAMPIRAN 1

Percobaan ho = 10 cm, Jarak rembesan (x) =10 cm

TitikPengamatan

1 2 3 4 5 Waktu Hilir

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Jarak (cm) 28 28 28 38 38 38 48 48 48 58 58 58 68 68 68

4 3,3 4,328 38 48 58 68

Waktu (t) 28,4 22 25,3 18,5 20,4 18,5 26,2 23,26 25,2 36,23 34,13 32,17 30,5 35,39 34,4725,28 19,16 25,23 34,18 33,44

Debit (ml) 25 75 45 32. 35 28 10 48 22 2 4 3 0 0 0

3,8748 21 27 3 0Tinggi

Rembesan8 6 7,5 7 6 6 7,5 5 6 5 5 5,5 4 3,3 4,3

7 6 6 5 3,9


TitikPengamatan


1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Jarak (cm) 28 28 28 38 38 38 48 48 48 58 58 58 68 68 68

5 5,6 6,228 38 48 58 68

Waktu (t) 18,5 15 19,5 7,21 8,55 7,2 8,05 6,45 9,34 9,22 9,41 10,4 6,12 9,28 7,0818,01 7,65 8,35 10,08 7,49

Debit (ml) 123 98 133 177 154 170 205 131 52 76 25 8 5 3 0

5,6074 155 169 51 5

Tinggi Rembesan 12 11 11 11 9 9 8 8,5 8,6 8,5 8 7,4 5 5,6 6,211 10 8,4 8 5,6


TitikPengamatan


1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Jarak (cm)28 28 28 38 38 38 48 48 48 58 58 58 68 68 68

7,5 6,7 628 38 48 58 68

Waktu (t) 9,03 10 8,43 4,17 5,59 7,05 6,39 6,11 4,29 7,2 4,09 5,11 4,02 4,58 6,579,23 5,60 5,60 5,47 5,06

Debit (ml) 150 138 147 222 167 189 178 200 163 87 100 83 1 2,5 1,5

6,73145 193 180 90 2

Tinggi Rembesan15 14 15 13 12 13 11 10 10 8 10 8 7,5 6,7 6

15 13 10 8,7 6,7

Laboratorium Fakultas TeknikJurusan Teknik SipilUniversitas Muhammadiyah MakassarJl. Sultan Alauddin No. 259 Gedung G Lt.1 Tlp.(0411)866972

PERMEABILITAS

(Falling Head)

Diameter Bured (d) : 0,6 cm

Diameter Sampel (D) : 3,2 cm

No. Test 1 2Luas potongan melintang buret (a=1/4πd2) cm2 0,2826 0,2789Luas potongan melintang sampel (A=1/4πd2) cm2 8,0384 8,0428Tinggi puncak hidrolik pada permulaan pengujian h1 cm 5,5 5,4Tinggi puncak hidrolik pada akhir pengujian (hf) cm 13,5 13,5Panjang sampel (L) cm 13,5 13,5Waktu pengujian (t) detik 249 247Temperatur (T) oC 28 28Koreksi vikositas (hT/h20) - 31 31Koefisien permeabilitas, kT=(a.L/A.t) x ln(h1/hf) cm/det 0,1962 0,1304Koefisien permeabilitas standar, k20 (kT(hT/h20)) cm/det 0,02854 0,01226Koefisien permeabilitas rata-rata cm/det 0,0204

ASISTEN Kepala Laboratorium TeknikLapangan/Laboratorium Fakultas Teknik Unismuh Makassar

HJ. NURNAWATY , ST,. MTNBM. 795 108

Lampiran : Dikerjakan :

Jenis Percobaan : Permeabilitas Diperiksa :

Tgl Pemeriksaan :


BERAT JENIS SPESIFIK

Nomor Percobaan I

Berat Piknometer, W1(gram) 79Berat Piknometer + air, W2(gram) 279Berat Piknometer + air + tanah, W3(gram) 329Berat tanah kering, Ws(gram) 112Temperatur,T (0C) 26Faktor koreksi, a 0,99860Berat Jenis, Gs 1,80Berat Jenis Rata-rata, Gs 1,80

Dari hasil perhitungan diperoleh nilai berat jenis sebesar 1,80 gram




Jenis Percobaan :Berat Jenis Spesifik Diperiksa :

Tgl Pemeriksaan :


HASIL PERHITUNGAN ANALISA SARINGAN

No.

Saringa

n

DiameterSaringan

BrtSaringan+Tertaha

n

BrtTertahan

£ Brt

Tertahan

Persen %

Tertahan Lolos

4 4,75 635 139 139 6,95 93,05

8 2,36 1401 908 1047 52,35 47,65

14 1,4 792 304 1357 67,55 32,45

16 1,18 589 104 1455 72,55 27,25

40 0,425 826 350 1805 90,25 9,75

50 0,300 518 47 1852 92,6 7,4

100 0,150 519 74 1926 96,3 3,7

200 0,075 487 36 1962 98,1 1,9

Pan - 613 38 2000 100 0




Jenis Percobaan : Analisa Saringan Diperiksa :

Tgl Pemeriksaan :


Jenis Percobaan : Sand Cone Test Diperiksa :

Tgl Pemeriksaan :


SAND CONE TEST

Water Content Sample - I IITest Number gram A BWeight of Container gram 13 13Weight of Container + Wet soil gram 121 115Weight of Container + Dry soil gram 97 93Weight of wet soil gram 24 22Weight of Dry soil gram 84 80Water Content,w=Ww/Ws*100% gram 28,571 23,563Average Of water Content % 26,114

No. Titik 1 2Berat botol + corong kosong (W1) Gram 758 707Berat Botol+Corong air (W2) Gram 5300 5300Berat botol +pasir + corong (W3) Gram 7322 7400Berat sisa pasir+ botol + corong (W4) Gram 1773 2400Berat tanah basah + kaleng lapangan (W5) Gram 5683 7600Berat tanah basah dalam lubang W = W5 - W6 Gram 525 525Voleme sisa pasir dilubang, V = W7 / gsand Gram 5158 6175Berat isi tanah basah gw = W / V Gram 8,266 9,299Berat isi tanah kering gd = gw/(1 + w ) cm3 3,647 3,445




Jenis Percobaan : Kompaksi Diperiksa :

Tgl Pemeriksaan :


KOMPAKSI

Berat tanah gram 1500 1500 1500 1500 1500Kadar air mula-mula % 18,89 18,89 18,890 18,89 18,89Penambahan air 200 300 230 190 270Kadar air akhir % 23,12 22,47 26,55 37,81 21,58

Berat Isi Basah (Wet density)

No. Mould - 1 2 3 4 5Berat Mould gram 5000 5000 5000 5000 5000Berat tanah basah + Mould gram 7000 7000 7000 7000 7000Berat tanah basah, Wwet gram 2000 2000 2000 2000 2000Volume Mould cm3 369,26 369,26 369,26 369,26 369,26

Berat isi keringwet=Wwet/Vmould

gr/cm3 5,4162 5,4162 5,4162 5,4162 5,4162

Kadar Air (Water Content)

No. Container - 1 2 3 4 5

Berat Tin Box gram 13 13 13 13 13

basah +Container gram 108 112 125 130 142 123 117 119 142 133

Berat tanahkering +Container

gram 88 93 97 94 85 96 94 85 112 87

Berat air gram 20 19 28 36 57 27 23 34 30 46Berat container gram 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13Berat tanahkering gram 75 80 84 81 72 83 81 72 99 74

Kadar air (ω) % 26,67 23,75 33,33 44,44 79,17 32,53 28,40 47,22 30,30 62,16

Kadar air rata-rata % 25,21 38,89 55,85 37,81 46,23

Berat tanah basah, Wwet gram 2000 2000 2000 2000 2000

Laboratorium Fakultas TeknikJurusan Teknik SipilUniversitas Muhammadiyah MakassarJl. Sultan Alauddin No. 259 Gedung G Lt.1 Tlp.(0411)866972Kadar air rata-rata % 25,21 38,89 55,85 37,81 46,23

Wdry= gram 1597,338 1440,000 1283,298 1451,288 1367,684

Volume Mould cm3 369,26 369,26 369,26 369,26 369,26

dry = gr/cm3 4,326 3,900 3,475 3,930 3,704

w = Gs/(1+(.Gs)) gr/cm3 1,240 1,060 0,899 1,072 0,984



Dokumentasi Alat Dan Pelaksanaan Pengujian

Tanah siap disaring

Proses penyaringan Sampel Tanah

Sampel Tanah dan sendok

Proses Pembuatan model bendungan

Proses San Cone Pada Model Bendungan

Proses San Cone Pada Model Bendungan

Proses Pengujian Rembesan Pada Bendungan

Proses Pengujian Rembesan Pada Bendungan

Proses Pengambilan Data pada Pengujian Rembesan Pada Bendungan

Proses Pengambilan Data pada Pengujian Rembesan Pada Bendungan

skripsi analisis rembesan pada bendungan type urugan

Documents