analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

13
ANALISA STABILITAS TUBUH BENDUNGAN PADA BENDUNGAN UTAMA TUGU KABUPATEN TRENGGALEK JURNAL Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik Disusun Oleh : MUCHAMMAD ILHAM NIM. 0810640058 - 64 KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK PENGAIRAN MALANG 2015

Transcript of analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

Page 1: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

ANALISA STABILITAS TUBUH BENDUNGAN PADA BENDUNGAN

UTAMA TUGU KABUPATEN TRENGGALEK

JURNAL

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Disusun Oleh :

MUCHAMMAD ILHAM

NIM. 0810640058 - 64

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK PENGAIRAN

MALANG

2015

Page 2: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

ANALISA STABILITAS TUBUH BENDUNGAN PADA BENDUNGAN

UTAMA TUGU KABUPATEN TRENGGALEK

Muchammad Ilham1, Heri Suprjanto

2, Runi Asmaranto

2

1Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang

2Dosen Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang

Jalan M.T. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia

email : [email protected]

ABSTRAK

Bendungan Tugu adalah bendungan tipe urugan yang akan dibangun di Desa

Nglinggis, Kecamatan Tugu, Kabupater Trenggalek, Provinsi Jawa Timur, dengan tujuan

untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, air baku, PLTMH, dan pengendalian banjir,

sehingga merupakan prioritas penting. Bendungan ini memiliki luas daerah tergenang

sebesar 41,70 ha dan mengalir ke Sungai Keser.

Skripsi ini akan menganalisa (a) stabilitas tubuh bendungan, (b) kondisi geologi

pondasi bendungan untuk mengetahui jenis dan kelas batuan guna menentukan perbaikan

pondasi yang tepat, (c) tegangan vertikal yang terjadi di pondasi, (d) penjabaran material

bahan penyusun tubuh bendungan, (e) keamanan bendungan terhadap gejala buluh

(piping) dan sembulan (boiling), (f) pelaksanaan penimbunan tubuh bendungan untuk

mengetahui besar dan waktu penurunan.

Analisa kapasitas rembesan dan stabilitas lereng metode fellenius menggunakan

program Geostudio 2007 dan cara manual. Analisa pelaksanan penimbunan tubuh

bendungan Tugu bersifat umum.

Perhitungan yang dilakukan menunjukkan hasil (a) pondasi bendungan sebagian

besar akan bertumpu pada breksi vulkanik dan batu pasir tufaan yang mempunyai derajat

pelapukan sedang-segar dan mempunyai kekerasan menengah (CL-CH) dari formasi

Mandalika, (b) untuk memperkecil nilai permeabilitas akan dilaksanakan perbaikan

pondasi dengan grouting tirai sampai pada kedalaman 30 m, (c) tegangan vertikal yang

bekerja pada pondasi (σzas main dam = 183, 017 ton/m2) dan (σzas cofferdam = 183, 017 ton/m

2)

< nilai qu (unconfined compression strength) batuan kelas (1000-5000 kN/m2), (d) sifat

fisik dan mekanis material penyusun tubuh bendungan memenuhi kriteria yang ada, (e)

kapasitas debit rembesan yang terjadi adalah sebesar < 1% dari Q rata-rata yang masuk,

tanpa dan dengan grouting, (f) kecepatan rembesan masih di bawah kecepatan kritis, (g)

factor keamanan piping dan boiling adalah > 4, (h) kestabilan lereng dalam berbagai

kondisi pembebanan masih dalam kriteria aman, (i) penurunan pada zona inti bendungan

Tugu sebesar 0,7 m selama 27 tahun, (j) arahan penimbunan meliputi pengambilan,

penempatan, pemadatan, dan pengecekan kualitas hasil timbunan.

Kata kunci: Bendungan Tugu, Kabupaten Trenggalek, Kestabilan tubuh bendungan Tugu

Page 3: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

Abstract

Tugu dam is a high priority embankment dam which will be build in Nglinggis

village, Tugu sub-district, Trenggalek regency, East Java province, and use for irrigation,

raw water supply, micro hydro power generator, and flood control. Tugu dam withholds

reservoir of 41,70 ha which flows to Keser river.

This paper will analyze (a) dam body stability, (b) geology condition of dam

foundation to determine type and class of rocks used in foundation renovation, (c) vertical

pressure in the foundation, (d) materials used to build the dam, (e) dam safety towards

piping and boiling failures, (f) amount and duration of settlement.

Seepage capacity and slope stability analyzed using Fellenius method on

Geostudio 2007 and analytic method. Dam embankment analyzed in general.

Analysis and calculation result shows (a) major part of dam foundation will be

supported on volcanic breccias and tufa sandstone with decay degree of medium-fresh and

medium hardness (CL-CH) from Mandalika formation, (b) grout curtain will be made up

to 30 m deep, to decrease permeability value, (c) vertical pressure on foundation (σzas main

dam = 183, 017 ton/m2) dan (σzas cofferdam = 183, 017 ton/m

2) < qu (unconfined compression

strength) for (1000-5000 kN/m2) class of rock, (d) physical and mechanical characteristics

of materials used for dam body meet the criteria, (e) seepage debit capacity is < 1% of

average Qinflow, with and without grouting, (f) seepage velocity is less than critical

velocity, (g) piping and boiling safety factor is > 4, (h) slope stability in varies

pembebanan condition meet safety criteria, (i) core zone degradation of Tugu dam is 0,7

m during 27 years, (j) Stockpiling procedure including loading, unloading, compaction,

and embankment quality control.

Keywords: Tugu dam, Trenggalek regency, Tugu dam body stability

Page 4: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

PENDAHULUAN

Bendungan sebagai penampung

air harus direncanakan dengan bahan

pembentuk tubuh bendungan yang baik

dan berdiri diatas pondasi yang stabil.

Pondasi bendungan sebagai penopang

tubuh bendungan harus memenuhi

persyaratan tertentu..Persyaratan pondasi

agar bendungan stabil salah satunya

adalah stabil terhadap erosi akibat

rembesan. Disamping persyaratan yang

lain yaitu mempunyai daya dukung dan

kuat geser yang cukup serta kedap air

(Masrevaniah,2010).

Analisa stabilitas tubuh

bendungan sangat diperlukan dalam

perencanaan sebuah bendungan.

Rembesan pada bendungan dan

pondasi merupakan faktor penting dalam

stabilitas bendungan. Rembesan

merupakan aliran yang secara terus

menerus mengalir dari hulu menuju

hilir.Aliran air ini merupakan aliran dari

air waduk melalui material yang lulus air

(permeable), baik melalui tubuh

bendungan maupun pondasi. Untuk itu,

maka pola aliran dan debit rembesan

yang keluar melalui tubuh bendungan

dan pondasi sangat penting dan perlu

untuk diperhatikan.

RUMUSAN MASALAH Dengan memperhatikan latar

belakang yang telah disebutkan di atas,

maka rumusan masalah pada penelitian

tersebut adalah :

1. Bagaimana kondisi pondasi

Bendungan Tugu?

2. Bagaimana kondisi material untuk

timbunan Bendungan Tugu?

3. Berapakah angka keamanan

stabilitas lereng Bendungan

Utama Tugu?

4. Apakah akan terjadi kemungkinan

sufosi (piping) dan sembulan

(boiling) pada tubuh Bendungan

Utama Tugu?

5. Berapakah besar dan lama waktu

penurunan yang terjadi pada

tubuh Bendungan Utama Tugu?

6. Bagaimana arahan proses

pelaksanaan penimbunan tubuh

Bendungan Utama Tugu?

METODOLOGI PENELITIAN

Kondisi Geologi Pondasi Bendungan

Kondisi geologi pondasi bendungan

dapat diketahui dengan nilai Lugeon dan

RQD (Rock Quality Designation). Nilai

Lugeon dan RQD didapat dari hasil

logging bor atau menggunakan rumus

berikut : (Sosrodarsono, 1981: 65)

(1)

dimana :

Lu = nilai Lugeon (1 Lu = k (1.10-5

cm/dt))

Q = debit yang masuk melalui lubang

bor (l/menit)

p = tekanan uji (kg/cm2)

L = panjang bagian yang diuji (m)

k = koeffisien permeabilitas (cm/dt)

RQD = 100 (0,1 λ + 1) e-0.1 λ

(2)

dimana :

RQD = Rock Quality Designation (%)

λ = rasio antara jumlah kekar dengan

panjang scan-line (kekar/m)

Kemampuan pondasi Bendungan

Tugu dalam memikul tubuh bendungan,

menggunakan analisis tegangan vertikal

pada pondasi bendungan tepat pada As

bendungan. (Christady Hardiyatmo,2007:

27)

sat (3)

dimana :

q = beban timbunan tubuh bendungan

(kN/m²)

H = tinggi main dam = 58 m

= tinggi cofferdam = 24,75 m

sat = berat material timbunan terbesar

(kN/m3) = 21,26 kN/m

3

Analisa tegangan yang terjadi

dibawah pondasi tubuh Bendungan Tugu

dibagi menjadi 2, pada main dam dan

main cofferdam dengan z = 15 m.

Tegangan vertikal pada as bendungan

dapat dihitung dengan rumus :

(4)

Page 5: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

dimana :

σz = tegangan vertikal yang terjadi pada

kedalaman z (kN/m²)

I = faktor pengaruh

(5)

q = beban tubuh bendungan (kN/m²)

a = panjang lengan pada bidang miring

tubuh bendungan (m)

b = panjang lengan pada bidang datar

tubuh bendungan (m)

z = kedalaman tegangan vertikal pada

pondasi (m) = 15 m

α1 = sudut pengaruh kedalaman

berdasarkan panjang a (radian)

α2 = sudut pengaruh kedalaman

berdasarkan panjang b (radian)

Rembesan Pada Tubuh Bendungan

Dasar teori untuk persamaan

perhitungan rembesan adalah dengan

menggunakan rumus Darcy sebagai

berikut : (Sosrodarsono, 1981: 96)

Q = A . k . i (6)

Q = . k. h . L (7)

V = k . i (8)

dimana :

A = luas penampang basah (m2)

k = koefisien permeabilitas (m/dt)

i = gradien hidrolis

h = tinggi muka air (m)

L = panjang profil melintang tubuh

bendungan (m)

V = kecepatan air rembesan (m/dt)

Nf = angka pembagi dari garis trayektori

aliran filtrasi

Np = angka pembagi dari garis equi-

potensial

Analisa rembesan yang

mengindikasikan terjadinya piping,

ditentukan berdasarkan faktor keamanan

terhadap piping sebagai berikut :

(Hardiyatmo, 2007: 36)

(9)

- (10)

dimana :

FKpiping = minimal 4

Ical = gradien hidraulik debit

Icr = gradien hidraulik dari material

timbunan atau pondasi

Gs = berat jenis material, specific

gravity

e = angka porositas

Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan

Dalam menganalisa stabilitas lereng

Bendungan Tugu digunakan 2 metode

yaitu Fellenius dan Bishop, kedua

metode ini dihitung secara manual dan

menggunakan program Geo-Studio

Slope/W 2007.

Perhitungan stabilitas lereng

dengan metode Fellenius dapat

digunakan rumus sebagai berikut : (M.

Das, 1994: 56)

sF = pn

n

e

pn

n

e

TT

NUNlc

1

1

)(

)tan)(.(

(11)

dimana :

Fs = faktor keamanan

c = angka kohesi tiap pias (kN)

l = (12)

b = lebar tiap pias (m)

α = sudut yang dibentuk jari – jari

bidang longsor (o)

N = momen yang menahan bidang

longsor (kN)

U = gaya uplift (kN)

Ne= komponen vertikal beban seismis

T = momen yang menyebabkan geser

Te= komponen tangensial beban seismis

Perhitungan stabilitas lereng

dengan metode Bishop dapat digunakan

rumus sebagai berikut : (M. Das, 1994:

59)

sF =

)sin(

1)tan(

1

1 )(

gW

mWcb

n

pn

n

n

pn

n n

nn

dimana :

Fs = faktor keamanan

c = angka kohesi tiap pias (kN)

b = lebar tiap pias (m)

cos

b

(13)

Page 6: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

(sumber:http://rovicky.wordpress.com/2010/07/19/pe

ta-administrasi-kab.Trenggalek-2010/)

(Sumber : Studi Material Konstruksi Proyek

Pembangunan Bendungan Tugu, 2010)

W = gaya berat (kN)

θ = sudut tiap zona material timbunan

mα= hasil coba – coba dari nilai FS

α = sudut yang dibentuk jari – jari

bidang longsor (o)

g = komponen tangensial beban seismis

Pada saat kondisi gempa, dapat

digunakan rumus sebagai berikut : (M.

Das, 1994: 62)

(14)

Ad = z . Ac . v (15)

dimana :

k = koeffisien gempa

Ad = percepatan gempa terkoreksi (gal)

Ac = percepatan gempa dasar (gal)

z = koeffisien gempa dasar

berdasarkan peta zona gempa

wilayah Indonesia

v = faktor koreksi pengaruh jenis tanah

setempat

g = percepatan gravitasi

Penurunan Tanah

Besarnya penurunan bendungan

( H) yang disebabkan oleh adanya

proses konsolidasi dihitung dengan

rumus :

(16)

dimana :

∆H = Besar penurunan tubuh bendungan

(m)

H = Tinggi bendungan (m)

mv = Koefisien kompresibilitas (cm²/kg)

= Selisih pertambahan tegangan

vertikal awal dan akhir (kg/cm²)

Waktu penurunan bendungan (t)

yang disebabkan oleh adanya proses

konsolidasi dihitung dengan rumus :

(17)

Dimana :

t = Waktu penurunan (tahun)

H = Tinggi bendungan (m)

T = Time faktor

Cv = Koefisien konsolidasi (cm²/dt)

Deskripsi Wilayah Studi

Lokasi pembangunan bendungan

Tugu dapat dilihat pada gambar 1,

sedangkan zona timbunan dapat dilihat

pada gambar 2.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kondisi Geologi Pada Pondasi

Bendungan Tugu

Secara khusus investigasi geologi

pada pondasi bendungan Tugu dibagi

3, yaitu sandaran kanan (right bank),

dasar sungai (riverbed), dan sandaran kiri

(left bank).

Dari data borlog untuk

Bendungan Tugu pada kedalaman 0 – 40

m rata – rata memiliki nilai RQD sebagai

berikut :

Sandaran kiri = 100 %

Riverbed = 20 %

Sandaran kanan = 90 %

Gambar 1 Lokasi Daerah Studi

Gambar 2 zona timbunan tubuh bendungan

Page 7: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

Dari rata – rata RQD secara kasar

tersebut apabila disesuaikan dengan

table. 1 kualitas batuan, untuk lokasi

Riverbed termasuk kelas sangat jelek

(verypoor) , Sandaran kanan termasuk

kelas baik (good) dan lokasi Sandaran

kiri termasuk kelas istimewa (excellent).

Dilihat dari kekerasan batuan lokasi

Riverbed termasuk kelas lunak (soft) dan

Sandaran kanan termasuk kelas

menengah keras (moderately osft) dan

lokasi Sandaran kiri termasuk kelas keras

(sound).

(Sumber : Pedoman Grouting Untuk Bendungan,

2005)

Kondisi Material Tubuh Bendungan

Tugu

Material bahan bangunan

meliputi material untuk timbunan

bendungan dan material untuk bahan

beton dan dapat diklasifikasikan sbb.

Material Inti

Lokasi ketersediaan material tanah

untuk inti tubuh bendungan diperoleh di

sebelah utara atau kiri sungai K. Keser,

merupakan endapan coluvial yang

umumnya berkembang material lempung.

Material Timbunan Batu

Bahan material batu untuk

material timbunan batu dan rip-rap dapat

diperoleh dari dua lokasi yaitu :

1. Bolder endapan sungai di

sepanjang K. Keser

2. G. Temon

Bolder di sepanjang sungai K.

Keser berukuran antara 20 sampai 500

cm, rata-rata 50 cm

Material Filter Halus dan kasar

Material pasir tidak mungkin

diambilkan dari endapan sungai K.

Keser, karena disamping cadangannya

terlalu sedikit , pasir yang ada di lokasi

ini banyak tercampur dengan material

lempung dan bahan organik.

Bahan pasir di lokasi ini sementara sudah

diusahakan penduduk, dengan perkiraan

cadangan sebagai berikut :

- Panjang sungai 3 km

- Tebal 3 m

- Lebar sungai 50 m

- Volume 450.000 m3

Cadangan pasir ini masih bisa

dikembangkan lebih besar lagi mengingat

di sepanjang sungai K. Brantas di lokasi

ini terdiri dari material yang sama (pasir-

kerikil), serta kedalamannya bahkan bisa

jauh lebih besar lagi.

Material Rip-Rap

Material batu yang akan

digunakan untuk rip-rap akan diambil

dari quarry site pada perbukitan sebelah

kanan daerah genangan dari lokasi

bendungan berjarak kurang lebih 300

meter.

Tegangan Pada Pondasi Bendungan

Tugu

Perhitungan tegangan vertikal pada

as pondasi bendungan utama (main dam)

dan bendungan pengelak (cofferdam)

dengan kedalaman z = 15 m adalah :

Sehingga,

sat

untuk main dam

sat

untukcofferdam

1. Tegangan vertikal as main dam

z = 15 m

a = 120 m bagian kanan

b = 6 m bagian kanan

α1 = 75.08°

1,32 bagian

kanan

Core Recovery RQD qu

(%) (%) (kg/cm²)

Keras Istimewa

(sound) (excellent)

Menengah Keras Baik

(moderately sound (good)

Menengah Lunak Menengah

(moderately soft) (fair)

Lunak Sangat jelek

(Soft) (very poor)

qu : unconfined compresive strength

Efd : modulus elastisitas lapanganE.lab : modulus elastisitas laboratorium

E.lab : modulus elastisitas laboratorium

0,7 ~ 1,0<35

> 90

75 ~ 90

50 ~ 75

<25

> 2200

500 ~ 2200

140 ~ 500

9 ~ 35

E.fd/E.lab*Kualitas BatuanKekerasan Batuan

>85

50 ~ 85

35 ~ 50

0,15

0,20

0,25

Page 8: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

α2 = 2.87°

0,05 bagian

kanan

a = 130.5 m bagian kiri

b = 6 m bagian kiri

α1 = 70.94°

1,237 bagian

kiri

α2 = 2.87°

0,05 bagian kiri

Pengaruh bagian kanan

dari tabel koeffisien

tegangan vertikal

Pengaruh bagian kiri

dari tabel koeffisien

tegangan vertikal

Jadi, tegangan vertikal yang terjadi pada

pondasi as main dam pada z = 15 m

adalah sebagai berikut,

ton/m²

2. Tegangan vertical as cofferdam

tegangan vertikal yang terjadi pada

pondasi as cofferdam pada z = 15 m

adalah sebagai berikut,

ton/m²

Perbaikan pondasi

Sesuai dengan ketinggian hidrostatis di

muka bendungan, perencanaan

kedalaman sementasi tirai mengacu pada

kriteria USBR:

Dimana,

D =Kedalaman lubang grouting (m)

h = Tinggi bendungan (m)

C = Konstanta

(7,5 m pada batuan utuh)

(10,5 m pada batuan rekah-rekah /

porous)

Sehingga kedalaman curtain

grouting Bendungan Tugu adalah sebagai

berikut,

Diketahui :

h = 84,88 m Sta 11

C = 10,5 m didasarkan pada

bor log di riverbed

m

Analisa Rembesan Bendungan Tugu

Analisa rembesan yang dianalis

menggunakan program SEEP/W 2007,

adalah pada muka air waduk kondisi

maksimum (el. +256,65 m), kondisi

normal (el. +252,20 m), dan kondisi

minimum (MWL el. +215,50 m). Ketiga

analisa tersebut dijalankan tanpa curtain

grouting pada bagian pondasinya.

Dari hasil analisa kapasitas rembesan

menggunakan program SEEP/W didapat

kapasitas rembesan untuk masing-masing

elevasi muka air waduk, adalah sebagai

berikut :

- El +256,65 m = 0,001042 m³/dt.

- El +252,20 m = 0,00099395 m³/dt.

- El +215,50 m = 0,0003152 m³/dt.

- Rata – rata = 0,00085808 m³/dt.

Mengacu batasan yang berlaku di

Jepang (Japanese Institute of Irrigation

and Drainage), besarnya angka

kebocoran yang melewati pondasi dan

tubuh bendungan tidak boleh lebih dari 1

Page 9: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

γsat γwet γdry K C Φ

(ton/m³) (ton/m³) (ton/m³) (cm/dt) (ton/m2) (

o )

1Inti Kedap

Air1.839 1.71 1.345 2.10E-07 3.39 17.2

2 Filter Halus 1.888 1.649 1.434 0.025 0 30

3 Filter Kasar 1.987 1.736 1.513 0.0055 0 35

4Random

Tanah1.9 1.875 1.561 0.00073 2.1 23.5

5Timbunan

Batu2.24 1.92 1.85 0 0 37

6 Rip Rap 2.32 2.1 1.92 0 0 40

No Material

x y x y

-28.23 0 0 56.46

-28.01 5 5 61.25

-27.34 10 7 63.07

-26.24 15 9 64.84

-24.69 20 11 66.56

-22.69 25 13 68.23

-20.26 30 15 69.87

-17.38 35 17 71.46

-14.06 40 19 73.03

-10.3 45 21 74.56

% rata – rata debit sungai yang masuk ke

waduk. (Departemen Pekerjaan Umum,

Pedoman Grouting untuk Bendungan,

2005: 21).

Diketahui :

- Q sungai rata-rata = 1,33 m³/dt

- 1 % dari Q rata-rata sungai

= 0,013m³/dt.

- Rata–rata kapasitas rembesan

= 0,00085808 m³/dt

Rata-rata kapasitas rembesan < 1 %

dari Q rata-rata sungai (0,013 m³/dt).

Sehingga, dapat diketahui kapasitas

rembesan yang terjadi pada pondasi dan

tubuh Bendungan Tugu masih memenuhi

dari syarat yang ditetapkan.

Dari hasil analisa kapasitas

rembesan menggunakan program

SEEP/W didapat kapasitas rembesan

untuk masing-masing elevasi muka air

waduk, adalah sebagai berikut :

- El +256,65 m = 0,0004493 m³/dt.

- El +252,20 m = 0,0004136 m³/dt.

- El +215,50 m = 0.0000666 m³/dt.

- Rata – rata = 0,0009521 m³/dt.

Diketahui :

- Q sungai rata-rata =

1,33 m³/dt

- 1 % dari Q rata-rata sungai =

0,013m³/dt.

- Rata–rata kapasitas rembesan =

0,0009521 m³/dt

Rata-rata kapasitas rembesan

(0,0009521 m³/dt) < 1 % dari Q rata-rata

sungai (0,013 m³/dt). Sehingga, dapat

diketahui kapasitas rembesan yang terjadi

pada pondasi dan tubuh Bendungan Tugu

masih memenuhi dari syarat yang

ditetapkan.

Analisa Stabilitas Lereng Tubuh

Bendungan Tugu

Paramater timbunan yang

digunakan dalam analisa stabilitas lereng

Bendungan Tugu tersaji dalam table.2

dibawah ini,

Analisa Stabilitas Terhadap Rembesan

(Filtarsi)

a. Penentuan Formasi Garis Depresi

Tinggi air di hulu (h) = 84,88 m

l1 = 21,22 m ; 0,3 . l1 = 6,366 m;

l2 = 29.21 m

d = 0,3 . l1 + l2

= 6,366 + 29,21

= 35,576 m

Dengan demikian, maka

Y0 =

=

= 56,46 m

= 28,23

Parabola bentuk dasar dapat ditentukan

melalui persamaan :

Y =

=

=

Sehingga diperoleh koordinat parabola :

(Sumber : Studi Material Konstruksi Proyek

Pembangunan Bendungan Tugu, 2010)

Tabel. 2 Spesifikasi Material Penyusun Tubuh

Bendungan Tugu

Tabel. 3 Koordinat Titik Garis Depresi

Page 10: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

b. Kapasitas aliran filtrasi

Dari gambar penentuan garis depresi

diperoleh data :

Nd = 8, Nƒ = 12

Data lain yang terkait,

H = 84,88 m

L = 407,56 m

k = 2,12 . 10-6

cm/det

Qƒ = . k . H. L

= x 2,12 . 10-9

x 84,88 x

407,56

= 4,889 x 10 -5

m3/det < 1 % dari

Q rata-rata sungai (0,013 m³/dt).

c. Perhitungan Kecepatan Aliran

Filtrasi

Persamaan yang digunakan untuk

mengetahui kecepatan aliran filtrasi

adalah sebagai berikut :

..

Sehingga, kecepatan kritis dapat

diperoleh dengan,

cm/dt

Karena kecepatan kritis

cm/dt) > kecepatan rembesan - cm/dt) dapat dikatakan

tidak akan terjadi peristiwa piping dan

boiling.

Perhitungan Faktor Keamanan

Terhadap Piping

Dalam perhitungan ini dipilih

keadaan air di hulu bendungan berada

pada elevasi +256.65 m.

-

-..................................... 12)

........

..............................................

......................................................(3-14)

Dimana :

= Gradien hidraulik kritis

(tanpa dimensi)

= Gradien keluaran dari

hasil analisa rembesan (tanpa

dimensi)

Faktor keamanan

terhadap gejala piping (tanpa

dimensi (>4) )

Gs = Specific Grafity

e = Void ratio

H = Tinggi muka air waduk (m)

d = Tinggi rembesan di hilir (m)

λ =

α =

b = lebar dasar daerah inti (m)

- FK Terhadap Piping

Didapatkan hasil perhitungan

faktor keamanan terhadap piping

> 4) maka, dapat dikatakan

tidak akan terjadi peristiwa piping.

Analisa Stabilitas Lereng Dengan

Beban Gempa

Untuk stabilitas lereng Bendungan

Tugu menggunakan beban gempa,

koefisien gempa yang digunakan dapat

dihitung dengan rumus empiris sebagai

berikut,

Gambar. 3 pola garis depresi pada tubuh

bendungan

(sumber : analisa data)

Page 11: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

.....(3-16)

Dimana,

K = Koefisien gempa

Ad = Percepatan gempa terkoreksi (gal)

Ac = Percepatan gempa dasar (gal)

(sumber : analisa data)

Penurunan Pada Tubuh Bendungan

Tugu

Besarnya penurunan bendungan

( H) yang disebabkan oleh adanya

proses konsolidasi dihitung dengan

rumus :

.

Dimana :

= penurunan yang terjadi pada

tubuh bendungan

H = Tinggi bendungan (m)

= pertambahan tegangan

= koefisien kompresibilitas.

v = faktor koreksi pengaruh jenis tanah

setempat

g = Percepatan gravitasi (9,81 cm/dt)

Z = Koefisien zona gempa berdasar

peta zonasi gempa Wil. Indonesia.

Jadi,

∆H = 2,14 x 10-5

cm2/gram . 340

gram/cm2 . 10488 cm

= 76,31 cm = 0,76 m

Perhitunagn Stabilitas Lereng

Seluruh hasil perhitungan nilai SF pada

analisis stabilitas lereng tubuh bendungan

Tugu dapat dilihat pada tabel di bawah

ini :

Waktu penurunan dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut :

t = Cv

HT 2.

dimana :

t = waktu penurunan (tahun)

Cv = koefisien konsolidasi

(1,36 x 10-2 cm2/detik), sumber : data

hasil penyelidikan tanah.

T90 = time factor 90% (0,85)

H = tinggi bendungan (104,88 m)

Jadi

t = 2

2

1036,1

104,8885,0

x

= 27,07 tahun

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Berdasarkan hasil pengamatan dari

boring log, didapatkan data mengenai

pondasi Bendungan Tugu sebagai

berikut:

Permeabilitas pondasi bendungan

sebagian besar mempunyai nilai

Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir

1 kosong 0 1.3 1.822 1.568 aman aman 2.109 1.804 aman aman

2 256.65 0 1.5 1.904 1.621 aman aman 3,304 2.602 aman aman

3 215.5 0 1.5 1.507 1.56 aman aman 2.739 2.716 aman aman

4 susut tiba tiba 0 1.2 1.372 1.457 aman aman 2,176 2,602 aman   aman

5 kosong 0.254 1 1.208 1.146 aman aman 1.269 1.336 aman aman

6 256.65 0.254 1 1.211  aman aman 1.937 1.812 aman aman

7 215.5 0.254 1 1.109  aman aman 1.547 1.989 aman aman

FS Kritis (manual) keteranganNo Kondisi Koef. Gempa

Angka Keamanan

Minimum

FS Kritis (software ) keterangan

Tabel. 4 Ringkasan Hasil Analisa Stabilitas Lereng Bendungan Tugu

Page 12: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

Lugeon (Lu) antara 10-100 atau

setara dengan (k) 1x10-4

sampai

1x10-3

, sebagian ada yang lolos air

(lubang bor DD-05 sandaran kiri).

Untuk mencegah rembesan air lewat

pondasi perlu dilakukan perbaikan

pondasi (grouting), dan bila

dijumpai zona rapuh di bagian atas

pondasi perlu dilakukan dental grout

ataupun slush grout.

2. Hasil analisa Stabilitas lereng

Bendungan Tugu adalah sebagai berikut:

Analisa stabilitas lereng pada tubuh

Bendungan Tugu secara manual dan juga

menggunakan bantuan program

GeoStudio Slope/W 2007 diperoleh

kondisi aman pada berbagai kondisi

pembebanan.

3. Faktor kemanan terhadap piping dan

boiling.

Dari hasil perhitungan faktor

keamanan terhadap piping dan

boiling didapat angka keamanan

> 4). Maka, dapat dikatakan

tidak akan terjadi peristiwa piping

atau boiling.

Dari hasil perhitungan tegangan

vertikal didapatkan hasil sebagai

berikut :

Tegangan vertikal yang bekerja pada

pondasi as main dam dan as cofferdam

dengan kedalaman 15 m. Hasilnya

adalah ton/m² dan

ton/m².

Dari data pemboran lubang DD-8

didapatkan kedalaman endapan sungai

mencapai 35.50 m yang menempati

palung sungai, selanjutnya ditemukan

breksi lapuk sampai kedalaman 38 m

dan dari kedalaman 38 m kebawah

baru ditemukan batuan breksi segar.

Pondasi pada riverbed Bendungan

Tugu yang berada pada kelas batuan

CL - CM dianggap memenuhi sebagai

tumpuan untuk penimbunan tubuh

bendungan. Karena nilai qu masih

lebih besar daripada tegangan vertikal

yang bekerja pada pondasi akibat

beban dari tubuh bendungan.

Rata-rata kapasitas rembesan

(0,00085808 m³/dt) < 1 % dari Q rata-

rata sungai (0,013 m³/dt). Sehingga,

dapat diketahui kapasitas rembesan

yang terjadi pada pondasi dan tubuh

Bendungan Tugu masih memenuhi

dari syarat yang ditetapkan.

Dari hasil analisa tersebut diketahui,

kapasitas rembesan yang terjadi

menjadi lebih kecil setelah grouting

diterapkan pada pondasi Bendungan

Tugu. Rata-rata kapasitas rembesan

(0,0003098 m³/dt) < 1 % dari Q rata-

rata sungai (0,013m³/dt).

Kapasitas aliran filtrasi

Qƒ = 0,009 m3/det = 770,887 m

3/hari

Kecepaten aliran filtrasi

Dari hasil perhitungan manual didapat

kecepatan kritis cm/dt) >

kecepatan rembesan -

cm/dt) dapat dikatakan tidak akan

terjadi peristiwa piping dan

boiling.Penurunan tubuh Bendungan

Tugu

Penurunan pada bagian inti

Bendungan Tugu yang diakibatkan

adanya proses konsolidasi adalah

sebesar 0,76 m selama 27,07 tahun.

Saran

Untuk pelaksanaan trial

embankment dibutuhkan data meterial

yang lebih akurat dan lengkap. Hal ini

dimaksudkan agar analisa yang

didapatkan dari hasil trial embankment

dapat menjadi spesifikasi teknis yang

akurat untuk dijadikan pedoman

penimbunan bendungan nantinya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2005. Pedoman Grouting Untuk

Bendungan. Jakarta: Departemen

Pekerjaan Umum.

Anonim. 2009. Pelatihan Keamanan

Bendungan Piping. Jakarta.

Anonim. 2009. Pelatihan Keamanan

Bendungan Rembesan. Jakarta.

Page 13: analisa stabilitas tubuh bendungan pada bendungan utama tugu ...

Anonim. 2009. Perhitungan Stabilitas

Bendungan Gonggang. Magetan:

Departemen Pekerjaan Umum.

Anonim. 2010. Peta Zonasi Gempa.

Diakses pada tanggal 30 Desember

2012,

<http://rovicky.wordpress.com/20

10/07/19/peta-zonasi-gempa-

2010/>.

Anonim. 2010. Laporan Geologi &

Mekanika Tanah: Detail Desain

Bendungan Tugu Kabupaten

Trenggalek. Trenggalek: PT Indra

Karya.

Boediono, Bambang. 2008. Training

Pengawas Pelaksanaan Pekerjaan

Konstruksi Pemadatan Tanah.

Cirebon: PT Indra Karya.

Christady Hardiyatmo, Hary. 2007.

Mekanika Tanah 1 Edisi Keempat.

Yogyakarta: Gajah Mada

University Press.

Christady Hardiyatmo, Hary. 2007.

Mekanika Tanah 2 Edisi Keempat.

Yogyakarta: Gajah Mada

University Press.

Christady Hardiyatmo, Hary. 2010.

Mekanika Tanah 2 Edisi Kelima.

Yogyakarta: Gajah Mada

University Press.

Craig, R.F. 1994. Mekanika Tanah Edisi

Keempat, Jakarta: Erlangga.

M. Das, Braja, dkk. 1993. Mekanika

Tanah Jilid 1 (Prinsip-Prinsip

Rekayasa Geoteknik). Jakarta:

Erlangga.

M. Das, Braja, dkk. 1994. Mekanika

Tanah Jilid 2 (Prinsip-Prinsip

Rekayasa Geoteknik). Jakarta:

Erlangga.

Masrevaniah, Aniek. 2010. Konstruksi

Bendungan Urugan I. Malang: CV

Asrori Malang

Punmia, B. C. 1970. Soil Mechanics And

Foundations. New Delhi: Standard

Book House.

Sosrodarsono, S. dan N. Kazuto. 1981.

Bendungan Type Urugan. Jakarta:

PT Pradnya Paramita.

Sosrodarsono, S. dan K. Takeda. 1981.

Mekanika Tanah Dan Teknik

Pondasi. Jakarta: PT Pradnya

Paramita.