ARTIKEL ILMIAH

OPTIMASI PEMASANGAN GROUTING

PADA BENDUNGAN PANDANDURI YANG DIPENGARUHI

GAYA GEMPA

Optimizing of Grouting Installation in Pandanduri Dam

Effected by Earthquake Load

Artikel Ilmiah

Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Mencapai Derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Sipil

Oleh:

KEKE FEBRIANA ASHARI

F1A 014 074

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM

2018

1

OPTIMASI PEMASANGAN GROUTING

PADA BENDUNGAN PANDANDURI YANG DIPENGARUHI GAYA GEMPA

Keke Febriana Ashari¹, Didi S. Agustawijaya², Heri Sulistiyono²

¹Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram

²Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram

Email: kekefebriana@gmail.com

INTISARI

Bendungan Pandanduri yang terletak di Kecamatan Sakra, Kabupaten Lombok Timur ini

memiliki perananan penting untuk masyarakat disekitarnya. Diketahui secara tektonik Pulau

Lombok merupakan salah satu wilayah yang memiliki resiko gempa yang relatif tinggi dikarenakan

diapit oleh dua generator sumber gempa bumi yaitu dari arah selatan berupa desakan lempeng

Indo-Australia (subduction mega-thrust) dan sebelah utara terdapat desakan busur utara (Flores

thrust). Sehingga gempa bumi dapat terjadi kapan saja tanpa mengenal musim. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui kestabilan lereng bendungan jika diberi perkuatan grouting dan

dipengaruhi oleh gaya gempa.

Analisis kestabilan lereng bendungan Pandanduri pada sta. 6+50 m ditinjau dalam kondisi

muka air banjir, muka air normal, dan muka air surut. Analisis dilakukan menggunakan perhitungan

manual dan simulasi software Plaxis v.8.2. Analisis manual stabilitas bendungan dengan

membandingkan gaya yang menahan terhadap gaya yang menggerakkan. Pada simulasi software

Plaxis v.8.2 analisis dilakukan sebanyak enam kali untuk masing-masing kondisi muka airnya, yaitu

sebelum dan sesudah pemasangan grouting serta tanpa di pengaruhi gaya gempa dan dengan

gaya gempa.

Berdasarkan hasil analisis dapat disimpulkan bahwa lereng bendungan Pandanduri

sebelum diberi perkuatan grouting termasuk ke dalam kategori tidak aman terhadap gaya gempa.

Dan ketika diberi perkuatan grouting nilai faktor keamanan bendungan meningkat dari 1,190

menjadi 4,801 dan pada saat diberi gaya gempa nilai keamanan dari 0,311 menjadi 1,255. Dalam

analisis dengan simulasi software Plaxis v.8.2 stabilitas lereng bendungan meningkat setelah diberi

perkuatan grouting pada setiap kondisi muka air yang berada pada bendungan tersebut. Nilai

keamanan bendungan meningkat seiring berkurangnya volume tampungan bendungan, hal ini

disebabkan karena tinggi muka air berpengaruh terhadap kestabilan bendungan.

Kata Kunci : Bendungan, Stabilitas Bendungan, Faktor Keamanan, Grouting, Plaxis v.8.2,

Gempa Bumi, Bendungan Pandanduri

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Provinsi Nusa Tenggara Barat

termasuk dalam salah satu Provinsi Lumbung

padi Nasional. Bendungan Pandanduri

dibangun berdasarkan kebutuhan masyarakat

dengan kesediaan air baku untuk irigasi dan

merupakan salah satu konsep untuk

mempertahankan status Provinsi Nusa

Tenggara Barat sebagai salah satu lumbung

padi Nasional, dan untuk mengatasi bencana

kekeringan di Kabupaten Lombok Timur bagian

selatan, serta untuk meningkatkan

perekonomian pedesaan melalui usaha

pertanian dan perdagangan.

Bendungan Pandanduri yang terletak

di Dusun Pandanduri, Desa Suwangi,

Kecamatan Sakra, Kabupaten Lombok Timur,

Propinsi Nusa Tenggara Barat ini merupakan

salah satu bendungan besar yang ada di Pulau

Lombok. Secara tektonik, Propinsi NTB

merupakan wilayah rawan gempa yaitu berada

di sebelah timur Busur Sunda, membentang

dari Selat Sunda ke timur hingga Pulau

Sumba. Sehingga menyebabkan aktifitas

gempa yang tinggi di wilayah NTB karena

2

kawasan ini diapit oleh dua generator sumber

gempa bumi yaitu dari arah selatan berupa

desakan lempeng Indo-Australia (subduction

mega-thrust) dan sebelah utara terdapat

desakan busur utara (Florest Thrust). (Sunardi

dkk, 2017).

Gambar 1 Peta setting gempa Indonesia

(Sumber: Sunardi dkk, 2017)

Melihat adanya bahaya gempa bumi,

yang terpenting dari suatu proyek konstruksi

adalah sistem pondasi yang digunakan.

Pondasi tentunya memiliki fungsi yang cukup

penting yaitu meneruskan beban struktur atas

ke lapisan tanah dibawahnya. Sehingga perlu

adanya desain sistem pondasi yang tepat

sesuai dengan jenis tanah pada daerah rawan

gempa bumi. Sehubungan dengan hal tersebut

peneliti tertarik untuk mengetahui bagaimana

stabilitas bendungan Pandanduri ketika diberi

perkuatan pondasi (foundation treatment)

berupa teknik grouting yaitu pemboran (drilling)

dan penyuntikan semen bertekanan (pressure

grouting).

Analisis stabilitas bendungan

Pandanduri ini dilakukan dengan dua metode.

Metode empiris dengan menerapkan

persamaan yang ada dan metode numeris

dengan menerapkan metode elemen hingga.

Metode elemen hingga yang dipergunakan

dalam perangkat lunak Plaxis v.8.2

menggunakan metode Phi-c Reduction.

Konsep Phi-c reduction ini adalah untuk

menganalisis faktor keamanan bendungan

yang telah dipasang grouting dan diberikan

berikan beban gempa dengan melakukan

pendekatan parameter–parameter kekuatan

batuan ϕ dan c dengan mengurangi nilainya

sampai tercapainya keadaan dimana

kegagalan struktur terjadi. Manfaat dari

prosedur Phi-c reduction ini adalah tidak

diperlukannya lagi asumsi mengenai posisi

deformasi dari keruntuhan tanah. Dengan

demikian, bidang keruntuhan akan terbentuk

secara alami pada zona keruntuhan dimana

hal ini menggambarkan bahwa kekuatan

tanah/batuan tidak bisa menahan tegangan

geser lagi (Agustawijaya dan Sukandi, 2012).

Maka dari berbagai latar belakang

yang telah dijelaskan di atas perlu kiranya

dilakukan penelitian tentang “Optimasi

Pemasangan Grouting pada Bendungan

Pandanduri yang Dipengaruhi Gaya

Gempa’’. diharapkan dapat menjadi

pertimbangan bagaimana pemasangan

grouting untuk mengantisipasi gaya gempa

dengan keamanan bendungan.

B. Permasalahan

Pulau Lombok yang merupakan salah

satu wilayah Indonesia dengan tingkat gempa

yang relatif tinggi dan rawan akan terjadinya

gempa bumi. Hal ini menunjukkan perlunya

diadakan optimasi pemasangan grouting pada

pondasi bendungan Pandanduri dengan

memperbaharui kualitas dan kuantitas grouting

yang sudah ada sebelumnya serta untuk

mengetahui kestabilan bendungan dengan

gaya gempa.

C. Tujuan Penelitian

Untuk untuk mengetahui kestabilan

bendungan setelah dilakukan optimasi

pemasangan grouting pada Bendungan

Pandanduri yang dipengaruhi gaya gempa.

D. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Studi kasus dilakukan pada

bendungan Pandanduri Kabupaten

Lombok Timur.

2. Analisis dilakukan dengan simulasi

software Plaxis v.8.2 untuk

mendapatkan nilai faktor keamanan

bendungan dengan menggunakan

metode Phi-c Reduction.

3. Data bendungan yang didapat berupa

data teknis bendungan, data disain

bendungan dan laporan penyelidikan

geologi bendungan Pandanduri.

4. Sepesifikasi grouting berdasarkan

“Pedoman Grouting Pada Bendungan”

oleh Departemen Pekerjaan Umum

Direktorat Jenderal Sumber Daya Air

3

Direktorat Sungai dan Waduk dan

katalog SikaGrout 214-11.

5. Analisis safety factor berdasarkan

kondisi permukaan air yaitu FWL, FSL,

dan LWL yang dipengaruhi gaya

gempa.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dalam

penelitian ini adalah dapat memberikan

informasi tentang pengaruh pemasangan

grouting untuk mengantisipasi gaya gempa

dengan keamanan pada bendungan.

II. DASAR TEORI

A. Tinjaun Pustaka

Imron dan Sarah (2017) menganalisis

keamanan bendungan Gongseng

menggunakan software Plaxis 8.2 dan

Geostudio 2007 menunjukkan keamanan baik

pada stabilitas lereng dengan beban normal,

dan beban gempa. Hanya saja bendungan

tidak aman dengan bahaya rembesan

sehingga perlu dilakukan perbaikan berupa

injeksi semen (grouting) pada batuan pondasi

sepanjang as bendungan.

Dalam Sumirin (2017) dijelaskan

bahwa masalah kelongsoran pada lereng

timbunan tanah dapat diatasi dengan cara

injeksi pasta semen. Injeksi pasta semen

(grouting) efektif untuk memperkuat lereng

tanah bergradasi kasar dan dapat

meningkatkan angka keamanan. Peningkatan

angka keamanan dengan perkuatan grouting

mulai dai FS=1,9 (33,3%) sampai FS=2,80

(90,0%). Faktor yang menentukan efektifitas

injeksi adalah metode injeksi dengan teknik

pengeboran terlebih dahulu sebelum dilakukan

injeksi sehingga terbentuk kolom semen.

Faktor air semen yang optimum w/c = 1,5, dan

kedalaman injeksi 0,75 dari ketinggian

timbunan.

Murdani (2013) melakukan penelitian

tentang peningkatan daya dukung tanah

dengan menggunakan metode grouting.

Sebelum dilakukan grouting konsistensi tanah

kaku tidak didapati hingga kedalaman 23,00

meter, sedangkan setelah digrouting tanah

kaku terdapat pada kedalaman 7,00 meter.

Nilai daya dukung ijin tanah pada kedalaman

12 meter sebelum di grouting adalah 3,83 ton

dan setelah dilakukan grouting menjadi 39,75

ton. Sehingga setelah dilakukan grouting daya

dukung tanah cukup kuat dan aman untuk

menanggung beban diatasnya.

Grouting merupakan suatu metode

atau teknik yang dilakukan untuk memperbaiki

keadaan bawah tanah dengan cara

memasukkan bahan yang masih dalam

keadaan cair, dengan cara tekanan. Sehingga

bahan tersebut akan mengisi semua retakan-

retakan dan lubang-lubang yang ada di bawah

permukaan tanah. Kemudian setelah beberapa

saat bahan tersebut akan mengeras, dan

menjadi satu kesatuan dengan tanah yang ada

sehingga kestabilan suatu permukaan tanah

akan tetap terjaga. Dengan tujuan untuk,

menurunkan permeabilitas, meningkatkan kuat

geser, mengurangi kompresibilitas,

mengurangi erosi internal terutama pada

pondasi alluvial (Pangesti (2005).

Dalam analisis menggunakan software

Plaxis ini, tidak dilakukan asumsi bidang

longsor. Karena software Plaxis dapat

memperkirakan bidang longsor dan juga

menghasilkan perkiraan deformasi yang terjadi.

Faktor keamanan dicari dengan cara

mengurangi nilai kohesi (c), dan sudut geser

dalam tanah (ϕ), secara bertahap hingga

tanah/batuan mengalami keruntuhan (Liong

dan Herman 2012).

Model material tanah yang sering

digunakan adalah rumus Coloumb dan Hoek-

Brown. Dalam Agustawijaya (2018), kedua

rumus ini digunakan pada kondisi yang

berbeda. Untuk rumus Coloumb memiliki

persamaan karakteristik kegagalan yang dapat

dilihat pada kurva linier yang terbentuk dari

batuan lunak, loose, dan granular. Sedangkan

rumus Hoek-Brown memiliki kriteria non-linier

dan diterapkan untuk batuan keras.

Agustawijaya (2011) menerangkan bahwa

rumus Hoek-Brown diterapkan untuk batuan

keras yang mempunyai mekanisme runtuhan

hancuran (brittle failure). Sedangkan rumus

Coulomb diterapkan untuk material lunak

granular yang mempunyai mekanisme

runtuhan geser.

Agustawijaya dan Sukandi (2012),

menggunakan metode finite element untuk

menganalisis stabilitas tanggul lumpur

Sidoarjo. Software Plaxis merupakan software

untuk analisis dengan metode finite element.

Pada umumnya, analisis stabilitas bertujuan

4

untuk memprediksikan bentuk keruntuhan dan

angka keamanan pada lereng tanggul tersebut.

Tanggul dapat didesain sesuai dengan

geometri aslinya pada software Plaxis.

B. Landasan Teori

1) Bendungan

Menurut Peraturan Pemerintah Nomor

37 Pasal I Tahun 2010 tentang Bendungan,

bahwa bendungan adalah bangunan yang

berupa urugan tanah, batu, beton, dan atau

pasangan batu yang dibangun selain untuk

menahan dan menampung air, dapat pula

dibangun untuk menahan dan menampung

limbah tambang (tailing), atau menampung

lumpur sehingga terbentuk waduk. Bendungan

atau waduk merupakan wadah buatan yang

terbentuk sebagai akibat dibangunnya

bendungan.

2) Bendungan urugan

Suatu bendungan yang dibangun

dengan cara menimbunkan bahan-bahan

seperti; batu, krakal, kerikil, pasir dan tanah

pada komposisi tertentu dengan fungsi sebagai

pengembang atau pengangkat permukaan air

yang terdapat di dalam waduk di udiknya

disebut bendungan type urugasn atau

bendungan urugan. (Sosrodarsono, 1989)

3) Faktor keamanan bendungan

Faktor keamanan atau safety factor

(SF) bendungan didefinisikan sebagai nilai

perbandingan antara gaya yang menahan dan

gaya yang menggerakkan, yaitu:

𝑆𝐹 =𝜏𝑓

𝜏𝑑

Keterangan:

SF = Faktor aman

τf = Gaya geser yang ada dalam tanah atau

batuan (kN/m2)

𝜏𝑑 = Tegangan geser yang menggerakkan bidang

longsor (kN/m2)

Faktor aman minimum dalam analisis stabilitas

lereng yang disarankan oleh Lambe dan

Witman (1969) dan Sherard et al. (1963) untuk

perencanaan bendungan urugan tanah dan

batuan, ditunjukkan dalam Tabel 2.5.

Umumnya, faktor aman stabilitas lereng atau

faktor aman dengan kuat geser tanah diambil

lebih besar atau sama dengan 1,2 – 1,5.

Tabel 1 Faktor aman minimum untuk

bendungan urugan

(Sumber: Lambe dan Witman, 1969 dan

Sherard et al.,1963 dalam Hardiyatmo (2014),

dan SNI 8064:2016)

Perkuatan pondasi pada bendungan

Pandanduri ini menggunakan perkuatan injeksi

semen grouting maka faktor keamanan untuk

lereng bendungan dengan ditambah perkuatan

menjadi:

𝑆𝐹 =𝜏𝑓 + 𝑇

𝜏𝑑

Dengan:

T = tegangang yang diberikan oleh perkuatan

(kN/m2)

4) Faktor yang berperan dalam kestabilan

bendungan

a. Gaya geser bendungan

Coulomb (1776) mendefinisikan dengan

persamaan sebagai berikut:

τ = c + σ tan ϕ

Keterangan :

τ = Gaya geser tanah (kg/cm²)

c = Kohesi tanah (kg/cm²)

σ = Tegangan normal pada bidang

runtuh (kg/cm²)

ϕ = Sudut gesek dalam tanah (°)

b. Gaya seret air (tractive force)

Dalam Sosrodarsono (2003) dijelaskan

bahwa gaya seret air adalah hubungan antara

berat air, kedalaman air serta gradien hidrolis

dari sungai.

𝜏 = 𝑤. ℎ. 𝐼

Keterangan:

𝜏 = Gaya seret (kg/cm2)

𝑤 = Berat air (1000 kg/cm3)

ℎ = Dalamnya air (m)

𝐼 = Gradien hidrolis dari sungai

c. Gaya Gempa

Gaya gempa adalah gaya yang terjadi

pada kerak bumi yang menimbulkan dampak

pada permukaan bumi terutama pada

5

bangunan, sehingga dalam penelitian ini gaya

gempa termasuk gaya penggerak yang

ditimbulkan dengan bendungan.

Geser dasar gempa (V) ditentukan

pada persamaan berikut (SNI-1726-2012):

𝑉 = 𝑆𝐷𝑠 𝑥 𝐼𝑒

𝑅x 𝑊

Keterangan:

𝑉 = Gaya geser dasar (ton)

W = Berat gempa efektif

Cs = Koefisien respon gempa

𝑆𝐷𝑆 = Parameter percepatan respon spektrum

desain dalam rentang periode pendek

𝑅 = Faktor modifikasi respon

𝐼𝑒 = Faktor keutamaan gempa

5) Stabilitas lereng bendungan

Pada permukaan tanah yang miring, maka

gaya gravitasi cenderung memiliki gaya

menggerakan tanah ke bawah. Jika komponen

gaya tersebut sangat besar dan tidak mampu

ditahan oleh kekuatan geser tanah maka akan

terjadi peristiwa longsor (Hardiyatmo, 2014).

Berdasarkan kriteria disain dan dasar-

dasar perencanaan, suatu bendungan harus

memenuhi syarat-syarat stabilitas keamanan

lereng. Lereng di bagian hulu dan hilir

bendungan harus selalu stabil dalam kondisi

apapun selama masa operasional dan

pemeliharaannya yang memungkinkan terjadi

selama umur guna bendungan termasuk dalam

kondisi gempa. Runtuhnya sebuah bendungan

urugan umumnya dimulai dengan terjadinya

sautu gejala longsoran baik pada lereng hulu

ataupun hilir yang disebabkan oleh kurang

memadainya stabilitas pada kedua lereng

tersebut. Kestabilan lereng bendungan

merupakan kunci utama kestabilan tubuh

bendungan secara keseluruhan. Terdapat

beberapa kondisi yang harus ditinjau ke dalam

perhitungan stabilitas lereng bendungan,

antara lain:

a. Kondisi akhir pelaksanaan

Merupakan kondisi yang terjadi sesudah

akhir pembangunan (end of construction) tubuh

bendungan. Beberapa kegagalan lereng

bendungan terjadi saat pelaksanaan atau saat

akhir pelaksanaan. Pada saat pemadatan

timbunan, tekanan air pori bergantung pada

pemberian kadar air. b. Kondisi bendungan

terisi sebagian

Kondisi ini terjadi ketika tampungan

bendungan berada pada kondisi normal

dengan terdapat rembesan tetap.

c. Kondisi bendungan terisi penuh

Kondisi ini terjadi ketika tampungan

bendungan terisi penuh dimana muka air

bendungan berada pada kondisi maksimum

dengan terdapat rembesan tetap.

6) Grouting

Grouting merupakan suatu metode atau

teknik yang dilakukan untuk memperbaiki

keadaan bawah tanah dengan cara

memasukkan bahan yang masih dalam

keadaan cair, dengan cara tekanan, sehingga

bahan tersebut akan mengisi semua retakan-

retakan dan lubang-lubang yang ada di bawah

permukaan tanah, kemudian setelah beberapa

saat bahan tersebut akan mengeras, dan

menjadi satu kesatuan dengan tanah yang ada

sehingga kestabilan suatu permukaan tanah

akan tetap terjaga

Gambar 2 Pola lubang grouting

7) Deformasi

Deformasi merupakan perubahan bentuk

dan posisi suatu objek akibat terjadi perubahan

struktur formasi batuan/tanah. Deformasi

disebabkan karena adanya beban luar yang

bekerja pada batuan tersebut, atau disebabkan

karena gaya tektonik (kompresi dan/atau gaya

geser). Secara natural, model deformasi dapat

berbentuk lipatan (folding), patahan (faulting),

dan solid flow.

8) Teori safety factor dengan Plaxis

Menurut Agustawijaya (2012), dalam

metoda elemen hingga atau FEM, faktor

keamanan dicari dengan mencari bidang

lemah pada struktur lapisan tanah. Faktor

6

keamanan didapatkan dengan cara

mengurangi nilai kohesi (c) dan sudut geser

dalam (ɸ) secara bertahap hingga tanah

mengalami keruntuhan. Sukandi (2013)

menjelaskan analisis angka keamanan dengan

Plaxis mengacu pada prinsip dasar dari

metode phi-c reduction yang mana faktor aman

dihitung secara global. Metode phi-c reduction

didasarkan pada asumsi pendekatan dengan

mereduksi parameter kuat geser tanah yang

tersedia berturut – turut, yaitu c dan ϕ secara

otomatis sampai terjadi keruntuhan pada

batuan (Brinkgreve, 2007).

III. METODE PENELITIAN

A. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di

Bendungan Pandanduri, Desa Swangi,

Kecamatan Sakra, Kabupaten Lombok Timur,

Propinsi Nusa Tenggara Barat.

Gambar 3 Lokasi Penelitian

B. Pengumpulan Data

Data yang dibutuhkan meliputi data

sekunder. Data disain tubuh bendungan dan

material penyusun tubuh bendungan yang

diperoleh dari berbagai instansi seperti

“Waskita-Brantas, PT. Indra Karya, Balai

pengujian material konstruksi dinas pekerjaan

umum Nusa Tenggara Barat, dan buku 3

laporan akhir detail desain bendungan

Pandanduri Suwangi”.

Tabel 2 Data parameter material penyusun

tubuh bendungan

Data parameter grouting yang digunakan

adalah berdasarkan “Pedoman Grouting Pada

Bendungan” oleh Departemen Pekerjaan

Umum Direktorat Jenderal Sumber Daya Air

Direktorat Sungai dan Waduk dan katalog

SikaGrout 214-11. Adapun jenis-jenis grouting

yang digunakan dalam optimasi ini adalah:

Grouting tirai dengan kedalaman 30m

Grouting konsolidasi dengan kedalaman

15m

Grouting selimut dengan kedalaman 5m

Dalam optimasi ini tujuan yang ingin dicapai

dengan adanya perkuatan grouting yaitu untuk

meningkatkan kuat geser material pondasi

bendungan Pandanduri. Berdasarkan pada

katalog SikaGrout 214-11 bahwa nilai adhesi

yang dihasilkan oleh semen grouting adalah

sebesar 1,5 MPa atau setara dengan 1500

kN/m2. Tipe material grouting adalah non-

porus, dimana sat dan nilai permeabilitas

menjadi nol.

C. Analisis Data

Analisis stabilitas Bendungan

Pandanduri akan dilakukan dengan

perhitungan manual dan simulasi pada

software Plaxis v.8.2. Dalam perhitungan

kestabilan bendungan secara manual,

parameter yang digunakan adalah gaya-gaya

yang bekerja dan mempengaruhi Bendungan

itu sendiri, seperti gaya menahan yaitu kuat

geser bendungan dengan gaya yang

menggerakkan yaitu gaya seret air dan gaya

gempa. Dalam perhitungan dengan simulasi

software Plaxis v.8.2, SF diperoleh dengan

menggunakan parameter kuat geser, dalam

dan c yang tersedia berturut-turut direduksi

(dikurangi) secara otomatis sampai terjadi

keruntuhan untuk mendapatkan nilai safety

factor.

7

Studi Literatur

Pemahaman Software

Mulai

Pengumpulan data:

Disain bendungan Pandanduri

Parameter material penyusun

tubuh bendungan

Analisis Stabilitas Bendungan

Plaxis Analisis

Plaxis Input

Set General Setting

Manual Analisis

Gaya menggerakkan (d)

Gayamenahan

(f)

Gaya seret air

(s)

Gayagempa (V)

Kuat geser (V)

𝑆𝐹 =𝑓

𝑑

Pemodelan Geometri Bendungan

Penentuan Kondisi Awal

FWL, FSL, LWL

Plaxis Calculation

Plaxis Output

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

D. Bagan Alir (Flowchart)

Langkah-langkah pelaksanaan

kegiatan yang dilakukan pada tugas akhir ini

dapat digambarkan melalui bagan alir

(flowchart) berikut ini:

Gambar 4 Bagan Alir Penelitian

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Analisis Stabilitas Bendungan

Pandanduri dengan Perhitungan Manual

Pada prinsipnya tanah/batuan dikatakan

stabil apabila tegangan geser (τf) yang berupa

gaya penggerak massa tanah/batuan (driving

force) sama besar dengan tegangan geser (τd)

yang berupa gaya penahan/melawan gerakan

tanah (resisting force). Gaya penggerak massa

tanah umumnya terdiri dari berat material,

tekanan air pori dan beban luar seperti

getaran/gempa. Sedangkan gaya

penahan/melawan gerakan tanah, berupa kuat

geser tanah/batuan yang berada dibidang

gelincir. Kuat geser tanah/batuan dikontrol oleh

kohesi (c) dan sudut geser dalam (ϕ).

(Sukandi, 2013).

Faktor keamanan (SF) bendungan

didefinisikan sebagai nilai banding antara gaya

yang menahan dan gaya yang menggerakkan,

seperti pada persamaan berikut:

𝑆𝐹 = 𝜏𝑓/𝜏𝑑

Tabel 3 Perhitungan gaya geser bendungan

Dalam asumsi perhitungan grouting,

semen yang digunakan adalah produk

SikaGrout-214-11. Berdasarkan informasi

produk bahwa nilai kekuatan adhesi yang

dihasilkan beton selama 28 hari adalah

sebesar 1.5 N/mm2 atau setara dengan 15

Kg/cm2. Pemasangan grouting dapat

meningkatkan nilai kekuatan saling mengikat

antara butir tanah dengan injeksi semen yang

diberikan. Pada saat belum diberi perkuatan

grouting, nilai kohesi adalah sebesar 0,632

Kg/cm2, kemudian setelah diberi perkuatan

menjadi meningkat sebesar 15,632 Kg/cm2.

Sehingga hal ini dapat meningkatkan daya

dukung atau gaya geser bendungan.

Gaya yang menggerakkan berupa gaya

seret air dan gaya gempa.

Tabel 4 Perhitungan gaya seret air

Tabel 5 Perhitungan berat isi bendungan

Berikut perhitungan gaya gempa sesuai

dengan rumus gaya geser dasar pada SNI-

1726-2012

PGA = 0,6

SDS = 0,9 SD1 = 0,6

FA = 1 FV = 1

8

SMS = SDS X FA SM1 = SD1 X FV

= 0,9 x 1 = 0,9 = 0,6 x 1 = 0,6

SDS = 2/3 X SMS SD1= 2/3 X SM1

= 2/3 x 0,9 = 0,6 = 2/3 x 0,6 = 0,4

T0 = 0,2 x (SD1/SDS) TS= (SD1/SDS)

= 0,2 x (0,4/0,6) =(04/0,6)

= 0,133 = 0,667

W = 415679.529 Kg/m2 (Tabel 5)

Ie = 1,25

R = Elastisitas penuh (μ = 1 ; f1 = 1,6) = μ x

f1 = 1 x 1,6 = 1,6

Perhitungan:

𝑉 = 𝑆𝐷𝑠 𝑥 𝐼𝑒

𝑅x 𝑊

= 0,6 𝑥 1,25

1,6x 415679.529 Kg/m2

= 194849.779 Kg/m2 = 19,485 Kg/cm2

Tabel 6 Perhitungan nilai SF

Tabel 7 Rekapitulasi nilai SF

Gambar 5 Diagram nilai SF

Berdasarkan Gambar 5 ditunjukkan

trend perubahan nilai faktor keamanan

bendungan terhadap penambahan nilai kohesi

pondasi bendungan. Terlihat peningkatan

faktor keamanan bendungan dari kondisi

sebelum diberi perkuatan grouting dan

sesudah diberi perkuatan grouting. Hal ini

membuktikan bahwa grouting dapat

memberikan perkuatan tambahan terhadap

gaya yang menahan beban konstruksi yaitu

penambahan gaya geser bendungan. Dimana

faktor keamanan bendungan tersebut

meningkat sebesar 303,445% dari sebelum

dipasang perkuatan. Hal ini juga membuktikan

bahwa setelah diberi perkuatan grouting,

bendungan aman terhadap gaya gempa.

Dimana sebelum di beri perkuatan nilai faktor

keamanan hanya mencapai 0,308 pada kondisi

banjir atau Full Water Level dan meningkat

sebanyak 303,896% menjadi 1,244.

Berdasarkan persyaratan nilai faktor keamanan

(Tabel 1) menurut RSI M-03-2002 dan Lambe,

1969; Sherard et al.,1963, kondisi FWL dengan

dipengaruhi gaya gempa harus mencapai

SF=1,0 hingga 1,2.

B. Optimasi Pemasangan Grouting

Pemasangan grouting pada

bendungan Pandanduri ini dimaksudkan untuk

mengurangi dampak dari beban gempa yang

terjadi di permukaan tanah. Dengan diberi

perkuatan grouting diharapkan keamanan

bendungan menjadi lebih aman serta untuk

menanggulangi kerusakan yang mungkin akan

terjadi jika tanpa diberi perkuatan grouting.

Dengan tujuan grouting yaitu untuk,

menurunkan permeabilitas, meningkatkan kuat

geser, mengurangi kompresibilitas,

mengurangi erosi internal terutama pada

pondasi alluvial, serta dapat menurunkan

amplifikasi gempa sehingga dapat menjauhkan

bidang gelincirnya. (Pangesti (2005). Optimasi

pemasangan grouting ini dimodelkan menjadi

dua pemodelan. Untuk model pertama

menggunakan pola lubang grouting hexagonal,

dan pada model kedua dengan pola grouting

persegi secondary.

Gambar 6 Potongan melintang pemasangan

grouting model I

Gambar 7 Pola grouting permodelan I

9

Gambar 8 Potongan melintang pemasangan

grouting model II

Gambar 9 Pola grouting permodelan II

C. Analisis Stabilitas Bendungan

Pandanduri dengan Software Plaxis v.8.2

1. Kondisi FWL

Pada kondisi Flood Water Level (FWL) elevasi

muka air adalah +282.750 m.

Gambar 10 Tanpa grouting

Gambar 11 Tanpa grouting dengan gempa

Gambar 12 Grouting model I

Gambar 12 Grouting model I dengan gempa

Gambar 13 Grouting model II

Gambar 14 Grouting model II dengan gaya

gempa

2. Kondisi FSL

Pada kondisi Full Supply Level (FSL) elevasi

muka air adalah +281.500 m.

Gambar 15 Tanpa grouting

Gambar 16 Tanpa grouting dengan gaya

gempa

10

Gambar 17 Grouting model I

Gambar 18 Grouting model I dengan gaya

gempa

Gambar 19 Grouting model II

Gambar 20 Grouting model II dengan gaya

gempa

3. Kondisi LWL

Pada kondisi Low Water Level (LWL) elevasi

muka air adalah +264.000 m.

Gambar 21 Tanpa grouting

Gambar 22 Tanpa grouting dengan gaya

gempa

Gambar 23 Grouting model I

Gambar 24 Grouting model I dengan gaya

gempa

Gambar 25 Grouting model II

Gambar 26 Grouting model II dengan gaya

gempa

11

Tabel 8 Rekapitulasi nilai SF simulasi software

Plaxis v.8.2

Gambar 27 Diagram nilai Safety Factor

Tabel 7 Rekapitulasi nilai DF simulasi software

Plaxis v.8.2

Gambar 28 Diagram nilai Deformasi

Tabel di atas merupakan tabel hasil

perhitungan nilai SF dengan simulasi

perangkat lunak Plaxis. Terlihat lereng akan

mulai bergerak (tidak stabil) jika gaya yang

menahan terlampaui oleh gaya yang

melongsorkan/meluncurkan (SF<1). Umumnya,

faktor aman stabilitas lereng lebih besar atau

sama dengan 1,2-1,5 (SF ≥ 1,5) (Hardiyatmo,

2010).

Dalam perangkat lunak PLAXIS,

perhitungan nilai SF dilakukan dengan

menggunakan metode Phi-c Reduction.

Prosedur Phi-c Reduction ini tidak memerlukan

asumsi mengenai posisi deformasi dan

keruntuhan batuan. Dengan demikian, bidang

keruntuhan terbentuk secara otomatis pada

zona keruntuhan dimana hal ini

menggambarkan bahwa kekuatan

tanah/batuan tersebut tidak bisa menahan

tegangan geser lagi. Bentuk keruntuhan ini

dapat dilihat pada hasil output sebelumnya

(Gambar 10-Gambar 26).

Dari tabel nilai SF diatas dapat dilihat

bahwa nilai SF lebih besar atau sama dengan

(SF ≥ 1,5), dimana hal ini menunjukkan bahwa

bendungan aman dengan dipengaruhi gaya

gempa. Pada kondisi bendungan tanpa diberi

perkuatan grouting nilai SF cenderung lebih

kecil daripada yang sudah diberi perkuatan

grouting, disini membuktikan bahwa grouting

dapat memberikan tambahan kekuatan geser

pada bendungan.

Pengaruh gaya gempa turut andil

dalam mempengaruhi besar kecilnya suatu

nilai keamanan lereng bendungan. Dengan

dibuktikan bahwa nilai SF menjadi lebih kecil

ketika kontruksi bendungan tersebut diberikan

beban gempa. Perkuatan grouting dirasa

sangat efektif dan merupakan solusi yang tepat

untuk dijadikan suatu perkuatan dan

penambahan gaya geser bendungan. Ketika

gaya gempa terjadi di permukaan bumi, tentu

saja beban tersebut akan merambat melalui

pondasi bendungan. Adanya pembebanan

gempa memiliki pengaruh dengan peningkatan

nilai gaya dorong atau momen dorong bidang

longsoran suatu lereng. Meningkatnya

kemampuan gaya dorong atau momen dorong

diikuti dengan menurunnya faktor keamanan

bidang longsoran lereng tersebut. Karena gaya

dorong memililiki hubungan terbalik dengan

faktor keamanan, jadi dapat disimpulkan

bahwa adanya penambahan beban gempa

akan mengurangi nilai faktor keamanan suatu

lereng.

Tinggi muka air pun juga berpengaruh

terhadap kestabilan lereng bendungan.

Berdasarkan Gambar 27, ditunjukkan trend

perubahan nilai SF lereng bendungan

berdasarkan kondisi muka airnya. Terlihat

bahwa nilai SF meningkat sesuai dengan tinggi

muka airnya, semakin tinggi muka air maka

kemampuan gaya dorong atau momen dorong

dari air tersebut meningkat yang tentu

berdampak pada menurunnya faktor

keamanan lereng tersebut, karena adanya

hubungan berbanding terbalik antara

keduanya. Tetapi semakin meningkatnya muka

12

air tampungan akan mengakibatkan

meningkatnya pula tekanan air pori yang

berdampak menurunnya kemampuan kuat

geser tanah. Jadi semakin menurun muka air

tampungan akan mengurangi tekanan air dan

mengurangi gaya dorong atau momen

dorongnya, sehingga faktor keamanan akan

semakin besar.

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis stabilitas

lereng bendungan pada sta. 6+50 m tubuh

bendungan Pandanduri, Kecamatan Sakra

Lombok Timur dengan optimasi pemasangan

grouting yang dipengaruhi terhadap gaya

gempa. Diperoleh hasil perhitungan stabilitas

bendungan secara manual dan menggunakan

software Plaxis 8.2 dilihat dalam berbagai

kondisi yang dialami dapat diambil kesimpulan

bahwa:

a. Hasil analisis stabilitas lereng bendungan

secara manual tanpa diberi perkuatan

grouting pada pondasi bendungan,

menunjukkan nilai faktor kemanan yang

aman tanpa gaya gempa, dan angka

keamanan tidak aman dengan gaya

gempa. Setelah diberi perkuatan pondasi

berupa grouting, nilai faktor keamanan

meningkat dari 1,190 menjadi 4,801 dan

pada saat diberi gaya gempa nilai

keamanan dari 0,311 menjadi 1,255.

b. Perkuatan pondasi bendungan dengan

teknik grouting memberikan efek yang

signifikan pada pada kestabilan lereng

dan deformasi bendungan Pandanduri

dengan pengaruh gaya gempa. Nilai

safety factor berangsur meningkat setelah

adanya perkuatan pada pondasi

bendungan, dan kestabilan bendungan

masuk dalam kategori aman terhadap

deformasi yang terjadi. Dibuktikan dengan

presentase peningkatan nilai SF sebesar

303,445% pada perhitungan manual dan

1,72% pada analisis software.

c. Gaya gempa yang terjadi dapat

mengakibatkan penurunan nilai SF pada

lereng bendungan, pada perhitungan

tanpa gaya gempa nilai SF lebih besar

daripada sebelum diberi gaya gempa. Hal

ini membuktikan bahwa gaya gempa

memiliki pengaruh yang pada perhitungan

tanpa gaya gempa nilai SF dan lebih

besar daripada sebelum diberi gaya

gempa. Hal ini membuktikan bahwa gaya

gempa memiliki pengaruh yang signifikan

terhadap kestabilan lereng bendungan

dibuktikan dengan presentase penurunan

nilai SF yang terjadi sebesar 73,22% pada

perhitungan manual, dan 1,44% pada

analisis software.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang

telah dilakukan, saran yang dapat diberikan

peneliti adalah, bahwa pada penelitian ini

kestabilan lereng lebih difokuskan terhadap

pengaruh gaya gempa dengan optimasi

pemasangan grouting pada pondasi

bendungan yang diharapkan dapat

meningkatkan kuat geser bendungan. Dan nilai

safety factor mencapai hasil yang meningkat

ketika perkuatan grouting ditambah, dari 8

menjadi 10 buah grouting dengan tambahan

grouting konsolidasi. Sehingga pola grouting

persegi lebih efektif daripada pola hexagonal.

DAFTAR PUSTAKA

Agustawijaya, D.S. 2006. Aspek aspek Geologi Teknik Geologi Teknik dan Kegempaan dalam Analisis Resiko Gempa bumi. Orasi Ilmiah dalam rangka Dies Natalis Universitas Mataram ke 44, 2 Oktober 2006.

Agustawijaya, D.S. 2011. The Influence of Rock Properties and Size into Strenght Criteria: A Proposed Criterion for Soft Rock Masses. Civil Engineering Dimension, 13 (2), p.9-14

Agustawijaya, D.S. dan Sukandi. 2012. The Stability Analysis of The Lusi Mud Volcano Embankment Dams Using FEM with a Special Reference to The Dam Point P10.D. Civil Engineering Dimension, Vol. 14.

Agustawijaya, D.S. dan Syamsudin. 2012. Pengembangan metode analisis risiko bencana: sebuah studi kasus Pulau Lombok. Dinamika Teknik Sipil No. 2 Vol. 12, P.146-150.

Agustawijaya, D.S. 2018. Influence of Rock Properties in Estimating Rock Strength for Shallow Underground Structures in Weak Rocks. Indonesian Journal on

13

Geoscience, 5 (2), p.93-205. DOI: 10.17014/ijog.5.2.93-105

Agustawijaya, D.S. 2018. Determination of the seismicity and peak ground acceleration for Lombok island: an evaluation on tectonic setting. MATEC Web of Conference 195, 03018

Anonim. Laporan Penyelidikan Geologi Bendungan Pandanduri Lombok. 2007. Lombok: PT Wahana Aditya.

Atmojo, A.D. 2014. Analisis Stabilitas Tubuh Bendungan Pandanduri Kabupaten Lombok Timur Provinsi Nusa Tenggara Barat dengan Program Geostudio 2004. Mataram: Universitas Mataram.

Brinkgreve, R.B.J. 2007. PLAXIS 2D Versi 8. Delf University of Technology & PLAXIS b.v: Belanda.

Dwiyanto, J. S. 2005. Hand Out Geoteknik. Bandung: Departemen Pekerjaan Umum.

Das, B.M. 1995. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknik) Jilid I. Jakarta: Erlangga

Elhuda, I., 2018. Evaluation of Earthquake Territory in Lombok using Statistical Method. IJETST Vol.05,P 6505-6509.

Hanif, F.R. 2014. Evaluasi Keamanan Tubuh Bendungan Prijetan Menggunakan Aplikasi Plaxis 8.2. Malang: Universitas Brawijaya.

Hardiyatmo, H.C. 2014. Mekanika Tanah 2 Edisi Kelima. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Ilham, M. 2015. Analisa Stabilitas Tubuh Bendungan Pada Bendungan Utama Tugu Kabupaten Trenggalek. Malang: Universitas Brawijaya.

Imron, A dan Sarah, D. 2017. Analisa Geoteknik Bendungan Gongseng dengan Keamanan Rembesan, Stabilitas Lereng, dan Beban Gempa. Semarang: Universitas Diponegoro.

Lestari, A. 2018. Pengaruh Arah Gaya Gempa pada Konstruksi Bangunan di Pulau Lombok (Studi Kasus Bendungan Pandanduri Kabupaten Lombok Timur). Mataram: Universitas Mataram.

Liong, G.T. dan Herman D.J.G. 2012. Analisa Stabilitas Lereng Limit Equilibrium vs Finite Element Method. Jakarta: HATTI-PIT-XVI 2012

Pangesti, D.R. 2005. Pedoman Grouting untuk Bendungan. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Direktorat Sungai dan Waduk.

Pd T-14-2004-A. Analisis stabilitas bendungan tipe urugan akibat beban gempa.

Putra, T. D. 2014. Tinjauan Perilaku Massa Batuan Lunak Akibat Beban Bendungan Dilokasi PLTMH Kokok Babak Berdasarkan Konsep Pengurangan Keteguhan Phi-c Reduction. Mataram: Universitas Mataram

Rizal, K. 2016. Perubahan Tekanan Air Pori Tanah Akibat Beban Kejut Kendaraan pada Jembatan Banyumulek. Spektrum Sipil. Vol. 3, No. 2, P. 121-132.

RSNI 1726:2012. Struktur Bangunan Gempa. Badan Standarisasi Nasional Indonesia.

RSNI 8064:2016. Metode Analisis Stabilitas Lereng Statik Bendungan Tipe Urugan. Badan Standarisasi Nasional Indonesia.

RSNI T-01-2002. Tata Cara Desain Tubuh Bendungan Tipe Urugan. Badan Standarisasi Nasional Indonesia.

Sihabuddin, S. 2016. Analisa Kestabilan Lereng Batuan Lunak Pada Muka Terowongan Mila di Rababaka Kompleks Kabupaten Dompu. Mataram: Universitas Mataram.

Sosrodarsono, S. dan Takeda, K. 1989. Bendungan Type Urugan. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Sosrodarsono, S. dan Takeda, K. 2003. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Soedibyo. 2003. Teknik Bendungan. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Sukandi. 2013. Evaluasi Pergerakan Tanggul Lumpur Sidoarjo. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.

14

Sunardi, B., Istikomah, M.U., Sulastri, 2017. Analisis Seismotektonik dan Periode Ulang Gempa Bumi Wilayah Nusa Tenggara Barat Tahun 1973-2015, Penilitian Seismik dan Periode Ulang Gempa, NTB.

Sumirin. 2017. Analisa Efektivitas Model Perkuatan dengan Injeksi Semen untuk Peningkatan Angka Keamanan Lereng. Semarang: Universitas Islam

Sultan Agung.