SURVEI DEFORMASI BENDUNGAN

(Disusun untuk memenuhi prasyarat mata kuliah Survei Deformasi)

Disusun oleh:

KELOMPOK IV

1. Adib Fahrul Arifin 211101101200712. Yolanda Adya Puspita 211101111300223. Andri Tamba 211101111300344. Nanda Dewi Arumsari 211101111300455. Jaka Gumelar 211101111300526. Nugra Putra Pembayun 211101111100597. Ardiansyah 211101111400748. Fadlila Ananingtyas 211101111400859. Lanjar Cahyo Pambudi 21110111140092

PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO

Jl. Prof. Sudarto SH, Tembalang Semarang Telp. (024)76480785, 76480788

e-mail : jurusan@geodesi.ft.undip.ac.id

2014

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Tubuh bendungan akan mengalami tekanan dari efek loading air danau

bendungan. Akibat gaya tekanan ini maka tubuh bendungan kemungkinan akan

dapat mengalami deformasi.  Karena bendungan memiliki peranan yang cukup

penting bagi kehidupan masyarakat, maka diperlukan suatu bentuk pemeliharaan

dan perawatan yang memadai guna menghindari kerusakan pada bendungan

tersebut.  Salah satu bentuk pemeliharaan dan perawatan tersebut salah satunya

adalah dengan melakukan pemantauan deformasi pada tubuh bendungan.

Pemantauan deformasi pada tubuh bendungan harus dilakukan secara berkala dan

terus menerus, Pemantauan secara berkala, metoda observasi berulang serta

pencatatan mengenai perilaku bendungan dengan bantuan instrumentasi atau

peralatan lain, Data hasil pemantauan dapat menggambarkan perilaku suatu

bendungan, sehingga gejala-gejala yang akan terjadi dapat diketahui secara dini.

Pengambilan data secara berulang dan terus menerus sangat rentan terhadap

kesalahan manusia (human error) hal ini dikarenakan pengambilan data dilakukan

dalam jumlah banyak dan terus menerus pada lokasi yang sama. Metode

pengukuran secara manual pada saat ini tidak dapat menjawab kebutuhan akan

kecepatan perhitungan dan analisis hasil yang cepat. Maka dibutuhkan metode

pengambilan data secara otomatis.

I.2. Tujuan

1. Memberikan informasi mengenai kondisi fisik bangunan.

2. Menjelaskan mengenai pemanfaatan pemantauan deformasi bendungan

3. Menjelaskan tentang pemantauan deformasi bendungan

4. Menganalisi vektor pergeseran bendungan

BAB II

DASAR TEORI

II.1. Bendungan

Bendungan adalah setiap bangunan penahan air buatan jenis urugan atau

jenis lainnya yang menampung air, termasuk pondasi, bukit tumpuan, serta

bangunan pelengkapnya.

Bendungan dibangun untuk mengatasi permasalahan kebutuhan air yang

hampir pasti mempunyai kecendrungan tidak sejalan dengan tingkat

ketersediaannya baik terkait dengan dimensi waktu dan ruang, maupun jumlah

dan kualitasnya (Azdan, 2008). Dengan terampungnya air di bendungan ini

diharapkan kelebihan air di musim hujan dapat disimpan dan untuk digunakan di

musim kemarau yang mempunyai tingkat kebutuhan air relatif tinggi.

Berdasarkan ukurannya, ada 2 tipe bendungan(ICOLD, 2010), yaitu:

1. Bendungan Besar

Menurut International Commision of large Dams (ICOLD) definisi

bendungan besar adalah: Bendungan yang tingginya lebih dari 15 m, diukur dari

bagian terbawah pondasi sampai ke puncak bendungan. Bendungan yang

tingginya antara 10-15 meter, dan memenuhi syarat sebagai berikut:

a. Panjang puncak bendungan tidak kurang dari 500 m

b. Kapasitas Waduk yang terbentuk tidak kurang dari 1 juta m3

c. Debit banjir maksimal yang diperhitungkan tidak kurang dari

2000m3/detik

d. Bendungan menghadapi kesulitan-kesulitan khusus pada pondasinya

e. Bendungan disini tidak seperti biasanya

2. Bendungan Kecil

Semua bendungan yang tidak termasuk sebagai bendungan besar.

Tipe bendungan berdasarkan konstruksinya. Ada 3 (tiga) tipe yaitu :

a. Bendungan urugan (fill type dam) adalah benduangan yang dibangun dari

hasil penggalian bahan tanpa bahan tambahan lain yang bersifat campuran

secara kimia,jadi betul-betul bahan pembentuk bendungan asli dapat

dibagi menjadi :

1) Bendungan homogen

Suatu bendungan urugan digolongkan dalam type homogen, apabila bahan

yang membentuk tubuh bendungan tersebut terdiri dari tanah yang hampir sejenis

dan gradasinya (susunan ukuran butirannya) hampir seragam. Tubuh bendungan

secara keseluruhannyaberfungsi ganda, yaitu sebagai bangunan penyangga dan

sekaligus sebagai penahan rembesan air.

2) Bendungan zonal

Bendungan urugan digolongkan dalam tyjpe zonal, apabila timbunan yang

membentuk tubuh bendungan terdiri dari batuan dengan gradasi (susunan ukuran

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

Pada bendungan type ini sebagai penyangga terutama dibebankan kepada

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

kepada timbunan yang kedap air (zone kedap air).

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

masih dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) yaitu :

Bendungan urutan zonal dengan tirai kedap air atau "bendungan tirai"

(front core fill type dam), ialah bendungan zonal dengan zona kedap air

yang membentuk lereng udik bendungan tersebut.

Bendungan urugan zonal dengan inti kedap air miring atau "bendungan

inti miring" (inclined- corefill type dam), ialah bendungan zonal yang zone

kedap aimya terletak didalam tubuh bendungan dan berkedudukan miring

ke arah hilir.

Bendungan urugan zonal dengan inti kedap air tegak atau "bendungan inti

tegak" (central-core fill type dam), ialah bendungan zonal yang zona

kedap airmya terletak didalam tubuh bendungan dengan kedudukan

vertikal. Biasanya inti tersebut terletak di bidang tengah dari tubuh

bendungan.

3) Bendungan urugan bersekat (bendungan sekat)

Bendungan urugan digolongkan dalam type sekat (facing) apabila di

lereng tubuh bendungan dilapisi dengan sekat tidak lurus air (dengan kekedapan

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

bertulang, hamparan plastik, susunan beton blok, dan lain-lain.

b. Bendungan beton (concrete dam) adalah bendungan yang dibuat dengan

konstruksi beton dengan tulang maupun tidak.

Ada 4 tipe bendungan beton :

Bendungan beton berdasarkan berat sendiri (concrete gravity dam) adalah

bendungan beton yang direncanakan untuk menahan beban dan gaya yang

bekerja padanya hanya berdasar

atas berat sendiri.

Bendungan beton dengan penyangga (concrete buttress dam) adalah

bendungan beton yang mempunyai penyangga untuk menyalurkan gaya-

gaya yang bekeIja padanya. Banyak dipakai apabila sungainya sangat

lebar dan geologinya baik.

Bendunganbeton berbentuk legkung atau busur (concrete arch dam) adalah

bendungan beton yang direncanakan untuk menyalurkan gaya yang

bekerja padanya melalui pangkal tebing (abutment) kiri dan kana

bendungan.

Bendungan beton kombinasi (combination concrete dam atau mixed type

concrete dam) adalah kombinasi lebih dari satu tipe bendungan. Apabila

suatu bendungan beton berdasar berat sendiri berbentuk lengkung disebut

concrete arch gravity dam dan kemudian apabila bendungan beton

merupakan gabungan beberapa lengkung, maka disebut concrete multiple

arch dam.

II.2. Survey Deformasi

Deformasi adalah perubahan kedudukan atau pergeseran secara absolut

atau relatif dari posisi suatu materi atau perubahan kedudukan dalam dimensi

linear. Perubahan kedudukan ini mengacu pada suatu sistem koordinat referensi

yang digunakan. Beban atau gaya penyebab deformasi yang bekerja pada suatu

materi akan menimbulkan efek respon atau gaya reaksi yang sesuai dengan sifat

geometrik dan jenis material yang terdeformasi. Deformasi yang terjadi pada

suatu materi terdiri dari empat tipe:

1. Translasi materi yang bersifat kaku

Translasi merupakan perpindahan posisi materi tanpa mengalami

perubahan bentuk sesuai dengan sumbu koordinat acuan. Contoh translasi

pada materi

Gambar 1.2 Translasi pada materi dengan dx = Ao dan dy = 0

2. Rotasi

Rotasi adalah perubahan posisi materi yang membentuk perubahan sudut

terhadap koordinat acuan tanpa mengalami perubahan bentuk.

Gambar 1.3 Rotasi pada materi, dengan sudut rotasi ω

3. Regangan Normal (Homogenous)

Regangan normal adalah deformasi yang terjadi per unit panjang pada

suatu materi terhadap panjang asalnya.

Gambar 1.4 Regangan Normal Pada materi

4. Regangan menyilang atau regangan geser

Regangan menyilang atau regangan geser adalah perubahan sudut dalam

benda padat ketika terdeformasi.

Gambar 1.5 Regangan menyilang atau regangan geser,dengan 90o – (α +β) adalah

perubahan sudutnya

A. Parameter – Parameter Deformasi

a. Tegangan (Stress)

Tegangan akan memberikan nilai untuk mengukur besarnya gayan yang

dapat menyebabkan deformasi pada suatu materi. Dibagi menjadi,

yaitu:

1) Tegangan Normal, tegak lurus terhadap luas permukaan (A)

2) Tegangan Geser, bekerja pada bidang luas permukaan (A) atau

sejajar dengan luas permukaan (A)

Tegangan secara matematis dapat diartikan sebagai gaya (F) per luas

permukaan (A) yang diteruskan ke seluruh material melalui medan-

medan gaya antar atom.

Tegangan = Gaya

Luas Permukaanmateri =π

FA

Tegangan pada benda padat yang elastis akan menimbulkan regangan,

sedangkan tegangan pada benda padat yang elastis akan berakibat

hancurnya benda padat tersebut.

Tension

Tegangan tegak lurus terhadap suatu bidang dengan arah yang

saling menjauh. Ciri-ciri umumnya:

Tarikan pada batuan

Membentuk special fractures

Lebih cenderung menambah volume

Compression

Yaitu tegangan tegak lurus suatu bidang dengan arah yang saling

mendekat, ciri umumnya menekan batuan dan mengurangi volume.

Shear

Yaitu tegangan saling berpapasan / paralel terhadap suatu

permukaan, biasanya cenderung mengubah bentuk benda.

b. Regangan (Strain)

Regangan adalah perubahan bentuk pada suatu materi yang meliputi

perubahan pada ukuran, bentuk, serta volume, akibat reaksi dari tegangan.

Sebuah materi yang diberikan gaya akan menyebabkan terjadi deformasi,

dan beberapa bagian dari materi akan berpindah atau mengalami

pergeseran. Misalkan xo menyatakan posisi awal dari suatu materi dan xi

menyatakan posisi akhir dari suatu materi maka

U = xi- xo

Regangan dapat dibagi menjadi 2:

Regangan Normal

Yaitu regangan yang sesuai dengan arah deformasi

Reganagn menyilang / regangan geser

Yaitu regangan yang menyebabkan perubahan relatif sudut dari sisi

materi atau regangan yang terjadi pada suatu sudut yang sesuai dengan

arah deformasi.

c. Translasi

Yaitu perpindahan posisi tanpa mengalami bentuk sesuai dengan sumbu

acuan

d. Rotasi

Yaitu perubahan posisi materi tanpa mengalami perubahan bentuk yang

membentuk perubahan sudut terhadap koordinat acuan

Deformasi yang terjadi pada suatu materi terdiri dari 2 sifat

Sifat Elastik

Materi yang mengalami deformasi mempunyai sifat elastik artinya

materi tersebut akan kembali ke bentuk semula setelah gaya

deformasinya tidak bekerja.

Sifat Plastik

Materi yang mengalami deformasi mempunyai sifat plastik artinya

materi tersebut tidak akan kembali ke bentuk awal, karena efek –efek

yang terjadi akibat deformasi akan menempel.

II.3. Deformasi Bendungan

Seperti halnya bangunan buatan manusi lainnya, bendungan sangatlah

rawan terhadap deformasi, hal ini disebabkan karena begitu banyaknya gaya-gaya

yang terjadi pada bendungan, adapun gaya-gaya atau faktor-faktor umum

penyebab deformasi pada bendungan (Pakpahan, 2006), yaitu:

1. Berat Bendungan

Ditentukan dalam keadaan kering, basah atau dibawah air, demikian

masing-masing lapisan dihitung tersendiri karena berat volumenya tidak

sama. Berat volume kering adalah perbandingan berat tanah dalam

keadaan kering dengan isi tanah seluruhnya. Berat volume basah adalah

perbandingan antara berat tanah dalam keadaan basah dengan isi tanah

seluruhnya.

2. Tekanan pori

Tekanan hidrostatik pada keadaan air tanah normal yaitu tekanan air tanah

meningkat secara hidrostatik dengan keadalaman dibawah muka air tanah,

yang dihitung dengan mengalikan berat volume air dengan jarak vertikal

dari titik yang dirtinjau terhadap muka air tanah. Tekanan pori akan

berpengaruh pada:

a. Besarnya tegangan- tegangan yang terjadi dalam inti bendungan akibat

penurunan muka air bendungan

b. Besarnya tegangan- tegangan yang terjadi dalam inti bendungan akibat

redistribusi gaya-gaya berat

c. Besarnya tegangan- tegangan yang terjadi di bawah bendungan

d. Proses konsolidasi dan penurunan tubuh bendungan

e. Kondisi tegangan talud

3. Tegangan hidrostatik

Tekanan dari dalam bendungan di sebelah hilir

4. Gempa bumi

Untuk menentukan gaya akibat gempa digunakan rumus sebagai

berikut( Soedibyo, 1993):

E=λ .W

Ket: E= gaya dengan arah horizontal (ton)

λ =Koefisien gempa

W= Berat bangunan (ton)

II.4. Pemantauan Deformasi Bendungan

Ada 2 metode yang digunakan untuk pemantauan deformasi bendungan

yakni metode geodetic dan metode non geodetic. Kedua metode tersebut

dijelaskan seperti dibawah ini:

1. Metode geodetic

Metode ini digunakan untuk pemantauan deformasi eksternal yang terjadi

diluar atau pada tubuh bendungan yang terlihat. Oleh karena itu metode ini

sangat memerlukan keterlihatan antar titiknya. Metode ini menghasilkan

pergeseran relative titik-titik pada daerah terdeformasi terhadap titik ikat

pada daerah yang dianggap stabil atau tidak terdeformasi. Metode geodetic

ini umumnya dilakukan dengan menggunakan alat bantu sebagai berikut:

Metode Geodetik

Pemantauan GPS yang dilakukan beberapa kala akan mendapatkan

perbedaan koordinat, yang nantinya dipakai untuk menganalisis deformasi

guna mempelajari pola dan kecepatan perubahan koordinat tersebut.

Prinsip pemantauan deformasi bendungan dengan menggunakan prinsip

sipat datar teliti hampir sama dengan GPS yaitu menggunakan hasil

koordinat beberapa kala untuk mengetahui besar dan karakteristik

deformasi, namun metode ini hanya medapatkan data beda tinggi antar

titik-titik pantau saja atau dengan kata lain metode ini untuk mendapatkan

pergeseran vertical dari bendungan.

Pemantauan deformasi horizontal dapat dilakukan dengan cara lain yaitu

dengan menetukan perubahan posisi koordinat melalui pengukuran sipat

ikatan kemuka. Prinsip dasar dari metode ini adalah menetukan koordinat

rata-rata suatu titik dari dua titik tetap yang diketahi koordinatnya. Metode

ini dengan mengukur sudut-sudut pada kedua titik tersebut dan jarak sisi-

sisi ke titik yang akan ditentukan koordinatnya. Jarak diukur dengan

menggunakan EDM sedangkan sudut diukur dengan menggunkan

theodolite.

Deformasi horizontal suatu titik pantau dalam pengukuran ikatan kemuka

ialah selisih besaran absis dan ordinat hasil pengukuran pada suatu kala

tertentu dengan hasil pengukuran awal yang dianggap defintif akibat

perubahan posisi.

Pemantauan deformasi umumnya dilaakukan terhadap suatu jarring

kerangka yang direalisasikan dengan titik yang tersebar di daerah yang

akan di survey. Terdapat 2 jenis kerangka dasar pemantauan deformasi,

yaitu kerangka absolut dan jarring kerangka relative (Gumilar, 1996)

a. Kerangka dasar absolut

Suatu kerangka dimana titik-titik ikat yang digunakan sev=bagi titik – titik

referensi terletak di luar objek pengamatan deformasi yang posisinya

dianggap stabil sehingga pergeseran titik objek dapat dilakukan r=terhadao

titi referensi yang berada di luar daerah deformasi tersebut. Pada kerangka

dasar absout analisi deformasi bertujuan untuk menentukan perpindahan

titik objek relatif terhadap titik referensi. Tahapan analisi deformasi pada

kerangka dasar absolut yaitu:

Pemilihan titik-itik referensi dan mengeliminasi titik yang tidak stabil

Pemilihan titik-titik objek untuk pergeseran titik tunggal ,

mengabaikan titik –titik lain atau pemodelan pergerakannya.

Perancangan mos=del deformasi menyangkut pergerakan dan

deformasi benda kaku yang menjadi objek.

Pengujian model deformasi melalui objek uji statistik.

Keuntungan dari kerangka dasar absolut adalah perhitungan yang relatif

mudah dibandingkan kerangka dasar relatif, karena memiliki titik ikat

yang stabil walaupun terkadang menyebabkan kendala tersendiri.

b. Kerangka dasar relative

Suatu kerangka dimana titik-titik objek yang digunakan terletak di

dalam area pengamatan deformasi. Pada kerangka dasar relatif, karena

posisi titik-titik objek yang digunakan terletak dalam area pengamatan

yang tidak stabil, maka titik-titik objek yang digunakan tersebut

mengalami perubahan.

Karena semua titik mengalami perubahan baik titik ikat maupun titik

pantaunya maka perhitungan pada kerangka ini relative lebih sulit.

Tahapan dalam analisis deformasi pada kerangka dasar relative adalah:

a. Pemilihan titik-titik objek untuk pergeseran titik tunggal,

mengabaikan titik-titik lainnnya atau pemodelan pergerakannya.

b. Perancangan model deformasi menyanngkut pergerakan dan

deformasi benda kaku yang menjadi objek

c. Pengujian model deformasi melalui objek uji statistic.

II.5. Analisis Deformasi

Analisis deformasi dimaksudkan untuk menentukan kuantifikasi

pergeseran dan parameter-parameter deformasi, yang mempunyai karakteristik

dalam ruang dan waktu (charzanowski, 1986). Untuk melihat deformasi pada

suatu objek pengamatan, umumnya dilakukan pengamatan berulang pada

beberapa kala, dari pengamatan tersebut didapat parameter-parameter deformasi

yang memiliki karakteristik tersendiri dalam ruang dan waktu. Pada kerangka

dasar absolut, analisis deformasi bertujuan untuk menentukan perpindahan titik

objek relatif terhadap titik referensi, sedangkan pada kerangka dasar relatif

bertujuan untuk menentukan pergeseran aktif antar blok. Secara garis besar

tahapan-tahapan analisis deformasi adalah:

a. Penyelenggaraan kerangka dasar deformasi

b. Penentuan metode pengukuran yang tepat

c. Analisis data pengukuran dan melakukan hitungan tiap kala

d. Analisis pergeseran yang terjadi pada benda terdeformasi

e. Penentuan model deformasi yang sesuai

Analisis deformasi dapat diklasifikasikan menjadi 2 yaitu analisis geometri

dan intrepretasi fisik (Chrzanowski, 1986)

II.6. Analisis Geometrik

Analisis ini dilakukan dengan menggunakan data hasil pengamatan

geodetic bebereapa kala guna menentukan status geometri tanpa melibatkan efek-

efek penyebab dan sifat-sifat materi objek tersebut (Chrzanowski, 1986). Analisis

geometri terdiri dari 2 jenis, yaitu:

1. Analisis pergeseran

Perubahan posisi suatu materi dengan menggunakan data perbedaan

posisiyang berasal dari perataan beberapa kala pengamatan geodetic yang

berbeda.

2. Analisis Regangan

Analisis geometri yang menunjukkan perubahan posisi, bentuk, dimensi

suatu materi dengan menggunakan data pengamatan geodetic langsung

dari regangan atau menggunakan data regangan yang diperoleh dari

perbedaan hasil pengamatan geodetic perubahan posisi. Pendekatan

terhadap analisis regangan dapat diklarifikasikan menjadi 2 tipe dasar

(Chrazanowski dan Chen, 1982), yaitu:

d. Pendekatan terhadap pengamatan (Raw –Obsevation Approach)

Yaitu perhitungan langsung komponen regangan dari perbedaan data

pengamatan yang dilakukan secara berkala

II.7. Interpretasi Fisik

Interpretasi fisik bertujuan untuk mendapatkan informasi tentang status

fisik materi yang terdeformasi dengan menggunakan model matematika tertentu.

Model matematika dalam interpretasi fisik ini dibagi menjadi 2 metode, yaitu:

a. Metode statik

Metode statik adalah metode penyusunan model matematika yang

menunjukan deformasi sebagai fungsi dari beban dengan menggunakan

analisis korelasi antara data hasil pengamatan deformasi (misalnya

pergeseran) dengan pengamatan beban (penyebab-penyebab deformasi

yang bersifat internal dan eksternal)

b. Metode Deterministik

Menggunakan informasi beban, sifat yang terdeformasi, geometri benda,

dan model fungsional tegangan dan regangan yang digunakan untuk

membuat model matematika antara parameter deformasi dari beban.

BAB III

KESIMPULAN

1. Bendungan dibangun untuk mengatasi permasalahan kebutuhan air yang

hampir pasti mempunyai kecendrungan tidak sejalan dengan tingkat

ketersediaannya baik terkait dengan dimensi waktu dan ruang, maupun

jumlah dan kualitasnya (Azdan, 2008).

2. Deformasi adalah perubahan kedudukan atau pergeseran secara absolut atau

relatif dari posisi suatu materi atau perubahan kedudukan dalam dimensi

linear. Perubahan kedudukan ini mengacu pada suatu sistem koordinat

referensi yang digunakan.

3. Ada 2 metode yang digunakan untuk pemantauan deformasi bendungan yakni

metode geodetic dan metode non geodetic.

4. Analisis deformasi dimaksudkan untuk menentukan kuantifikasi pergeseran

dan parameter-parameter deformasi, yang mempunyai karakteristik dalam

ruang dan waktu (charzanowski, 1986). Untuk melihat deformasi pada suatu

objek pengamatan, umumnya dilakukan pengamatan berulang pada beberapa

kala, dari pengamatan tersebut didapat parameter-parameter deformasi yang

memiliki karakteristik tersendiri dalam ruang dan waktu.