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: [email protected]
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.
Top Related