TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan
memenuhi syarat untuk menempuh ujian
Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
AndryGunawanLumbanGaol
NIM 080404015
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih-Nya sehingga
penulis mampu menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
Laporan tugas akhir ini berjudul "Perhitungan Stabilitas Bendung pada
Proyek PLTM Aek Sibundong Sijamapolang". Tugas akhir ini disusun untuk
diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi teknik sumber
daya air pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas
dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya :
1. Bapak Ivan Indrawan,ST.MT, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
bimbingan, masukan, dukungan dan meluangkan waktu dan pikiran dalam
membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik USU.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik USU.
4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Koordinator Sub Jurusan teknik sumber daya
air, Teknik Sipil USU , dan dosen pembanding saya juga serta Bapak Dr.Ir.A.
Perwira Tarigan, MSc.
5. Pihak Humbahas Bumi Energi (HBE) yang bersedia memberikan data-data yang
6. Keluargaku yang tercinta, terutama kedua orang tuaku, Bapak J. Lumban Gaol,
dan Ibu S.R. Purba, SPd, adik saya (chandra, Fernando, Putri) serta Viennaroito
Sihaloho atas doa, dan dukungan dalam mengerjakan tugas akhir ini.
7. Buat teman-teman seperjuangan 2008, Aran, David, Sutan, Jatendra, Aldridge,
Ambon, Ilham, David, Erik, Hermanto, Boy, Jevri, dan teman-teman angkatan
2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya. Kepada abang dan kakak senior
serta adik-adik 2009, 2010, 2011.
Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan yang
disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh karena
itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca.
Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas Akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati.
Medan, Mei 2014
Penulis
Andry Gunawan L. Gaol
ABSTRAK
Pembangkit listrik tenaga minihdro (PLTM) adalah pembangkit listrik tenaga
air dengan kisaran output daya antara 100 kw sampai dengan 5000 kw. PLTM Aek
Siundong yang berada di Kecamatan Sijamapolang, Kabupaten Humbang
Hasundutan adalah sebuah PLTM yang memiliki dua turbin memiliki daya produksi
sebesar 2,5 MW untuk masing-masing turbinnya.Hasil dari analisa bahwa curah
hujan maksimum periode ulang 100 tahun R100 untuk masing-masing metode Log
Pearson dan Gumbel adalah 218,776 mm dan 213,5268 mm, sedangkan debit banjir
untuk periode ulang 100 tahunan untuk metode Rasional dan metode Hasper
diperoleh masing-masing 331,44 m3/dtk dan 470,186 m3/ dtk. Berdasarkan analisa
gaya dan pengkalkulasian hasil perhitungan gaya untuk peninjauan gaya guling dan
geser bendung diperoleh faktor keamanan bendung untuk guling pada kondisi normal
adalah 5,8 dan pada kondisi banjir sebesar 2,84 , sedangkan untuk tinjauan gaya geser
untuk kedua kondisi dan mengacu pada ada tidaknya pengaruh gaya gempa adalah
3,77 dan 2,9 serta 1,96 dan 1,6 . Sedangkan nilai daya dukung tanah izin yang
diperoleh dengan empat metode yang dipergunakan mendapatkan hasil, qa Terzaghi
= 1,912 kg/cm2 ,qa Mayerhoft = 1,823 kg/cm2 , qa Hansen = 1,7 kg/cm2 dan qa Vesic
= 2,119 kg/cm2.
Berdasarkan hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa bendung aman
terhadap geser, guling dan keruntuhan tanah. Yang menjadi perhatian adalah
sebaiknya pengelola lebih memperhatikan lingkungan bendung PLTM.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Harga-Harga Koefisien Kontraksi Pilar (Kp) ... 13
Tabel 2.2 Harga-Harga Koefisien Kontraksi Abutment (Ka)12 ... 14
Tabel 2.3 Distribusi Log Pearson Tipe untuk Koefisien Assimetri Cs ... 16
Tabel 2.4 Harga Reduced Mean dan Reduced Standard Deviation ... 18
Tabel 2.5 Harga Reduced Variate ... 19
Tabel 2.6 Berat Jenis Material ( ρ ) ... 32
Tabel 2.7 Koefisien Tekanan Berdasarkan Jenis Material Kandungan Lumpur ... 33
Tabel 2.9 Periode Ulang dan Percepatan Gempa ... 38
Tabel 2.10 Faktor Gesek Berdasarkan Material dibawah Pondasi ... 42
Tabel 2.11 Persamaan Terzaghi sesuai Tipe Pondasi ... 44
Tabel 2.12 Faktor Daya Dukung Tanah menurut Terzaghi ... 45
Tabel 2.13 Faktor Kedalaman dan Kemiringan menurut Mayerhoft ... 45
Tabel 2.15 Faktor Keamanan Daya Dukung Tanah ... 50
Tabel 4.1 Data Curah Hujan di lokasi PLTM ... 63
Tabel 4.2 Perhitungan dengan Metode Log Pearson ... 64
Tabel 4.3 Hasil Rekapitulasi Metode Log Pearson ... 65
Tabel 4.4 Nilai Reduced Variate hingga Periode Ulang 100 tahun ... 66
Tabel 4.5 Perhitungan dengan Metode Gumbel ... 68
Tabel 4.6 Hubungan Debit Banjir Metode Rasional dengan Analisa Curah Hujan ... 69
Tabel 4.7 Hubungan Debit Banjir Metode Hasper dengan Analisa Curah Hujan ... 70
Tabel 4.9 Perhitungan Gaya Akibat Tekanan Hidrostatis pada Kondisi
Normal... . 73
Tabel4.10 Perhitungan Gaya Akibat Tekanan Hidrostatis pada Kondisi Banjir ... 75
Tabel 4.11 Perhitungan Gaya Up Lift saat Kondisi Normal ... 81
Tabel 4.12 Perhitungan gaya horizontal untuk Up Lift pada Kondisi Normal ... 83
Tabel 4.13 Perhitungan Gaya Vertikal Akibat Gaya Up Liftpada Kondisi Normal ... 86
Tabel 4.14 Perhitungan untuk Gaya Up Liftpada Kondisi Banjir ... 87
Tabel 4.15 Perhitungan Gaya Horizontal Akibat Gaya Up Lift pada Kondisi Banjir ... 89
Tabel 4.16 Perhitungan Gaya Vertikal Akibat Gaya Up Liftpada Kondisi Banjir ... 63
Tabel 4.17 Rekapitulasi Data Tanah di Lokasi Bendung ... 91
Tabel 4.18 Perhitungan Gaya Akibat Gempa ... 93
Tabel 4.19 Ringkasan Nilai Gaya dan Momen pada Bendung Kondisi Normal ... 94
Tabel 4.20 Ringkasan Nilai Gaya dan Momen pada Bendung Kondisi Banjir ... 95
Tabel 4.21 Pengecekan Stabilitas Kondisi Air Normal ... 95
Tabel 4.22 Pengecekan Stabilitas Kondisi Air Banjir ... 99
Tabel 4.23 Hasil perhitungan Eksentrisitas ... 100
Tabel 4.24 Hasil untuk Perhitungan Daya Dukung Tanah Kondisi Normal ... 110
Tabel 4.25 Hasil Untuk Perhitungan Daya Dukung Tanah Kondisi Banjir ... 111
Bendung ... 111
Tabel 4.27 Hasil untuk perhitungan Pengecekan Stabilitas Pondasi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lebar Efektif Suatu Bendung ... 12
Gambar 2.2 Mercu Tipe Bulat dengan Jari-Jari yang sama dan berbeda ... 21
Gambar 2.3 Tekanan pada Mercu Bulat sebagai Fungsi perbandingan H1 / r ... 22
Gambar 2.4 Koefisien Co untuk Bendung Mercu Bulat sebagai Fungsi H1 / r ... 23
Gambar 2.5 Harga koefisien C1 sebagai fungsi banding P / H1 ... 23
Gambar 2.6 Harga Koefisien C2 untuk Pelimpah Ogee dengan Muka Hulu Miring ... 24
Gambar 2.8 Panjang Kolam (Lj) Berdasarkan Loncatan Air ... 27
Gambar 2.9 Hubungan Percobaan antara Fr, Y3 / Y1 dan n / Y1 untuk
Gambar 2.14 Bagian Terlemah pada Bendung ... 39
Gambar 3.2 Diagram Metodologi Penelitian ... 58
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Tekanan Pada Mercu ... 78
Gambar 4.2 Gaya akibat berat sendiri ... 81
Gambar 4.4 Gaya Hidrostatis Pada Saat Banjir ... 86
Gambar 4.5 Diagram Rekapitulasi Gaya Up Lift Kondisi Normal ... 88
Gambar 4.6 Diagram Rekapitulasi Gaya Up Lift Kondisi Banjir ... 92
DAFTAR NOTASI
Ni Berat bahan deposit yang terbenam ( ton/m3)
d Kedalaman lumpur ( m )
Sudut geser
n Tinggi ambang ujung
Yc Kedalaman air di atas ambang
V Kecepatan aliran
Y Kedalaman air hilir
Q Debit banjir rencana (m3/detik)
Cd Koefisien debit pengaliran,
g Percepatan gravitasi (m/detik2)
Be Lebar efektif mercu bendung ( m)
H1 Tinggi energi di atas mercu bendung
ܳ Debit banjir pada periode ulang n tahun (m3/dtk) Koefisien pengaliran (run off coefisient)
ߚ Koefisien reduksi (reductin coeffisient)
t Durasi curah hujan (jam)
Lt Panjang sungai (km)
i Kemiringan dasar sungai
F Luas catchment area (km2)
q Run off (m3/dtk/ km2)
R Distribusi hujan harian maksimum pada periode ulang n tahun (mm) .
I Kelebatan curah hujan dalam waktu t
t Waktu kumpul hujan pada DAS,
C Koefisien limpasan
Qt Luapan puncak, debit banjir rencana
Rt Hujan dengan periode balik t tahun
Sx Standard penyimpangan
Cs Koefisien Assimetri
Ri Curah hujan rata-rata maksimum pada tahun tertentu
Kp Koefisien konstransi pilar
Be Lebar efektif bendung (m)
U Gaya tekanan ke atas (kg)
Berat jenis air (kg/m3)h1 Kedalaman air pada tumit (m)
t Tebal tapak lantai bendungan (m)
Pa Besar tekanan tanah aktif akibat q ( kg/m)
C Hambatan lekat (kg/m3)
ad Percepatan gempa rencana (cm/det2)
aC Percepatan kejut dasar (cm/det2)
α Koefisien gempa (kg/m)
z Faktor yang tergantung kepada letak geografis
Fg Gaya gempa (kg/m)