ANALISA PERKUATAN TEBING BATANG PASAMAN

ANALISA PERKUATAN TEBING BATANG PASAMAN

Sutan Okdini Surahmat, Nazwar Djali, dan Afrizal Naumar Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,

Universitas Bung Hatta, Padang

E-mail : sutanokdini@gmail.com, nazwardjali@yahoo.com, zalnaumar@yahoo.com

Abstrak

Analisa ini didasarkan karena curah hujan yang tinggi, palung alur sungai yang mengecil serta daya dukung lingkungan yang tidak memadai pada sungai Batang Pasaman terutama di daerah sekitar Jembatan lintas Simpang Empat – Ujung Gading ke arah hulu sungai, dimana air sungai meluap menggenangi pemukiman, perkebunan dan membahayakan infrastruktur jembatan tersebut. Oleh karena itu harus dilakukan penanganan bencana dengan melakukan perbaikan langsung terhadap kerusakan sungai yang terjadi dan melakukan pengendalian banjir. Untuk melakukan pengendalian banjir, digunakan data geografis, data topografi, data curah hujan dan data tanah. Berdasarkan perhitungan debit banjir rencana 2, 5, 10, 20 dan 25 tahunan, direncanakan dimensi penampang dan perkuatan tebing dengan talud 1:1,5. Untuk dimensi penampang dengan koefisien manning 0,03 didapatkan tinggi penampang 2,55 m ,lebar 200 m dengan gerusan setinggi 1 m untuk Batang Pasaman, dan untuk Batang kenaikan didapatkan tinggi penampang 2,55 m, lebar sungai 115 m dan gerusan setinggi 1,5 m. Sedangkan untuk tinggi perencanaan perkuatan tebing ini adalah 3,55 m, didapatkan bahwa factor keamanan yang diperoleh berada diatas factor keamanan yang telah disyaratkan dan perencanaan dimensi tembok penahan sudah mampu untuk menahan gaya guling, geser dan daya dukung.

ANALYSIS OF STRENGTHENING CLIFFS STEM PASAMAN

Sutan Okdini Surahmat, Nazwar Djali and Afrizal Naumar

Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta University, Padang

E - mail : sutanokdini@gmail.com, nazwardjali@yahoo.com, zalnaumar@yahoo.com

Abstract

This analysis was based because of high rainfall, river flow decreases trough and environmental capacity is inadequate in Batang river Pasaman especially in the area around the bridge cross Simpang Empat - Edge Ivory river upstream, where the river floods inundate settlements, plantations and endanger the bridge infrastructure. Therefore, it must be done by improving disaster management directly to the damage occurred and the river to control flooding. To perform flood control, use of geographic data, topographic data, rainfall data and soil data. Based on the calculation of flood discharge plan 2, 5, 10, 20 and 25 annual, cross-sectional dimensions and reinforcement planned cliff with talud 1:1.5. For the cross-cross-sectional dimensions of the Manning coefficient of 0,03 obtained cross-sectional height of 2.55 m, a width of 200 m to 1 m tall scour for Rod Pasaman, and to obtain high- rise Trunk cross-section of 2.55 m, a width of 115 m and scour the river as high as 1,5 m. While planning for retrofitting high this cliff is 3,55 m, it was found that the safety factor obtained is above the safety factor has been required and planning dimensions of the retaining wall has been able to withstand the force of rolling, sliding and bearing capacity.

Pendahuluan

Banjir dan kerusakan yang diakibatkannya adalah permasalahan yang sering melanda daerah permukiman dan prasarana infrastruktur dalam daerah penguasaan sungai. Curah hujan yang tinggi, palung alur sungai yang mengecil serta daya dukung lingkungan yang tidak memadai pada suatu daerah aliran sungai adalah termasuk parameter utama penyebab banjir. Tidak terkecuali hal ini terjadi pula pada Batang Pasaman, terutama di daerah sekitar Jembatan lintas Simpang Empat – Ujung Gading ke arah hulu sungai, dimana air sungai meluap mengenangi pemukiman, perkebunan dan membahayakan infrastruktur jembatan tersebut.

Batang Pasaman merupakan sungai di Kabupaten Pasaman Barat yang bermuara ke Lautan Hindia. Pada waktu banjir daya rusak sungai tersebut cukup tinggi sehingga dinamika morfologi berupa perubahan alur sungai terus terjadi dari tahun ke tahun. Hal ini ditandai dengan perubahan alur pada sungainya hingga pemutusan meandering sungainya secara alamniah. Meandering sungai Batang Pasaman cukup banyak baik di hulu maupun di hilir jembatan hingga muara, sebagian besar berada di daerah perkebunan. Kondisi Sungai seperti ini rawan terhadap kestabilan tebing sungai, lambatnya aliran banjir menuju muara, dan pelurusan alamiah oleh sungai tu sendiri. Luapan sungai akibat banjir merusak areal lahan

pertanian, perkebunan, permukiman, prasarana jalan dan prasarana umum lainnya sehingga berakibat terganggunya perekonomian masyarakat.

Salah satu upaya untuk penanganan bencana sebagai upaya recovery infrastruktur dalam aspek pembangunan persungaian adalah melalui kegiatan yang bersifat represif, yaitu perbaikan langsung terhadap kerusakan sungai yang terjadi dan melakukan pengendalian banjir. Pengendalian banjir dapat berupa kegiatan Normalisasi, Shortcut, Chekdam, Groundsil, Retainingwall, Liedam, Tanggul, Slope Protection, Sheetpile, Bangunan Pengarah ataupun bangunan lain yang diperlukan pada aliran sungai Batang Pasaman. Produk kegiatan tersebut akan dijadikan sebagai pedoman dalam pelaksanaan kegiatan fisik konstruksi nantinya. Pada perencanaan ini sekaligus disiapkan suatu areal yang harus dibebaskan oleh pemerintah sedemikian rupa sehingga pengendalian banjir batang Pasaman ini dapat menjadi suatu kawasan yang merupakan daerah kawasan sepadan sungai yang bebas dan dapat dimanfaatkan untuk menjaga kelancaran operasional dan pemeliharaan sungai serta menjadi kawasan fasilitas umum yang berpotensi sebagai kawasan wisata.

Metodologi

Dalam perencanaan ini untuk menghitung curah hujan rata – rata, ada 2 metode yang dilakukan, yaitu :

a. Metode Rata-rata Aljabar b. Metode Poligon Thiessen

Perhitungan dengan Metode Thiessen :

Untuk perhitungan curah hujan

rata-rata menggunakan metode Thiesen,

pengambilan metode ini berdasarkan faktor

luas DAS yang > 500 km2.

Luas Catchment Area (F) = 1536,53 km2 Panjang Sungai (L) = 115,05 km

Leff (0,9 x L) = 0,9 . 115,05 km

= 103,54 km

Elevasi Hulu Sungai = 0,0734 m

Elevasi Hilir Sungai = 0,0053 m

Beda Tinggi ( ) = 0,0734 m–0,0053 m

= 0,0681 m

Kemiringan Sungai (S) = ( )

= = 0,00059 m

Hujan rata-rata DAS dapat dihitung dengan

persamaan berikut : = atau R R R Rrata



A. A



B. B...



N N Dimana : α = Koefisien aliran = Sungai Pengaliran LuasDaerah un SuatuStasi Pengaliran LuasDaerah

= Tinggi curah hujan rerata.

RA, RB, RC,RD...Rn =

Curah hujan maksimum pada stasiun

A,B,C,D...n

A1, A2, A3 = Ruas daerah yang

terwakili oleh stasiun A,B,C,d...n

A = Luas catchment area.

Setelah dihitung parameter curah hujan, selanjutnya dapat kita hitung intensitas curah hujan dengan memakai rumus Mononobe (Suripin, 2003) yaitu :

3 2 24 24 24 _      c t R I Sta. Ujung Gading

Sta. Silaping

Sta. Jambak Sta. Rao

Sta. Suka Menanti

Sta. Kampung Ampat

Sta. Bonjol

SKALA:

Sta. Gumarang

Sta. Muara Tantang

Legenda:

Sungai Batas DAS Garis pantai Stasiun Hujan

Dimana :

I = Intensitas hujan (mm/jam) tc = Koefisien pengaliran (jam) R24 = Curah hujan maksimum harian (selama 24 jam) (mm)

Waktu konsentrasi (tc) adalah waktu yang diperlukan air untuk mengalir dari permukaan tanah sampai saluran terdekat. Jadi salah satu metoda untuk perhitungan waktu konsentasi, dipakai rumus yang telah dikembangkan oleh Kirpich ( 1940 ) dalam (Suripin, 2003) yang dapat ditulis sebagai berikut :

Dalam system perhitungan periode ulang hujan rencanan ini memakai Metode Hasper dan Metode Gambel. Sedangkan Dalam menghitung banjir rencana Batang Kenaikan dan Batang Pasaman menggunakan Metode Rasional dan Metode Hasper, dengan rumus :

- Metode Rasional (Suripin, 2003), yaitu: Q = 0,278.C.I.A

Dimana :

Q = Debit (m3/dt)

C = Koefisien aliran permukaan I = Intensitas hujan (mm/jam) A = Luas daerah pengaliran (km2)

- Metoda Hasper (Suripin, 2003), yaitu :

Analisa Curah Hujan Rencana

Curah hujan return period atau curah hujan rencana adalah perkiraan besarnya curah hujan yang akan terjadi pada periode tertentu seperti curah hujan 5 tahunan, 10 tahunan, 25 tahunan, 50 tahunan, 100 tahunan dan 200 tahunan. Data curah hujan return periodini nantinya yang akan dipergunakan untuk mencari debit banjir rencana.

Untuk perhitungan curah hujan rencana ini dapat dipakai beberapa metode seperti metode gumbel dan metode hasper.

Metode Gumbel

Data-data metode ini yang harus tersedia adalah curah hujan tahunan dengan pengamatan minimum 10 tahunan.

Rumus : R = Sx Sn Yn Yt R   Sx = 1 ) ( 2  



n R R Dimana :

R = Hujan dengan return periode T (mm)

= Curah hujan maksimum rata-rata (mm)

N = Banyak data tahun pengamatan Sx = Standart deviasi

Yn = Reduced mean

(hubungan dengan banyak data, n) YT = Reduced variate

(hubungan dengan return Period, t)

77 , 0 0195 , 0       S L t_c          xF xF

a

07 , 0 1 012 , 0 1

Sn = Reduced standar deviation (hubungan dengan banyaknya data, n) Nilai YT, Yn dan Sn telah ditetapkan dalam tabel (lampiran).

Metode Hasper

Dengan menggunakan data curah hujan tertinggi pertama dan data curah hujan tertinggi kedua maka didapatkan curah hujan pada return periode dengan menggunakan rumus :             2 2 ! 1 2 1 U R R U R R S Dimana :

RT = Curah maksimum dengan priode

ulang T tahun (mm)

R = Hujan maksimum rata-rata (mm) R1 = Hujan maksimum pertama.

R2 = Hujan maksimum kedua

S = Standar deviasi

UT = Variabel standar untuk periode

ulang T

Selain yang diatas ada lagi variabel yang lain yaitu :

Tm =

m n 1

n = Jumlah tahun pengamatan

Hasil Dan Pembahasan

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, direncanakan dimensi penampang trapesium dengan talud 1:1,5 yang direncanakan dapat

menampung debit yang ada. Untuk hasil dimensi penampang Batang Pasaman adalah :

Gambar : Dimensi Penampang Muka Air Banjir

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Sedangkan untuk hasil dimensi penampang Batang Kenaikan adalah :

Gambar : Dimensi Penampang Muka Air Banjir

(Sumber : Perhitungan )

Dalam perencanaan ini hasil diatas didapatkan dengan cara melakukan tahapan perhitungan, yang dimulai dengan menghitung curah hujan memakai metoda rata – rata aljabar, metoda hasper dan metoda gumbel didapatkan dari data curah hujan harian maksimum yang diambil dari stasiun klimatologi yang dapat mewakili daerah direncanakan. Dalam hal ini dipakai data

curah hujan dari penangkaran hujan Stasiun Silaping, Stasiun Rao, Stasiun Sontang, Stasiun Jambak, Stasiun Kampung Ampat, Stasiun Suka Menanti dan Stasiun Ujung Gading.

Setelah didapatkan data curah hujan selanjutnya kita dapat menentukan metoda yang digunakan untuk menentukan frekuensi curah hujan dengan menghitung faktor deskriptornya statiknya, yaitu :

 Rata-rata (Xr, Yr)

 Standar Deviasi (S)

 Koefisien Variant (Cv)

 Koefisien Skew (Cs)

 Koefisien Kurtosis (Ck)

Setelah didapatkan factor tersebut didapatkan metode yang dipakai adalah Metode Hasper dan Metode Gumbel yang kemudian digunakan untuk menghitung periode ulang hujan seingga didapatkan hasil dan dirata-ratakan.

Selanjutnya untuk penentuan intensitas curah hujan curah hujan memakai rumus :

Dimana :

I = Intensitas curah hujan (mm/jam) tc = Waktu konsentasi (jam)

S = Kemiringan saluran (m)

Setelah dihitung intensitas curah hujan selanjutnya debit rencana air hujan dihitung berdasarkan perhitungan intensitas curah hujan dengan menggunakan Metode Rasional yaitu dengan rumus :

Qah = f. C. I. A

Sedangkan untuk Metode Hasper menggunakan rumus :

Q = ɑ. ß. qn. F

Setelah itu dilanjutkan untuk menghitung perencanaan dimensi penampang sungai.

Dalam menghitung dimensi penampang Batang Pasaman dan Batang Kenaikan, direncanakan penampang sungai berbentuk trapesium, dengan pertimbangan penampang ini dapat menampung debit rencana 25 tahunan.

Dalam menghitung dimensi penampang digunakan asumsi sebagai berikut :

 Besarnya jagaan (Freeboard) yang dipakai yaitu 0,8 m.

 Nilai koefisien kekasaran Manning dipakai 0,03.

 Nilai kemiringan dasar saluran berdasarkan masing-masing ruas

Contoh perhitungan dimensi penampang berbentuk trapesium, dengan talud 1:1,5. Data Desain : Qdesain = 763,113 m3/detik I dasar sungai = 0,00059 Direncanakan : L H S S L t t R I c c                 385 . 0 2 3 2 * 1000 * 87 . 0 24 24

Lebar b = 200 m Tinggi h = 2,55 m Koef Manning (n) = 0,03 Perhitungan : A = ( 200 + ( 1,5 x 2,55 ) ) 2,55 = 519,754 m2 P = 200 + ( 2 x 2,55 x ) = 209,194 m R = 519,754 / 209,194 = 2,484 m V = 1/0,03x 2,4842/3 x 0,000591/2 = 1,477 m/detik Q = 519,754 x 1,477 = 767,677 m3/detik > Qdesain Tinggi Penampang untuk Qdesain = 763,113 m3/detik adalah (h) = 2,55 m.

Tinggi tanggul ( h + w ) adalah = 2,55 + 0,8 = 3,35 m.

Sedangkan untuk contoh perhitungan scouring/gerusan adalah sebagai berikut : Data Desain : Qdesain = 763,113 m³/dt Lebar ( b )= 200 m n = 0,03 D50 = 2,00 mm = 0,002 m Perhitungan : q0 = 763,113 / 200 = 3,816 m Y _{= 0,38 x 3,816}0,67 _{x 0,002}-0,17 = 2,681 m

Maka dalam gerusan dari dasar sungai adalah 2,681 - 2,55 = 0,131 ~ 1 m

Stabilitas Tebing

Penanganan permasalahan banjir didaerah Pengaliran Sungai Batang Pasaman didasarkan atas hasil kajian yang didukung oleh data primer dan data sekunder yang telah dilakukan pada tahap sebelumnya. Sumber lain adalah indikator di lapangan dimana titik rawan banjir diperoleh dari informasi masyarakat.

Pemilihan lokasi pada Patok BTP.01~BTP.09 dilakukan karena terkait lokasi yang terdapat dimana bentuk alur sungai yang berbelok, kedalaman mencapai 3,55 m, yang dapat menyebabkan scouring/gerusan, sehingga dapat merusak dinding sungai.

Untuk pencarian berikutnya, diperlukan data-data sebagai berikut :

- Berat isi tanah (γs2) = 1,324 t/m

3 (γs1) = 1,744 t/m

3 - Sudut geser tanah (φ) = 15° - Kohesi (C1) = 1,40

Perhitungan Kelongsoran Lereng

Untuk : I = 30º dan Ø = 15º

Didapat nilai Ns = 0,025



( Kurva stabilitas lereng taylor )

Fs = = = 10,53

øºd = ( øº ) = ( 15 ) = 19,76 ~ 10º

untuk i = 30º , ø = 10º didapat Ns = 0,043 Fs = = = 6.5

Fs > 16,02

6,5 > 16,5 ( Maka lereng akan runtuh )

Perencanaan Perkuatan Tebing

Upaya penanganan dilakukan dengan cara struktural perkuatan tebing direncanakan dengan konstruksi pasangan batu kali.

Adapun dalam perencanaan ini penulis menghitung stabilitas perkuatan tebing dengan konstruksi pasangan batu kali pada penampang patok P.10 tanggul kiri Batang Pasaman Hilir.

Dengan didapat hasil perhitungan sebelumnya, yaitu :

 Qdesain = 763,113 m3/dt

 Tinggi muka air (H) = 2,55 m

 Kecepatan aliran (V) = 3,74 m/dt

 Tinggi jagaan (F) = 1 m (tabel 2.3)

 Tinggi desain saluran (H’) = (H) + (F) = 2,55 + 1 = 3,55 m

Perhitungan stabilitas bertujuan untuk memeriksa stabilitas perkuatan tebing terhadap guling dan geser serta memeriksa tegangan tanah yang timbul akibat gaya yang ditimbulkan oleh beban konstruksi. Gaya-gaya yang bekerja antara lain :

 Akibat berat sendiri

 Akibat tekanan hidrostatis

 Akibat gaya gempa

 Akibat tekanan tanah

Contoh gambar perhitungan :

- Akibat berat sendiri : Dengan rumus : α = 33,8221 10 7 , 6 arctg Lengan momen W1 = 0,5/2 = 0,25 Momen = 2,2 x 0,25 = 0,55 T

- Akibat tekanan hidrostatis :

Gaya-gaya yang bekerja akibat

tekanan hidrostatis ditinjau saat kondisi

air banjir. Besar gaya yang timbul akibat

F =

½ .



w . h2

Dimana :

F = Gaya akibat tekanan air (T)



w = Berat jenis air (= 1 T/m3)

h = Tinggi air (m)

- Akibat gaya gempa :

Gaya gempa yang bekerja secara

horizontal pada titik tangkap gaya

berat sendiri bangunan.

Rumus :

He = ∑k.G = 0,1945 x 2,2 = 0,4279 T

Momen = 0,4279 x 1 = 0,4279 Tm

- Akibat tekanan tanah :

Gaya-gaya yang timbul akibat

tekanan tanah dapat dihitung dengan

rumus :

k =

½

.  . L2ka Dimana :

k = Gaya akibat tekanan tanah (T)

 = Berat jenis tanah (T/m3)  = Berat jenis efektif tanah(T/m3) - Tekanan tanah aktif,

Ka = tan² ( 45 - )

= tan² ( 45 - )

= 0,5888

- Tekanan tanah pasif,

Kp = tan² ( 45 + ) = tan² ( 45 + ) = 1,6984 -_ = s - w = 1,744 – 1.00 = 0,744 T/m3 -_ = s2 - w = 1,324 – 1.00 = 0,324 T/m3 Lengan momen : y – y = 1/3 . 1,00 + 2,55 + 2,00 = 4,88 m k1 = ½ .  . L2 ka = ½ 0,744 x 12 x 4,88 = 0,1815 Tm Momen horizontal = k1 . lengan momen y – y = 0,1815 x 4,88 = 0,8857 Tm

Perhitungan Stabilitas Terhadap Tebing Setelah dilakukan perhitungan terhadap gaya-gaya yang bekerja, selanjutnya dilakukan perhitungan stabilitas terhadap tebing.

Dengan rumus :

1. Kontrol terhadap guling

Sf1 = 1,5 Mg Mt Sf1 = 1,5 0538 , 32 8155 , 133  Sf1 = 4,1747 >1,5



( Aman terhadap guling ) 2. Kontrol terhadap geser

Sf2 = .tan301,2





H V Sf2 = .tan30 1,2 1543 , 8 0948 , 23 





Sf2 = 1,6352 > 1,2



( Aman terhadap geser ) 3. Kontrol eksentrisitas

e

= 6 2 B v Mg Mt B _         _ 



e

= 6 00 , 11 0948 , 23 0538 , 32 8155 , 133 2 00 , 11 _        

e

= 1,0937 < 1,8332



( Memenuhi syarat )

4. Kontrol terhadap daya dukung tanah

Diketahui :

Berat jenis tanah = 1,744 T/m3 Nilai kohesi = 1,40

Sudut geser dalam tanah = 15 Panjang dasar bangunan = 11,00 m

Dengan  = 15 dari tabel daya dukung Terzaghi didapat nilai :

Nc = 12,90 Nq = 4,40 N = 2,50 Maka : q = c.Nc + .D.Nq+0,5..B.N q = 1,40 x 12,90 + 1,744 x 2 x 4,40 + 0,5 x 1,744 x 11 x 2,50 q = 57,3872 T/m2 izin = 3 3872 , 57 = 19,1291 T/m2 izin B e B v         



6 1





1291 , 19 11 0937 , 1 . 6 1 11 0948 , 23 _       _  3,3519 < 19,1291



( Aman terhadap keruntuhan )





1291 , 19 11 2517 , 1 . 6 1 11 0948 , 23          0,8472 < 19,1291



( Aman terhadap keruntuhan ) Hasil perhitungan harus menunjukkan bahwa faktor keamanan yang diperoleh berada diatas faktor keamanan yang telah disyaratkan. Sehingga dinding penahan tanah yang direncanakan dan perencanaan dimensi tembok penahan sudah mampu untuk menahan gaya guling, geser dan daya dukung.

Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan, yaitu mulai dari pengolahan sampai pada tahap perhitungan dimensi penampang dan stabilitas tebing, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

 Data stasiun curah hujan yang dipakai dengan kurun waktu 21 tahun (1992– 2012) didapat dari stasiun penakar curah hujan Stasiun Silaping, Stasiun Rao, Stasiun Sontang, Stasiun Jambak, Stasiun Kampung Ampat, Stasiun Suka Menanti dan Stasiun Ujung Gading.

 Analisa curah hujan maksimum rata-rata dihitung menggunakan metode aljabar,

 Besarnya curah hujan rencana maksimum yang dihitung dengan merata-ratakan beberapa metode didapat

untuk periode ulang 2 tahun = 56.787, 5 tahun = 141.313, 10 tahun = 211.152, 20 tahun = 295.422 dan 25 tahunan = 323,335.

 Dari hasil perhitungan debit banjir, didapatkan adalah saluran trapesium yang dipertimbangkan dapat menampung debit banjir periode ulang 25 tahunan nantinya. Untuk itu hasil dimensi dari saluran digambarkan sebagai berikut :

Gambar : Dimensi Penampang Muka Air Banjir Batang Pasaman

Gambar : Dimensi Penampang Muka Air Banjir Batang Kenaikan

Daftar Pustaka

Suripin, M, Eng, Dr, Ir, “Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan”, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2004.

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan , “Drainase Perkotaan” , Penerbit Gunadharma, 1997.