x
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
SURAT PERNYATAAN... iii
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
LEMBAR PERSEMBAHAN ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR NOTASI ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan ... 2 1.4. Batasan Masalah ... 2 1.5. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Tinjauan Terhadap Penelitian Sebelumnya ... 4
2.2. Bendungan ... 5
2.2.1. Tipe Bendungan Berdasarkan Ukuran ... 5
2.2.2. Tipe Bendungan Berdasarkan Tujuan Pembangunan ... 6
2.2.3. Tipe Bendungan Berdasarkan Penggunaan ... 6
2.2.4. Tipe Bendungan Berdasarkan Jalannya Air ... 6
2.2.5. Tipe Bendungan Berdasarkan Konstruksi ... 6
2.2.6. Tipe Bendungan Berdasarkan Fungsi ... 10
2.3. Tanah ... 11
2.3.1. Sistem Klasifikasi Unified ... 11
xi
2.4.1. Modulus Elastisitas ... 14
2.4.2. Angka Poisson... 14
2.4.3. Sudut Geser Dalam ... 15
2.4.4. Kohesi ... 16
2.5. Kekuatan Geser Tanah ... 17
2.6. Lereng ... 20
2.7. Analisis Stabilitas Lereng ... 20
2.7.1. Analisis Stabilitas Lereng Metode Morgenstern-Price ... 24
2.7.2. Analisis Stabilitas Lereng Metode Spencer ... 26
2.7.3. Analisis Stabilitas Lereng Metode Simplified Bishop ... 27
2.8. Rembesan Pada Tubuh Bendungan ... 28
2.8.1. Erosi Buluh (Piping) ... 30
2.9. Material Timbunan ... 31
2.9.1. Material Zona Kedap Air ... 31
2.9.2 Material Zona Filter ... 33
2.9.3. Material Batu... 34
2.9.4. Material Lain - lain ... 34
2.10. Pengaruh Gempa ... 35
2.10.1. . Gempa Dasar Operasi (Operational basis Earthquake, OBE) ... 36
2.10.2. Gempa Desain Maksimum (Maximum design Earthquake, MDE) ... 36
2.10.3. Klasifikasi Kelas Resiko ... 36
2.10.4. Metode Analisis Stabilitas Statis Semu (Pseudostatic Stability Analysis)... 38
2.10.5. Analisis Respons Dinamik Simplifikasi ... 39
2.11. Angka Keamanan ... 42
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 44
3.1. Metodelogi ... 44
3.2. Lokasi Penelitian ... 45
3.3. Data Teknis Bendungan ... 46
xii
3.3.2. Pengelak ... 46
3.3.3. Cofferdam ... 47
3.3.4. Bendungan ... 47
3.4. Data Tanah Sekunder ... 47
3.5. Data-data yang diperlukan ... 49
3.6. Analisis kapasitas rembesan bendungan dengan aplikasi SLIDE v.6.0 ... 49
3.7. Analisis Stabilitas Lereng Bendungan dengan aplikasi SLIDE v.6.0 ... 54
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 57
4.1. Stratifikasi Tanah Dasar ... 57
4.2. Parameter Kekuatan tanah ... 57
4.2. Konfigurasi Bentuk Inti Bendungan ... 59
4.3. Analisis Rembesan Melalui Tubuh Bendungan... 61
4.2.1. Analisis Terhadap Erosi Buluh (Piping) ... 62
4.4. Analisis Stabilitas Lereng ... 64
4.4.1. Analisis Stabilitas Lereng Tanpa Pengaruh Beban Gempa . 65 4.4.2. Penentuan Kelas Resiko Bendungan Sungai Tondano ... 66
4.4.3. Koefisien Gempa Bendungan ... 66
4.4.4. Analisis Stabilitas Lereng dengan Pengaruh Gempa OBE .. 71
4.4.5. Analisis Stabilitas Lereng dengan Pengaruh Gempa MDE . 73 4.4.6. Perhitungan Alihan Tetap Makdisi-Seed ... 74
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 89
5.1. Kesimpulan ... 89
5.2. Saran ... 90 DAFTAR PUSTAKA
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klasifikasi Bendungan Urugan ... 9
Tabel 2.2. Hubungan jenis tanah dengan angka poisson ... 15
Tabel 2.3. Korelasi Nilai N-SPT dengan Nilai Cu tanah lempung ... 17
Tabel 2.4. Klasifikasi kemiringan lereng menurut USSSM dan USLE ... 20
Tabel 2.5. Kriteria faktor resiko untuk evaluasi keamanan bendungan ... 37
Tabel 2.6. Kelas resiko bendungan dan bangunan air ... 37
Tabel 2.7. Kriteria Beban gempa untuk desain bendungan ... 38
Tabel 2.8. Persyaratan Faktor keamanan minimum stabilitas bendungan urugan 43 Tabel 3.1. Data hasil penyelidikan tanah di lapangan dengan SPT ... 48
Tabel 3.2. Data hasil penyelidikan tanah di laboratorium ... 48
Tabel 4.1. Hasil Pengujian SPT ... 57
Tabel 4.2. Keamanan terhadap debit rembesan ... 61
Tabel 4.3. Angka Keamanan terhadap gejala Piping ... 63
Tabel 4.4. Analisa Stabilitas Lereng Tanpa Pengaruh Beban Gempa ... 65
Tabel 4.5. Kelas Resiko Bendungan Kuwil Kawangkoan ... 66
Tabel 4.6. Nilai Percepatan Puncak Gempa di Permukaan Tanah Untuk Berbagai periode Ulang. Lokasi : LU : 1o 26 ’ 31” ; BT : 124o 55’49” ... 67
Tabel 4.7. Percepatan gempa desain untuk T=100 tahun dan T=10.000 tahun .... 71
Tabel 4.8. Analisa Stabilitas Lereng dengan Pengaruh Beban Gempa OBE ... 71
Tabel 4.9. Analisa Stabilitas Lereng dengan Pengaruh Beban Gempa MDE ... 73
Tabel 4.10. Alihan Tetap Bendungan Kuwil Kawangkoan pada lereng hilir dengan metode Simplified Bishop di bentuk inti asli ... 87
Tabel 4.11. Alihan Tetap Bendungan Kuwil Kawangkoan pada lereng hilir dengan metode Spencer di bentuk inti asli ... 87
Tabel 4.12. Alihan Tetap Bendungan Kuwil Kawangkoan pada lereng hilir dengan metode Morgenstern-Price di bentuk inti asli ... 87
Tabel 4.13. Alihan Tetap Bendungan Kuwil Kawangkoan pada lereng hulu dengan metode Simplified Bishop di bentuk inti asli ... 88
Tabel 4.14. Alihan Tetap Bendungan Kuwil Kawangkoan pada lereng hulu dengan metode Spencer di bentuk inti asli ... 88
xiv
Tabel 4.15. Alihan Tetap Bendungan Kuwil Kawangkoan pada lereng hulu dengan metode Morgenstern-Price di bentuk inti asli ... 88
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Bendungan urugan tipe homogen ... 7
Gambar 2.2. Bendungan urugan tipe zonal ... 8
Gambar 2.3. Bendungan urugan tipe membran ... 8
Gambar 2.4. Klasifikasi Tanah berdasarkan Unified ... 13
Gambar 2.5. Korelasi Modulus Elastisitas untuk tanah lempung berdasarkan nilai PI dan OCR ... 14
Gambar 2.6. Korelasi nilai NSPT dengan ϕ untuk tanah non kohesif ... 15
Gambar 2.7. Korelasi ϕ pada tanah lempung Normally Consolidated... 16
Gambar 2.8. Korelasi antara nilai N-SPT dan Cu pada tanah kohesif ... 17
Gambar 2.9. Kriteria Kegagalan Mohr dan Coloumb ... 19
Gambar 2.10. Analisa Stabilitas Lereng tak terhingga ... 22
Gambar 2.11. Bidang longsor CircularSumber : Herman, 2010 ... 24
Gambar 2.12. Bidang Longsor Non-circular ... 24
Gambar 2.13. Gaya yang bekerja pada irisan metode Morgenstern-Price ... 25
Gambar 2.14. Gaya-gaya yang bekerja pada irisan... 28
Gambar 2.15. Contoh Kegagalan pada bendungan tipe urugan akibat rembesan . 28 Gambar 2.16. Jaringan Trayektori pada sebuah bendungan urugan ... 29
Gambar 2.17. Proses Terjadinya Erosi Buluh (Piping)... 30
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ... 44
Gambar 3.2. Lokasi Bendungan Sungai Tondano ... 45
Gambar 3.3. Denah Bendungan Sungai Tondano ... 46
Gambar 3.4. Membuat geometri dari bendungan dengan Line ... 49
Gambar 3.5. Menentukan Boundaries ... 50
Gambar 3.6. Define Material ... 50
Gambar 3.7. Assign Material ... 51
Gambar 3.8. Melakukan Analisis rembesan dengan metode Steady State FEA ... 51
Gambar 3.9. Menentukan parameter hidraulis ... 52
Gambar 3.10. Mendefinisikan Mesh ... 52
Gambar 3.11. Menentukan muka air bendungan ... 53
xvi
Gambar 3.13. Hasil prediksi garis freatik ... 54
Gambar 3.14. Laman Slope Stability... 54
Gambar 3.15. Menentukan Analisis lereng U/S atau D/S ... 55
Gambar 3.16. Menentukan Bidang longsor lereng ... 55
Gambar 3.17. Melakukan perhitungan ... 56
Gambar 3.18. Bidang longsor yang terjadi pada bendungan ... 56
Gambar 4.1. Bentuk Inti Bendungan Asli ... 60
Gambar 4.2 Bentuk Inti Bendungan Tegak Vertikal ... 60
Gambar 4.3. Bentuk Inti Bendungan Miring ... 61
Gambar 4.4. Debit rembesan yang terjadi pada bentuk inti tegak ... 62
Gambar 4.5. Gradien keluaran hasil rembesan pada inti tegak ... 63
Gambar 4.6. Grafik hubungan gradien keluaran dengan nilai FS ... 64
Gambar 4.7. Stabilitas lereng pada kondisi statik pada bagian hilir ... 65
Gambar 4.8. Peta Gempa untuk periode ulang gempa 100 tahun ... 68
Gambar 4.9. Peta Gempa untuk periode ulang 10.000 tahun... 69
Gambar 4.10. Menentukan titik tinjau bidang gelincir berdasarkan y/H ... 71
Gambar 4.11. Stabilitas lereng dengan pengaruh gempa OBE pada bagian hilir . 72 Gambar 4.12. Stabilitas lereng dengan pengaruh gempa MDE pada bagian hulu 74 Gambar 4.13. Grafik hubungan regangan geser dengan G/Gmaks ... 75
Gambar 4.14. Grafik hubungan regangan geser dengan rasio redaman ... 75
Gambar 4.15. Grafik hubungan rasio redaman dan faktor koreksi ... 76
Gambar 4.16. Spektrum Percepatan gempa penormalan untuk pondasi diluvium 76 Gambar 4.17. Deformasi yang terjadi akibat gempa... 78
Gambar 4.18. Peta Magnitudo Maksimum dan Slip-rate sumber-sumber gempa 79 Gambar 4.19. Grafik perhitungan percepatan gempa kritis (ky) untuk lereng hilir dengan metode Simplified Bishop di bentuk inti asli ... 80
Gambar 4.20. Grafik perhitungan percepatan gempa kritis (ky) untuk lereng hulu dengan metode Simplified Bishop di bentuk inti asli ... 81
Gambar 4.21. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode Simplified Bishop di bentuk inti asli ... 82
Gambar 4.22. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode Spencer di bentuk inti asli ... 82
xvii
Gambar 4.23. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode
Morgenstern-Price di bentuk inti asli ... 83 Gambar 4.24. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode
Morgenstern-Price di bentuk inti tegak ... 83 Gambar 4.25. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode Spencer di bentuk inti tegak ... 84 Gambar 4.26. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode Simplified
Bishop di bentuk inti tegak ... 84 Gambar 4.27. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode Simplified
Bishop di bentuk inti miring ... 85 Gambar 4.28. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode Spencer di bentuk inti miring ... 85 Gambar 4.29. Grafik hubungan deformasi dan ky/kmaks dengan metode Spencer di bentuk inti miring ... 86