74
ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN GUNUNG MERAPI (Studi Kasus Sabo Dam GE-C13, Kali Gendol) Skripsi Diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Oleh Sri Madiastuti NIM. 5113415003 TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2020

ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

  • Upload
    others

  • View
    23

  • Download
    7

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI

SEDIMEN GUNUNG MERAPI (Studi Kasus Sabo Dam

GE-C13, Kali Gendol)

Skripsi

Diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik Program Studi Teknik Sipil

Oleh

Sri Madiastuti

NIM. 5113415003

TEKNIK SIPIL

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2020

Page 2: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Nama :Sri Madiastuti

NIM :5113415003

Program Studi :Teknik Sipil

Judul Skripsi :Analisis Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen Gunung

Merapi (Studi Kasus Sabo Dam GE-C13, Kali Gendol

Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang panitia ujian

Skripsi Program Studi S-1 Teknik Sipil Fakultas Teknik UNNES.

Semarang,

Dosen Pembimbing 1

Dr. Yeri Sutopo, M.Pd., M.T

NIP. 196307301987021001

Page 3: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

iii

PENGESAHAN

Skripsi/ dengan judul Analisis Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen Gunung

Merapi (Studi Kasus Sabo Dam GE-C13, Kali Gendol) telah dipertahankan di

depan sidang Panitia Ujian Skripsi Fakultas Teknik UNNES pada ...

Oleh

Nama : Sri Madiastuti

NIM : 5113415003

Program Studi : Teknik Sipil

Panitia;

Ketua

Sekretaris

Aris Widodo S.Pd, M.T Dr.Rini Kusumawardani. S.T, M.T, M.Sc

NIP.19710207199031001 NIP. 197809212005012001

Penguji 1

Penguji 2 Penguji 3

Ir. Agung Sutarto. M.T Karuniadi Satrijo Utomo. S.T., M.T. Dr. Yeri Sutopo. M.Pd.,M.T

NIP.196104081991021001 NIP.197103141999031001 NIP.196307301987021001

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik UNNES

Dr. Nur Qudus., M.T.,IPM

NIP.196911301994031001

Page 4: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

iv

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi ini, adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar

akademik (Sarjana, Magister, dan/atau Doktor), baik di Universitas Negeri

Semarang (UNNES) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri,

tanpa bantuan pihak lai, kecualiarahan Pembimbing dan masukan tim peguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis

atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas

dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama pengarang

dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari

terdapat penyimpangan dan ketidak benaran dalam pernyataan ini, maka saya

bersedia menerima sanksiakademik berupa pencabutan gelar yang telah

diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai norma yang berlaku di

perguruan tinggi ini.

Semarang, 26 Desember 2019

Yang membuat pernyataan

Sri Madiastuti

NIM 513415003

Page 5: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“ Dan kamu lihat gunung-gunung itu, kamu sangka dia tetap di tempatnya,

padahal ia berjalan sebagai jalannya awan. (Begitulah) perbuatan Allah yang

membuat dengan kokoh tiap-tiap sesuatu; sesungguhnya Allah Maha mengetahui

apa yang kamu kerjakan.”

Surat An-Naml Ayat 88

“ Bencana alam terjadi di luar kendali kita, yang ada dalam kendali kita adalah

sikap kita dalam menghadapi musibah tersebut”

Anonym

“Ketika usaha sudah dilakukan, Doa sudah selalu di ucapkan, hanya pasrah yang

dapat dilakukan”

Anonym

Persembahan:

Teruntuk Pae (Alm) Moh Kasmadi) dan Mae

(Daumi)

Mbak (Umi Damayanti) dan adek (Siti Nur

Rahmawati dan Akbar Nur Rahmadi)

Guru, Dosen, dan Almamater

Teman-teman seperjuangan angkatan 2015

Teman Kos

Page 6: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

vi

ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN

GUNUNG MERAPI (Studi kasus Sabo Dam GE-C13, Kali Gendol)

Sri Madiastuti1, Yeri Sutopo

2,

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Negeri Semarang, Tahun 2019

ABSTRAK

Bangunan Pengendali Sedimen Sabo dam bangunan Gendol Check Dam -13

(GE-C13) merupakan salah satu bangunan yang mengalami kerusakan akibat

erupsi merapi pada tahun 2010 dan pada tahun 2018 bangunan pengendali

sedimen GE-C13 telah selesai di perbaiki karena hal tersebut peneliti ingin

mengetahui bagaimanakah stabilitas bangunan Sabo Dam GE-C13. Tujuan dari

penelitian ini adalah untuk menganalisis Stabilitas Bangunan terhadap Gaya

Guling, Geser dan Daya Dukung Tanah.

Metode yang dilakukan dengan pengambilan data primer berupa

pengambilan sampel tanah dan pengujian laboratorium, data sekunder berupa dta

hujan, data topografi dan gambar teknis bangunan Sabo GE-C13. Penelitian

memliki fokus dalam membahas Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen Sabo

Dam GE-C13 terhadap gaya Guling (Sf>2), Geser (Sf>1,5), dan daya dukung

tanah (Sf>1,5), pada bangunan Main dam dan Dinding Tepi. Penelitian dilakukan

dengan analisis debit banjir rencana kala ulang 50 tahunan. Analisis Stabilitas

Sabo Dam sesuai SNI 2851-2015 dan Pd T-12-2004-A.

Perencanaan hujan rancangan dilakukan dengan metode distribusi Log

Pearson Type III menghasilkan curah hujan rancangan dengan kala ulang 50

tahunan sebesar 125,68 mm. Debit banjir rancangan dihitung dengan

menggunakan Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Nakayasu dengan (Q50)

menghasilkan debit banjir rancangan sebesar 51,401 m3/det. Hasil uji laboratoriun

didapatkan nilai (w) sebesar 5,25%, (Gs) 2,65, (c) 0,291 kg/cm2

, (ɸ) 35,32, (k)

0,001 dari hasil pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa tanah dilokasi

penelitian merupakan tanah pasir. Analisis Stabilitas Bangunan pengendali

sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

dengan nilai stabilitas Guling;Geser;Daya Dukung Tanah sebesar (8,98>2;

2,99>1,5;11,86>1,5 (aman)), stabilitas main dam saat kondisi banjir (6,39>2;2,21

>1,5;10,74>1,5 (aman)), stabilitas main dam saat kondisi Gempa (5,08>2;

3,58>1,5;10,01>1,5 (aman)), Stabilitas terhadap Rembesan dengan nilai CL =

31,14<73,01 (tidak aman) diperbaiki dengan penambahan lantai muka dan

dinding vertikal pada bagian hulu dan hilir bangunan dengan nilai CL

123,42>73,01 (aman), Stabilitas terhadap dinding tepi Gambar 1 dengan nilai

stabilitas Guling;Geser;Daya dukung Tanah sebesar (4,9>2;3,7>1,5;9,81>1,5

(aman)).

Kata kunci : Kali Gendol, Bangunan Pengendali Sedimen GE-C13, Stabilitas

Guling, Stabilitas Geser, Stabilitas Daya Dukung Tanah.

Page 7: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

vii

PRAKATA

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat dan

Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “ANALISIS

STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN GUNUNG MERAPI (Studi

kasus Sabo Dam GE-C13, Kali Gendol)” sebagai salah satu persyaratan meraih gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang. Tak lupa,

Shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW

yang kami nanti nantikan syafaat beliau di yaumul qiyamah nanti. Dalam menyelesaikan

karya tulis ini, tak lepas dari bantuan banyak pihak dan oleh karena itu, penulis

menyampaikan ucapan terimakasih sebesar besarnya kepada,

1. Ayah (Alm Moh. Kasmadi) dan Ibu (Daumi) tercinta yang terus mendukung penulis

dalam setiap tahapan menyelesaikan seluruh kegiatan perkuliahan hingga

menyelesaikan karya tulis ini;

2. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang yang

mengusahakan sarana prasarana sehingga penulis dapat menempuh studi di

Universitas Negeri Semarang;

3. Dr. Nur Qudus., M.T.,IPM Dekan Fakultas Teknik, yang menjadi tauladan dan

juga memberikan kepada penulis kesempatan dan prasarana untuk menyelesaikan

karya tulis ini;

4. Dr. Yeri Sutopo M.Pd., M.T sebagai pembimbing 1, yang sangat membantu kami

dalam belajar, memahami serta mencari sumber data sehingga dapat memiliki

wawasan yang cukup untuk menyelesaikan karya tulis ini;

5. Ir. Agung Sutarto. M.T selaku Penguji 1 yang telah memberi masukan yang sangat

berharga berupa saran perbaikan, pertanyaan, masukan, tanggapan, menambah bobot

dan kualitas karya tulis ini;

6. Karuniadi Satrijo Utomo. S.T., M.T. selaku Penguji 2 yang telah memberi

masukan yang sangat berharga berupa saran perbaikan, pertanyaan, masukan,

tanggapan, menambah bobot dan kualitas karya tulis ini;

7. Saudara (Umi Damayanti, Siti Nur Rahmawati, Akbar Nur Rahmadi) atas doa dan

dukunganya.

8. Pengelola Jurusan Program Studi Teknik Sipil UNNES yang tidak bisa saya

sebutkan satu persatu atas segala bantuan nya dalam terkait administrasi yang ada.

Page 8: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

viii

9. Seluruh sahabat atas kebersamaan, semnagat dan bantuannya selama penyusunan

Skripsi ini.

10. Semua pihak yang telah memberikan bantuan namun tidak bisa saya tulis satu per

satu atas bantuan dalam penyusunan Skripsi ini.

Semoga amal baik semua pihak mendapatkan pahala berlipat dari Allah SWT.

Disadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran

yang membangun dari semua pihak sangat diharapkan guna penyempurnaan skripsi

ini. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat dalam upaya pengamanan di

wilayah yang terkena dampak lahar dingin gunung berapi, terutama di Indonesia.

Semarang, Desember 2019

Penulis

Page 9: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

ix

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN PEMBIMBING ........................................................................... ii

PENGESAHAN ..................................................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ............................................................. iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN .......................................................................... v

ABSTRAK ............................................................................................................. vi

PRAKATA ............................................................................................................ vii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR SINGKATAN TEKNIS ....................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xvii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xx

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xxii

BAB 1 ..................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Identifikasi Masalah ................................................................................. 5

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 5

1.4 Rumusan Masalah .................................................................................... 6

1.5 Tujuan ....................................................................................................... 6

1.6 Manfaat penelitian .................................................................................... 7

1.6.1 Manfaat Teoritik ....................................................................................... 7

1.6.2 Manfaat Praktik ......................................................................................... 7

BAB II ..................................................................................................................... 8

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ............................................ 8

2.1 Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 8

2.2 Landasan Teori ....................................................................................... 13

2.2.1 Analisis hidrologi .................................................................................... 13

Page 10: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

x

2.2.3 Perhitungan Intensitas Curah Hujan ....................................................... 27

2.2.4 Metode Perhitungan Debit Banjir Rancangan ........................................ 29

2.3 Parameter Tanah ..................................................................................... 32

2.3.1 Uji Kadar air tanah dan batuan berdasarkan SNI 1965 : 2008 .............. 32

2.3.2 Uji Berat Jenis Tanah berdasarkan SNI 1964-2008 ................................ 32

2.3.3 Uji Kuat Geser Tanah terkonsolidasi dan terdrainase berdasarkan SNI

2813:2008 ............................................................................................... 33

2.3.4 Uji Permeabilitas Tanah .......................................................................... 33

2.4 Metode Analisis Bangunan Pengendali Sedimen Sabo Dam ................. 34

2.4.1 Gaya- Gaya yang bekerja Pada Bangunan Pengendali Sedimen ............ 35

2.4.2 Stabilitas Main Dam pada kondisi normal .............................................. 39

2.4.3 Stabilitas Main Dam pada kondisi banjir ................................................ 40

2.4.4 Stabilitas Main Dam akibat terjadi gempa .............................................. 42

2.4.5 Kontrol Stabilitas rembesan dan tebal lantai Sabo Dam terhadap gaya

uplift ........................................................................................................ 43

2.4.5 Stabilitas terhadap Dinding Tepi ............................................................ 45

BAB III ................................................................................................................. 48

METODE PENELITIAN ...................................................................................... 48

3.1 Metode Penelitian ................................................................................... 48

3.2 Lokasi Penelitian .................................................................................... 49

3.3 Teknik Pengumpulan Data ..................................................................... 50

3.4 Alat dan Bahan Penelitian ...................................................................... 52

3.5 Teknik Analisis Data .............................................................................. 52

BAB IV ................................................................................................................. 56

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................................... 56

4.1 Analisis Hidrologi .................................................................................. 56

4.1.1 Data Curah Hujan ................................................................................... 57

4.1.2 Uji Normalitas Data Metode Smirnov-Kolmogorof ................................ 62

4.1.3 Analisis Frekuensi Hujan ........................................................................ 63

4.1.4 Analisis Debit Banjir Rancangan Metode Nakayasu .............................. 68

4.2 Parameter Tanah ..................................................................................... 73

4.2.1 Uji Kadar Air Tanah ............................................................................... 73

4.2.2 Uji Berat Jenis Tanah .............................................................................. 74

4.2.3 Uji Kuat Geser Tanah ............................................................................. 75

4.2.4 Uji Permeabilitas Tanah .......................................................................... 76

Page 11: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xi

4.3 Analisis Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen ................................ 77

4.3.1 Gaya- Gaya yang Bekerja pada Main Dam ............................................ 77

4.3.2 Stabilitas Guling pada Main dam ............................................................ 83

4.3.3 Stabilitas Geser pada Main Dam............................................................. 84

4.3.4 Stabilitas Daya dukung Tanah pada Main Dam ..................................... 85

4.4 Stabilitas terhadap Rembesan Bangunan Pengendali Sedimen Sabo Dam

GE-C13 ................................................................................................... 87

4.5 Stabilitas Dinding Tepi ........................................................................... 96

BAB V .............................................................................................................. 100

SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................ 100

5.1 Simpulan ............................................................................................... 100

5.2 Saran ..................................................................................................... 101

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 102

Lampiran ............................................................................................................. 105

Page 12: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xii

DAFTAR SINGKATAN TEKNIS

BPPTKG = Badan Penyelidikan dan Pengembangan Teknologi

Kebencanaan Geologi

DAS = Daerah aliran sungai

DIY = Daerah Istimewa Yogyakarta

JICA = Japan International Cooperation Agency

Sabo = Sa (Pengendalian), Bo ( Pasir ).

HSS = Hidrograf Satuan Sintetik

Q50 = Debit kala ulang 50 tahunan

SPSS 21 = Statistical Product and Service Solution

GE-C13 = Gendol Check Dam13

PPK PLG Merapi = Pejabat Pembuat Keputusan Pengendalian lahar Gunung

Merapi

BPDAS Yogyakarta = Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Yogyakarta

PSDA Jateng = Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air Jawa Tengah

S = deviasi standar

X = nilai rata-rata

n = jumlah data

S = deviasi standar

CS = koefisien kemencengan

Ck = koefisien kurtosis

Cv = koefisien variasi

XT = hujan rencana atau debit dengan periode ulang T

= nilai rata rata dari data hujan (X)

K = faktor frekuensi (Tabel variabel reduksi Gauss)

XT = hujan rencana atau debit dengan periode ulang T

Log XT = nilai logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T.

= nilai rata-rata dari log X

S log x = deviasi standar log X

Page 13: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xiii

KT =Faktor Frekuensi yang nilainya bergantung pada

koefisien kemencengan (Cs atau G)

K = faktor frekuensi Gumbel : K =

Yt = reduce variate = -Ln -Ln

dapat pula ditentukan dari

tabel

Sn = Reduced Standart deviasi didapat dari tabel

X2 = Parameter Chi-Kuadrat terhitung

Ef = Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian

kelasnya,

Of = Frekuensi yang diamati pada kelas yang sama

n = Jumlah sub kelompok

tg = waktu kelambatan (jam)

L = panjang sungai (Km)

T0,3 = waktu saat debit sama dengan 0,3 kali debit puncak

(jam)

1,5 t0,3 = waktu saat debit sama dengan 0,32 kali debit puncak

(jam)

α = koefisien, nilainya antara 1,5 – 3,0

tp = waktu puncak (jam)

Qp = debit puncak (m3/det)

A = luas DPS (Km2)

Tr = durasi hujan (jam) = (0,5 x tg) s/d (1 x tg)

R0 = satuan kedalaman hujan (mm).

w = Kadar air

Ww = berat air

Gs =Berat jenis (spesific gravity) tanah

ys = berat volume butiran padat

yw = berat volume air

k = koefisien permeabilitas ( cm / detik )

a = Luas penampang pipa( cm2 )

Page 14: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xiv

L = Panjang / tinggi sample ( cm )

A = Luas penampang sample tanah ( cm2 )

t = waktu pengamatan ( detik )

h1 = tinggi head mula-mula ( cm )

h2 = tinggi head akhir ( cm

W = berat sendiri per meter

γc = berat volume bahan ( beton 2,3- 2,4 ton/m3 dan

pasangan batu 2,2 ton/m3)

A = volume per meter

P = tekanan air statik horizontal pada titik sedalam Hw

(ton/m3)

γ0 = berat volume air (1 ton/m3)

Hw = kedalaman air (m)

Pev = gaya tekan vertikal sedimen (ton/m2)

Peh = gaya tekan horizontal sedimen (ton/m2)

γsi = berat volume sedimen dalam air (1,5 – 1,8 ton/m2)

Ce = koefisien gaya tekan tanah aktif (0,3)

he = tinggi sedimen (m)

Ux = gaya angkat pada titik x (ton/m2)

Hx = tinggi muka air hulu sampai dengan titik x (m)

ΔH = beda tinggi muka air hulu dengan muka air hilir (m)

ΣL = panjang rembesan (m)

c = koefisien Lane

I = gaya inersia oleh gempa (ton/m2)

k = koefisien gempa (0,10 – 0,15)

W = berat sendiri dam per meter (t)

Px = gaya tekan air dinamik pada titik x (ton/m2)

Pd = gaya tekan air dinamik total dari muka air ke titik x

(ton/m2)

γ0 = berat volume air (1,2 ton/m3)

K = koefisien seismik (0,15)

Page 15: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xv

h0 = kedalaman air dari muka air sampai dasar pondasi (m)

hx = kedalaman air dari muka air sampai titik x (m)

hd = jarak vertikal x sampai Pd

Cm = diperoleh dari tabel, fungsi dari sudut θ

θ = sudut antara kemiringan Sabo Dam dan sisi tegak

η,λ = koefisien yang diperoleh dari grafik

C = koefisien tekanan air dinamik

Mt = Momen tahan (m)

Mg = Momen guling (m)

f = koefisien antara bangunan dengan tanah dasar = 0,6

ΣV = jumlah gaya gaya vertikal (ton)

ΣH = jumlah gaya gaya horizontal (ton)

Qult = daya dukung ultimate tanah (ton/m2)

γ = berat jenis tanah (ton/m2)

B2 = lebar dasar Main Dam (m)

Ø = sudut geser

e = eksentrisitas gaya akibat berat Main Dam (m)

Ux = gaya angkat pada titik x

h1 = tinggi air di hilir bangunan (m)

Lx = panjang garis rembesan sampai ke titik yang ditinjau (m)

ΣL = panjang garis rembesan total (m)

ΣV = gaya akibat berat lantai terjun (ton)

ΣU = gaya angkat (ton)

ΣMV = momen akibat berat lantai terjun (ton)

ΣMU = momen akibat gaya angkat (ton)

H =Tinggi keseluruhan bendung utama (m)

B = Tebal peluap Main Dam (m)

M = Kemiringan hulu main dam

N =Kemiringan hilir bendung utama

Hw =tinggi air diatas peluap

γw =berat jenis air (dengan sedimen)

Page 16: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xvi

γm =Berat jenis beton

b2 =Lebar total dasar bendung utama

Hj =tinggi air diatas lantai terjun

γs =Berat jenis sedimen

He =Tinggi efektif bendung utama

Ka =Kondisi tanah aktif

γsub =Berat jenis sedimen dasar

DC = lebar mercu tembok tepi (m)

DB = lebar dasar tembok tepi (m)

hW = jarak vertikal antara titik gaya berat sendiri dan pusat

momen (m)

G = berat sendiri tembok tepi (ton)

he = jarak vertikal antara titik gaya tekanan tanah dan pusat

momen (m)

Le = jarak horizontal antara titik gaya tekanan tanah dan

pusat momen (m)

H = tinggi tembok tepi (m)

Pa = tekanan tanah (ton)

Lw = jarak horizontal antara titik gaya berat sendiri dan pusat

momen (m)

α = sudut antara bidang horizontal dengan permukaan tanah

di belakang

θ = sudut kemiringan dalam tembok tepi (0)

δ = sudut geser antara tembok tepi dengan tanah (0)

Page 17: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbedaan penelitian yang dilaksanakan dengan penelitian sebelumnya;

............................................................................................................................... 11

Tabel 2.2 Tabel Pedoman Pemilihan Distribusi .................................................... 18

Tabel 2.3 Nilai Reduksi Gauss .............................................................................. 19

Tabel 2.4 Nilai Reduced Standar Deviation (Sn) dan Nilai reduced mean (Yn) ... 20

Tabel 2.5 Nilai Reduced Variate (Yt) .................................................................... 20

Tabel 2.6 Faktor frekuensi KT untuk Distribusi Log Pearson Type III (G atau Cs

positif) ................................................................................................... 21

Tabel 2.7 Faktor frekuensi KT untuk Distribusi Log Pearson Type III

(kemencengan negatif) ......................................................................... 22

Tabel 2.8 Nilai parameter Chi-Kuadrat Kritis, ꭓ2

cr (Uji satu sisi) ........................ 24

Tabel 2.9 Nilai D Tabel ......................................................................................... 26

Tabel 2.10 Kala ulang banjir rancangan ............................................................... 29

Tabel 2.11 Kala ulang banjir rancangan ............................................................... 29

Tabel 2.12 Tabel Berat Jenis Tanah ...................................................................... 32

Tabel 2.13 Tabel Berat Jenis Air........................................................................... 32

Tabel 2.14 Tabel Karakteristik tanah .................................................................... 33

Tabel 2.15 harga nilai- nilai rembesan .................................................................. 34

Tabel 2.16 Gaya-gaya yang ditinjau untuk keadaan normal dan banjir ................ 35

Tabel 3.1 Kebutuhan alat dan bahan penelitian .................................................... 52

Tabel 4.1 Pembagian luas daerah tangkapan hujan metode Polygon Thiessen .... 59

Tabel 4.2 Analisis Perhitungan Koefisien Polygon Thiessen ............................... 59

Tabel 4.3 Rekapitulasi Curah Hujan Maksimum Stasiun Deles (mm) ................. 59

Tabel 4.4 Rekapitulasi Curah Hujan Maksimum Stasiun Ngandong (mm).......... 60

Tabel 4.5 Rekapitulasi Curah Hujan Maksimum Stasiun Surowono (mm) .......... 60

Tabel 4.6 Curah Hujan Metode Polygon Thiessen Stasiun Deles, Stasiun

Surowono dan Stasiun Ngandong......................................................... 61

Tabel 4.7 Curah Hujan Rerata Maksimum dari Perhitungan Polygon Thiessen... 62

Page 18: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xviii

Tabel 4.8 Perhitungan nilai dan S uji normalitas Kolmogorof-Smirnov ............ 63

Tabel 4.9 Hasil uji normalitas Kolmogorof-Smirnov menggunakan SPSS versi 21

............................................................................................................................... 63

Tabel 4.10 Perhitungan parameter statistik Distribusi Log ................................... 64

Tabel 4.11 Tabel Persyaratan parameter statistik suatu distribusi ........................ 65

Tabel 4.12 Perhitungan Distibusi Probabilitas Log Pearson Type III .................. 66

Tabel 4.13 Hujan RancanganMetode Distribusi Log Pearson Type III ................ 67

Tabel 4.14 Ordinat Hidrograf Satuan Nakayasu ................................................... 69

Tabel 4. 15 Distribusi dan Rasio Hujan Jam-jaman .............................................. 71

Tabel 4.16 Rasio Curah Hujan Jam-Jaman ........................................................... 71

Tabel 4.17 Perhitungan Nilai Hodrograf Banjir Rencana ..................................... 72

Tabel 4.19 Nilai kohesi dan sudut geser dalam..................................................... 76

Tabel 4.20 Rangkuman hasil Parameter Tanah yang diuji ................................... 77

Tabel 4.21 Data dibutuhkan perhitungan stabilitas saat kondisi banjir ................ 78

Tabel 4.22 Gaya vertikal pada bendung saat kondisi banjir ................................. 79

Tabel 4.23 Gaya Horizontalpada bendung saat kondisi banjir ............................. 79

Tabel 4.24 Data dibutuhkan perhitungan stabilitas saat kondisi gempa ............... 82

Tabel 4.25 Gaya vertikal pada bendung saat kondisi gempa ................................ 83

Tabel 4.26 Gaya Horizontal pada bendung saat kondisi gempa ........................... 83

Tabel 4.27 Rangkuman hasil Stabilitas pada main dam ....................................... 87

Tabel 4.28 Panjang Rembesan .............................................................................. 88

Tabel 4.29 Panjang Rembesan .............................................................................. 90

Tabel 4.30 Data Gaya Angkat pada Lantai Terjun ............................................... 91

Tabel 4.31. Data Uplift pada Lantai Terjun .......................................................... 92

Tabel 4.32 Gaya pada lantai Terjun ...................................................................... 92

Tabel 4.33 Gaya angkat pada lantai Terjun .......................................................... 92

Tabel 4.34 Data Gaya Angkat pada Lantai Terjun ............................................... 93

Tabel 4.35 Data Uplift pada Lantai Terjun ........................................................... 94

Tabel 4.36 Gaya pada lantai Terjun ...................................................................... 94

Tabel 4.37 Gaya angkat pada lantai Terjun .......................................................... 95

Page 19: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xix

Tabel 4.38 Rangkuman Hasil Stabilitas terhadap rembesan dan Stabilitas

ketebalan lantai terjun terhadap gaya ngkat ....................................... 95

Tabel 4.39 Data Dinding Tepi ............................................................................... 96

Tabel 4.40 Gaya yang bekerja pada dinding tepi .................................................. 96

Tabel 4.41 Rangkuman Hasil Stabilitas dinding tepi ............................................ 99

Page 20: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xx

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pengaruh bentuk DAS pada aliran permukaan ................................. 14

Gambar 2.2 Kedalaman hujan rencana di satu titik waktu pada curve IDF .......... 27

Gambar 2.3 Hidrograf hujan rencana .................................................................... 28

Gambar 2.4 Hidrograf Satuan Sintesis Nakayasu ................................................. 32

Gambar 2.5 Sketsa Main Dam .............................................................................. 35

Gambar 2.6 Gaya berat Main Dam ....................................................................... 36

Gambar 2.7 Gaya tekan air statik .......................................................................... 36

Gambar 2.8 Gaya tekan akibat sedimen ................................................................ 37

Gambar 2.9 Gaya angkat pada Main Dam ............................................................ 37

Gambar 2.10 Gaya gempa pada Main Dam .......................................................... 38

Gambar 2.11 Gaya tekan dinamik ......................................................................... 39

Gambar 2.12 Gaya yang bekerja pada Main Dam saat kondisi normal ................ 39

Gambar 2.13 Gaya yang bekerja pada Main Dam saat banjir .............................. 41

Gambar 2.14 Sketsa gaya akibat adanya gempa ................................................... 42

Gambar 2.15 Sketsa Diagram gaya angkat ........................................................... 44

Gambar 2.16 Gambar gaya yang bekerja pada dinding tepi ................................. 45

Gambar 3.1 Lokasi sekitar titik penelitian ............................................................ 49

Gambar 3.2 Denah Persebaran Sabo Dam ............................................................ 50

Gambar 3.3 Lokasi Stasiun penakar curah hujan .................................................. 51

Gambar 3.4 Gambar Diagram Alir Penelitian ...................................................... 55

Gambar 4.1 Peta Penakar Curah Hujan Balai Sabo Kawasan Merapi 2015 ......... 57

Gambar 4.2 Peta Kawasan Penelitian DAS Kali Gendol ...................................... 58

Gambar 4.3 Pembagian Luasan dengan Polygon Thiessen wilayah Kali Gendol 58

Gambar 4.4 Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ...................................... 70

Gambar 4.5 Grafik Pola Rasio Distribusi Hujan Jam-Jaman ................................ 71

Gambar 4.6 Grafik Banjir Hidograf Satuan Sinresis Metode Nakayasu 50 tahun 73

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Tegangan Geser dan Tegangan Normal ............... 76

Gambar 4.8 Gaya pada bendung utama saat kondisi aliran banjir ........................ 78

Page 21: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xxi

Gambar 4.9 Gaya pada bendung utama saat kondisi aliran normal ...................... 80

Gambar 4.10 Gaya pada bendung utama saat kondisi gempa ............................... 82

Gambar 4.11 Sketsa Panjang Rembesan ............................................................... 88

Gambar 4.12 Sketsa Panjang Rembesan ............................................................... 89

Gambar 4.13 Sketsa Panjang Rembesan untuk Perhitungan Gaya Uplift pada

Lantai Terjun ................................................................................. 91

Gambar 4.14 Sketsa Panjang Rembesan untuk Perhitungan Gaya Uplift pada

Lantai Terjun ................................................................................. 93

Gambar 4.15 Dinding tepi ..................................................................................... 96

Gambar 5.1 Bangunan Sabo dam setelah penambahan lantai muka dan dinding

vertikal pada bagian hulu dan hilir. ............................................... 101

Page 22: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

xxii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Formulir Usulan Topik ................................................................... 105

Lampiran 2 Surat Usulan Pembimbing .............................................................. 106

Lampiran 3 Surat Keputusan Pembimbing ........................................................ 107

Lampiran 4 Surat Izin dari Fakultas untuk Balai Sabo Yogyakarta................... 108

Lampiran 5 Surat Izin dari Fakultas untuk PPK PL Gunung Merapi ................ 109

Lampiran 6 Surat Izin dari Fakultas untuk BPDAS Yogyakarta ....................... 110

Lampiran 7 Surat Izin dari Fakultas untuk PSDA Jawa Tengah ....................... 111

Lampiran 8 Surat Izin Lab Mektan UNNES ...................................................... 112

Lampiran 9 Data Stasiun Hujan Deles ............................................................... 113

Lampiran 10 Data Stasiun Hujan Ngandong ..................................................... 113

Lampiran 11 Data Stasiun Hujan Surowono ....................................................... 114

Lampiran 12 Hasil Uji Smirnov Kolmogorov menggunkan SPSS 21 ............... 115

Lampiran 13 Hasil Praktikum Kadar air Tanah ................................................. 116

Lampiran 14 Hasil Praktikum Uji Berat Jenis Tanah ........................................ 117

Lampiran 15 Hasil Praktikum Uji Geser Tanah ................................................. 118

Lampiran 16 Hasil Praktikum Permeabilitas Tanah .......................................... 121

Lampiran 17 Gambar Sabo Dam GE- C13 Kali Gendol Sleman....................... 122

Page 23: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gunung Merapi adalah gunung termuda dalam rangkaian gunung berapi

yang mengarah ke selatan dari Gunung Ungaran, Gunung Merbabu, dan Gunung

Merapi. Gunung ini terbentuk karena aktivitas di zona subduksi Lempeng Indo-

Australia yang bergerak ke bawah Lempeng Eurasia menyebabkan munculnya

aktivitas vulkanik di sepanjang bagian tengah Pulau Jawa. Puncak yang sekarang

ini tidak ditumbuhi vegetasi karena aktivitas vulkanik yang tinggi. Puncak ini

tumbuh di sisi barat daya puncak Gunung Batulawang yang lebih tua. Gunung

Merapi merupakan salah satu gunung berapi aktif yang ada di Indonesia, terletak

di Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta, Provinsi Jawa Tengah yang

berada di wilayah kabupaten Magelang, kabupaten Boyolali dan Kabupaten

Klaten, dengan koordinat 7o32’18.0268” LS dan 110

o26’44.9448” BT. Gunung

merapi sendiri berada pada ketinggian 2930 Meter di atas permukaan air laut

(mdpl). Gunung Merapi ini juga termasuk gunung berapi yang sangat berbahaya

karena Gunung ini sering mengalami erupsi setiap dua sampai lima tahun sekali.

Bahaya sekunder yang terjadi setelah meletusnya gunung berapi berupa

banjir lahar. Berdasarkan catatan yang dikumpulkan dari pertengahan tahun 1500-

an sampai tahun 2000, setidaknya terdapat 32 letusan dari 61 letusan yang

menyebabkan terjadinya banjir lahar (F. Lavigne, 2000). Aliran lahar ini juga

membawa endapan material yang ada pada lereng gunung dan menjadi aliran

debris yang sering menimbulkan adanya korban jiwa, korban luka-luka, kerugian

harta benda, kerusakan lingkungan dan kerusakan infrastruktur yang ada. Selain

itu Gunungapi Merapi juga memiliki karakteristik khas untuk tipe letusannya,

yang menghasilkan awan panas atau wedus gembel dalam istilah Jawa (Voight

dkk, 2000). Lebih jauh lagi awan panas atau wedus gembel tersebut merupakan

bahaya primer yang ditimbulkan akibat letusan Gunung Merapi yang terdiri atas

unsur gas, bongkah batu dan abu vulkanis yang biasanya didahului oleh aliran

lava dan runtuhan kubah lava.

Page 24: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

2

Catatan sejarah telah menunjukkan bahwa seringkali letusan Gunungapi

Merapi terjadi dengan mekanisme yang berbeda, misalnya tahun 1872 dan tahun

2010 yang terjadi secara eksplosif (Voight dkk, 2000 dan Brotopuspito dkk,

2011). Gunung Merapi tercatat sudah mengalami erupsi sejak 3000 tahun yang

lalu, Erupsi Merapi terdokumentasi pertamakali pada tahun 1786 – 1791

(Boekhold, 1972). Secara berurutan setelah terdokumentasi pada tahun 1791

erupsi Gunungapi Merapi skala besar terjadi pada tahun 1822, 1872, dan 1930

(Voight dkk, 2000).

Pada 15 tahun terakhir tercatat 2 erupsi yang cukup besar yang terjadi pada

tahun 2006 dan puncaknya pada tahun 2010 yang diperkirakan merupakan siklus

ulang 100 tahunan Gunungapi Merapi (Surono dkk, 2012). Pada tahun 2006

Gunungapi merapi mengalami erupsi diawali dengan adanya pertumbuhan kubah

lava dan puncak erupsi ditandai dengan adanya awan panas dan letusan

Gunungapi Merapi yang mengeluarakan material vulkanik sebanyak 10 juta meter

kubik dengan jarak luncur awan panas mencapai tujuh kilo meter dengan tingkat

kegempan per hari tercatat Volcano Tectonik (VT) maksimal 20 kali, dengan

hembusan maksimal 250 kali dan guguran maksimal 20 kali. Secara umum

fenomena erupsi yang terjadi pada tahun 2006 masih memiliki pola yang sama

dengan erupsi terdahulu yaitu : semburan awan panas, luncuran lava pijar, serta

guguran material. Namun demikian yang relatif panjang yaitu ditandai status awas

sejak April hingga Juli 2006, terjadi beberapa fenomena spesifik yaitu

terbentuknya kubah lava (lava dome) baru dengan perkiraan volume lebih dari 4,5

juta m3. Demikian juga dengan runtuhnya kubah lama Geger boyo pada fase

erupsi kali ini memberikan peluang bagi timbunan kubah baru untuk meluncur

turun menuju hulu kali Gendol. Fenomena pergerakan material yang sangat besar

dan cepat dari hulu kali Gendol diperkirakan akan ada pergerakan material dalam

volume yang besar ± 600.000 m3 sangat spesifik dan dapat menimbulkan

kerusakan (Mananoma dkk, 2006).

Pada tahun 2010 Gunungapi Merapi mengalami erupsi yang paling besar

dibandingan erupsi yang terjadi pada tahun 2006, sehingga memerlukan perhatian

dan kebijakan pemerintah pusat dan daerah untuk menanggulanginya. Salah satu

Page 25: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

3

dampak dari meletusnya gunung api adalah adanya lahar dingin. Pasca Erupsi

Gunungapi Merapi menyisakan material vulkanik yang berupa batu,pasir, dan abu

dari material tersebut apabila bercampur dengan air (air hujan) dalam jumlah yang

besar akan menyebabkan adanya banjir lahar. Dengan tingginya curah hujan yang

ada dan keadan lokasi yang kebanyakan merupakan lereng dapat menimbulkan

aliran / banjir lahar yang memiliki daya rusak yang besar. Guguran lava atau

sedimen biasanya akan melalui aliran sungai yang ada. Di Gunungapi Merapi

sendiri memiliki beberapa sungai yang dilewati oleh aliran Lahar salah satunya

yaitu Sungai Gendol.

Sungai Gendol atau yang biasanya disebut dengan kali Gendol merupakan

salah satu anak dari sungai Opak (kali Opak), yang mengalir dari lereng Merapi

ke arah Tenggara yang memiliki panjang aliran Sungai ± 22 km2 dan mempunya

Daerah tangkapan Sungai ± 60 km2, secara administratif terletak pada Kabupaten

Sleman . Untuk menanggulangi bencana akibat aliran lahar, diperlukan bangunan

pengendali sedimen Sabo dam yang diharapkan dapat berfungsi sebagai

pengendali aliran lahar yang dibangun di sungai-sungai yang berpotensi di lalui

oleh aliran lahar.

Sabo dam yang juga dikenal sebagai Bendung Penahan Sedimen (BPS)

adalah bangunan pengendali sedimen yang berfungsi untuk menampung dan

mengendalikan aliran sedimen di sungai serta menahan endapan sedimen yang

telah mengendap di hulu bendung. Selain itu, (BPS) dapat mengendalikan

kecepatan aliran dan mengendalikan debit sedimen agar tidak menimbulkan

kerusakan sungai dan prasarana, kerugian harta benda dan korban jiwa akibat

aliran sedimen berlebih seperti aliran lahar dan aliran debris. (BSN, SNI

2851:2015 Desain Bangunan Penahan Sedimen, 2015) Pola pengendalian aliran

lahar (Sabo dam) memiliki perbedaan fungsi pada daerah yang berbeda-beda.

Bangunan Sabo dam yang ada di Gunungapi Merapi berjumlah 264 buah dengan

tipe yang berbeda-beda. Tipe yang berada untuk daerah sumber material lahar

adalah Sabo dam atau Check dam, dam konsolidasi, normalisasi sungai, dan

tanggul banjir. Tipe untuk daerah daerah pengendapan lahar adalah Kantong

lahar, dam konsolidasi, tanggul banjir, grounsill, dan normalisasi sungai berada

Page 26: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

4

pada. Di Kali Gendol sendiri mempunyai kurang lebih 21 bangunan sabo dengan

kapasitas tampungan sebasar 1,2 juta m3 .

Sabo Dam ini diharapkan mampu secara langsung menahan material pasir

dan secara tidak langsung meningkatkan perekonomian masyarakat di sekitar

Sabo Dam. Oleh karena itu penulis akan menganalisis stabilitas bangunan sabo

dam yang bertujuan untuk menahan sedimen. Sabo dam yang dipilih penulis

adalah sabo dam Gendol Check Dam-13 (GE-C13) . Sabo Dam GE-C13 berada

pada kali Gendol desa Glagaharjo, Cangkringan, Sleman, Daerah Istimewa

Yogyakarta, koordinat 110,46132490000 LU dan 7,64164767400 LS. Sabo Dam

GE-C13 merupakan salah satu sabo dam yang mengalami kerusakan akibat erupsi

merapi pada tahun 2010. Sabo dam tersebut tidak dapat menampung sedimen lagi

karena sudah dipenuhi Sabo Dam GE-C material sedimen dari letusan Gunungapi

Merapi dan tersebut baru selesai di perbaiki pada Tahun 2018. Oleh karena itu,

penulis ingin menganalisis bagaimanakah Kestabilan Bangunan Sabo Dam

tersebut untuk dapat menahan adanya aliran Sedimen yang akan terjadi

dikemudian hari. Kemudian penulis mengangkat topik tersebut kedalam skripsi

yang diberi judul “ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI

SEDIMEN GUNUNG MERAPI (Studi kasus Sabo Dam GE-C13, Kali

Gendol)” .

Page 27: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

5

1.2 Identifikasi Masalah

1) Bagaimana besar curah hujan di wilayah kali Gendol?

2) Bagaimana debit banjir di wilayah kali Gendol?

3) Bagaimana tata guna lahan di kali Gendol?

4) Bagaimana pengaruh tata guna lahan terhadap curah hujan diwilayah Sub

DAS kali Gendol?

5) Bagaimana besarnya sedimen di Sub DAS kali Gendol?

6) Bagaimana parameter tanah yang ada di Sub DAS kali gendol?

7) Bagaiman laju erosi di sekitar Sabo Dam GE-C13 ?

8) Bagaimana kapasitas tampungan sedimen bangunan Sabo Dam GE-C13

Gunungapi Merapi?

9) Bagaimana stabilitas bangunan sabo dam GE C13 tersebut?

1.3 Batasan Masalah

Pekerjaan yang dapat dilakukan untuk mengendalikan banjir lahar dingin

adalah dengan melakukan pembuatan bangunan pengendali sedimen (Sabo Dam),

Sebagaimana permasalahan yang dikaji dari Skripsi ini adalah mengenai studi

Analisis Stabilitas Sabo Dam GE-C13 di Sungai Gendol menyangkut aspek yang

luas, sehingga perlu batasan-batasan dan asumsi tertentu untuk mencapai hasil

yang optimal. Berikut merupakan batasan dan asumsi tersebut:

1) Lokasi penelitian berada di Kali Gendol, Sleman, DIY di Sabo Dam GE-

C13;

2) Sub DAS yang dibuat berbatas hilir Sabo Dam GE-C13;

3) Data hujan yang hilang tidak diperhitungkan;

4) Data hujan yang digunakan berupa data hujan Stasiun Deles, Stasiun

Ngandong, Stasiun Surowono dari tahun 2010-2018;

5) Hidrograf Satuan Sintesis (HSS) yang digunakan adalah metode Nakayasu;

6) Parameter tanah berupa kadar air tanah, berat jenis tanah, Kuat Geser Tanah,

Permeabilitas Tanah, di sekitar Lokasi Sabo Dam GE-C13 Kali Gendol

Sleman;

Page 28: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

6

7) Analisis Stabilitas bangunan Pengendali Sedimen GE-C13 di Kali Gendol

dengan kala ulang 50 tahunan berupa stabilitas geser, stabilitas guling,

stabilitas daya dukung tanah pada main dan atau bangunan utama.

8) Analisis stabilitas terhadap rembesan atau piping dan stabilitas lantai terjun

terhadap gaya angkat;

9) Analisis Stabilitas guling; Stabilitas terhadap geser; Stabilitas terhadap daya

dukung tanah pada dinding tepi.

1.4 Rumusan Masalah

Adapun permasalahan yang akan dikaji dalam upaya menganalisis Stabilitas

Bangunan Pengendali Sedimen Sabo Dam GE-C13 pada kali Gendol koordinat

110,46132490000 LU dan 7,64164767400 LS adalah sebagi berikut :

1) Bagaimana hidrograf banjir 50 tahunan (Q50) Sabo dam GE-C13 di kali

Gendol?

2) Bagaimana parameter tanah di Lokasi penelitian Sabo Dam GE-C13?

3) Bagaimana Stabilitas Guling, Stabilitas Geser, Daya dukung tanah

Bangunan Pengendali Sedimen GE C13 di Kali Gendol pada main dam dan

dinding tepi?

4) Bagaimana Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen GE C13 di Kali

Gendol terhadap rembesan dan stabilitas lantai terjun Bangunan Pengendali

Sedimen GE C13 di Kali Gendol terhadap gaya angkat?

5) Bagaimana Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen GE C13 di Kali

Gendol dinding tepi?

1.5 Tujuan

1) Menganalisis hidrograf banjir rencana 50 tahunan (Q50) di kali Gendol;

2) Menganalisis parameter tanah di lokasi penelitian Sabo Dam;

3) Menganalisis Stabilitas bangunan pengendali sedimen GE C13 di Kali

Gendol meliputi Stabilitas guling; Stabilitas terhadap geser, Stabilitas

terhadap daya dukung tanah pada main dam atau bendung utama dan

dinding tepi;

Page 29: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

7

4) Menganalisis meliputi stabilitas terhadap rembesan dan Stabilitas lantai

terjun terhadap gaya angkat;

5) Menganalisis Stabilitas bangunan pengendali sedimen GE C13 di Kali

Gendol pada dinding tepi.

1.6 Manfaat penelitian

Berikut ini merupakan manfaat yang dapat diperoleh dari hasil penelitian

ini adalah:

1.6.1 Manfaat Teoritik

1) Mendukung konsep Sabo Japan Internasional Cooperation Agency (JICA);

2) Mendukung metode Hidrograf Satuan Sintesis (HSS) Metode Nakayasu.

1.6.2 Manfaat Praktik

1) Manfaat penelitian bagi Mahasiswa adalah Mahasiswa dapat mengetahui

desain Sabo dam dan daya tampung sedimen Sabo dam sebagai bangunan

pengendali lahar di Kali Gendol, Cangkringan, Sleman, Daerah Istimewa

Yogyakarta;

2) Manfaat penelitian bagi Balai Sabo adalah penelitian ini dapat digunakan

Balai Sabo sebagai bahan kajian dalam perencanaan bangunan sabo

selanjutnya;

3) Manfaat penelitian bagi Universitas Negeri Semarang adalah penelitian ini

dapat membantu perkembangan ilmu pengetahuan mengenai Sabo dam;

4) Manfaat penelitian bagi peneliti berikutnya adalah penilitian ini dapat

digunakan sebagai reverensi ataupun acuan untuk penelitan selanjutnya

mengenai Sabo dam.

Page 30: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Stabilitas merupakan suatu kemampuan dari bangunan untuk dapat menahan

beban- beban maupun gaya-gaya yang bekerja pada bangunan tersebut sehingga

bangunan tersebut terhindar dari kerusakan struktur yang berupa kemiringan

tumbang, amblas dll. Untuk itu peneliti melakukan penelitian mengenai Stabilitas

Bangunan Pengendali Sedimen Sabo Dam GE C-13.Penelitian ini menggunakan

tinjauan pustaka dari penelitian sebelumnya mengenai Bangunan Pengendali

Sedimen. Tinjauan pustakan diambil dari jurnal, skripsi, ataupun thesis yang telah

dipublikasikan. Pengkajian terhadap penelitian yang pernah dilakukan bertujuan

untuk mngetahui gambaran hasil penelitian sebelumnya dan dapat ditindak lanjuti

hal-hal yang belum pernah dibahas pada topik sebelumnya. Diharapkan penelitian

ini dapat lebih terarah, sistematis, dan tidak bertentangan dengan makasud serta

tujuan penelitian.

Herlina & Kurniyaningrum, (2013) et al, Meneliti tentang Stabilitas

Bangunan Pengendali Sedimen di Sungai Warmere dengan judul “Analisis

Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen (Sabo Dam) Berdasarkan Morfologi

Sungai di Sungai Warmare, Kabupaten Manokwari”. Data yang digunakan dalam

penelitian ini berupa daya hidrologi, data topografi dan data mekanika tanah.

Pedoman yang digunakan untuk menghitung Stabilitas Sabo Dam adalah

Pedoman Perencanaan Teknis Pd T-12-2004-A. Perhitungan Kestabilan bangunan

ini dapat digunakan untuk meminimalisir kemungkinan terjadinya kegagalan

bangunan. Control Stabilitas gaya-gaya yang diperhitungkan dalam penelitian ini

adalah gaya berat tubuh konstruksi (W), gaya hidrostatis (Ph), gaya berat (A), dan

Tekana tanah (PA), dan kegempaan(G).

Dalam penelitian ini dapat disimpulkan bahwa berdasarkan kondisi morfologi

sungai pada penelitian ini terhitung aman. Adapun perhitungan dilakukan saat

kondisi air normal dan kondisi banjir. Data perencanaan dapat berubah

Page 31: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

9

disesuaikan dengan kondisi daerah yang akan di bangun bangunan Sabo Dam.

Pada Penelitian ini analisis stabilitas bangunan Sabo Dam dikatakan aman dengan

dimensi yang ekonomis.

Rahayu, Suyanto, & Solichin, (2017) Meneliti Tentang Fungsi Bangunan

Pengendali Sedimen di Check Dam Pengkol DAS Kedung, Bengawan Solo,

dengan Judul Evaluasi Fungsi Bengunan Pengendali Sedimen (Check Dam)

Pengkol Berdasarkan Perubahan Tata Guna Lahan Kali Keduang Kabupaten

Wonogiri. Metode yang digunakan dalam penelitian ini merupakan metode

deskriptif evaluatif. kegiatan penelitian ini dimulai dengan pencarian data dan

survey lokasi di Check Dam Pengkol wilayah DAS Keduang Bengawan Solo

Hulu kemudian dilakukan perhitungan Pengolahan data hujan, untuk mencari

curah hujan rencana metode yang digunakan adalah Metode Log Normal, Metode

Gumbel dan Metode Log Pearson III, Perhitungan debit rencana menggunakan

Metode Rasional dan Metode HSS Nakayasu, Evaluasi erosi dan sedimen pada

DAS menggunakan metode USLE (Universal Soil Loss Equation) , Perkiraan

Sedimen Tertampung dengan Persamaan Meyer -Peter Muller data yang

digunakan pada persamaan ini adalah data diameter medium, Perhitungan

Stabilitas Check Dam Pengkol meliputi stabilitas terhadap geser, stabilitas guling,

stabilitas terhadap daya dukung dan stabilitas terhadap piping dan yang terakhir

adalah Desain ulang check dam menggunakan peraturan SNI 2851;2015.

Dalam penelitian ini dapat disimpulkan bahwa debit banjir rencana yang dihitung

menggunakan Metode HSS Nakayasu sebesar 607,068 m3/detik, tinggi jagaan

Check Dam Pengkol didesain ulang menjadi 1,5 m dan tinggi muka air di atas

peluap 3,2 m. Lebar mercu sebesar 2 m disesuaikan dengan jenis sedimen yaitu

pasir dan kerikil. Tinggi bendung utama direncanakan ulang setinggi 5 meter

sehingga tampungan mati dan tampungan dinamis semakin panjang. Tampungan

check dam meningkat menjadi 823846 m3 dan umur check dam hingga

tampungan penuh adalah selama 2,5 tahun. Desain baru Check Dam Pengkol

aman terhadap geser, guling, piping dan daya dukung pondasi.

Harseno & Marsinius et al, (2008) Meneliti tentang Stabilitas Bangunan

Pengendali Sedimen di Kali Woro Gunung Merapi Lereng Timur yang terletak di

Page 32: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

10

desa Balerante, Kecamatan Kemalang, Kabupaten Klaten dengan judul “Analisis

Stabilitas Sabo Dam dan Gerusan Lokal Kali Woro Gunung Merapi Kabupaten

Klaten” Data yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah berupa Peta rupa bumi,

data hujan, data Sabo dam. menganalisis stabilitas Sabo Dam sesuai dengan

Standarisasi dan kriteria Perencanaan Gugus kerja bidang Sabo pada Sub-Panitia

Teknik Bidang Sumber Daya Air, dan untuk rencana desain bangunan gerusan

lokal sesuai dengan standar Departemen Kimpraswil, Puslitbang SDA – Balai

Sabo Yogyakarta.

Analisis stabilitas sabo dam menggunakan data Flood Time dengan Beban mati

dan gaya Hidrostatik Vertikal = 385,98 tm, Total momen = 3,633.50 tm, Faktor

Keamanan Geser 1,42 > 1,2 sf. Stabilitas dari pondasi didapat eksentrisitas = 2,21

m, Tegangan Maximum pada pondasi Sabo Dam = 49,41 t/m2 < 60 t/m2 lebih

kecil dari daya dukung tanah. Untuk Tinggi Gerusan Lokal Dmax = 4.43 m.

Dengan menggunakan konstruksi pelindung dasar sungai Beehive W = 1 ton dan

jumlah blok beton yang digunakan 24x83 bh untuk bagian hilir Sabo Dam.

Suhudi & Kandari, (2016 ) Meneliti mengenai Stabilitas Check Dam di

Kali Konto Kecamatan Pujon Kabupaten Malang. Dengan judul Uji Stabilitas

Check Dam Kedungrejo 15 di Kali Konto Kecamatan Pujon Kabupaten Malang.

Analisa yang dilakukan adalah analisa hidrologi, hidrolika, Pendimensian Check

Dam lalu Analisa Stabilitas.

Hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut, Debit banjir rancangan

menggunakan Metode Nakayasu dengan kala ulang 50 tahun sebesar 1186,790

m3/det. Debit outflow dari penelusuran banjir lewat waduk sebesar 246,829

m3/det dengan tinggi muka air rencana 3 m. Dimensi check dam adalah tinggi

main dam 6,00 m dan lebar mercu 3,00 m. Kedalaman pondasi 1,00 m dan

panjang apron 10,50 m. Kontrol stabilitas check dam menunjukkan kondisi aman,

baik dalam kondisi normal maupun banjir.

Page 33: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

11

Tabel 2.1 Perbedaan penelitian yang dilaksanakan dengan penelitian sebelumnya;

No Judul Rumusan Masalah Metode Penelitian Hasil Penelitian

1 Analisis

Stabilitas

Bangunan

Pengendali

Sedimen

(Sabo Dam)

Berdasarkan

Morfologi

Sungai di

Sungai

Warmare,

Kabupaten

Manokwari

(Herlina &

Kurniyaning

rum, 2013)

-Lokasi Sungai

Warmare, Kabupaten

Manokwari

-data hidrologi

- data topografi

-data mekanika tanah

Menghitung Sabilitas

Sabo Dam digunakan

petunjuk dari

Pedoman

Perencanaan Teknis

Pd T-12-2004-A

Berdasarkan hasil analisa

stabilitas bangunan Sabo Dam

berdasarkan kondisi

morfologi sungai pada

penelitian ini terhitung aman.

2 Evaluasi

Fungsi

Bengunan

Pengendali

Sedimen

(Check

Dam)

Pengkol

Berdasarkan

Perubahan

Tata Guna

Lahan Kali

Keduang

Kabupaten

Wonogiri

(Rahayu,

Suyanto, &

Solichin,

2017)

(1) Besaran sedimen

yang terdapat pada

check dam?

(2) Keamanan

Chekdam dengan

menghitung

Stabilitasnya?

(3) Bagaimana desain

ulang check dam

Perhitungan data

hujan metode Log

normal

Perhitungan data

hujan Metode

Gumbel,

Perhitungan data

hujan Metode Log

Pearson Type III,

Perhitungan debit

rencana dengan

Metode Rasional

Perhitungan debit

rencana dengan HSS

Metode Nakayasu

Evaluasi erosi DAS

dengan Metode

USLE.

Perhitungan Stabilitas

Check Dam berupa

Stabillitas geser,

Stabillitas geser,

Stabilitas guling,

stabilitas terhadap

daya dukung dan

stabilitas terhadap

piping.

Desain ulang check

dam dengan

menggunakan SNI

2851;2015 sebagai

dasar perencanaan

- Laju erosi dan sedimentasi

dengan metode USLE

sebesar 57136 m3/th

- Debit banjir rencana

menggunakan Metode HSS

Nakayasu Sebesaar

607,068 m3/detik

- Desain ulang check dam

menggunakan SNI

2851:2015 , tinggi jadaan

check dam menjadi 1,5 m

dan tinggi muka air diatas

peluap 3,2 m , desain baru

check dam aman terhadap

geser, guling, piping dan

daya dukung pondasi.

Page 34: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

12

3 “Analisis

Stabilitas

Sabo Dam

dan Gerusan

Lokal Kali

Woro

Gunung

Merapi

Kabupaten

Klaten”

(Harseno &

Marsinius,

2008)

Faktor keamanan

terhadap gaya

geser,nilai,

eksentrisitas

Lokasi Kali Woro

Gunung Merapi

Lereng Timur yang

terletak di desa

Balerante, Kecamatan

Kemalang,

Kabupaten Klaten;

Data yang dibutuhkan

dalam penelitian ini

adalah berupa Peta

rupa bumi, data

hujan, data Sabo

dam;

analisis stabilitas

Sabo Dam sesuai

dengan Standarisasi

dan kriteria

Perencanaan Gugus

kerja bidang Sabo

pada Sub-Panitia

Teknik Bidang

Sumber Daya Air

rencana desain

bangunan gerusan

lokal sesuai dengan

standar Departemen

Kimpraswil,

Puslitbang SDA –

Balai Sabo

Yogyakarta.

Analisis stabilitas Sabo Dam

menggunakan data Flood

Time dengan Beban Mati dan

Gaya Hidrostatik Vertikal =

385,98 tm, Total Momen =

3,633.50 tm, Faktor

Keamanan Geser 1,42 > 1,2

sf. Stabilitas dari pondasi

didapat eksentrisitas = 2,21

m, Tegangan Maximum pada

pondasi Sabo Dam = 49,41

t/m2 < 60 t/m2 lebih kecil

dari daya dukung tanah.

Untuk Tinggi Gerusan Lokal

Dmax = 4.43 m. Dengan

menggunakan konstruksi

pelindung dasar sungai

Beehive W = 1 ton dan

jumlah blok beton yang

digunakan 24x83 bh untuk

bagian hilir Sabo Dam.

4 Uji Stabilitas

Check Dam

Kedungrejo

15 di Kali

Konto

Kecamatan

Pujon

Kabupaten

Malang.

(Suhudi &

Kandari,

2016)

Check Dam

Kedungrejo 15 terletak

di Kali Konto, Dusun

Kedungrejo, Desa

Sukomulyo,

Kecamatan Pujon,

Kabupaten Malang;

Perhitungan curah

hujan rancangan

dengan Log Pearson

Type III;

Analisis Hidrograf

Satuan Sintesis

Nakayasu;

Analisa Stabilitas

geser,gulingdaya

dukung tanah.

1. Debit banjir rancangan

menggunakann Metode

Nakayasu dengan kala

ulang 50 tahun sebesar

1186,790 m3/det.

2. Debit outflow dari

penelusuran banjir lewat

waduk sebesar 246,829

m3/det dengan tinggi

muka air rencana 3 m.

3. Dimensi check dam adalah

tinggi main dam 6,00 m

dan lebar mercu 3,00 m.

Kedalaman pondasi 1,00 m

dan panjang apron 10,50

m.

4. Kontrol stabilitas check dam

menunjukkan kondisi aman,

baik dalam kondisi normal

maupun banjir

(Lanjutan Tabel 2.1)

Yang membedakan penelitian Analisis Stabilitas Bangunan Pengendali

Sedimen Gunung Merapi (Studi Kasus Sabo Dam GE-C13, Kali Gendol)

Page 35: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

13

dengan penelitian sebelumnya yaitu sebagai berikut:

(1) Lokasi di Kali Gendol, Desa Glagaharjo, Cangkringan, Kabupaten Sleman,

Daerah Istimewa Yogyakarta; (2) Data Curah hujan dari 3 Stasiun ( Sta

Ngandong, Stasiun Surowono dan Stasiun Deles) periode tahun 2009 sampai

2018, data yang tidak lengkap diabaikan; (3) Perhitungan debit hujan rencana

Metode Log Pearson Type III; (4) Perhitungan IDF hujan rancangan

menggunakan Metode Mononobe; (5) Perhitungan curah hujan rancangan

Analisis Hidrograf Satuan Sintesis Metode Nakayasu; (6) Perhitungan stabilitas

bangunan pengendali sedimen menggunakan panduan SNI 2851:2015 (BSN, SNI

2851:2015 Desain Bangunan Penahan Sedimen, 2015) dan Pdt Pedoman

Perencanaan Teknis Pd T-12-2004-A.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Analisis hidrologi

Data hidrologi adalah suatu kumpulan keterangan atau fakta mengenai

fenomena hidrologi ( hydrologic phenomenon ), yang meliputi besarnya : curah

hujan, temperatur, penguapan,lamanya penyinaran matahari, kecepatan angin,

debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatan aliran, konsentrai sedimen sungai

akan selalu berubah terhadap waktu (Soewarno, 1995).

Data hidrologi dianalisis untuk membuat keputusan dan menarik

kesimpulan mengenai fenomena hidrologi berdasarkan sebagian data hidrologi

yang telah dikumpulkan (Soewarno, 1995)

Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut:

Perencanaan Derah aliran Sungai (DAS) beserta luasnya; Analisis mengenai

distribusi curah hujan dengan periode ulang T tahun; Analisis mengenai frekuensi

curah hujan; Pengukuran dispersi; Pemilihan jenis sebaran; Uji kecocokan

kesebaran; Perhitungan debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan

rencana diatas pada periode ulang T tahun untuk menentukan bangunan

pengendali banjir.

Page 36: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

14

2.2.1.1.Daerah Aliran Sungai

Daerah aliran Sungai (DAS) (catchment, basin, watershed) merupakan suatu

daerah yang dibatasi oleh punggung-punggung gunung/pegunungan dyang

Keterangan air hujan yang jatuh didaerah tersebut akan mengalir menuju sungai

utama pada titik/Stasiun yang dituju (Triatmojo, 2008).

Nama dari sebuah DAS ditandai dengan nama sungai yang bersangkutan

dan dibatasi oleh titik kontrol, yang pada umumnya merupakan Stasiun

hidrometri. Oleh karena itu berarti sebuah DAS dapat merupakan bagian dari

DAS lain (Harto, 1993). Dalam sebuah DAS kemudian dibagi dalam area yang

lebih kecil menjadi sub DAS. Penentuan batas-batas sub DAS berdasarkan kontur,

jalan dan rel KA yang ada dilapangan untuk menentukan aliran air.

Karaktristik DAS yang berpengaruh besar pada aliran permukaan meliputi

(Suripin, 2004) .

1) Luas dan bentuk DAS

Laju dan volume aliran permukaan makin bertambah besar dengan

bertambahnya luas DAS. Tetapi apabila aliran permukaan tidak dinyatakan

sebagai jumlah total DAS terhadap aliran permukaan dapat ditunjukkan dengan

memperhatikan hidrograf-hidrograf yang terjadi pada dua buah DAS yang

bentuknya berbeda namun mempunyai luas yang sama dan menerima hujan

dengan intensitas yang sama.

Gambar 2.1 Pengaruh bentuk DAS pada aliran permukaan

Bentuk DAS yang memanjang dan sempit cenderung menghasilkan laju

liran permukaan yang lebih kecil dibandingkan dengan DAS yang berbantuk

Page 37: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

15

melebar atau melingkar. Hal tersebut terjadi karena waktu konsentrasi DAS yang

memanjang lebih lama dibandingkan dengan DAS yang melebar,sehingga

terjadinya konsentrasi air di titik kontrol lebih lambat yang berpengaruh pada laju

dan volume aliran permukaan. Faktor bentuk juga dapat berpengaruh pada aliran

permukaan apabila hujan yang terjadi tidak serentak di seluruh DAS, tetapi

bergerak dari ujung yang satu ke ujung lainnya. Pada DAS memanjang laju aliran

akan lebih kecil karena aliran permukaaan akibat hujan dihulu belum memberikan

kontribusi pada titik kontrol ketika aliran permukaan dari hujan dihilir telh habis,

atau mengecil. Sebaliknya pada DAS melebar, datangnya aliran permukan dari

semua titik di DAS tidak terpaut banyak, artinya air dari hulu sudah tiba sebelum

aliran di titik kontrol mengecil/habis.

2) Topografi

Tampakan rupa muka bumi atau topogrfi seperti kemiringan lahan, keadaaan dan

kerapatan parit atau saluran, dan bentuk-bentuk cekungan lainnya mempunyai

pengaruh pada laju dan volume liran permukaan DAS dengan kemiringn curam

disertai parit atau saluran yang rapat akan menghasilkan laju dan volume aliran

permukaan. DAS dengan kemiringan curam disertai parit atau saluran yang rapat

akan menghasilkan laju volume aliran permukaan yang lebih tinggi dibandingkan

dengan DAS yang landai dengan parit yang jarang dan adanya cekungan-

cekungan. Pengaruh kerapatan parit, yaitu panjang parit per satuan luas DAS,

pada aliran permukaan adalah memperpendek waktu konsentrasi, sehingga

memperbesar laju permukaaan.

3) Tata guna lahan

Pengaruh tata guna lahan pada aliran permukaan dinyatakan dalam koefisien

aliran permukaan (C), yaitu bilangan yang menunjukkan perbandingan antara

besarnya aliran permukaan dan besarnya curah hujan. Angka koefisien aliran

permukaan ini merupakan salah indikator untuk menentukan kodisi fisik suatu

DAS. Nilai C berkisar antara 0 sampai 1. Nilai C = 0 menunjukkan bahwa semua

air hujan terintersepsi dan terinfiltrasi kedalam tanah, sebaliknya untuk nilai C = 1

menunjukkan bahwa semua air hujan mengalir sebagai aliran permukaan.

Page 38: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

16

2.2.1.2.Analisa Distribusi Curah Hujan

Hal yang penting dalam pembuatan rancangan dan rencana adalah distribusi

curah hujan. Distribusi curah hujan adalah berbeda-beda sesuai dengan jangka

waktu yang ditinjau yaitu curah hujan tahunan (jumlah curah hujan dalam

setahun), curah hujan bulanan (jumlah curah hujan sebulan), curah hujan harian

(jumlah curah hujan 24 jam), curah hujan per jam.

Analisa frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos penakar

hujan, baik manual maupun otomatis. Analisis frekuensi didasarkan pada sifat

statistik data kejadian yang telah lalu untuk memeroleh probabilitas besaran hujan

yang akan datang. Dengan anggapan bahwa sifat statistik kejadian hujan yang

akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan masa lalu (Suripin,

2004).

Dalam analisis frekuensi curah hujan data hidrologi dikumpulkan, dihitung,

disajikan dan ditafsirkan dengan menggunakan prosedur tertentu, yaitu metode

statistik. Pada kenyataannya bahwa tidak semua varian dari suatu variabel

hidrologi terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya. Variasi atau dispersi adalah

besarnya derajat atau besaran varian disekitar nilai rata-ratanya. Cara mengukur

besarnya dispersi disebut pengukuran dispersi (Soewarno, 1995).

Adapun cara pengukuran dispersi antara lain : (1)Deviasi Standar (S);

(2)Koefisien Skewness (Cs);(3) Pengukuran Kurtosis (Ck);(4) Koefisien Variasi

(Cv).

Umumnya ukuran dispersi yang paling banyak digunakan adalah deviasi

standar (standard deviation) dan varian (variance). Varian dihitung sebagai nilai

kuadrat dari deviasi standar. Apabila penyebaran data sangat besar terhadap nilai

rata-rata maka nilai standar deviasi akan besar, akan tetapi apabila penyebaran

data sangat kecil terhadap nilai rata-rata maka standar deviasi akan kecil.

Rumus :

√∑

(2. 1)

Keterangan :

S = deviasi standar

Page 39: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

17

Xi = nilai varian

X = nilai rata-rata

n = jumlah data

Kemencengan (skewness) adalah suatu nilai yang menunjukkan derajat

ketidaksimetrisan (assymetry) dari suatu bentuk distribusi. Umumnya ukuran

kemencengan dinyatakan dengan besarnya koefisien kemencengan (coefficient of

skewness).

Rumus : ∑

(2. 2)

Keterangan :

CS = koefisien kemencengan

Xi = nilai varian

X = nilai rata-rata

n = jumlah data

S = standar deviasi

Pengukuran kurtosis dimaksudkan untuk mengukur keruncingan dari

bentuk kurva distribusi, yang umumnya dibandingkan dengan distribusi normal.

Rumus :

(2. 3)

Keterangan :

Ck = koefisien kurtosis

Xi = nilai varian

X = nilai rata-rata

n = jumlah data

S = standar deviasi

Koefisien variasi (varianion coefficient) adalah nilai perbandingan antara

deviasi standar dengan nilai rata-rata hitung dari suatu distribusi.

Rumus :

Cv =

(2. 4)

Page 40: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

18

Keterangan :

Cv = koefisien variasi

S = standar deviasi

X = nilai rata-rata

Dari nilai-nilai di atas, kemudian dilakukan pemilihan jenis sebaran yaitu dengan

membandingkan koefisien distribusi dari metode yang akan digunakan.

2.2.1.3.Pemilihan Sebaran Data dan Penentuan Hujan Rancangan

Ada berbagai macam distribusi teoritis yang semuanya dapat dibagi

menjadi dua yaitu

distribusi diskrit dan distribusi kontinyu. Distribusi diskrit meliputi distribusi

binomial dan poisson, sedangkan distribusi kontinyu meliputi distribusi Normal,

Log Normal, Pearson dan Gumbel. (Soewarno, 1995)

Tabel 2.2 Tabel Pedoman Pemilihan Distribusi

(Soemarto, 1987)

Jenis Distribusi Syarat

Normal Cs ≈ 0

Ck = 3

Gumbel Cs ≤ 1,1396

Ck ≤ 5,4002

Log Pearson Cs ≠ 0

Log normal Cs ≈ 3Cv + Cv2 = 3

Ck = 5,383

1) Distribusi Probabilitas Normal

Perhitungan hujan rencana berdasarkan distribusi ini jika data yang

dipergunakan adalah berupa sampel, dilakukan dengan rumus rumus berikut.

XT = + KT S (2. 5)

Keterangan :

XT = hujan rencana atau debit dengan periode ulang T

= nilai rata rata dari data hujan (X)

S = standar deviasi dari data hujan (X)

K = faktor frekuensi (Tabel variabel reduksi Gauss)

Page 41: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

19

Tabel 2.3 Nilai Reduksi Gauss

(Suripin, 2004 dalam Kamiana, 2011)

No Periode Ulang, T

(tahun)

KT

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1,001

1,005

1,010

1,050

1,110

1,250

1,350

1,480

1,670

2,000

2,500

3,300

4,000

5,000

10,000

20,000

50,000

100,000

200,000

500,000

1000,000

-3,05

-2,58

-2,33

-1,64

-1,28

0,84

0,67

-0,52

-0,25

0

0,25

0,52

0,67

0,84

1,28

1,64

2,05

2,33

2,58

2,88

3,09

2) Distribusi Probabilitas Log Normal

Perhitungan hujan rencana berdasarkan Distribusi Probabilitas Log Normal, jika

data yang dipergunakan adalah berupa sampel, dilakukan dengan rumus-rumus

berikut.

Log XT = (2. 6)

Keterangan :

Log XT = nilai Logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T.

= nilai rata-rata dari Log X = ∑

(2. 7)

S Log x = deviasi standar Log X = ∑ ( )

(2. 8)

KT = Faktor Frekuensi yang nilainya bergantung pada T di tabel.

(2.3)

Page 42: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

20

3) Distribusi Probabilitas Gumbel

Jika data hujan yang dipergunakan dalam perhitungan adalah berupa smpel

(populasi terbatas), maka perhitungan hujan rencana berdasarkan distribusi

probabilitas gumbel dilakukan dengan rumus berikut.

XT = + S x K (2. 9)

Keterangan rumus :

XT = hujan rencana atau debit dengan periode ulang T

= nilai rata rata dari data hujan (X)

S = standar deviasi dari data hujan (X)

K = faktor frekuensi Gumbel : K =

(2. 10)

Yt = reduce variate = -Ln -Ln

dapat pula ditentukan dari tabel (2.5)

Sn = Reduced Standart deviasi didapat dari tabel (2.4)

Yn = Reduced Mean didapat dari tabel (2.4)

Tabel 2.4 Nilai Reduced Standar Deviation (Sn) dan Nilai reduced mean (Yn)

(Soemarto, 1987)

N Sn Yn N Sn Yn

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,9497

1,0210

1,0630

1,0910

1,1120

1,1280

1,1410

1,1520

1,1610

0,4952

0,5128

0,5236

0,5390

0,5362

0,5403

0,5436

0,5463

0,5485

60

70

80

90

100

20

500

1000

1,1750

1,1850

1,1940

1,2010

1,2060

1,2360

1,2590

1,2690

0,5521

0,5548

0,5567

0,5586

0,5600

0,5672

0,5724

0,5745

Tabel 2.5 Nilai Reduced Variate (Yt)

(Soemarto, 1987)

Periode Ulang T (Tahun) Yt

2

5

10

20

25

50

100

0,3065

1,4999

2,2504

2,9702

3,1255

3,9019

4,6001

Page 43: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

21

4) Distribusi Probabilitas Log Pearson Tipe III

Perhitungan hujan rencana berdasarkan Distribusi Probabilitas Log Pearson

Tipe III, jika data yang dipergunakan adalah berupa sampel, dilakukan dengan

rumus-rumus berikut.

Log XT = (2. 11)

Keterangan :

Log XT = nilai logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T.

= nilai rata-rata dari log X = ∑

(2. 12)

S log x = deviasi standar log X = ∑ ( )

(2. 13)

KT = Faktor Frekuensi yang nilainya bergantung pada koefisien

kemencengan (Cs atau G)

Tabel 2.6 Faktor frekuensi KT untuk Distribusi Log Pearson Type III (G atau Cs

positif)

(Triatmojo, 2008)

or Cs

Return period in years

2 5 10 25 50 100 200

Excendence probabilitas

0,5 0,2 0,1 0,04 0,02 0,01 0,005

3,0

2,9

2,8

2,7

2,6

2,5

2,4

2,3

2,2

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

-0,396

-0,390

-0,384

-0,376

-0,368

-0,360

-0,351

-0,341

-0,330

-0,319

-0,307

-0,294

-0,282

-0,268

-0,254

-0,240

-0,225

-0,210

0,420

0,440

0,460

0,479

0,499

0,518

0,537

0,555

0,574

0,592

0,609

0,627

0,643

0,660

0,675

0,690

0,705

0,719

1,180

1,195

1,210

1,224

1,238

1,250

1,262

1,274

1,284

1,294

1,302

1,310

1,318

1,324

1,329

1,333

1,337

1,339

2,278

2,277

2,275

2,272

2,267

2,262

2,256

2,248

2,240

2,230

2,219

2,207

2,193

2,179

2,163

2,146

2,128

2,108

3,152

3,134

3,114

3,097

3,071

3,048

3,023

2,997

2,970

2,942

2,912

2,881

2,848

2,815

2,780

2,743

2,706

2,666

4,051

4,013

3,973

3,932

3,889

3,845

3,800

3,753

3,705

3,656

3,605

3,553

3,499

3,444

3,388

3,330

3,271

3,211

4,970

4,909

4,847

4,783

4,718

4,652

4,584

4,515

4,454

4,372

4,298

4,223

4,147

4,069

3,990

3,910

3,828

3,745

Page 44: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

22

1,2

1,1

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

-0,195

-0,180

-0,165

-0,148

-0,132

-0,116

-0,099

-0,083

-0,066

-0,050

-0,033

-0,017

0,000

0,732

0,745

0,758

0,769

0,780

0,790

0,800

0,808

0,816

0,824

0,830

0,836

0,842

1,340

1,341

1,340

1,339

1,336

1,333

1,328

1,323

1,317

1,309

1,301

1,292

1,282

2,087

2,066

2,043

2,018

1,993

1,967

1,939

1,910

1,880

1,849

1,818

1,785

1,751

2,626

2,585

2,542

2,498

2,453

2,407

2,359

2,311

2,261

2,211

2,159

2,107

2,054

3,149

3,087

3,022

2,957

2,891

2,824

2,775

2,686

2,615

2,544

2,472

2,400

2,326

3,661

3,575

3,489

3,401

3,312

3,223

3,132

3,041

2,949

2,856

2,763

2,670

2,576

(Lanjutan tabel 2.6)

Tabel 2.7 Faktor frekuensi KT untuk Distribusi Log Pearson Type III

(kemencengan negatif)

(Triatmojo, 2008)

G or Cs

Return period in years

2 5 10 25 50 100 200

Excendence probabilitas

0,5 0,2 0,1 0,04 0,02 0,01 0,005

0

-0,1

-0,2

-0,3

-0,4

-0,5

-0,6

-0,7

-0,8

-0,9

-1,0

-1,1

-1,2

-1,3

-1,4

-1,5

-1,6

-1,7

-1,8

-1,9

-2,0

-2,1

-2,2

-2,3

0

0,017

0,033

0,050

0,066

0,083

0,099

0,116

0,132

0,148

0,164

0,180

0,195

0,210

0,225

0,240

0,254

0,268

0,282

0,294

0,307

0,319

0,330

0,341

0,842

0,846

0,850

0,853

0,855

0,856

0,857

0,857

0,856

0,854

0,852

0,848

0,844

0,838

0,832

0,825

0,817

0,808

0,799

0,788

0,777

0,765

0,752

0,739

1,282

1,270

1,258

1,245

1,231

1,216

1,200

1,183

1,166

1,147

1,128

1,107

1,086

1,064

1,041

1,018

0,994

0,970

0,945

0,920

0,895

0,869

0,844

0,819

1,751

1,716

1,680

1,643

1,606

1,567

1,528

1,488

1,448

1,407

1,366

1,324

1,282

1,240

1,198

1,157

1,116

1,075

1,035

0,996

0,959

0,923

0,888

0,855

2,054

2,000

1,945

1,890

1,834

1,777

1,720

1,663

1,606

1,549

1,492

1,435

1,379

1,324

1,270

1,217

1,166

1,116

1,059

1,023

0,980

0,939

0,900

0,864

2,326

2,252

2,178

2,104

2,029

1,995

1,880

1,806

1,733

1,660

1,588

1,518

1,449

1,383

1,318

1,256

1,197

1,140

1,087

1,037

0,990

0,946

0,905

0,867

2,576

2,482

2,388

2,294

2,201

2,108

2,016

1,926

1,837

1,749

1,664

1,581

1,501

1,424

1,351

1,282

1,216

1,155

1,097

1,044

0,995

0,949

0,907

0,869

Page 45: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

23

-2,4

-2,5

-2,6

-2,7

-2,8

-2,9

-3,0

0,351

0,360

0,368

0,376

0,384

0,390

0,396

0,752

0,711

0,696

0,681

0,666

0,651

0,636

0,795

0,771

0,747

0,724

0,702

0,681

0,666

0,823

0,793

0,764

0,738

0,712

0,683

0,666

0,826

0,798

0,768

0,740

0,714

0,689

0,666

0,832

0,799

0,769

0,740

0,714

0,690

0,667

0,833

0,800

0,769

0,741

0,714

0,690

0,667

(Lanjutan tabel 2.7)

2.2.1.4. Pemilihan Jenis Sebaran Chi- Kuadrat

Untuk menentukan kecocokan (the goodness of fit test) distribusi frekuensi

dari sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang diperkirakan dapat

menggambarkan distribusi frekuensi tersebut diperlukan pengujian parameter

dengan rumus :

∑( )

(2. 14)

Keterangan :

X2 = Parameter Chi-Kuadrat terhitung

Ef = Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya,

Ef = ∑

∑ (2. 15)

Of = Frekuensi yang diamati pada kelas yang sama

n = Jumlah sub kelompok

Derajat nyata atau derajat kepercayaan (α) tertentu yang sering diambil

adalah 5%. Derajat kebebasan (Dk) dihitung dengan rumus :

Dk = K – (p + 1) (2. 16)

K = 1 + 3,3 log n (2. 17)

Keterangan rumus :

Dk = derajat kebebasan

P = Banyaknya parameter, untuk uji Chi-Kuadrat adalah 2, Distribusi normal

adalah 2 serta Log Pearson dan Gumbel 1.

K = Jumlah kelas distribusi

n = Banyaknya data

Selanjutnya distribusi probabilitas yang dipakai untuk menentukan curah

hujan rencana adalah distribusi probabilitas yang mempunyai simpangan

Page 46: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

24

maksimum terkecil dan lebih kecil dari simpangan kritis, atau dirumuskan sebagai

berikut :

ꭓ2 < ꭓ

2cr (2. 18)

Keterangan :

ꭓ2 = parameter Chi-Kuadrat terhitung

ꭓcr = parameter Chi-Kuadrat kritis (lihat Tabel 2.8)

Tabel 2.8 Nilai parameter Chi-Kuadrat Kritis, ꭓ2

cr (Uji satu sisi)

( Sumber : Soewarno, 1995)

dk

Α

derajat kepercayaan

0,995 0,99 0,975 0,95 0,05 0,025 0,01 0,005

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

0,0000393

0,0100

0,0717

0,207

0,412

0,676

0,989

1,344

1,735

2,156

2,603

3,074

3,565

4,075

4,601

5,142

5,697

6,625

6,844

0,000157

0,0201

0,115

0,297

0,554

0,872

1,239

1,646

2,088

2,558

3,053

3,571

4,107

4,660

5,229

5,812

6,408

7,015

7,633

0,000982

0,0506

0,216

0,484

0,831

1,237

1,690

2,180

2,700

3,247

3,816

4,404

5,009

5,629

6,262

6,908

7,564

8,231

8,907

0,00393

0,103

0,352

0,711

1,145

1,635

2,167

2,733

3,325

3,940

4,575

5,226

5,892

6,571

7,261

7,962

8,672

9,390

10,117

3,841

5,991

7,815

9,488

11,070

12,592

14,067

15,507

16,919

18,307

19,675

21,026

22,362

23,685

24,996

26,296

27,587

28,869

30,114

5,024

7,378

9,348

11,143

12,832

14,449

16,013

17,535

19,023

20,483

21,920

23,337

24,736

26,119

27,448

28,845

30,191

31,526

32,852

6,635

9,210

11,345

13,277

15,086

16,812

18,475

20,090

21,666

23,209

24,725

26,217

27,388

29,141

30,578

32,000

33,409

34,805

36,191

7,879

10,597

12,838

14,860

16,750

18,548

20,278

21,955

23,589

25,188

26,757

28,300

29,819

31,319

32,801

34,267

35,718

37,156

38,582

Page 47: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

25

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

7,434

8,034

8,643

9,260

9,886

10,520

11,160

11,808

12,461

13,121

13,787

8,260

8,897

9,542

10,196

10,856

11,524

12,198

12,879

13,565

14,256

14,953

9,591

10,283

10,982

11,689

12,401

13,120

13,844

14,573

15,308

16,047

16,791

10,851

11,591

12,338

13,091

13,848

14,611

15,379

16,151

16,928

17,708

18,493

31,410

32,671

33,924

36,172

36,415

37,652

38,885

40,113

41,337

42,557

43,733

34,170

35,479

36,781

38,076

39,364

40,646

41,923

43,194

44,461

45,722

46,979

37,566

38,932

40,289

41,638

42,980

44,314

45,642

46,963

48,278

49,588

50,892

39,997

41,401

42,796

44,181

45,558

46,928

48,290

49,645

50,993

52,336

53,672

(Lanjutan Tabel 2.8)

Prosedur perhitungan dengan menggunakan Metode Uji Chi-Kuadrat

adalah sebagai berikut :

1) Urutkan data dari besar ke kecil atau sebaliknya;

2) Menghitung jumlah kelas (K) menggunakan rumus 2.17;

3) Dalam pembagian kelas disarankan agar setiap kelas terdapat minimal

lima buah pengamatan;

4) Menghitung derajat kebebasan (Dk) dan X2

cr menggunkan rumus 2.16 ;

5) Menghitung kelas distribusi;

6) Menghitung interval kelas;

7) Perhitungan nilai X2

menggunakan rumus 2.14;

8) Bandingkan nilai X2 terhadap X

2cr. Untuk setiap kelas kemudian hitung nilai

total X2 untuk setiap kelas kemudian hitung nilai total X

2cr dari tabel untuk

derajat nyata tertentu yang sering diambil sebesar 5% dengan parameter

derajat kebebasan.

2.2.1.5. Uji Normalitas Data Metode Smirnov-Kolmogorof

Pengujian distribusi probabilitas dengan metode Smirnov-Kolmogorof

dilakukan dengan langkah langkah perhitungan sebagai berikut;

1) Urutkan data (Xi) dari besar ke kecil atau sebaliknya;

2) Hitung besarnya Peluang dari masing-masing data dengan rumus;

Page 48: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

26

P(x) =m/ (n+1); (2. 19)

3) Hitung P(x’) dengan menggunakan rumus;

P (x’)= 1-P(x); (2. 20)

4) Hitung P’(x) dengan menggunakan rumus;

P’(x) = m/(n-1); (2. 21)

5) Hitung P’(x’) dengan menggunakan rumus;

P’ (x’)= 1-P’(x); (2. 22)

6) Hitung D maksimum dengan rumus;

D = (p(x)-(p’(x)) (2. 23)

7) Lalu ambil nilai terbesar dari rumus D ;

8) Menghitung nilai;

Dtabel =

√ (2. 24)

Apabila nilai Dhitung < Dtabel maka data disebut dengan data terdistribusi

normal, namun bila sebaliknya maka data disebut sebagai data homogen. (Norma

Puspita, 2006).

Tabel 2.9 Nilai D Tabel

(BSN, SNI 2415-2016 Tata Cara Perhitungan Debit Rencana, 2016)

N Derajad kepercayaan

0.2 0.1 0.05 0.01

5 0.45 0.51 0.56 0.67

10 0.32 0.37 0.41 0.49

15 0.27 0.3 0.34 0.4

20 0.23 0.26 0.29 0.36

25 0.21 0.24 0.27 0.32

30 0.19 0.22 0.24 0.29

35 0.18 0.2 0.23 0.27

40 0.17 0.19 0.21 0.25

45 0.16 0.18 0.2 0.24

50 0.15 0.17 0.19 0.23

n>50

1.07/akar

n

1.22/ akar

n

1.36/ akar

n

1.693/ akar

n

Pengujian distribusi normalitas data metode Smirnov-Kolmogorof

menggunakan SPSS 21 dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut;

Page 49: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

27

(1) Buka aplikasi IBM SPSS versi 21

(2) Klik variabel view tentukan nama data, type data, decimals, label dll;

(3) Klik Data View , masukkan data hujan yang digunkan;

(4) Klik Analyze – Nonparametric Tests – Legacy dialogs – 1 Sample KS;

(5) Pindahkan data ke Test Variable List dengan mengeklik tanda panah, Klik

test distribution Normal, setalah itu Klik oke.

2.2.3 Perhitungan Intensitas Curah Hujan

Data hujan rencana yang diperlukan dalam perhitungan debit rencana

dapat berupa:

1) Intensitas hujan rencana di satu titik waktu;

Gambar 2.2 Kedalaman hujan rencana di satu titik waktu pada curve IDF

(Kamiana, 2011)

Kurva di atas sering disebut IDF (Intensity-Duration-Frequency Curve).

Kurva ini menggambarkan hubungan antara intensitas hujan, durasi atau lama

hujan dan frekuensi. Nilai intensitas hujan rencana yang diperoleh dari curve IDF

diperlukan dalam metode perhitungan debit rencana non hidrograf, contohnya

metode rasional. Intensitas hjan atau intensitas hujan rencana dapat dikatakan

sebagai ketinggian atau kederasan hujan per satuan waktu, biasanya dalam satuan

(mm/jam) atau (cm/jam). Berkaitan dengan intensitas hujan rencana, tinggi

intensitas hujan rencana akan makin besar seiring dengan periode ulang yang

semakin besar. Data yang diperlukan untuk menurunkan curve IDF terukur adalah

data hujan jangka pendek, seperti hujan 5 menit, 10 menit, 30 menit, 60 menit dan

Page 50: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

28

data hujan jam-jaman. Kemudian persamaan regresinya dapat didekati dengan

beberapa rumus seperti rumus Talbot, Ishiguro dan sherman. Jika data hujan

jangka pendek tidak tersedia, dan yang tersedia adalah data hujan harian maka

persamaan regresi curve IDF dapat diturunkan dengan metode Mononobe. Selain

itu, metode Van Breen juga dapat digunakan untuk menurunkan Curve IDF yang

didasarkan pada hujan harian. Namun dalam penentuan persamaan regresinya,

metode Van Breen memerlukan Curve IDF terukur, disarankan dari daerah

pengaliran terdekat sebagai pembanding bentuk curve.

2) Ketinggian hujan rencana yang terdistribusi dalam hujan jam-jaman (Hidograf

hujan rencana)

Gambar 2.3 Hidrograf hujan rencana

(Kamiana, 2011)

Grafik di atas menunjukkan ketinggian hujan yang terdistribusi sebagai

fungsi waktu, misalnya dalam bentuk hujan jam jaman atau disebut dengan

hietograf hujan. Data hietograf hujan rencana diperlukan apabila debit rencana

dihitung dengan metode hidrograf. Jika yang tersedia adalah data hujan harian

atau hujan rencana maka hidrograf hujan dapat disusun dengan model seragam

dan model segitiga. Sedangkan jika yang tersedia adalah data intensitas hujan

maka hietograf hujan dapat disusun dengan model Alternating Block Method

(ABM).

Kurva intensitas hujan rencana yang digunakan jika yang tersedia adalah

data hujan harian dapat ditentukan dengan rumus Mononobe. Bentuk umum dari

rumus mononobe adalah :

Page 51: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

29

(2. 25)

Keterangan :

I = intensitas hujan rencana (mm)

X24 = tinggi hujan harian maksimum atau hujan rencana (mm)

t = durasi hujan atau waktu konsentrasi (jam)

2.2.4 Metode Perhitungan Debit Banjir Rancangan

Dalam merencanakan setiap bangunan air diperlukan umur rencana bagi

bangunan air tersebut dengan klasifikasi bergantung pada kondisi tingkat bahaya

dan jenis bangunan air yang hendak direncanakan dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 2.10 Kala ulang banjir rancangan

No Jenis Bangunan Air Kala Ulang Banjir

T (tahun)

1

2

3

4

5

6

Bendungan urugan tanah / batu (eart/rockfill dam)

Bendungan beton / batu kali (concrete dam / masonry)

Bendung (weir)

Saluran pengelak banjir (flood diversion canal)

Tanggul sungai

Drainasi saluran di sawah / permukiman

1000

500 – 1000

50 – 100

20 – 50

10 – 20

5 – 10

Tabel 2.11 Kala ulang banjir rancangan

Jenis Bangunan Kala Ulang Banjir

Rancangan (tahun)

Bendung sungai besar sekali

Bendung sungai sedang

Bendung sungai kecil

Tanggul sungai besar/daerah penting

Tanggul sungai kecil/daerah kurang penting

Jembatan jalan penting

Jembatan jalan tidak penting

100

50

25

25

10

25

10

Page 52: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

30

Penelitian ini, menggunakan kombinasi antara debit (Q) dan waktu (t)

yang sering disebut dengan hidrograf yang disajikan secara grafis. Ditinjau dari

data yang dipergunakan dalam menunjukkan hidrograf satuan (U), maka terdapat

2 kelompok hidrograf satuan, yaitu : hidrograf satuan nyata dan hidrograf satuan

sintetis. Hidrograf satuan nyata adalah hidrograf satuan yang diturunkan

berdasarkan data hujan dan data debit. Metode yang dapat digunakan untuk

menurunkan hidrograf satuan nyata suatu Daerah aliran sungai (DAS),

diantaranya : Metode LK. Sherman, dan Model Collins. Jika data hujan dan data

debit tidak cukup tersedia maka penurunan hidrograf suatu DAS dilakukan

dengan cara sintesis, yang disebut hidrograf satuan sintesis. Hidrograf satuan

sintesis yang akan menjadi pembahasan adalah hidrograf satuan sintesis Metode

Nakayasu. Seperangkat persamaan untuk membentuk suatu hidrograf sebagai

berikut :

(1) Waktu Kelambatan (time lag, tg), rumusnya :

tg = 0,4 + 0,058 x L; untuk L > 15 km (2. 26)

tg = 0,21 x L0,7

untuk L < 15 km (2. 27)

(2) Waktu puncak dan debit puncak hidrograf satuan sintesis dirumuskan

sebagai berikut:

tp = tg + 0,8 Tr (2. 28)

(3) Waktu saat debit sama dengan 0,3 kali debit puncak:

T0,3 = α x tg (2. 29)

(4) Waktu puncak:

tp = tg + 0,8 Tr (2. 30)

(5) Debit puncak hidrograf satuan `sintesis dirumuskan sebagai berikut:

( ) (2. 31)

(6) Bagian lengkung naik (0 < t < tp)

(2. 32)

Dengan :

Q = debit sebelum mencapai debit puncak

t = waktu (jam)

Page 53: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

31

(7) Bagian lengkung turun

Jika tp < t < t0,3

(2. 33)

Jika tp < t < 1,5 t0,3

(2. 34)

Jika t > 1,5 t0,3

(2. 35)

Keterangan rumus (2.28) s/d (2.35) :

tg = waktu kelambatan (jam)

L = panjang sungai (Km)

T0,3 = waktu saat debit sama dengan 0,3 kali debit puncak (jam)

1,5 t0,3 = waktu saat debit sama dengan 0,32 kali debit puncak (jam)

α = koefisien, nilainya antara 1,5 – 3,0

tp = waktu puncak (jam)

Qp = debit puncak (m3/det)

A = luas DPS (Km2)

Tr = durasi hujan (jam) = (0,5 x tg) s/d (1 x tg)

R0 = satuan kedalaman hujan (mm).

Page 54: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

32

Gambar 2.4 Hidrograf Satuan Sintesis Nakayasu

(Triatmojo, 2008)

2.3 Parameter Tanah

Setiap struktur bangunan yang berada di daratan ataupun di atas air dengan

memiliki pondasi yang langsung ke tanah memerlukan analisis tingkat kestabilan

struktur dengan data yang didapatkan dari data tanah maupun sedimen yang ada di

area wilayah penelitian yang ada. Parameter tanah yang ada juga digunakan untuk

analisis kemampuan konstruksi dalam mengatasi gaya-gaya yang terjadi pada

konstruksi yang ada. Parameter tanah yang digunakan dalam penelitian ini antara

lain :

2.3.1 Uji Kadar air tanah dan batuan berdasarkan SNI 1965 : 2008

Kadar air (w) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air (Ww) dengan

berat butiran (Ws) dalam tanah tersebut, dinyatakan pada persen.

w = Ww / Ws x 100% (2. 36)

2.3.2 Uji Berat Jenis Tanah berdasarkan SNI 1964-2008

Berat jenis (spesific gravity) tanah (Gs) didefinisikan sebagai perbandingan

antara berat volume butiran padat (ys) dengan berat volume air (yw) pada

temperatur tertentu. Biasanya diambil pada temperatur 27,5 ºC. Rumus untuk

mencari berat jenis adalah:

Gs = ys / yw (2. 37)

Tabel 2.12 Tabel Berat Jenis Tanah

Jenis Tanah Berat jenis, Gs

Kerikil 2,65 – 2,68 Pasir 2,65 – 2,68

Lanau anorganik 2,62 – 2,68

Lempung anorganik 2,58 – 2,65

Lempung organic 2,68 – 2,75

Tabel 2.13 Tabel Berat Jenis Air

°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

20 0,9982 0,9980 0,9978 0,9976 0,9973 0,9971 0,9968 0,9965 0,9963 0,9960 30 0,9957 0,9954 0,9951 0,9947 0,9944 0,9941 0,9937 0,9934 0,9930 0,9926

40 0,9922 0,9919 0,9915 0,9911 0,9907 0,9902 0,9898 0,9894 0,9890 0,9885

Page 55: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

33

2.3.3 Uji Kuat Geser Tanah terkonsolidasi dan terdrainase berdasarkan SNI

2813:2008

Pengujian ini dimaksudkan sebagai acuan dan pegangan dalam pengujian

laboratorium geser dengan cara uji langsung terkonsolidasi dengan drainase pada uji

tanah dan bertujuan untuk memperoleh parameter kekuatan geser tanah terganggu atau

tanah tidak terganggu yang terkonsolidasi, dan uji geser dengan diberi kesempatan

berdrainase dan kecepatan gerak tetap.

Tabel 2.14 Tabel Karakteristik tanah

( Sumber : Mayerhof, 1965 )

Kepadatan Relatif

Density

(γd)

Nilai N SPT Tekanan

Konus qc (

kg/cm2 )

Sudut

Geser (

Ø )

Very Loose (sangat lepas)

Loose (lepas)

Medium Dense (agak

kompak)

Dense (kompak)

Very Dense (sangat

kompak)

< 0,2

0,2 – 0,4

0,4 – 0,6

0,6 – 0,8

0,8 – 1,0

< 4

4 – 10

10 – 30

30 – 50

> 50

< 20

20 – 40

40,0 – 120

120 – 200

> 200

< 30

30 – 35

35 – 40

40 – 45

> 45

2.3.4 Uji Permeabilitas Tanah

K = 2,303.(

).log(

) (2. 38)

Keterangan :

k = koefisien permeabilitas ( cm / detik )

a = Luas penampang pipa( cm2 )

L = Panjang / tinggi sample ( cm )

A = Luas penampang sample tanah ( cm2 )

t = waktu pengamatan ( detik )

h1 = tinggi head mula-mula ( cm )

h2 = tinggi head akhir ( cm )

Page 56: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

34

Tabel 2.15 harga nilai- nilai rembesan

Jenis Tanah K

Detik Menit

Kerikil besar 1,0 -100 2,0- 200

Pasir kasar 1,0 -0,01 2,0 -0,02

Pasir halus 0,01 – 0,001 0,02 – 0,002

Lanau 0,001 – 0,00001 0,002 – 0,00002

Lempung Kurang dari 0,000001 Kurang dari 0,000002

2.4 Metode Analisis Bangunan Pengendali Sedimen Sabo Dam

Setelah pengolahan data hidrologi dan mekanika tanah, maka dilanjutkan

pada analisis Stabilitas bangunan Pengendali sedimen Sabo dam.

Adapun menurut (Murod, 2002) menyebutkan jenis bangunan

pengendali sedimen menurut fungsinya dibedakan menjadi :

1. Stepped Dam yaitu dam bertingkat yang dibuat dibagian alur yang rusak,

mudah longsor untuk mencegah produksi sedimen karena erosi galur.

2. Check Dam atau Sabo Dam yaitu dam penahan sedimen yang harus dibangun di

lembah sungai yang cukup dalam untuk menahan, menampung dan

mengendalikan sedimentasi, sehingga jumlah sedimen yang mengalir diperkecil.

3. Sand Pocket (Kantong Pasir) yaitu bangunan pengendali sedimen yang dibuat

di daerah sungai yang berbentuk kipas alluvial untuk menampung sejumlah

sedimen yang mengalir cukup besar sehingga sisa dari yang ditahan check dam

ditampung disini. Pads umumnya kantong pasir dilengkapi dengan tanggul

keliling untuk mencegah limpasan.

4. Grounsill atau ambang pengendali dasar adalah check dam yang rendah

dibangun melintang sungai untuk menstabilkan dasar sungai dan mengarahkan

aliran sedimen.

5. Channel Works yaitu bangunan berupa kanal di daerah kipas alluvial untuk

menstabilkan arah alur dan mengalirkan banjir dengan aman, karena pada

umumnya di daerah tersebut selalu berubah akibat fluktuasi debit.

Page 57: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

35

Stabilitas Main Dam harus diperhitungkan dalam tiga keadaan yaitu pada

saat banjir, kondisi air normal dan kondisi gempa.

2.4.1 Gaya- Gaya yang bekerja Pada Bangunan Pengendali Sedimen

Gaya-gaya yang bekerja antara lain : (1) Berat sendiri (W); (2) Tekanan air statik

(P); (3) Tekanan sedimen (Ps); (4) Gaya angkut (U); (5) Gaya inersia saat gempa

(I); (6) Tekanan air dinamik (Pd). Gaya-gaya untuk keadaan normal dan banjir

dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 2.16 Gaya-gaya yang ditinjau untuk keadaan normal dan banjir

Tipe Normal Banjir

Dam rendah, H < 15 m

Dam tinggi, H > 15 m

-

W, P, Ps, U, I, Pd

W, P

W, P, Ps, U

Gambar 2.5 Sketsa Main Dam

1) Menghitung berat sendiri (W), menggunakan rumus :

W = γc x A (2. 39)

Keterangan :

W = berat sendiri per meter

γc = berat volume bahan ( beton 2,4 ton/m3 dan pasangan batu 2,2 ton/m

3)

A = volume per meter

Page 58: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

36

Gambar 2.6 Gaya berat Main Dam

2) Menghitung tekanan air statik

P = γ0 . Hw (2. 40)

Keterangan :

P = tekanan air statik horizontal pada titik sedalam Hw (ton/m3)

γ0 = berat volume air (1 ton/m3)

Hw = kedalaman air (m)

Gambar

2.7 Gaya tekan air statik

3) Tekanan sedimen (Pe)

Pev = γsi x he (2. 41)

Peh = Ce x γsi x he (2. 42)

Keterangan :

Pev = gaya tekan vertikal sedimen (ton/m2)

Peh = gaya tekan horizontal sedimen (ton/m2)

γsi = berat volume sedimen dalam air (1,5 – 1,8 ton/m2)

Ce = koefisien gaya tekan tanah aktif (0,3)

he = tinggi sedimen (m)

Page 59: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

37

Gambar 2.8 Gaya tekan akibat sedimen

4) Gaya angkat (U)

∑ (2. 43)

Keterangan :

Ux = gaya angkat pada titik x (ton/m2)

Hx = tinggi muka air hulu sampai dengan titik x (m)

Lx = jarak ke titik x (m)

ΔH = beda tinggi muka air hulu dengan muka air hilir (m)

ΣL = panjang rembesan (m)

Untuk Lane : ΣL = 1/3 ΣL + ΣV (2. 44)

Untuk Blight : ΣL = ΣH + ΣV (2. 45)

Gambar 2.9 Gaya angkat pada Main Dam

5) Gaya inersia saat gempa (I)

Page 60: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

38

I = k x W (2. 46)

Keterangan :

I = gaya inersia oleh gempa (ton/m2)

k = koefisien gempa (0,10 – 0,15)

W = berat sendiri dam per meter (t)

Gambar 2.10 Gaya gempa pada Main Dam

6) Tekanan air dinamik (Pd)

Px = C x γ0 x K x h0 (2. 47)

*

(

)+ (2. 48)

(2. 49)

(2. 50)

Keterangan :

Px = gaya tekan air dinamik pada titik x (ton/m2)

Pd = gaya tekan air dinamik total dari muka air ke titik x (ton/m2)

γ0 = berat volume air (1,2 ton/m3)

K = koefisien seismik (1,0-1,5)

h0 = kedalaman air dari muka air sampai dasar pondasi (m)

hx = kedalaman air dari muka air sampai titik x (m)

hd = jarak vertikal x sampai Pd

Cm = diperoleh dari tabel, fungsi dari sudut θ

θ = sudut antara kemiringan Sabo Dam dan sisi tegak

η,λ = koefisien yang diperoleh dari grafik

C = koefisien tekanan air dinamik

Page 61: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

39

Gambar 2.11 Gaya tekan dinamik

2.4.2 Stabilitas Main Dam pada kondisi normal

Stabilitas Main Dam pada saat kondisi normal harus diperhitungkan karena

pada saat kondisi aliran normal akan terjadi tumbukan pada dinding bagian hulu

Main Dam oleh aliran debris, oleh sebab itu maka gaya tumbukan tersebut perlu

diperhitungkan dalam perencanaan Main Dam

1) Stabilitas terhadap guling dianalisis menggunakan persamaan berikut :

(2. 51)

Keterangan :

Mt = Momen tahan (m)

Mg = Momen guling (m)

Gambar 2.12 Gaya yang bekerja pada Main Dam saat kondisi normal

2) Stabilitas terhadap geser menggunakan persamaan :

∑ (2. 52 )

Keterangan :

f = koefisien antara bangunan dengan tanah dasar = 0,6

ΣV = jumlah gaya gaya vertikal (ton)

Page 62: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

40

ΣH = jumlah gaya gaya horizontal (ton)

3) Kontrol terhadap penurunan (tergazhi) menggunakan persamaan berikut :

Qult = 1,3 . C . Nc + hp . γ . Nq + 0,4 B2 . γ . Ny (2. 53)

Keterangan :

Qult = daya dukung ultimate tanah (ton/m2)

γ = berat jenis tanah (ton/m2)

B2 = lebar dasar Main Dam (m)

Ø = sudut geser

Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan

bersamaan berikut ini.

(2. 54)

Keterangan :

e = eksentrisitas gaya akibat berat Main Dam (m)

e = x – ½ B2 (2. 55)

(2. 56)

Syarat :

1/3 B2 ≤ x ≤ 2/3 B2 dan e < 1/6 B2 (2. 57)

2.4.3 Stabilitas Main Dam pada kondisi banjir

Pada saat terjadi banjir, Main Dam dipengaruhi oleh beberapa gaya yaitu (1)

Gaya akibat berat sendiri konstruksi; (2) Gaya akibat tekanan air statik; (3) Gaya

akibat tekanan tanah sedimen; (4) Gaya akibat tekanan air ke atas (uplift

pressure). Akibat pengaruh gaya-gaya tersebut maka tubuh Main Dam harus

aman antara lain terhadap beberapa kondisi, yaitu (1) Guling; (2) Geser; dan (3)

Penurunan (settlement). Keterangan angka keamanan harus melebihi dari yang

diisyaratkan.

Page 63: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

41

Gambar 2.13 Gaya yang bekerja pada Main Dam saat banjir

(1) Stabilitas terhadap guling dianalisis menggunakan persamaan berikut :

(2. 58)

Keterangan :

Mt = Momen tahan (m)

Mg = Momen guling (m)

(2) Stabilitas terhadap geser menggunakan persamaan :

∑ (2. 59)

Keterangan :

f = koefisien antara bangunan dengan tanah dasar = 0,6

ΣV = jumlah gaya gaya vertikal (ton)

ΣH = jumlah gaya gaya horizontal (ton)

2) Kontrol terhadap penurunan (tergazhi) menggunakan persamaan berikut :

Qult = 1,3 . C . Nc + hp . γ . Nq + 0,4 B2 . γ . Ny (2. 60)

Keterangan :

Qult = daya dukung ultimate tanah (ton/m2)

γ = berat jenis tanah (ton/m2)

B2 = lebar dasar Main Dam (m)

Ø = sudut geser

Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan

bersamaan berikut ini.

(2. 61)

Keterangan :

e = eksentrisitas gaya akibat berat Main Dam (m)

Page 64: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

42

e = x – ½ B2 (2. 62)

(2. 63)

Syarat :

1/3 B2 ≤ x ≤ 2/3 B2 dan e < 1/6 B2 (2. 64)

2.4.4 Stabilitas Main Dam akibat terjadi gempa

Stabilitas Main dam pada kondisi debit normal harus diperhitungkan dengan gaya-

gaya yang bekerja akibat gaya gempa dapat dilihat pada gambar 2.22 berikut.

Gambar 2.14 Sketsa gaya akibat adanya gempa

Gaya gempa yang bekerja dapat dihitung dengan persamaan berikut.

H = k x W (2. 65)

Keterangan :

H = Gaya gempa (ton)

k = koefisien gempa (1,0 – 1,5)

W = berat konstruksi

1) Stabilitas terhadap guling dianalisis menggunakan persamaan berikut :

(2. 66)

Keterangan :

Mt = Momen tahan (m)

Mg = Momen guling (m)

2) Stabilitas terhadap geser menggunakan persamaan :

Page 65: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

43

∑ (2. 67)

Keterangan :

f = koefisien antara bangunan dengan tanah dasar = 0,6

ΣV = jumlah gaya gaya vertikal (ton)

ΣH = jumlah gaya gaya horizontal (ton)

3) Kontrol terhadap penurunan (tergazhi) menggunakan persamaan berikut :

Qult = 1,3 . C . Nc + hp . γ . Nq + 0,4 B2 . γ . Ny (2. 68)

Keterangan :

Qult = daya dukung ultimate tanah (ton/m2)

γ = berat jenis tanah (ton/m2)

B2 = lebar dasar Main Dam (m)

Ø = sudut geser

Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan

bersamaan berikut ini.

(2. 69)

Keterangan :

e = eksentrisitas gaya akibat berat Main Dam (m)

e = x – ½ B2 (2. 70)

(2. 71)

Syarat :

1/3 B2 ≤ x ≤ 2/3 B2 dan e < 1/6 B2 (2. 72)

2.4.5 Kontrol Stabilitas rembesan dan tebal lantai Sabo Dam terhadap gaya

uplift

Tebal lantai terjun terhadap gaya angkat, Keterangan tebal lantai terjun

harus mampu menahan gaya angkat yang diakibatkan oleh rembesan air yang

berada di bawahnya, hal ini harus dilakukan untuk menghindari pecahnya lantai

terjun. Adapun persamaan dalam perhitungan gaya angkat yaitu :

∑ (2. 73)

Keterangan :

Page 66: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

44

Ux = gaya angkat pada titik x

h1 = tinggi air di hilir bangunan (m)

Lx = panjang garis rembesan sampai ke titik yang ditinjau (m)

ΣL = panjang garis rembesan total (m)

ΔH = beda tinggi energi (m)

Gambar 2.15 Sketsa Diagram gaya angkat

1) Stabilitas terhadap gaya angkat

∑ (2. 74)

2) Stabilitas terhadap guling

∑ (2. 75)

Keterangan :

ΣV = gaya akibat berat lantai terjun (ton)

ΣU = gaya angkat (ton)

ΣMV = momen akibat berat lantai terjun (ton)

ΣMU = momen akibat gaya angkat (ton)

Apabila ketebalan lantai terjun lebih besar dari 2,0 m maka pada bagian

depan perlu dilakukan grouting pada tanah dasar untuk membuat tabir kedap air

sehingga gaya angkat pada lantai terjun dapat berkurang.

Page 67: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

45

Kontrol terhadap rembesan, Keterangan untuk menentukan stabilitas

bangunan terhadap rembesan digunakan rumus Lane yaitu dijabarkan pada

persamaan berikut :

L = Lv + 1/3 Lh (2. 76)

L > c. ΔH (2. 77)

Keterangan :

L = panjang rembesan (m)

Lv = panjang rembesan arah vertikal (m)

Lh = panjang rembesan arah horizontal (m)

c = koefisien Lane

ΔH = beda tinggi muka air pada Main Dam dan Sub Dam (m)

2.4.5 Stabilitas terhadap Dinding Tepi

Gambar 2.16 Gambar gaya yang bekerja pada dinding tepi

(Sumber: Pedoman Perencanaan Teknis Pd T-12-2004-A.)

G = H/2 . (DC + DB ) . γc (2. 78)

Lw = {(DB2+DB.DC+ DC2 ) / (3. (DB + DC))} + (n.H/3).{(DB+2.DC)/(DB+DC)} (2. 79)

hw = H/3 {(DB + 2.DC) / (DB + DC)} (2. 80)

Pa = ½ . Ka . γs . H2 (2. 81)

Ka =

{ √

}

(2. 82)

Le = DB + 1/3 . H . m (2. 83)

Page 68: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

46

he = H/3 (2. 84)

Pa.H = Pa . Sin (900 - δ - 0) (2. 85)

Pa. V = Pa . Cos (900 - δ – 0) (2. 86)

Keterangan:

DC = lebar mercu tembok tepi (m)

DB = lebar dasar tembok tepi (m)

hW = jarak vertikal antara titik gaya berat sendiri dan pusat momen (m)

G = berat sendiri tembok tepi (ton)

he = jarak vertikal antara titik gaya tekanan tanah dan pusat momen (m)

Le = jarak horizontal antara titik gaya tekanan tanah dan pusat momen (m)

H = tinggi tembok tepi (m)

Pa = tekanan tanah (ton)

Lw = jarak horizontal antara titik gaya berat sendiri dan pusat momen (m)

α = sudut antara bidang horizontal dengan permukaan tanah di belakang

tembok (0)

θ = sudut kemiringan dalam tembok tepi (0)

δ = sudut geser antara tembok tepi dengan tanah (0)

1) Stabilitas terhadap guling dianalisis menggunakan persamaan berikut :

(2. 87)

Keterangan :

Mt = Momen tahan (m)

Mg = Momen guling (m)

2) Stabilitas terhadap geser menggunakan persamaan :

∑ (2. 88)

Keterangan :

f = koefisien antara bangunan dengan tanah dasar = 0,6

ΣV = jumlah gaya gaya vertikal (ton)

ΣH = jumlah gaya gaya horizontal (ton)

3) Kontrol terhadap penurunan (tergazhi) menggunakan persamaan berikut :

Qult = 1,3 . C . Nc + hp . γ . Nq + 0,4 B2 . γ . Ny (2. 89)

Page 69: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

47

Keterangan :

Qult = daya dukung ultimate tanah (ton/m2)

γ = berat jenis tanah (ton/m2)

B2 = lebar dasar Main Dam (m)

Ø = sudut geser

Sedangkan tegangan yang terjadi akibat beban dapat dihitung dengan

bersamaan berikut ini.

(2. 90)

Keterangan :

e = eksentrisitas gaya akibat berat Main Dam (m)

e = x – ½ B2 (2. 91)

(2. 92)

Syarat :

1/3 B2 ≤ x ≤ 2/3 B2 dan e < 1/6 B2 (2. 93

Page 70: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

100

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan hasil analisis pembahasn yang dilakukan sebelumnya

menghasilkan beberapa kesimpulan antara lain :

1) Besaran debit banjir rancangan untuk periode ulang 50 tahunan di Kali

Gendol dengan luas DAS 10 Km2 sesuai dengan hidrograf satuan sintetik

metode Nakayasu sebesar 51,401 m3/detik;

2) Karakteristik tanah pada lokasi penelitian di Sabo Dam GE-C13 memiliki

kadar air sebesar 5,35 % ; Berat Jenis Tanah dengan nilai Gs sebesar 2,65

dengan jenis tanah silty sand; nilai kohesi tanah sebesar 0.291 kg/cm2 dan

sudut geser sebesar 35,32o; nilai permeabilitas tanah sebesar 1 x 10

-3;

3) Analisis Stabilitas Bangunan pengendali sedimen Sabo Dam GE-C13 di

dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal dengan nilai stabilitas

guling sebesar 8,39 > 2 (aman) , stabilitas tehadap geser sebesar 2,99> 1,5

(aman) dan stabilitas terhadap penurunan tanah sebesar Fkmax 24,85 > 1,5

(aman) dan Fkmin 6,07 (aman); stabilitas main dam saat kondisi banjir

dengan nilai stabilitas guling sebesar 6,39 > 2 (aman) , stabilitas tehadap

geser sebesar 2,21 > 1,5 (aman) dan stabilitas terhadap penurunan tanah

sebesar Fkmax 14,5 > 1,5, Fkmin (aman) 6,71 >1,5 (aman); stabilitas main

dam saat kondisi gempa dengan nilai stabilitas guling sebesar 5,08 > 2 (aman)

, stabilitas tehadap geser sebesar 3,58 > 1,5 (aman) dan stabilitas terhadap

penurunan tanah sebesar Fkmax 24,11 > 1,5 (aman), Fk min 5,66 > 1,5

(aman);

4) Analisis stabilitas terhadap Rembesan dengan nilai CL = 31,149 < 73,01

(tidak aman), Stabilitas ketebalan lantai terjun dengan nilai stabilitas guling

sebesar 2,98 > 2 (aman) , stabilitas tehadap geser sebesar 2,99 > 1,5 (aman);

5) Analisi Stabilitas terhadap dinding tepi dengan nilai stabilitas guling sebesar

4,9 > 2 (aman) , stabilitas tehadap geser sebesar 2,7 > 1,5 (aman) dan

stabilitas terhadap penurunan tanah sebesar Fkmax 109,83 > 1,5 (aman),

Fkmin 6,35 (aman).

Page 71: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

101

5.2 Saran

1) Dikarenakan Stabilitas Rembesan belum aman maka penulis menyarankan

untuk menambah lantai muka dan dinding vertikal pada bagian hulu dan hilir

bangunan pengendali sedimen Sabo Dam GE-C13, sehingga didapat nilai CL

126,40 > 73,01 (aman) dan stabilitas gaya angkat pada lantai terjun dalam

keadaan guling dan geser aman.

2) Diperlukan adanya Rehabilitasi Bangunan main dam dan dinding tepi

secara berkala, agar bangunan tersebut dapat berfungsi dengan baik.

Gambar 5.1 Bangunan Sabo dam setelah penambahan lantai muka dan dinding

vertikal pada bagian hulu dan hilir.

Page 72: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

102

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standarisasi Nasional. (2008). SNI 1965 : 2008 Cara Uji Penentuan Kadar

Air untuk Tanah dan Batuan di Laboratorium. Jakarta: Badan Standarisasi

Nasional.

Badan Standarisasi Nasional. (2015). SNI 2851:2015 Desain Bangunan Penahan

Sedimen. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.

Badan Standarisasi Nasional. (2016). SNI 2415-2016 Tata Cara Perhitungan

Debit Rencana. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.

Badan Standarisasi Nasional. (2008).SNI 1964-2008. Jakarta: Standar Nasional

Indonesia

Badan Standarisasi Nasional. (2008). SNI 2813:2008. Jakarta: Standar Nasional

Indonesia

Boekhold, V. (1972). Relaasvan een toght naar den Bradenden berg op Java (den

Merapi). 17/18 Juli 1786 en 9/10 augustus 1986. Bataav. Genoot. Verh, 8-

17.

Brotopuspito, K. S. (2011). Kajian Multi Bahaya, Kerentanan, Resiko, Desain

Tata RUang Kawasan Rawan Bencana Merapi dan Implementasinya

dalam peningkatan Kapasitas dan KesiapsiagaanMasyarakat Terhadap

Bahaya Gunungapi. Laporan Hibah Penelitian Strategis Nasional

Universitas Gajah Mada.

F. Lavigne, J. T. (2000). Lahars at Merapi volcano, Central Java: an overview.

Journal of Volcanology and Geothermal Research 100 , 423-456.

Page 73: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

103

Harseno, E., & Marsinius. (2008). Analisis Stabilitas Sabo Dam dan Gerusan

Lokal Kali Woro Gunung Merapi Kabupaten Klaten. Majalah Ilmiah

UKRIM Edisi 1, 1-18.

Harto, S. (1993). Analisis Hidrologi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Herlina, L., & Kurniyaningrum, E. (2013). Analisis Stabilitas Bangunan

Pengendali Sedimen (Sabo Dam) Berdasarkan Morfologi Sungai di Sungai

Warmare, Kabupaten Monokwari. Jurnal Sipil Vol. 13 No. 1, 1-8.

Kamiana, I. M. (2011). Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air.

Yogyakarta: Graha Ilmu.

Murod, K. (2002). Analisis Keandalan Bangunan Pengendali Sedimen di Kali

Boyong Yogyakarta.Tesis Pascasarjana.

Ningsih, D. H. (2012). Metode Thiessen Polygon untuk Ramalan Sebaran Curah

Hujan Periode Tertentu pada Wilayah yang Tidak Memiliki Data Curah

Hujan. Jurnal Teknologi Informasi DINAMIK Volume 17, 154-163.

Norma Puspita, S. (2006). Analisis Frekuensi dan Probabilitas Curah Hujan

Rekayasa Hidrologi. Universitas Indo Global Mandiri.

Pedoman Teknis Konstruksi Bangunan Departemen Permukiman dan Prasarana

Wilayah. (2004). Pd T 12-2004-A tentang Perencanaan Teknis Bendung

Pengendali Dasar Sungai. Departemen Permukiman dan Prasarana

Wilayah

Rahayu, T., Suyanto, & Solichin. (2017). Evaluasi Fungsi Bangunan Pengendali

Sedimen (Check Dam) Pengkol Berdasarkan Perubahan Tata Guna Lahan

Kali Keduang Kabupaten Wonogiri. e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL,

16-22.

Soemarto, C. (1987). Hidrologi Teknik. Surabaya: Surabaya-Usaha Nasional.

Soewarno. (1995). Hidrologi . Bandung: NOVA.

Page 74: ANALISIS STABILITAS BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN …lib.unnes.ac.id/36249/1/5113415003_Optimized.pdf · sedimen Sabo Dam GE-C13 di dapatkan stabilitas main dam saat kondisi normal

104

Sugiyono. (2015). Metode Penelitian Pendidikan. Bandung: alfabeta.

Suhudi, & Kandari, R. (2016). Uji Stabilitas Check Dam Kedungrejo 15 di Kali

Konto Kecamatan Pujon Kabupaten Malang. Jurnal Reka Buana Volume 1

No 2, 65-72.

Suripin. (2004). Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan. Yogyakarta:

Andi Offset.

Surono, P. J. (2012). The 2010 explosive eruption of Java's Merapi Volcano-A

'100-year' event. Journal Volcanand Geoth Res., 241-242: 121-135.

Triatmojo, B. (2008). Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset Yogyakarta.

Voight, B. C. (2000). Historical Eruptions of Merapi Volcano, Central Java,

Indonesia, 1768-1998. Journal of Volcanology and Geothermal Research.

Vol 100, 69-138.