LAPORAN

KU1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN

Pembuatan Tanggul

Dosen :

Biemo W. Soemardi, Ph. D

Disusun oleh:

Dwi Sari Oktaviani 16614271

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kehidupan manusia tidak pernah luput dari berbagai masalah-masalah yang timbul

akibat dari kecenderungan manusia untuk memenuhi kebutuhannya. Kebutuhan

manusia selalu berbanding terbalik dengan ketersediaan sumber daya yang dimiliki oleh

bumi ini. Alam menyediakan sumber daya yang sangat bermanfaat bagi manusia,

kekurangan jumlah sumber daya akan menimbulkan berbagai masalah dalam

pemenuhan kebutuhan manusia, namun terlalu berlebihannya jumlah sumber daya yang

diberikan oleh alam pun akan menimbulkan masalah yang cukup serius bagi kehidupan

manusia. Salah satu contohnya yaitu pada peristiwa banjir. Ketika terjadi hujan volume

air sungai yang berlebihan akan meluap dan menimbulkan banjir yang memberikan

berbagai dampak negatif bagi kehidupan manusia. Maka dibutuhkanlah suatu rancangan

rekayasa yang mampu menjawab permasalahan tersebut, misalkan salah satu caranya

dengan melakukan pembuatan tanggul penahan banjir.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimanakah stabilitas dinding tanggul terhadap geser dan overturning?

2. Apa usulan yang dapat diberikan untuk tinggi tanggul agar dapat tercipta tanggul

yang stabil dan ekonomis?

3. Apa pengaruh jenis bahan terhadap dimensi atau ketinggian tanggul?

1.3 Tujuan

1. Menentukan stabilitas dinding tanggul terhadap geser dan overturning.

2. Menentukan usulan yang dapat diberikan untuk tinggi tanggul agar dapat

tercipta tanggul yang stabil dan ekonomis .

3. Menentukan solusi jenis bahan terhadap dimensi atau ketinggian tanggul.

3

BAB II

ISI

2.1 Gambaran Umum Tanggul

Tanggul adalah suatu konstruksi yang dibuat untuk mencegah banjir di dataran yang

dilindungi. Pembuatan tanggul merupakan salah satu rancangan rekayasa guna

memenuhi kebutuhan manusia. Rancangan rekayasa bukanlah sebuah jawaban atas

segalanya, namun rancangan rekayasa merupakan suatu proses terencana untuk

mendapatkan sousi yang sifatnya terbatas (terkekang) pada beberapa kondisi yang telah

dipahami dan diterima sebelumnya. Tanggul mengekang aliran air sungai,

menghasilkan aliran yang lebih deras dan muka air lebih tinggi. Tanggul dibuat untuk

tujuan empoldering / membentuk batasan perlindungan untuk suatu area yang tergenang

serta suatu perlindungan militer. Tanggul dapat ditemukan di sepanjang pantai, dimana

gumuk/gundukan pasir pantainya tidak cukup kuat, di sepanjang sungai untuk

melindungi banjir, dan di sepanjang danau atau polder.

2.2 Proses Perencanaan dan Perancangan Tanggul

2.2.1 Masalah/ Studi Kasus

Suatu daerah di selatan kota Bandung sudah sejak lama menjadi langganan banjir

tahunan, yang tidak saja merugikan harta benda, tetapi juga mengakibatkan

penurunan kualitas kesehatan masyarakat serta mengganggu perekonomian daerah.

Salah satu alternatif solusi untuk mengatasi masalah tersebut adalah membuat

infrastruktur tandon air dengan membangun struktur tanggul.

Jika gambar disamping merupakan model dari struktur

tanggul (gravity retaining wall) yang dirancang untuk

mencegah banjir di suatu wilayah.

A. Periksa stabilitas dinding tanggul terhadap:

i. Geser (sliding)

ii. Overturning(guling)

4

B. Berikan usulan tinggi tanggul yang stabil dan ekonomis (volume minimal), jika

massaa jenis bahan, = 2,4 ton/m3 dan 2,2 ton/m3

C .Berikan penjelasan pengaruh jenis bahan terhadap dimensi/ketinggian tanggul

wall = 2,4 ton/m3 dan 2,2 ton/m3; = 0,4

B1= 91cm = 0,91 m, B2 = (200+10) cm = 2,1 m

Catatan : Banjir yang pernah terjadi paling tinggi tercatat setinggi 12 m.

2.2.2 Solusi

A. Stabilitas dinding tanggul

Dari data pengamatan, tercatat ketinggian banjir terparah terjadi hingga 12 m.

Asumsikan ketinggian banjir terparah sebagai tinggi dari air sungai h = 12 m.

Sehingga dapat diketahui besar gaya hidrostatis yang diberikan oleh air sungai:

Fh = . air . g . h2

Fh = . 1000 kg/m3. 10 m/s2. (12 m)2

Fh = 720.000 N

Jika kita asumsikan tinggi tanggul sama dengan tinggi air H =12 m dan akan dicari

stabilitas tanggul untuk 1 m lebar tanggul, jika lebar tanggul diasumsikan sebagai

tinggi prisma maka volume tanggul (Vprisma) dapat dicari dengan perumusan:

Vprisma = Lalas . tprisma

Vprisma = . (B1+B2). H . l

Vprisma = . (0,91+2,1) . 12 . 1

Vprisma = 18,06 m3

Dengan ukuran tanggul seperti tersebut maka akan dihasilkan gaya berat pada

tanggul yang berupa gaya gravitasi dengan perumusan sebagai berikut:

5

W = mwall . g

W = wall . Vprisma . g

Jika kita gunakan wall = 2,4 ton/m3, maka besar gaya gravitasinya: (g=10 m/s)2

W1 = 2,4 . 103 kg/m3 . 18,06 m3. 10 m/s2 = 433.440 N

Jika kita gunakan wall = 2,2 ton/m3, maka besar gaya gravitasinya: (g=10 m/s)2

W2 = 2,2 . 103 kg/m3 . 18,06 m3. 10 m/s2 =397.320 N

Maka tanggul yang diberi gaya hidrostatis oleh air akan memberikan gaya reaksi

berupa gaya friksi yang besarnya:

Ff = . W

Untuk wall = 2,4 ton/m3 , maka besar gaya friksinya:

Ff 1= . W1 = 0,4 . 433.440 N = 173.376 N

Untuk wall = 2,2 ton/m3 , maka besar gaya friksinya:

Ff 2= . W2 = 0,4 . 397.320 N = 158.928 N

a. Sehingga stabilitas dinding tanggul terhadap geser (sliding) :

Seharusnya Ff > Fh melawan geser

Karena dari hasil pengukuran ternyata Ff tidak lebih besar dari Fh maka tanggul

tidak stabil terhadap geseran.

Ff 1 = 173.376 N < Fh = 720.000 N

Ff 2= 158.928 N < Fh = 720.000 N

6

b. Stabilitas dinding tanggul terhadap overturning (guling):

W * * b > Fh * 1/3 * h melawan guling terhadap titik A

Untuk wall = 2,4 ton/m3 , stabilitas dinding tanggul terhadap guling :

433.440 N * * 2,1 m 720.000 N * 1/3 * 12

455.112 N < 2.880.000 N

Untuk wall = 2,2 ton/m3 , stabilitas dinding tanggul terhadap guling :

397.320 N * * 2,1 m 720.000 N * 1/3 * 12

417.186 N < 2.880.000 N

Sehingga tanggul dengan ukuran seperti diatas tidak akan tahan akan guling/

overturning karena besar gaya friksinya tidak lebih besar dari gaya hirostatis yang

diterimanya.

B. Usulan tinggi tanggul yang stabil dan ekonomis (volume minimal)

Sebelum memberikan usulan tinggi tanggul maka perlu diketahui terlebih dahulu

tinggi minimal yang dibutuhkan untuk membuat tanggul agar dapat stabil akan geser

dan guling.

Jika kita tinjau stabilitas gesernya :

Berdasarkan data sebelumnya yang sudah kita cari, kita asumsikan ukuran tanggul

semuanya sama seperti sebelumnya hanya saja variable H kali ini tidak diketahui

nilainya, untuk wall = 2,4 ton/m3 maka agar stabil besar gaya friksi yang dihasilkan

oleh tanggul harus lebih besar dari gaya hidrostatis yang dihasilkan oleh air sungai.

Gaya hidrostatis menekan ke segala arah, sehingga untuk memperoleh volume

stabilnya dapaat dicari dengan cara :

Ff Fh , untuk memperoleh V minimum maka minimal besar Ff = Fh

Ff 1= Fh

. W1 = Fh = . air . g . h2

. wall . Vprisma . g = . air . g . h2

7

. wall . . (B1+B2). H . l . g = . air . g . h2

0,4 .2,4.103 kg/m3 . (0,91 + 2,1).H .1 .10 m/s2 = .1000 kg/m3.10 m/s2. (12 m)2

14.448H = 720.000

H = 49, 834 m , jika dibulatkan 50 m

Sehingga H1 minimal sebesar 50 m.

Untuk wall = 2,2 ton/m3 , Gaya hidrostatis menekan ke segala arah, sehingga untuk

memperoleh volume stabilnya dapaat dicari dengan cara :

Ff Fh , untuk memperoleh V minimum maka kita cari minimal Ff = Fh

Ff 2= Fh

. W2 = Fh = . air . g . h2

. wall . Vprisma . g = . air . g . h2

. wall . . (B1+B2). H . l . g = . air . g . h2

0,4.2,2.103 kg/m3. .(0,91 + 2,1).H .1.10 m/s2 = .1000 kg/m3. 10 m/s2. (12 m)2

13.244H = 720.000

H = 54,365 m , jika dibulatkan 55m.

Sehingga H2 minimal sebesar 55 m.

Dan jika kita tinjau stabilitas gulingnya :

H juga harus memenuhi persamaan berikut ini:

W * * b > Fh * 1/3 * h melawan guling terhadap titik A

Untuk wall = 2,4 ton/m3 agar guling stabil besar gaya friksi yang dihasilkan oleh

tanggul harus lebih besar dari gaya hidrostatis yang dihasilkan oleh air sungai.

W1 * * b > Fh * 1/3 * h

wall . Vprisma . g* * B2 > Fh * 1/3 * h

2,4 . 103 kg/m3 . . (0,91 + 2,1) . H . 1 . 10 m/s2 . . 2,1 m > 720.000 N. 1/3 . 12

8

37926H = 2880000

H1 = 75,94 m , jika dibulatkan 76 m

Sehingga tinggi minimum untuk H1 jika ditinjau dari stabilitas geser nya harus 50

m dan jika ditinjau dari stabilitas gulingnya harus 76 m , maka agar kedua syarat

terpenuhi tinggi minimal untuk H1 76 m

Untuk wall = 2,2 ton/m3 agar guling stabil besar gaya friksi yang dihasilkan oleh

tanggul harus lebih besar dari gaya hidrostatis yang dihasilkan oleh air sungai.

W2 * * b > Fh * 1/3 * h

wall . Vprisma . g* * B2 > Fh * 1/3 * h

2,2 . 103 kg/m3 . . (0,91 + 2,1) . H . 1 . 10 m/s2 . . 2,1 m > 720.000 N. 1/3 . 12

33110H = 2880000

H2 = 86,983 m , jika dibulatkan 87 m

Sehingga tinggi minimum untuk H2 jika ditinjau dari stabilitas geser nya harus 55

m dan jika ditinjau dari stabilitas gulingnya harus 87 m , maka agar kedua syarat

terpenuhi tinggi minimal untuk H2 87 m.

Maka dari hasil perhitungan di atas kita dapat menarik suatu asumsi yang memenuhi

persyaratan akan stabilitas geser dan guling yaitu kita dapat memilih tinggi minimum

sebesar 87 m baik untuk massa jenis 2,4 . 103 kg/m3 ataupun 2,2 . 103 kg/m3.

Sehingga kesimpulannya, usulan tinggi tanggul yang akan saya berikan yaitu setinggi

90 m. Tinggi ini telah diperhitungkan akan mampu menampung air sungai, baik jika

tanggul dibuat melalui bahan bermassa jenis 2,4 ton/m3 ataupun menggunakan bahan

tanggul bermassa jenis 2,2 ton/m3, tinggi ini akan mampu menahan geseran dan

gulingan akibat dari adanya gaya hidrostatis. Namun sangat disarankan apabila

massa jenis yang digunakan adalah bahan yang memiliki massa jenis lebih besar

sehingga gaya friksi yang diberikan akan lebih besar pula seningga H nya akan jauh

lebih aman. Selain itu tinggi tanggul sebesar 90 m ini telah dilebihkan 3 meter untuk

persamaan ke-2 dan lebih 14 m untuk persamaan ke -1, dengan maksud agar tanggul

tetap akan memiliki free bond atau ruang cadangan untuk berjaga-jaga jika suatu saat

9

tinggi air melebihi biasanya. Agar pembuatan tanggul mampu seefisien mungkin dari

berbagai aspeknya, maka tanggul harus dibuat dengan volume sekecil mungkin

dengan massa jenis sebesar mungkin sehingga nantinya akan mengkasilkan dimensi

seminimum mungkin dengan begitu data pembuatan tanggul dapat dibuat dengan

data seekonomis mungkin namun tetap aman digunakan.

Jika kita merasa tinggi tanggul terlalu tinggi, atau bahkan sangat tinggi dari biasanya,

ini karena diasumsikan tanggul ini dibuat untuk 1 m3 , jika tidak ingin membangun

terlalu tinggi maka kita dapat merubah lebar tanggul menjadi lebih lebar sehingga

tinggi tanggul nantinya tidak akan menjulang terlalu tinggi. Karena ketika merubah

lebar tanggul maka nantinya akan mempengaruhi tinggi minimal tanggul, lebar

tanggul berbanding terbalik dengan tinggi tanggul. Sedangkan tebal tanggul tidak

akan mempengaruhi perhitungan H karena untuk berapapun nilai x nilai Fh tetap

sama.

Tinggi tanggul dapat diminimalisasi dengan memperbanyak jumlah tanggul per

meter kubiknya, missal jika kita ingin tinggi tanggul hanya akan dibuat setinggi 15

m, maka kita perlu membuat 6 buah tanggul, hal ini didasari atas perhitungan:

Untuk = 2,4 ton/m3 :

W1 * * b > Fh * 1/3 * h

wall . Vprisma . g* * B2 > Fh * 1/3 * h

2,4 . 103 kg/m3 . . (0,91 + 2,1) . 15. l . 10 m/s2 . . 2,1 m > 720.000 N. 1/3 . 12

568890l = 2880000

l1 = 5,062 m , sehingga dibutuhkan tanggul sebanyak 6 buah.

Untuk = 2,2 ton/m3 :

2,2 . 103 kg/m3 . . (0,91 + 2,1) . 15. l . 10 m/s2 . . 2,1 m > 720.000 N. 1/3 . 12

521482,5l = 2880000

l1 = 5,53 m , sehingga dibutuhkan tanggul sebanyak 6 buah.

10

Kesimpulannya jika tanggul akan dibuat dengan tinggi yang disarankan 15 m,

diperlukan untuk membuat 6 buah tanggul agar tanggul tetap stabil.

C. Pengaruh jenis bahan terhadap dimesi/ ketinggian taanggul

Dari hasil perhitungan yang telah kita ketahui sebelumnya jenis bahan dengan nilai

lebih besar akan menghasilkan tinggi minimum yang lebih kecil, sedangkan massa

jenis bahan yang lebih kecil akan membutuhkan tinggi minimum tanggul yang jauh

lebih tinggi agar perancangan rekayasa tanggul dapat dibuat seefisien mungkin,

tanggul harus dibuat dengan volume sekecil mungkin sehingga kita dapat

menggunakan massa jenis yang lebih besar.

Maka yang lebih baik untuk dipilih dari kedua massa jenis bahan yaitu bahan yang

memiliki massa jenis sebesar 2,4 . 103 kg/m3 dibandingkan dengan yang 2,2 . 103

kg/m3. Sehingga tanggul akan sangat efektif jika dibuat dari bahan beton dengan

=2,4 . 103 kg/m3, yang mana massa jenis sebesar itu dimiliki oleh bahan beton

kerikil. Sementara bahan lainnya yang bermassa jenis sebesar 2,2 . 103 kg/m3 adalah

beton aspal.

11

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Alam menyediakan sumber daya yang sangat bermanfaat bagi manusia, namun

terlalu berlebihannya jumlah sumber daya yang diberikan oleh alam pun akan

menimbulkan masalah yang cukup serius bagi kehidupann manusia. Salah satu

contohnya banjir. Untuk menangani banjir maka dibuat rancangan rekayasa berupa

tanggul. Air sungai akan menghasilkan gaya hidrostatis yang akan mendorong tanggul

di segala arah, maka agar tanggul dapat stabil dalam menahan air agar tidak terjadi

banjir diperlukan gaya reaksi yang dihasilkan oleh tanggul yaitu berupa gaya friksi yang

besarnya harus lebih besar dari gaya hidrostatis. Dengan begitu tanggul akan stabil

terhadap geser dan guling. Besarnya gaya friksi dipengaruhi oleh besar massa jenis

bahan tanggul, tinggi tanggul/ dimensi tanggul, dan juga lebar tanggul. Maka untuk

menghasilkan gaya friksi yang besar diperlukan massa jenis yang besar, dan volume

yang besar, namun jika ingin seekonomis mungkin kita dapat menekan biaya

pembuatan tanggul dengan menggunakan volume seminimum mungkin dengan massa

jenis yang lebih besar.

3.2 Saran

Untuk membuat tanggul harus diperhatikan dimensi dari tanggul agar

memberikan hasil yang semaksimal mungkin. Semakin tinggi tangul maka gaya

hidrostatis yang ditahannya semakin besar dan semakin tinggi tanggul kekuatan tanggul

untuk menahan tekanan semakin besar, namun jika tanggul dibuat dengan tinggi yang

terlalu berlebihan akan menghasilkan tinggi yang tidak proporsional saat dilihat, oleh

karena itu agar tanggul lebih proporsional, tinggi taggul dan lebar tanggul haruslah

diperhatikan, agar tinggi tidak terlalu menjulang maka lebar tanggul dapat diperbesar

sehingga walalupun tingginya berkurang tanggul tetap akan stabil akan geseran dan

gulingan, asalkan lebar dan tinggi memenuhi suatu perbandingan tertentu. Atau hal

lainnya lagi yang dapat disarankan yaitu untuk membuat tinggi tanggul agar tidak

menjadi terlalu tinggi dengan lebar yang tetap 1 m, kita dapat memperbanyak jumlah

tanggul, sehingga lebar tanggul akan bertambah dan tinggi tanggul akan berkurang.

12

DAFTAR PUSTAKA

http://rahmasword.blogspot.com/2012/05/pembuatan-tanggul-penahan-banjir.html

studi kasusstabilitas dinding tanggulstabilitas geserstabilitas gulingtinggi tanggul yg stabil dan ekonomis