MODUL 13 ANALISA STABILITAS BENDUNGAN: … · Modul Analisa Stabilitas Bendungan: Perhitungan Stabilitas Lereng disusun dalam 6 (enam) bab yang terbagi atas Pendahuluan, Materi Pokok,

MODUL 13 ANALISA STABILITAS BENDUNGAN: PERHITUNGAN STABILITAS LERENG

Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi

MODUL ANALISA STABILITAS BENDUNGAN: PERHITUNGAN STABILITAS LERENG

PELATIHAN PERENCANAAN BENDUNGAN TINGKAT DASAR

MODUL 13

2017

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI


PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya

validasi dan penyempurnaan Modul Analisa Stabilitas Bendungan: Perhitungan

Stabilitas Lereng sebagai Materi Substansi dalam Pelatihan Perencanaan

Bendungan Tingkat Dasar. Modul ini disusun untuk memenuhi kebutuhan

kompetensi dasar Aparatur Sipil Negara (ASN) di bidang Sumber Daya Air.

Modul Analisa Stabilitas Bendungan: Perhitungan Stabilitas Lereng disusun dalam 6

(enam) bab yang terbagi atas Pendahuluan, Materi Pokok, dan Penutup.

Penyusunan modul yang sistematis diharapkan mampu mempermudah peserta

pelatihan dalam memahami perhitungan stabilitas lereng dalam perencanaan

bendungan. Penekanan orientasi pembelajaran pada modul ini lebih menekankan

pada partisipasi aktif dari para peserta.

Akhirnya, ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada Tim

Penyusun dan Narasumber Validasi, sehingga modul ini dapat diselesaikan dengan

baik. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa

terbuka dan dimungkinkan mengingat akan perkembangan situasi, kebijakan dan

peraturan yang terus menerus terjadi. Semoga Modul ini dapat memberikan manfaat

bagi peningkatan kompetensi ASN di bidang Sumber Daya Air.

Bandung, Nopember 2017

Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan

Sumber Daya Air dan Konstruksi

Ir. K. M. Arsyad, M.Sc


ii PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..................................................................................................... i

DAFTAR ISI .................................................................................................................. ii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... vi

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ....................................................................... vii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1

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

1.2 Deskripsi Singkat ............................................................................................. 3

1.3 Tujuan Pembelajaran ....................................................................................... 3

1.3.1 Hasil Belajar .......................................................................................... 3

1.3.2 Indikator Hasil Belajar ........................................................................... 3

1.4 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok ............................................................... 3

BAB II DATA GEOTEKNIK DAN PENENTUAN METODE KUAT GESER ................ 5

2.1 Evaluasi Data Investigasi ................................................................................. 5

2.2 Penentuan Penampang Geoteknik ................................................................. 6

2.3 Penentuan Metode Kekuatan Geser ............................................................... 8

2.3.1 Kondisi Masa Konstruksi ....................................................................... 8

2.3.2 Tekanan Air Pori .................................................................................... 9

2.4 Latihan ........................................................................................................... 11

2.5 Rangkuman .................................................................................................... 11

2.6 Evaluasi .......................................................................................................... 12

BAB III KONDISI PEMBEBANAN DAN KEAMANAN ............................................. 13

3.1 Umum ............................................................................................................. 13

3.2 Pemilihan Kondisi Pembebanan .................................................................... 13

3.2.1 Kondisi Masa Konstruksi ..................................................................... 14

3.2.2 Kondisi Aliran Langgeng ..................................................................... 14

3.2.3 Kondisi Operasional ............................................................................ 14

3.2.4 Kondisi Darurat .................................................................................... 14

3.3 Kondisi Pembebanan ..................................................................................... 15

3.3.1 Kondisi Masa Konstruksi ..................................................................... 15

3.3.2 Kondisi Aliran Langgeng ..................................................................... 15


PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI iii

3.3.3 Kondisi Operasional ............................................................................. 15

3.3.4 Kondisi Darurat .................................................................................... 16

3.4 Kriteria Faktor Keamanan Minimum ............................................................... 17

3.5 Latihan ............................................................................................................ 20

3.6 Rangkuman .................................................................................................... 20

3.7 Evaluasi .......................................................................................................... 21

BAB IV PARAMETER DESAIN .................................................................................. 23

4.1 Kuat Geser ..................................................................................................... 23

4.1.1 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb ..................................................... 24

4.1.2 Pemilihan Parameter Kuat Geser ........................................................ 28

4.1.3 Sumber dan Data Kuat Geser ............................................................. 29

4.2 Hubungan Antara Kuat Geser dengan Kondisi Pembebanan ....................... 31

4.2.1 Kuat Geser Pada Kondisi Selesai dan Selama Konstruksi ................. 31

4.2.2 Kuat Geser Pada Kondisi Aliran Langgeng ......................................... 33

4.2.3 Kuat Geser Pada Kondisi Surut Cepat ................................................ 33

4.3 Analisis Tegangan Efektif Versus Analisis Tegangan Total .......................... 34

4.3.1 Tekanan Air Pori .................................................................................. 35

4.4 Latihan ............................................................................................................ 38

4.5 Rangkuman .................................................................................................... 38

4.6 Evaluasi .......................................................................................................... 39

BAB V KONSEP STABILITAS LERENG ................................................................. 41

5.1 Teori Dasar ..................................................................................................... 41

5.2 Analisis Stabilitas Lereng ............................................................................... 42

5.2.1 Analisis Berdasarkan Pengamatan Visual .......................................... 44

5.2.2 Analisis Berdasarkan Komputasi ......................................................... 45

5.2.3 Cara Keseimbangan Batas .................................................................. 54

5.2.4 Pemilihan Bidang Longsor ................................................................... 55

5.2.5 Analisis Keseimbangan Batas ............................................................. 56

5.2.6 Strategi Analisis Stabilitas Lereng ....................................................... 57

5.2.7 Langkah-Langkah Dasar Dalam Analisis Keseimbangan Batas ......... 58

5.2.8 Hasil Analisis ....................................................................................... 58

5.3 Latihan ............................................................................................................ 62

5.4 Rangkuman .................................................................................................... 63


iv PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI

5.5 Evaluasi .......................................................................................................... 65

BAB VI PENUTUP ...................................................................................................... 67

6.1 Simpulan ........................................................................................................ 67

6.2 Tindak Lanjut .................................................................................................. 71

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 72

GLOSARIUM .............................................................................................................. 74

KUNCI JAWABAN ..................................................................................................... 76


PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI v

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Persyaratan Faktor Keamanan Minimum Untuk Stabilitas Bendungan Tipe

Urugan ........................................................................................................ 19

Tabel 5.1. Cara Analisis Kestabilan Lereng ................................................................ 43

Tabel 5.2. Analisis Stabilitas Dengan Cara Keseimbangan Batas ............................. 57

Tabel 5.3. Ikhtisar Pengujian Bahan Urugan Tanah Untuk Penentuan ...................... 59


vi PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 4.1. Penggambaran Selubung Kuat Geser ................................................. 24

Gambar 4.2. Penggambaran ...................................................................................... 24

Gambar 4.3. Kondisi Tegangan-Tegangan Saat Terjadi Keruntuhan ........................ 26

Gambar 4.4. Alternatif Penggambaran Kondisi Tegangan Saat Terjadi Keruntuhan 27

Gambar 5.1. Kekuatan Geser Tanah dan Batuan ...................................................... 42

Gambar 5.2. Keseimbangan Benda Pada Bidang Miring ........................................... 42

Gambar 5.3. Contoh Hubungan Antara Kemiringan, Tinggi dan Ketidakstabilan

Lereng (Sumber: Duncan, JM. And Buchighani) .................................. 44

Gambar 5.4. Bidang Longsor Kritis yang Terbagi Atas 10 Potongan ........................ 47

Gambar 5.5. Sistem Gaya-Gaya Pada Potongan 6 ................................................... 47

Gambar 5.6. Sistem Gaya Pada Suatu Elemen Menurut Bishop .............................. 49

Gambar 5.7. Nilai m Untuk Persamaan Bishop ........................................................ 49

Gambar 5.8. Sistem Gaya Pada Irisan Dengan Metode Janbu ................................. 51

Gambar 5.9. Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Suatu Irisan Bidang Longsor Non-

Sirkular Cara Morgenstern & Price ....................................................... 52

Gambar 5.10. Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Suatu Irisan Bidang Longsor

Berbentuk Non-Sirkular Menurut Spencer ............................................ 52

Gambar 5.11. Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Suatu Irisan Bidang Longsor

Berbentuk Baji ....................................................................................... 53

Gambar 5.12. Bidang Keruntuhan Non-Sirkular Sepanjang Lapisan Lempung

Lunak ..................................................................................................... 53

Gambar 5.13. Bidang Keruntuhan Non-Sirkular Melalui Sisipan Tipis Pasir

Bertekanan ............................................................................................ 54


PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI vii

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

Deskripsi

Modul Analisa Stabilitas Bendungan: Perhitungan Stabilitas Lereng terdiri dari

empat kegiatan belajar mengajar. Kegiatan belajar pertama membahas tentang

data geoteknik dan penentuan metode kuat geser. Kegiatan belajar kedua

membahas tentang kondisi pembebanan dan keamanan. Kegiatan belajar ketiga

membahas tentang parameter desain. Kegiatan belajar keempat membahas

tentang konsep stabilitas lereng.

Peserta pelatihan mempelajari keseluruhan modul ini dengan cara yang

berurutan. Pemahaman setiap materi pada modul ini diperlukan untuk

memahami perhitungan stabilitas lereng dalam perencanaan bendungan. Setiap

kegiatan belajar dilengkapi dengan latihan atau evaluasi yang menjadi alat ukur

tingkat penguasaan peserta pelatihan setelah mempelajari materi dalam modul

ini.

Persyaratan

Dalam mempelajari modul pembelajaran ini, peserta pelatihan diharapkan dapat

menyimak dengan seksama penjelasan dari pengajar, sehingga dapat

memahami dengan baik materi yang merupakan dasar dari Perencanaan

Bendungan. Untuk menambah wawasan, peserta diharapkan dapat membaca

terlebih dahulu materi sebelumnya terkait bendungan.

Metode

Dalam pelaksanaan pembelajaran ini, metode yang dipergunakan adalah

dengan kegiatan pemaparan yang dilakukan oleh Widyaiswara/ Fasilitator,

adanya kesempatan tanya jawab, curah pendapat, bahkan diskusi.

Alat Bantu/ Media

Untuk menunjang tercapainya tujuan pembelajaran ini, diperlukan Alat Bantu/

Media pembelajaran tertentu, yaitu: LCD/ proyektor, Laptop, white board dengan

spidol dan penghapusnya, bahan tayang, serta modul dan/ atau bahan ajar.


viii PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI

Tujuan Kurikuler Khusus

Setelah mengikuti semua kegiatan pembelajaran dalam mata pelatihan ini,

peserta diharapkan mampu memahami analisis stabilitas lereng untuk

menunjang perencanaan bendungan.


PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di Indonesia, sejak tahun 1900 sampai sekarang telah dibangun lebih dari 150

buah bendungan yang sebagian besar termasuk kelompok bendungan besar;

dan lebih dari 90% di antaranya berupa bendungan tipe urugan. Bendungan

umumnya berfungsi untuk mengendalikan banjir dan menyediakan suplai air

pada jaringan irigasi, air baku sarana pembangkit tenaga, pertanian,

perikanan, dan rekreasi. Hal tersebut merupakan bagian yang tak terpisahkan

dari bagian infra struktur dengan sosial, ekonomi dan lingkungan. Namun,

dalam dekade terakhir kerusakan bendungan cenderung meningkat misalnya

bendungan yang telah berumur lebih dari 30 tahun. Keadaan ini terjadi karena

adanya perkembangan di bagian hilir dan bertambahnya risiko terhadap

proses umur bendungan dan kapasitas pelimpah. Mengingat pentingnya

fungsi bendungan, maka harus mempunyai kapasitas volume tampungan air

yang besar, dengan mempertimbangkan beberapa hal yang berkaitan dengan

faktor keamanan terhadap kestabilan bendungan dan ekonomis, sosial-

ekonomi dan lingkungan. Pertimbangan tersebut meliputi pertimbangan umum

dan teknis, serta pemilihan jenis atau tipe bendungan, termasuk data dan

informasi yang menunjang tentang kondisi tanah fondasi dan bahan urugan

baik jenis, jumlah dan karakteristiknya.

Secara umum yang dimaksud bendungan adalah bangunan berupa urugan

tanah, urugan batu termasuk komposit, beton, dan atau pasangan batu yang

dibuat untuk menahan air, limbah atau bahan cair lainnya sehingga terbentuk

waduk Secara umum yang dimaksud bendungan Volume air yang dapat

ditampung dalam kolam waduk bervariasi sesuai dengan kriteria bendungan

(Departemen Pekerjaan Umum, 1989 dan 1997, serta Peraturan Pemerintah

Republik Indonesia Nomor 37 Tahun 2010 tentang Bendungan).

Perencanaan suatu bendungan tipe urugan yang menampung air dalam

volume yang besar, wajib memperhitungkan faktor-faktor keamanan,

kestabilan dan kekuatan lereng, rembesan air, daya dukung, penurunan,

gempa, hidraulik, sosial ekonomi, dan lingkungan. Dalam pembangunan


2 PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI

bendungan diperlukan beberapa tahapan kegiatan utama, yang harus saling

berkaitan dan mendukung desain dan spesifikasi yang ditentukan, agar

menghasilkan bangunan yang aman, efektif dan efisien (Departemen

Kimpraswil, 2002).

Dalam merancang bendungan besar, harus dipertimbangkan risiko

keruntuhan akibat bencana alam gempa, banjir, dan longsoran. Untuk itu,

desainer dan kontraktor yang berpengalaman sesuai dengan bidang

keahliannya, perlu dilengkapi pula dengan standar-standar mutu untuk desain,

konstruksi, serta pemantauan keamanan bendungan sesuai dengan

spesifikasi desain.

Desain suatu bendungan tipe urugan yang menahan air dalam volume yang

besar, harus mempertimbangkan faktor keamanan terhadap pengaruh

kestabilan lereng bendungan. Dari pengalaman di Amerika Serikat (USBR)

dan di negara-negara lain di dunia kurang lebih 12% dari bendungan tipe

urugan yang mengalami keruntuhan disebabkan karena pengaruh kestabilan

lereng bendungan. Ketidakstabilan lereng adalah salah satu bentuk masalah

stabilitas untuk bendungan urugan. Kondisi lainnya yang membahayakan

stabilitas bendungan urugan adalah deformasi berlebihan, tegangan berlebihan,

limpasan (overtopping), dan erosi internal. Bentuk-bentuk ketidakstabilan

bendungan urugan ini dapat terjadi pada kondisi beban biasa (normal) dan

beban luar biasa.

Dengan demikian, modul ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang

persiapan analisis untuk desain bendungan tipe urugan yang aman dan

ekonomis, bagaimana pengaruh ketidakstabilan statik bendungan urugan, jenis

data geologi dan geoteknik setempat, serta data material tubuh dan fondasi

bendungan apa saja yang diperlukan, kondisi pembebanan, prosedur analisis

dan penentuan parameter material untuk analisis, metode analisis stabilitas,

dan kegiatan desain dan analisis stabilitas lereng statik bendungan.



1.2 Deskripsi Singkat

Mata pelatihan ini membekali peserta dengan pengetahuan terkait dengan

data geoteknik dan penentuan metode kuat geser; kondisi pembebanan dan

keamanan; parameter desain; konsep stabilitas lereng.

1.3 Tujuan Pembelajaran

1.3.1 Hasil Belajar

Setelah mengikuti semua kegiatan pembelajaran dalam mata pelatihan ini,

peserta diharapkan mampu memahami analisis stabilitas lereng untuk

menunjang perencanaan bendungan.

1.3.2 Indikator Hasil Belajar

Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta pelatihan diharapkan mampu:

a) Menjelaskan data geoteknik dan penentuan metode kuat geser

b) Menjelaskan kondisi pembebanan dan keamanan

c) Menjelaskan parameter desain

d) Menjelaskan konsep stabilitas lereng

1.4 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok

a) Materi Pokok 1: Data Geoteknik dan Penentuan Metode Kuat Geser

1) Evaluasi Data Investigasi

2) Penentuan Penampang Geoteknik

3) Penentuan Metode Kekuatan Geser

4) Latihan

5) Rangkuman

6) Evaluasi

b) Materi Pokok 2: Kondisi Pembebanan dan Keamanan

1) Umum

2) Pemilihan Kondisi Pembebanan

3) Kondisi Pembebanan

4) Kriteria Faktor Keamanan Minimum



5) Latihan

6) Rangkuman

7) Evaluasi

c) Materi Pokok 3: Parameter Desain

1) Kuat Geser

2) Hubungan Antar Kuat Geser dengan Kondisi Pembebanan

3) Analisis Tegangan Efektif Versus Analisis Tegangan Total

4) Latihan

5) Rangkuman

6) Evaluasi

d) Materi Pokok 4: Konsep Stabilitas Lereng

1) Teori Dasar

2) Analisis Stabilitas Lereng

3) Latihan

4) Rangkuman

5) Evaluasi



BAB II

DATA GEOTEKNIK DAN PENENTUAN METODE KUAT

GESER

2.1 Evaluasi Data Investigasi

Pengumpulan data dan informasi baik yang sudah tersedia maupun kegiatan

survei dan investigasi di daerah calon bendungan, sangat diperlukan untuk

perencanaan desain dan pelaksanaan konstruksi suatu bendungan. Pada

prinsipnya data terbagi atas dua bagian yaitu: (i) pengumpulan data dasar,

dan (ii) pengujian (kalibrasi) data terkumpul. Data dasar biasanya meliputi

peta topografi, peta geologi, foto udara, dan lain-lain misalnya peta tata guna

lahan,serta kegiatan konstruksi pada masa lalu. Kalibrasi data terkumpul

diperlukan untuk membandingkan dan memeriksa kebenaran dan akurasi data

dengan kondisi sesungguhnya di Lapangan atau mencari kaitan yang logis

dari data terkumpul.

Faktor-faktor yang mempengaruhi desain suatu bendungan yang perlu

dipertimbangkan adalah: kondisi daerah bendungan, hidrologi, persyaratan

operasional, kondisi pelapukan, konstruksi, ekologi dan lingkungan. Karena itu

perlu dilakukan survei dan investigasi agar diperoleh desain calon bendungan

yang stabil dan ekonomis. Kegiatan survei dan investigasi yang diperlukan

pada daerah calon bendungan umumnya meliputi:

a) Pemetaan topografi dan geologi permukaan untuk memperoleh gambaran

yang seksama tentang jenis, perkiraan daerah penyebaran, ketebalan,

sifat fisik dan teknik tanah serta batuan dari daerah calon Bendungan dan

lain-lain.

b) Penyelidikan material bahan bangunan untuk memperoleh gambaran jenis

tanah, batuan dan sedimen di sekitar daerah calon bendungan dan

perkiraan kapasitas atau volume yang dapat diperoleh dari masing-masing

jenis bahan tersebut untuk digunakan sebagai material timbunan atau

filter.

Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan mampu menjelaskan data geoteknik dan penentuan metode kuat geser.



Data dari hasil penyelidikan rinci dan pengujian laboratorium harus dievaluasi

untuk menjadi data masukan dalam analisis stabilitas lereng dan desain

penanggulangan longsoran serta penentuan tipe longsoran yang tepat. Data

tersebut juga diperlukan untuk membuat korelasi antara hasil-hasil

penyelidikan di lapangan, laboratorium dan penyelidikan pendahuluan. Hasil

penyelidikan longsoran kadang-kadang menunjukkan variasi data yang acak,

sehingga diperlukan evaluasi yang lebih teliti dan kadang-kadang memerlukan

penyelidikan tambahan.

Analisis penanggulangan longsoran yang baik, minimal diperlukan penentuan

bidang longsoran,parameter tanah atau batuan yang mengalami kelongsoran

dan sekitarnya (bagian yang labil dan yang stabil), kondisi geohidrologi dan

penampang geoteknik yang tepat yang benar-benar mewakili kondisi di

Lapangan.Oleh karena itu, penentuan kedalaman maksimum bidang longsor

mutlak diperlukan sebagai petunjuk untuk menentukan kedalaman

pengeboran sebagai masukan dalam menentukan penyebab dan

penanggulangan Longsoran.

2.2 Penentuan Penampang Geoteknik

Penampang Geoteknik yang akan dipilih untuk dianalisa sangat menentukan

keberhasilan dalam melakukan Analisa Stabilitas lereng dari tubuh

Bendungan baik untuk mengetahui Faktor Keamanan maupun

Penanggulangan Longsoran. Oleh karena itu,dalam menentukan Penampang

Geoteknik yang akan dianalisa harus mempertimbangkan beberapa kondisi.

Kondisi topografi dan geologi merupakan faktor penting dalam penentuan

Penampang Geoteknik yang dipilih untuk analisa Stabilitas perencanaan

desain dan pelaksanaan konstruksi bendungan serta untuk menentukan

kondisi fondasi dan bahan material tubuh bendungan. Dalam hal ini lingkup

kegiatan meliputi: pemetaan tampak geologi untuk memperoleh penampang

geologi, pengeboran inti untuk mengetahui karakteristik material tanah dan

batuan di bawah permukaan , terowong uji, parit uji, dan pendugaan lapisan

bawah permukaan yang dalam.



Pengujian lapangan antara lain untuk memperoleh data daya dukung tanah,

permeabilitas tanah,kompressibilitas tanah, kuat geser tanah, dan sifat teknis

lainnya. Selanjutnya hasil pengujian akan menjadi masukan untuk analisis dan

perhitungan, seperti stabilitas, penurunan atau deformasi, daya dukung, serta

rembesan.

Dalam kegiatan survei untuk desain dan pemilihan material bahan bendungan,

perlu mempertimbangkan hal-hal berikut :

a) Persyaratan stabilitas, kepadatan dan kuat geser tanah.

b) Persyaratan rembesan, gradasi butiran dan permeabilitas tanah.

c) Persyaratan penurunan atau deformasi (vertikal dan horizontal)

d) Pengujian lapangan dan laboratorium terhadap contoh uji, untuk

memperoleh contoh bahan konstruksi, sifat-sifat fisik dan teknis tanah dan

batuan serta klasifikasi bahan.

Pada penampang geoteknik diperlihatkan urutan lapisan tanah dan batuan

sepanjang penampang yang ditinjau dari muka tanah sampai batas

kedalaman penyelidikan berdasarkan jenis, sifat fisik dan teknik lapisan tanah

dan batuan. Penampang geoteknik dapat diperoleh dengan cara korelasi

lapisan dari beberapa penyelidikan pengeboran mesin atau pengeboran

tangan. Gambaran dan bentuk lapisan tanah hasil korelasi dari titik-titik

pengeboran, sangat ditentukan oleh kondisi geologi setempat, jarak titik

penyelidikan, metode penyelidikan, cara dan kecermatan pelaksana

penyelidikan.

Penampang dibuat di sepanjang as bendungan dan as bangunan pelengkap

lainya dengan menggunakan peta geoteknik, peta topografi dan profil bor.

Pembuatan penampang geoteknik dilakukan sebagai berikut :

a) Menarik garis penampang pada peta geoteknik atau peta situasi daerah

rencana bendungan, terutama garis penampang sepanjang as bendungan

dan bangunan pelengkapnya yang memotong titik-titik penyelidikan

maupun pengamatan.

b) Mencantumkan profil bor yang telah dikoreksi dengan hasil uji

laboratorium pada titik penyelidikan lapangan.



c) Dari ke tiga korelasi profil bor akan diperoleh penampang geoteknik

daerah lokasi bendungan berdasarkan jenis dan sifat fisik tanah.

d) Menggambarkan kedalaman muka air tanah (muka air tanah bebas dan

muka air tanah artesis) pada penampang geoteknik tersebut.

e) Menggambarkan struktur batuan (misal kekar atau serar) pada

penampang geoteknik tersebut.

2.3 Penentuan Metode Kekuatan Geser

Petunjuk umum penentuan elevasi muka air waduk, sifat teknis material

tanah, dan parameter tekanan air pori untuk analisis stabilitas pada berbagai

kondisi pembebanan guna penentuan metode Kekuatan Geser yang harus

digunakan adalah sebagai berikut:

2.3.1 Kondisi Masa Konstruksi

Pada kondisi selesai dan selama konstruksi berlangsung, analisis dapat

dilakukan, baik menggunakan Metode Kekuatan Geser berdasarkan Konsep

Tegangan Efektif maupun Konsep Tegangan Total.

a) Metode kekuatan geser total

Analisis dengan metode kuat geser total tidak menperhitungkan tekanan

air pori dalam uji laboratorium yang mendekati kondisi di lapangan, dan

dinyatakan sebagai kuat geser material. Uji kuat geser sebaiknya

dilakukan pada contoh uji yang dikompaksi untuk mengantisipasi kadar air

dan kepadatan yang sesuai dengan di lapangan. Kuat geser total yang

digunakan dalam analisis harus berada dalam rentang tegangan normal

yang sesuai dengan di lapangan.

b) Metode kekuatan geser efektif

Metode tegangan efektif membutuhkan perhitungan perubahan tekanan

air pori selama konstruksi yang merupakan fungsi dari waktu. Karena itu,

tekanan air pori harus diamati selama konstruksi agar dapat diketahui

apakah tidak melebihi batas yang telah ditentukan.

Material tubuh bendungan atau fondasi dapat menimbulkan peningkatan

tekanan air pori berlebih pada waktu pembebanan (pengurugan) selama



konstruksi pelaksanaan berlangsung.Metode perhitungan tekanan air pori

pada kondisi pembebanan selama konstruksi berlangsung dan selesai

konstruksi adalah seperti berikut ini:

1) Mengadakan uji laboratorium pada contoh uji yang mewakili material

tubuh bendungan dan fondasi untuk mengetahui tekanan udara pori

dan tekanan air pori.

2) Mengadakan uji laboratorium pada setiap contoh uji material untuk

memperkirakan perilaku tekanan air pori terhadap waktu dan

pembebanan.

3) Menyusun jadwal konstruksi, menghitung tekanan air pori material

sebagai fungsi waktu untuk memeriksa stabilitas lereng hulu dan hilir.

4) Jika diperlukan, melakukan penyusunan ulang jadwal berdasarkan

pelaksanaan konstruksi yang aktual dan memeriksa ulang stabilitas

tubuh bendungan.

2.3.2 Tekanan Air Pori

a) Kondisi aliran langgeng

Rencana operasi waduk tahunan harus dievaluasi, untuk memperkirakan

tekanan air pori berdasarkan elevasi muka air waduk yang digunakan

dalam menentukan garis freatik pada kondisi aliran langgeng.

Elevasi muka air yang digunakan biasanya elevasi muka air normal, tetapi

ada kemungkinan tercapai dalam tenggang waktu yang singkat.

b) Kondisi operasional

1) Elevasi muka air waduk maksimum

Garis freatik diperkirakan berada pada elevasi muka air waduk

maksimum. Elevasi muka air waduk maksimum dapat juga terjadi

pada kolam tambahan yang mengalir relatif cepat atau pada kolam

pengendali banjir yang airnya tidak dikeluarkan untuk beberapa bulan.

Sifat fisik material pada bagian atas bendungan dan bagian yang

mengalami fluktuasi air waduk, harus dievaluasi. Tujuannya untuk

memperkirakan apakah terjadi aliran langgeng atau aliran transien,

agar perhitungan garis freatiknya dapat disesuaikan.



2) Kondisi surut cepat

Selama waduk terisi air pada elevasi muka air normal atau maksimum,

maka bendungan berada dalam kondisi jenuh karena pengaruh

rembesan air. Jika terjadi surut cepat, di mana muka air waduk turun

lebih cepat daripada aliran air pori dari rongga-rongga butiran tanah,

maka akan terjadi ketidak-seimbangan tekanan air pori. Pada

umumnya, analisis pada kondisi surut cepat (rapid drawdown)

didasarkan pada asumsi konservatif seperti berikut ini:

Disipasi tekanan air pori pada material kedap air tidak terjadi

selama surut cepat;

Garis freatik dianggap identik dengan garis freatik pada kondisi

aliran langgeng.

Untuk analisis stabilitas lereng bendungan, elevasi muka air waduk

kritis pada waktu surut cepat tidak akan sama dengan elevasi muka

air waduk minimum. Oleh karena itu, harus diperhitungkan elevasi

muka air waduk antara muka air waduk normal sampai muka air

waduk minimum.

c) Kondisi darurat

1) Pembuntuan pada sistem drainase internal

Jika desain sistem drainase internal diragukan dalam mengatur garis

freatik pada bendungan, maka harus dilakukan pemeriksaan dengan

menggunakan garis freatik yang diperoleh berdasarkan asumsi bahwa

sistem drainase internal ini tidak seluruhnya berfungsi.

2) Surut cepat pada kondisi darurat

Rencana surut cepat pada muka air waduk dalam upaya

pemeliharaan atau kondisi darurat harus ditinjau ulang. Tujuannya

untuk menentukan parameter material yang tepat bagi analisis

stabilitas, dan untuk memodifikasi asumsi garis freatik pada

permukaan lereng udik. Surut cepat pada elevasi antara muka air

waduk normal dan muka air waduk minimum biasanya tidak perlu

diperhitungkan.



2.4 Latihan

1. Apakah kegunaan dari dilakukannya Kaliberasi data terkumpul?

2. Sebutkan apa yang dimaksud dengan Konsep Tegangan Total!

3. Sebutkan asumsi konservatif pada analisis Stabilitas lereng Tubuh

Bendungan saat kondisi surut cepat (rapid drawdown)!

2.5 Rangkuman

Pada prinsipnya data terbagi atas dua bagian yaitu:

a. Pengumpulan data dasar, meliputi peta topografi, peta geologi, foto udara,

dan lain-lain misalnya peta tata guna lahan, serta kegiatan konstruksi

pada masa lalu.

b. Pengujian (kalibrasi) data terkumpul, yang diperlukan untuk

membandingkan dan memeriksa kebenaran dan akurasi data dengan

kondisi sesungguhnya di Lapangan atau mencari kaitan yang logis

dengan data terkumpul.



Bendungan. Penampang dibuat di sepanjang as Bendungandan as bangunan

pelengkap lainya dengan menggunakan peta geoteknik, peta topografi dan

profil bor.

Metode Kekuatan Geser yang digunakan dalam analisa Stabilitas lereng tubuh

Bendungan dapat menggunakan konsep Kekuatan Geser Total atau Kekuatan

Geser Efektif, bergantung pada kondisi yang akan dievaluasi sesuai dengan

kebutuhan dan dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Pengaruh besarnya Tekanan Air Pori harus ditinjau sesuai dengan kondisi

yang diperlukan, apakah dalam kondisi aliran air langgeng, kondisi

operasional ataukah pada kondisi darurat.



2.6 Evaluasi

1. Pada prinsipnya, evaluasi data investigasi terdiri atas…..

a. Pengumpulan data dasar dan pengujian atau kaliberasi data

terkumpul

b. Data dari hasil penyelidikan rinci dan pengujian laboratorium

c. Data besarnya tekanan air pori

d. Tidak ada jawaban yang benar

2. Penampang Geoteknik dibuat di sepanjang as bendungan dan as

bangunan pelengkap lainya dengan menggunakan…..

a. Peta gempa dan banjir

b. Peta geoteknik, peta topografi dan profil bor.

c. Peta geoteknik dan peta profil bor

d. Peta topografi dan peta gempa

3. Metode Kekuatan Geser yang digunakan dalam analisa Stabilitas Lereng

dapat menggunakan…..

a. Konsep Tegangan Total

b. Konsep Tegangan Efektif

c. Konsep Tegangan Air Pori

d. Jawaban a) dan b) benar



BAB III

KONDISI PEMBEBANAN DAN KEAMANAN

3.1 Umum

Faktor-faktor yang harus diperhitungkan dalam desain bendungan meliputi:

topografi, bahan konstruksi, fondasi, bangunan pelengkap, luas dan volume

tampungan waduk, dan gejala lain yang dapat menimbulkan masalah. Di

samping itu, untuk desain bendungan tipe urugan harus mempertimbangkan

persyaratan keamanan terhadap hal-hal berikut ini :

a) Bahaya erosi permukaan pada waktu terjadi banjir, akibat pelimpahan, air

hujan atau gelombang air waduk, dan muka air maksimum.

b) Tekanan air tanpa menimbulkan rembesan yang mengakibatkan

kerusakan akibat gaya perembesan air.

c) Keruntuhan struktural.

d) Bangunan dan lingkungan di sekitarnya, serta dapat menjaga ekologi dan

lingkungan.

Kondisi pembebanan yang diperhitungkan harus berdasarkan pada

pengetahuan tentang program pembangunan, program operasi waduk,

program pemeliharaan dan gawat darurat, serta perilaku material tubuh

bendungan dan fondasi yang berhubungan dengan peningkatan tekanan air

pori. Selain itu, juga disyaratkan faktor keamanan minimum untuk setiap

kondisi pembebanan yang ditinjau.

3.2 Pemilihan Kondisi Pembebanan

Petunjuk umum pemilihan kondisi pembebanan berhubungan dengan

penentuan elevasi muka air waduk untuk analisis stabilitas, yaitu kondisi masa

konstruksi, kondisi aliran langgeng, kondisi operasional, dan kondisi darurat,

sebagai berikut.

Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta mampu menjelaskan kondisi pembebanan dan keamanan.




Stabilitas lereng statik bendungan harus dianalisis pada kondisi selesai

konstruksi, atau bila diperlukan pada kondisi selesai sebagian pengurugan,

yang tergantung pada jadwal konstruksi dan hubungan antara tekanan air pori

dengan waktu.

3.2.2 Kondisi Aliran Langgeng

Rencana operasi waduk tahunan harus dievaluasi, untuk memperkirakan

elevasi muka air waduk yang digunakan dalam menentukan garis freatik pada

kondisi aliran langgeng. Elevasi muka air yang digunakan biasanya elevasi

muka air normal, tetapi ada kemungkinan tercapai dalam tenggang waktu

yang singkat.

3.2.3 Kondisi Operasional

Elevasi muka air waduk maksimum pada dasarnya lebih tinggi dari puncak

muka air pada kapasitas konservasi aktif. Oleh karena itu, stabilitas lereng hilir

bendungan dianalisis pada kondisi muka air waduk maksimum. Lereng udik

dianalisis pada kondisi penurunan muka air waduk secara cepat dari puncak

muka air pada kapasitas konservasi aktif (M.A. Normal) ke puncak muka air

pada kapasitas inaktif (M.A. Minimum), dan dari muka air maksimum ke

puncak muka air pada kapasitas konservasi non aktif.

Kondisi-kondisi saat operasi waduk yang perlu diperhitungkan untuk analisis

stabilitas statik bendungan urugan adalah :

a) Elevasi air waduk maksimum

b) Kondisi surut cepat (rapid drawdown)

3.2.4 Kondisi Darurat

Kondisi pembebanan lain juga harus diperhitungkan, jika terjadi hal-hal

sebagai berikut :

a) Pembuntuan pada sistem drainase internal atau pembuntuan sebagian.

b) Penurunan muka air pada kondisi penggunaan air yang berlebihan.

c) Penurunan muka air untuk pelepasan air darurat dari waduk (emergency

release).



3.3 Kondisi Pembebanan


Stabilitas lereng statik bendungan harus dianalisis pada kondisi selesai

konstruksi, atau bila diperlukan pada kondisi selesai sebagian pengurugan,

yang tergantung pada jadwal konstruksi dan hubungan antara tekanan air pori

dengan waktu.

3.3.2 Kondisi Aliran Langgeng

Stabilitas lereng udik dan hilir bendungan harus dianalisis pada elevasi muka

air waduk normal di udik dan muka air minimum di hilir yang mengatur garis

freatik dalam tubuh bendungan.

Rencana operasi waduk tahunan harus dibuat untuk menentukan elevasi

muka air waduk yang sesuai untuk digunakan dalam estimasi lokasi muka air

freatik aliran langgeng (steady-state phreatic surface). Pada umumnya,

elevasi yang sesuai dapat mewakili elevasi muka air yang berlaku pada setiap

waktu yang diperlukan. Akan tetapi, dalam kondisi pengoperasian waduk

tertentu, elevasi rata-rata hanya dicapai untuk perbedaan waktu yang kecil

setiap tahunnya atau dicapai dalam siklus perubahan elevasi waduk efektif

sekitar pertengahan siklus. Kondisi aliran langgeng dalam bendungan

urugan kemungkinan dapat menjadi kritis untuk stabilitas lereng hilir.

3.3.3 Kondisi Operasional

Jika digunakan berm udik (upstream berms), maka lereng udik juga dianjurkan

dianalisis pada kondisi penurunan muka air secara cepat dari puncak

permukaan air pada kapasitas konservasi aktif ke elevasi antara

(intermediate).

Kondisi-kondisi saat operasi waduk berikut ini, perlu diperhitungkan untuk

analisis stabilitas statik bendungan urugan.

a) Elevasi air waduk maksimum



Muka air freatik harus diestimasi untuk elevasi air waduk maksimum yang

mungkin terjadi dalam kolam tampungan yang dapat mengalir relatif

cepat atau dalam kolam pengendali banjir yang tidak dapat dialirkan untuk

beberapa bulan. Jika muka air freatik sangat berbeda dari yang diperoleh

pada kondisi aliran langgeng, maka stabilitas lereng hilir pengaruh kondisi

ini harus dianalisis.

b) Kondisi surut cepat

Selama kondisi aliran langgeng, tanah timbunan menjadi jenuh karena

rembesan. Secara berurutan, bila waduk mengalami surut lebih cepat

daripada aliran air pori dari pori-pori tanah, maka akan dihasilkan

tekanan air pori ekses dan gaya-gaya rembesan yang tidak seimbang.

Pada umumnya, analisis surut cepat didasarkan atas asumsi konservatif

bahwa :

1) Disipasi tekanan air pori tidak terjadi dalam material kedap air selama

kondisi surut; dan

2) Muka air freatik pada lereng udik berimpit dengan (coincides with)

lereng udik dari zona kedap air dan berawal dari puncak elevasi muka

air surut yang terendah. Akan tetapi, elevasi surut kritis berkaitan

dengan stabilitas lereng udik bendungan urugan tidak boleh

berhimpitan dengan elevasi waduk minimum, sehingga harus

diperhitungkan elevasi surut antara (intermediate).

3.3.4 Kondisi Darurat

Kondisi pembebanan lain juga harus diperhitungkan, jika terjadi hal-hal

sebagai berikut :

a) Pembuntuan pada sistem drainase internal atau pembuntuan sebagian.

b) Penurunan muka air pada kondisi penggunaan air yang berlebihan.

c) Penurunan muka air saat pelepasan air darurat dari waduk (emergency

release).

Estimasi yang sesuai dengan tekanan air pori internal dari material dalam

tubuh bendungan dan fondasi harus dievaluasi untuk menggambarkan

besarnya kondisi luar biasa dan stabilitas bendungan. Jika muncul

pertanyaan apakah drainase internal berfungsi dengan semestinya, maka



diperlukan asumsi baik atau tidaknya drainase beroperasi untuk menentukan

analisis.

3.4 Kriteria Faktor Keamanan Minimum

Besarnya nilai faktor keamanan minimum untuk setiap kondisi pembebanan

menunjukkan angkat keamanan stabilitas lereng. Jika ditunjang oleh alasan-

alasan yang dapat dipertanggung jawabkan, deviasi untuk kriteria umum

dapat diperkenankan.

Nilai faktor keamanan ini harus diperhitungkan terhadap faktor-faktor :

a) Kondisi desain selama analisis dan risiko keruntuhan;

b) Tingkat ketelitian parameter kuat geser (shear strength) dan prediksi

tekanan air pori;

c) Struktur tubuh bendungan;

d) Investigasi di lapangan;

e) Kompatibilitas tegangan-regangan dari material fondasi dan tubuh

bendungan;

f) Kualitas pengawasan konstruksi;

g) Tinggi bendungan;

h) Penilaian berdasarkan pengalaman di masa lalu terhadap bendungan tipe

urugan.

Faktor keamanan untuk analisis stabilitas lereng, didefinisikan sebagai rasio

dari total tahanan geser tanah yang diperkenankan terhadap tegangan geser

tanah yang bekerja. Dalam hal ini, keamanan bendungan diperlukan untuk

mempertahankan keseimbangan sepanjang permukaan bidang yang

berpotensi untuk longsor atau tergelincir. Faktor keamanan minimum untuk

desain stabilitas lereng terutama ditentukan berdasarkan pertimbangan faktor-

faktor pengawasan terhadap tekanan air pori dan asumsi besarnya kuat geser

material.

Kriteria faktor keamanan dipertimbangkan terhadap hal-hal seperti berikut ini.

a) Berdasarkan analisis dari USBR dengan menggunakan cara

keseimbangan batas. Bila cara analisis berbeda maka faktor keamanan



berbeda, sekalipun untuk bendungan yang sama dengan sifat fisik

material dan kondisi pembebanan yang sama.

b) Untuk kondisi pembebanan pada waktu selesai konstruksi, tekanan air

pori berlebih akan meningkat di dalam zona kedap air dari bendungan

atau fondasi. Hal ini disebabkan karena tanah tidak dapat terkonsolidasi

sepenuhnya selama masa konstruksi berlangsung. Oleh karena itu,

penggunaan parameter kuat geser efektif sangat berpengaruh terhadap

faktor keamanan.

1) Faktor keamanan minimum sebesar 1,3 cukup memadai, jika tekanan

air pori diawasi selama konstruksi berlangsung atau untuk analisis

pada kondisi kuat geser total.

2) Jika digunakan kuat geser efektif tanpa pengawasan tekanan air pori

di lapangan, maka faktor keamanan minimum diambil 1,4 untuk

mengurangi pengaruh tekanan air pori berlebih.

c) Untuk kondisi aliran langgeng pada elevasi muka air waduk normal, harus

diperhitungkan faktor keamanan minimum sebesar 1,5. Hal ini untuk

mengantisipasi pengaruh ketidakpastian kuat geser material, tekanan air

pori di dalam material kedap air, dan pembebanan jangka panjang, serta

keruntuhan lereng hilir dan pelepasan air darurat;

d) Untuk kondisi surut cepat, pembebanan mengalami ketidakseimbangan,

sehingga lereng udik tidak stabil walaupun pembebanan ini berlangsung

singkat. Namun, keruntuhan pada lereng udik tidak menimbulkan

pelepasan air waduk. Karena itu, faktor keamanan minimum dapat diambil

sebesar 1,3 atau lebih rendah sesuai dengan kondisi pembebanan.

Ikhtisar faktor keamanan minimum yang disyaratkan untuk analisis stabilitas

lereng bendungan tipe urugan, ditunjukkan dalam Tabel 3.1.



Tabel 1.1. Persyaratan Faktor Keamanan Minimum Untuk Stabilitas Bendungan Tipe Urugan

No Kondisi Kuat

Geser Tekanan Air Pori

FK

Tanpa

Gempa

FK dg

Gempa*

1. Selesai konstruksi tergantung

:

1. Jadwal konstruksi.

2. Hubungan antara tekanan

air pori dan waktu.

1. Efektif Peningkatan tekanan air

pori pada urugan dan

fondasi dihitung

menggunakan data lab.

dan pengawasan instru-

men.

1,30 1,20

Lereng U/S dan D/S. Idem hanya tanpa penga-

wasan instrumen.

1,40 1,20

Dengan gempa tanpa kerusakan

digunakan 50% koefisien gempa

desain.

Hanya pada urugan tanpa

data lab. dan dengan/

tanpa pengawasan

instrumen (taksiran

konservatif)

1,30 1,20

2. Total Tanpa pengawasan

instrumen.

1,30 1,20

2. Aliran langgeng tergantung:

1. Elevasi muka air normal

sebelah udik.

2. Elev. muka air sebelah hilir.

Lereng U/S dan D/S. Dg gem-pa

tanpa kerusakan digunakan

100% koef.gempa desain.

1. Efektif Dari analisis rembesan 1,50 1,20

3. Pengoperasian waduk

tergantung :

1. Elev.m.a. maksimum di udik

2. Elev.m.a. minimum di udik

(dead storage).

1. Efektif Surut cepat dari el. muka

air normal sampai elev.

muka air minimum.

Lereng U/S dan D/S.

1,30 1,10

Lereng U/S harus dianalisis

untuk kondisi surut cepat.

Surut cepat dari elev.ma.

maks. sampai el.m.a. min.

Pengaruh gempa diambil

0% dari kf. gempa desain.

1,30 -

4. Kondisi darurat tergantung :

1. Pembuntuan pada sistem

drainase

2. Surut cepat krn penggunaan

air melebihi kebutuhan

3. Surut cepat keperluan

darurat.

1. Efektif Surut cepat dari elevasi

muka air maksimum

hingga elevasi terendah

bangunan pengeluaran.

Pengaruh gempa diabai-

kan.

1,20 -

* Catatan: periksa standar tentang Pedoman Analisis Stabilitas Bendungan Tipe Urugan akibat Beban

Gempa, Pd T-14-2004-A,



3.5 Latihan

1. Jelaskan faktor – faktor yang harus diperhitungkan dalam desain

Bendungan!

2. Sebutkan kondisi pembebanan yang harus ditinjau pada saat melakukan

analisa Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan!

3. Untuk kondisi aliran langgeng pada elevasi muka air waduk normal, harus

diperhitungkan faktor keamanan minimum sebesar 1,5. Berikan

alasannya!

3.6 Rangkuman

Pemilihan kondisi pembebanan berhubungan dengan penentuan elevasi muka

air waduk untuk analisis stabilitas, yaitu

a) kondisi masa konstruksi

b) kondisi aliran langgeng

c) kondisi operasional

d) kondisi darurat.



tanah yang bekerja.

Faktor keamanan minimum untuk desain stabilitas lereng terutama ditentukan

berdasarkan pertimbangan faktor-faktor pengawasan terhadap tekanan air

pori dan asumsi besarnya kuat geser material.

Untuk analisa stabilitas lereng tubuh Bendungan pada kondisi setelah selesai

pembangunan dapat dilakukan berdasarkan Konsep Tegangan Total atau pun

Konsep Tegangan Efektif,sedangkan pada kondisi lainnya, analisa yang

dilakukan harus berdasarkan Konsep Tegangan Efektif.

Besarnya Syarat untuk Faktor Keamanan Minimum ditentukan oleh kondisi

pembebanan yang ditinjau dan kondisi saat terjadi gempa atau tidak.



3.7 Evaluasi

1. Nilai faktor keamanan minimum harus diperhitungkan terhadap faktor-

faktor.....

a. Kondisi desain selama analisis dan risiko keruntuhan

b. Tingkat ketelitian parameter kuat geser ( shear strength) dan prediksi

tekanan air pori

c. Struktur tubuh bendungan

d. Jawaban a) , b) , c) benar

2. Analisa Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan pada kondisi surut cepat

(rapid drawdown) dapat dilakukan berdasarkan konsep…..

a. Tegangan Total

b. Tegangan Efektif

c. Tegangan Total dan Efektif

d. Tidak ada jawaban yang benar

3. Pada Analisa Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan pada kondisi surut

cepat (rapid drawdown), maka perhitungan yang harus dilakukan harus

dilakukan terhadap…..

a. Lereng hulu dengan kondisi tanpa dan dengan gempa

b. Lereng hilir dengan kondisi tanpa dan dengan gempa

c. Lereng hulu dan hilir dengan kondisi tanpa dan dengan gempa

d. Semua jawaban yang benar





BAB IV

PARAMETER DESAIN

4.1 Kuat Geser

Analisis stabilitas lereng bendungan dan lereng alami membutuhkan

perhitungan kuat geser material sepanjang permukaan yang berpotensi

runtuh. Berdasarkan kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb dengan konsep

tegangan efektif, maka kuat geser “S” (pada saat runtuh) dapat dirumuskan

sebagai berikut:

S’ = c’ + ( – u) tan ’ ………………………………………………………[4.1]

dengan:

c’ : kohesi efektif (t/m2)

’ : sudut geser dalam efektif (derajat)

u : tekanan air pori pada bidang runtuh selama pembebanan, pada saat

runtuh (t/m2)

: tegangan normal total pada bidang runtuh selama pembebanan pada

saat runtuh (t/m2)

S’ : kuat geser efektif (t/m2)

Berdasarkan konsep kuat geser total, maka kuat geser Su dapat dirumuskan

sebagai berikut :

Su = f (c’) .......................................................................................... …[4.2]

dengan:

Su : kuat geser tanpa drainase (t/m2),

c’ : tegangan minimal (t/m2). Lihat Gambar 4.1.

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa kuat geser tanpa drainase sebagai

fungsi dari c’, yaitu tegangan minimal sebelum terjadi keruntuhan geser.

Dalam analisis stabilitas lereng, tegangan minimal adalah tegangan efektif

normal yang terjadi pada permukaan yang berpotensi runtuh, sebelum

mengalami keruntuhan. Pada waktu terjadi keruntuhan, tegangan geser

Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta mampu menjelaskan parameter desain.



sepanjang bidang keruntuhan akan mencapai kekuatan geser maksimum (τf).

Lihat Gambar 4.2.

Gambar 4.1. Penggambaran Selubung Kuat Geser

Keruntuhan Geser

Pada waktu runtuh , tegangan geser sepanjangbidang runtuh () mencapai kekuatan geser(f).

Gambar 4.2. Penggambaran

4.1.1 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb

Tanah seperti halnya bahan atau material padat lainnya, akan runtuh baik

karena kekuatan tarikan maupun geseran. Pengetahuan tentang kekuatan

geser diperlukan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang berhubungan

dengan stabilitas massa tanah. Bila suatu titik pada sembarang bidang dari

massa tanah memiliki tegangan geser yang sama dengan kekuatan gesernya,

maka akan terjadi keruntuhan pada titik tersebut. Kekuatan geser tanah (δf) di

suatu titik pada bidang tertentu dari massa tanah, dikemukakan oleh Coulomb

sebagai suatu fungsi linier terhadap tegangan normal (total)(σf) pada bidang

tersebut di titik yang sama, sebagai berikut:

Tf



δf = c + σf tan ø …………………………………………............ (4.3)

di mana: c dan ø adalah parameter kekuatan geser, yang didefinisikan

sebagai kohesi (cohesion intercept atau apparent cohesion), dan sudut

tahanan geser (angle of shearing resistance) tanah. Berdasarkan konsep

dasar Terzaghi, tegangan geser tanah hanya dapat ditahan oleh tegangan

dari partikel-partikel padat tanah. Kekuatan geser tanah dapat juga dinyatakan

sebagai fungsi dari tegangan normal efektif tanah sebagai berikut:

δf = c’ + σ’f tan ø’ ………………………………………………... (4.4)

di mana: c’ dan ø’ adalah parameter-parameter kekuatan geser tanah pada

tegangan efektif. Dengan demikian, keruntuhan massa tanah akan terjadi

pada titik yang mengalami keadaan kiritis, yang disebabkan oleh kombinasi

antara tegangan geser dan tegangan normal efektif tanah.

Selain itu, kekuatan geser dapat juga dinyatakan dalam tegangan-tegangan

utama σ’1 (major principle stress) dan σ’3 (minor principle stress) pada

keadaan runtuh di titik yang ditinjau. Garis yang dihasilkan oleh persamaan

4.5 pada keadaan runtuh merupakan garis singgung (envelope) terhadap

lingkaran Mohr, yang menunjukkan keadaan tegangan dengan nilai positif

untuk tegangan tekan. Koordinat titik singgung adalah δf dan σ’f, di mana :

δf = ½ (σ’1 - σ’3) sin 2θ …………………………………………. (4.5)

σ’f = ½ ( σ’1 - σ’3) + ½ (σ’1 - σ’3) cos 2 θ

dan θ adalah sudut antara bidang utama dan bidang runtuh secara teoritis,

yang besarnya adalah θ = 45○ + Ф´/2 .

Dari hubungan antara tegangan utama efektif pada keadaan runtuh dan

parameter-parameter kekuatan geser (lihat Gambar 4.3), dapat dinyatakan :

½ (σ’1 - σ’3 ) sin Ф’ =

c’ cot Ф´ + ½ (σ’1 - σ’3)



Sehingga :

½ (σ’1 - σ’3 ) = ½ (σ’1 - σ’3 ) sin Ф´ + 2 cos Ф´

atau

σ’1 = σ’3 tan2 (45○ + Ф´/2) + 2 c’ tan (45○ + Ф´/2)

Gambar 4.3. Kondisi Tegangan-Tegangan Saat Terjadi Keruntuhan

Persamaan ini disebut sebagai kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb. Kriteria

tersebut berlaku dengan asumsi bahwa bila sejumlah keadaan tegangan telah

diketahui, yang masing-masing menghasilkan keruntuhan geser pada tanah,

maka dapat digambarkan sebuah garis singgung pada lingkaran Mohr; yang

dinamakan selubung keruntuhan (failure envelope) tanah. Keadaan tegangan

tidak mungkin berada di atas selubung keruntuhannya. Namun, kriteria ini

tidak mempertimbangkan regangan pada saat atau sebelum terjadinya

keruntuhan dan secara tidak langsung menyatakan bahwa tegangan utama

efektif σ’ tidak mempengaruhi kekuatan geser tanah. Di dalam praktek, kriteria

keruntuhan Mohr-Coulomb ini paling sering digunakan karena cukup

sederhana, walaupun bukan merupakan satu-satunya kriteria keruntuhan

tanah. Selubung keruntuhan untuk tanah tertentu tidak selalu berbentuk garis

lurus, tetapi secara perkiraan dapat dibuat garis lurus, yang diambil dari suatu

rentang tegangan serta parameter-parameter kekuatan geser pada rentang

tersebut.



Dengan membuat plotting ½ (σ’1 - σ’3) terhadap ½ (σ’1 - σ’3), maka setiap

kondisi tegangan dapat dinyatakan dengan suatu titik tegangan (stress point),

yang lebih baik daripada lingkaran Mohr, seperti diperlihatkan pada Gambar

5.2. Setelah itu dapat dibuat selubung keruntuhan yang dimodifikasi,

dinyatakan dengan persamaan :

½ (σ’1 - σ’3) = a’ + ½ (σ’1 - σ’3) tan α’

dimana:

a’ dan α’ adalah parameter-parameter kekuatan geser yang dimodifikasi.

Kemudian parameter-parameter c’ dan ø´ diperoleh dari :

ø´ = sin-1 (tan α’)

c’= a’/ cos ø´

Gambar 4.4. Alternatif Penggambaran Kondisi Tegangan Saat Terjadi

Keruntuhan

Garis-garis yang digambarkan dari titik tegangan pada sudut 450 terhadap

horizontal (lihat Gambar 4.4), berpotongan dengan sumbu horizontal di titik-

titik yang menyatakan nilai-nilai tegangan-tegangan utama σ’1 dan σ’3.

Gambar 4.4 juga dapat digambarkan untuk kondisi tegangan total, dengan

koordinat-koordinat vertikal dan horizontal berturut-turut ½ (σ’1 - σ’3) dan ½ (σ1

- σ3), di mana dinyatakan bahwa :

½ (σ’1 - σ’3) = ½ (σ1 - σ3)

½ (σ’1 - σ’3) = ½ (σ1 - σ3) = µ



Dalam keadaan simetris aksial, suatu keadaan tegangan efektif dapat juga

dibuat plotting koordinat-koordinat vertikal dan horizontal berturut-turut q’ dan

p’, dimana :

q’ = ½ (σ’1 - σ’3)

p’ = ½ (σ’1 - σ’3)

Besaran tegangan-tegangan ini (yang merupakan fungsi dari tegangan utama)

tidak tergantung pada orientasi sumbu-sumbu koordinat, sehingga tegangan-

tegangan semacam itu disebut in varian tegangan, yang dinyatakan sebagai

berikut :

q = (σ1 - σ3)

p = ½ (σ1 - σ3)

Dalam hal ini, hubungan antara tegangan efektif dan tegangan total adalah:

q’ = q

p’ = p - µ

4.1.2 Pemilihan Parameter Kuat Geser

Pemilihan parameter tanah yang sesuai dan penggunaannya yang benar

dalam analisis stabilitas pada umumnya sangat penting dibandingkan metode

analisis stabilitas yang digunakan. Bila nilai-nilai kuat geser dipilih dari data

hasil uji kuat geser, maka perlu dperhitungkan bentuk kurva tegangan-

regangan untuk uji tanah masing-masing.

Bilamana tanah fondasi tak terganggu dan tanah yang dipadatkan tidak

menunjukkan penurunan yang signifikan dalam geser atau perbedaan

tegangan setelah tegangan puncak tercapai, maka nilai kuat geser dapat

dipilih sebagai tegangan geser puncak dalam uji geser langsung S,

tegangan deviator puncak, atau tegangan deviator pada 15% regangan, di

mana perlawanan geser meningkat dengan regangan.

Untuk setiap tipe tanah, nilai kuat geser harus dipilih sebagai 2/3 dari nilai hasil

uji kuat geser yang dipilih.



Kadang-kadang analisis stabilitas bendungan urugan dan fondasinya

dilakukan menggunakan nilai-nilai estimasi terhadap properties materialnya.

Estimasi untuk nilai properties material terkait didasarkan pada:

a) Laporan uji laboratorium yang lalu dari studi proyek terkait.

b) Pengalaman lalu dalam pengujian material yang sama pada bendungan

yang lain.

Sementara hal tersebut dapat diterima untuk pekerjaan awal atau preliminary

dalam proses evaluasi keamanan bendungan. Yang terpenting bahwa

evaluasi akhir dan rekomendasi untuk pekerjaan perbaikan (remedial) atau

alternatif lain didasarkan pada nilai properties material yang diperoleh dari hasil

uji laboratorium dan lapangan yang sesuai berdasarkan spesifikasi lapangan.

Pemikiran tersebut merupakan hal yang terbaik untuk membandingkan nilai-

nilai uji dengan data historis material yang sama atau secara empiris, dan

untuk menyimpulkan perbedaan yang terjadi. Tujuan akhirnya adalah untuk

mendapatkan nilai-nilai properties yang terbaik (best representative) untuk

material terkait.

4.1.3 Sumber dan Data Kuat Geser

a) Parameter bahan urugan diperkirakan dari pengalaman

Kuat geser material dapat diperoleh dari uji lapangan dan uji laboratorium,

atau diperkirakan berdasarkan pengalaman yang tergantung pada

tahapan analisis pada waktu desain.

Kuat geser untuk desain pada masa persiapan, diperkirakan berdasarkan

data geologi lokal dan hasil uji laboratorium untuk material yang sama,

serta pengalaman.

Material urugan bendungan sebaiknya diperoleh dekat lokasi rencana

bendungan. Hampir semua material urugan dapat digunakan, kecuali

tanah yang mengandung zat organik atau zat yang mudah larut. Pada

umumnya material urugan bendungan dibedakan dalam 3 jenis, yaitu

batu, pasir kerikilan dan tanah lempungan (kedap air).



Konstruksi bendungan disesuaikan dengan karakteristik mterial yang

terpilih, kondisi lapangan (topografi, geologi dan meteorologi), dan pola

pelaksanaan, serta peralatan yang digunakan agar biaya konstruksi dapat

seefisien mungkin. Ketiga jenis material urugan yang sering digunakan

adalah tanah lempungan, pasir dan kerikil, dan batu.

b) Uji geser laboratorium

Uji kuat geser di laboratorium dilakukan baik pada contoh tanah tak

terganggu maupun yang terganggu dari material fondasi dan tubuh

bendungan. Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh parameter kuat

geser yang diperlukan dalam analisis stabilitas bendungan. Yang

termasuk uji kuat geser di laboratorium adalah uji tekan bebas (SNI 03-

3638-1994), uji geser triaxial (SNI 03-2455-1991 dan SNI 03-4813-1998),

uji geser langsung (SNI 03-2813-1992), uji geser torsi atau rotasi, dan uji

geser sederhana (simple shear).

Penentuan parameter kuat geser merupakan bagian terpenting dan

tersulit dari analisis stabilitas. Kesulitan itu antara lain dalam memperoleh

contoh uji yang dapat mewakili, menjaga contoh uji agar tetap tak

terganggu, sesuai kondisi pembebanan di lapangan, dan menghindari

kesalahan pengujian. Pada umumnya, contoh uji yang benar-benar

mewakili kondisi di lapangan sangat sulit diperoleh.

Namun, parameter kuat geser dapat ditentukan berdasarkan nilai rata-rata

dari sejumlah hasil pengujian. Pembebanan dan tegangan yang bekerja

pada contoh uji di laboratorium, berbeda dengan yang ada pada elemen

tanah di lokasi bidang runtuh. Oleh karena itu, pengalaman mempunyai

peranan penting dalam evaluasi hasil pengujian, yaitu untuk memastikan

apakah parameter yang dipilih dapat mewakili material di lapangan.



4.2 Hubungan Antara Kuat Geser dengan Kondisi Pembebanan

Pembebanan yang biasanya dievaluasi untuk analisis stabilitas lereng, adalah

pada kondisi :

a) Selesai dan selama konstruksi berlangsung;

b) Aliran langgeng;

c) Operasional waduk

d) Surut cepat.

Parameter kuat geser material yang digunakan di dalam analisis harus

memberikan gambaran tentang perilaku material pada tiap kondisi

pembebanan.

4.2.1 Kuat Geser Pada Kondisi Selesai dan Selama Konstruksi

Pembebanan pada kondisi selesai dan selama konstruksi berlangsung dapat

dianalisis dengan menggunakan konsep kuat geser total dan konsep kuat

geser efektif.

a) Kuat geser total

1) Fondasi

Parameter kuat geser tanah lempungan fondasi yang jenuh air dapat

diperoleh dengan uji tekan bebas UC (UC=Unconfined compression

test) atau uji triaxial UU (UU=Unconsolidated undrained test) tanpa

pengukuran tekanan air pori pada contoh uji tak terganggu.

Contoh tanah tak terganggu harus dipilih dan diuji berdasarkan

rentang kedalaman dari material fondasi. Jika digunakan uji geser

baling di lapangan, maka juga harus diuji berdasarkan rentang

kedalaman. Sedangkan untuk tanah fondasi lainnya digunakan uji

triaxial UU.

2) Material urugan

Contoh uji yang mewakili material urugan harus diuji kompaksi standar

(SNI 03-2832-1992) terlebih dahulu, sehingga diperoleh kurva

hubungan antara kadar air (w) dan kepadatan kering (dr). Untuk

pengujian laboratorium disiapkan benda uji dengan menumbuk

material dalam tabung cetak. Benda uji yang diperoleh dapat



mempunyai berat volume kering (dr-lap) dan kadar air (wlap) sesuai

dengan kondisi lapangan yang dikehendaki. Kemudian benda uji ini

diuji triaxial UU (tanpa drainase dan tanpa konsolidasi), dengan

tekanan keliling sesuai dengan rentang tegangan normal di lapangan.

Pada umumnya, sudut geser dalam 0 dan kohesi c0 diperoleh

untuk tanah lempung yang jenuh. Sedangkan untuk tanah lempung

jenuh sebagian, selubung keruntuhan Mohr (Mohr envelope)

berbentuk kurva pada rentang tegangan normal rendah. Sudut geser

dalam dan kohesi ditentukan pada rentang tegangan yang sesuai

dengan kondisi di lapangan.

b) Kuat geser efektif

Apabila tekanan air pori di dalam tubuh bendungan dan fondasi meningkat

karena adanya proses pengurugan beban, maka harus digunakan kuat

geser efektif dalam analisis stabilitas lereng. Uji triaxial terkonsolidasi

tanpa drainase (CU = Consolidated Undrained test) dengan pengukuran

tekanan air pori harus dilakukan pada contoh tanah lempung dan lanau

karena permeabilitasnya rendah. Tujuannya agar contoh tanah dapat

diasumsi mengalami keruntuhan pada kondisi tanpa drainase.

Uji triaxial terkonsolidasi dengan drainase (CD = Consolidated Drained

test) atau uji geser langsung (CD) dapat digunakan untuk material fondasi

dan tubuh bendungan. Baik untuk material berbutir kasar maupun untuk

material kedap air dan kedap sebagian pada pembebanan jangka panjang

dengan kecepatan pembebanan sama atau lebih rendah dari kecepatan

konsolidasi. Dalam hal ini, tekanan air pori berlebih dijaga tetap nol.

Kuat geser material fondasi lempung overkonsolidasi (overconsolidated

clay) dan serpih lempungan (clay-shale) dapat diperoleh dari uji triaxial CD

atau CU.



4.2.2 Kuat Geser Pada Kondisi Aliran Langgeng

Stabilitas lereng bendungan pada kondisi aliran langgeng harus dianalisis

dengan menggunakan parameter kuat geser efektif dari material tubuh dan

fondasi bendungan. Uji triaxial CU atau CD harus dilakukan dengan

pengukuran tekanan air pori. Pemberian tekanan balik (backpressure) yang

cukup untuk mencapai derajat kejenuhan 95%, harus dilakukan baik untuk

benda uji material terkompaksi maupun material fondasi takterganggu. Uji

geser langsung digunakan untuk pasir, lempung berpasir atau lempung

kelanauan.

Uji ini dapat digunakan juga untuk lempung dengan plastisitas rendah sampai

tinggi. Namun pelaksanaannya membutuhkan kecepatan geser lambat,

sehingga menjadi kurang praktis.

Stabilitas lereng udik umumnya tidak bersifat kritis pada kondisi pembebanan

ini, sehingga hanya lereng bagian hilir yang harus dianalisis.

4.2.3 Kuat Geser Pada Kondisi Surut Cepat

Stabilitas lereng bendungan pada kondisi surut cepat harus dianalisis dengan

menggunakan parameter kuat geser efektif dari material tubuh dan fondasi

bendungan. Uji triaxial CU dengan penjenuhan sebelumnya dan pengukuran

tekanan air pori harus dilakukan untuk tanah, baik yang kedap air maupun

kedap air sebagian. Uji triaxial (CD) atau uji geser langsung (CD) dapat

digunakan untuk material dengan permeabilitas yang tinggi (> 10-4 cm/s).

Faktor-faktor yang harus diperhitungkan untuk pengujian tanah lempung

overkonsolidasi atau serpih lempungan, antara lain keadaan geologi sekitar

bendungan, keberadaan bidang perlapisan, dan daerah yang pernah

mengalami longsoran. Pengujian yang harus dilakukan untuk material ini

adalah uji triaxial CU dengan pengukuran tekanan air pori, uji triaxial CD, atau

uji geser langsung (CD).

Pada daerah yang permukaannya berpotensi runtuh dan ada tanda-tanda

bidang longsor, maka harus dilakukan analisis stabilitas menggunakan



parameter kuat geser sisa (residual) dengan uji geser langsung bolak-balik

(reversal shear box).

4.3 Analisis Tegangan Efektif Versus Analisis Tegangan Total

Pada umumnya, ada dua pendekatan analisis yang berbeda, yang berlaku

untuk menentukan stabilitas bendungan urugan (K. Terzaghi and R. B. Peck,

1967), yaitu:

a) Analisis tegangan efektif

b) Analisis tegangan total

Dalam analisis tegangan efektif, kuat geser tanah dievaluasi berdasarkan

tegangan normal efektif, dan perhitungan dilakukan secara eksplisit terhadap

tekanan air pori dalam perhitungan analisis stabilitas. Dalam analisis tegangan

total, kuat geser tanah meliputi pengaruh tekanan air pori.

Dua pendekatan yang diperkirakan terhadap hasil lapangan, faktor keamanan

yang identik untuk bidang longsor akan menghasilkan kuat geser yang memadai

dan data tekanan air pori terkait yang digunakan dalam perhitungan.

Jadi, pemilihan pendekatan analisis dapat didasarkan pada:

c) Manfaat penggunaan

d) Manfaat pengujian dan pengumpulan data

e) Ketersediaan prosedur penghitungan

Akan tetapi dalam teknik rekayasa bendungan urugan, biasanya digunakan

analisis tegangan efektif sebab dapat membantu/ memfasilitasi pemahaman

yang memadai dari respons relatif dari setiap elemen dalam matriks lapisan

tanah.

Jadi, untuk melakukan analisis stabilitas tegangan efektif secara memadai

dari bendungan urugan, perlu diketahui:

a) Tekanan air pori dalam material tubuh bendungan dan fondasinya.

b) Gaya-gaya yang dihasilkan oleh air seperti rembesan melalui material

tubuh dan fondasi bendungan.



4.3.1 Tekanan Air Pori

a) Metode garis freatik

Tekanan air pori dapat dihitung dengan beberapa metode di bawah ini.

Perhitungan tekanan air pori untuk kondisi aliran langgeng dapat

diperkirakan sebagai tekanan hidrostatik di bawah garis freatik.

Permukaan garis freatik diperoleh berdasarkan prosedur yang

dikembangkan oleh Casagrande, Pavlovsky, Cedergren, dan yang lainnya

(periksa RSNI M-02-2002, Metode Analisis dan Cara Pengendalian

Rembesan Air Untuk Bendungan Tipe Urugan).

Pada umumnya, metode ini agak konservatif untuk bendungan tipe zonal,

dan tidak dapat digunakan untuk kasus-kasus khusus. Sebagai contoh,

pengaruh anisotropi, pengaruh infiltrasi air hujan dan tekanan artesis

dalam fondasi, sehingga perlu digunakan metode lain.

Metode garis freatik juga dapat digunakan untuk menghitung tekanan air

pori pada kondisi surut cepat, dengan memodifikasi garis freatik pada

kondisi aliran langgeng dengan asumsi kondisi aman sebagai berikut ini.

1) Selama terjadi surut cepat, tidak terjadi disipasi tekanan air pori pada

material kedap air, sehingga garis freatik tidak mengalami perubahan.

2) Elevasi muka air normal atau elevasi muka air maksimum diturunkan

secara cepat sampai elevasi muka air minimum.

Namun, metode garis freatik tidak dapat digunakan untuk menghitung

tekanan air pori pada kondisi selesai dan selama konstruksi berlangsung.

b) Metode grafis menggunakan jarring aliran dan model analog

Analisis dengan metode jaringalir pada kondisi aliran langgeng dapat

digunakan untuk memperkirakan tekanan air pori, penyebaran tekanan air

pori dan garis freatik pada tubuh dan fondasi bendungan. Pengaruh sifat

anisotropi terhadap permeabilitas dapat diperhitungkan, walaupun kurang

teliti.



Metode analog listrik dapat juga digunakan untuk menghitung tekanan air

pori secara akurat dalam media isotropik dan anisotropik pada kondisi

aliran langgeng.

c) Metode numerik

Metode numerik adalah cara analisis yang terbaik untuk menentukan

penyebaran tekanan air pori di dalam tubuh dan fondasi bendungan yang

kompleks, baik pada kondisi aliran langgeng maupun surut cepat. Metode

ini biasanya dikerjakan secara numerik dengan menggunakan cara

elemen hingga, beda hingga dan elemen batas.

Permeabilitas material tubuh dan fondasi bendungan harus diketahui

secara teliti, untuk menghitung tekanan pori secara akurat. Jika

diperlukan, metode numerik dapat digunakan pada desain akhir. Semua

penjelasan mengenai metode analisis rembesan air dapat diperiksa

secara rinci pada standar analisis rembesan air.

d) Metode pengukuran lapangan dengan instrument Piezometer

Peningkatan tekanan air pori selama konstruksi berlangsung di dalam

tubuh dan fondasi bendungan, tergantung pada sifat fisik material dan

kecepatan pengurugan. Hasil pengamatan tekanan air pori dengan

piezometer sistem tertutup selama konstruksi berlangsung, harus

dibandingkan dengan perkiraan tekanan air pori dari hasil analisis desain.

Jika diperlukan, untuk memperkuat analisis stabilitas bendungan pada

kondisi selama konstruksi berlangsung, maka sebaiknya dilakukan

pengawasan terhadap pergerakan dan tekanan air pori di dalam bagian

kritis tubuh dan fondasi bendungan.

Tekanan air pori yang terukur dari pisometer dengan baik dapat langsung

digunakan untuk analisis stabilitas lereng bendungan atau lereng alami,

pada kondisi aliran langgeng atau surut cepat.

Untuk mengetahui tekanan air pori dalam fondasi dan bendungan urugan

diperlukan data piezometrik yang ditunjang oleh:



1) Sejumlah besar piezometer yang cukup terpasang pada lokasi-lokasi

yang sesuai di dalam fondasi dan tubuh bendungan.

2) Pencatatan yang terpercaya dari pembacaan piezometer dan elevasi

muka air waduk yang bersangkutan, yang memudahkan adalah dalam

bentuk plotting, sehubungan dengan periode waktu.

3) Alat-alat yang terpercaya perlu tersedia untuk menghitung tekanan air

pori pada lokasi-lokasi yang memerlukan data sebaran (discrete)

tekanan air pori (A. K. Chugh, 1981).

Bila data piezometrik tidak ada, dapat dilakukan analisis rembesan

(seepage) dengan menggunakan model numerik untuk masalah tersebut

(A.K. Chugh and H.T. Falvey, 1984). Tekanan air pori dapat ditentukan

dengan garis freatik yang dihitung, atau dengan nilai tekanan air pori

terhitung pada lokasi-lokasi sebaran dalam fondasi dan tubuh bendungan.

Dalam analisis rembesan, gaya rembesan pada elemen tanah dihitung

dengan mengalikan volume elemen tanah, berat isi air, dan gradien

hidraulik. Gaya-gaya rembesan dalam material bendungan urugan dan

fondasinya dapat dihitung, baik dari data piezometrik atau hasil analisis

rembesan.

Kadang-kadang untuk menyingkat waktu perhitungan gaya rembesan,

tidak dilakukan dengan analisis rembesan. Sebagai gantinya, garis

freatik yang tinggi digambarkan pada penampang melintang bendungan

dari hasil studi, dan tekanan air pori sepanjang bidang longsor dihitung

berdasarkan distribusi tekanan hidrostatik. Akan tetapi, hal ini tidak

disarankan untuk menentukan tekanan air pori yang diperlukan dalam

analisis stabilitas bendungan. Demikian juga secara eksplisit gaya

rembesan pada massa longsoran umumnya tidak dilakukan dalam analisis

stabilitas lereng.



e) Metode hilf

Prosedur rinci untuk memperkirakan kurva tegangan total dengan tekanan

air pori dari hasil uji konsolidasi di laboratorium dapat dilakukan dengan

metode J.W Hilf. Prosedur ini dapat digunakan untuk menghitung tekanan

air pori selama masa konstruksi berlangsung.

4.4 Latihan

1. Jelaskan dasar – dasar penentuan nilai estimasi terhadap properties

material yang digunakan dalam analisa stabilitas Bendungan Urugan!

2. Sebutkan dasar pemilihan pendekatan analisis dari Metode kuat geser

total dan efektif !

3. Sebutkan kriteria penentuan pengaruh tekanan air pori yang handal

dengan menggunakan hasil pembacaan Piesometer!

4.5 Rangkuman

Pemilihan parameter kuat geser tanah yang sesuai dan penggunaannya yang

benar dalam analisis stabilitas pada umumnya sangat penting dibandingkan

metode analisis stabilitas yang digunakan.

Kadang2 analisis stabilitas bendungan urugan dan fondasinya dilakukan

menggunakan nilai2 estimasi terhadap properties materialnya. Estimasi untuk

nilai properties material terkait didasarkan pada Laporan uji laboratorium yang

lalu dari studi proyek terkait atau berdasarkan pengalaman dalam uji material

yang sama pada bendungan lain.

Sumber dan data kuat geser dapat diperoleh dari pengalaman berdasarkan

data geologi lokal dan hasil uji laboratorium untuk material yang sama ( pada

masa persiapan),uji geser lapangan dan uji geser laboratorium.

Kondisi pembebanan yang biasanya dievaluasi untuk analisis stabilitas

lereng,adalah pada kondisi selesai dan selama konstruksi berlangsung,aliran

langgeng,operasional waduk ,dan surut cepat. Parameter kuat geser material

yang digunakan di dalam analisis harus memberikan gambaran tentang

perilaku material pada tiap kondisi pembebanan.



Pembebanan pada setiap kondisi dapat dianalisis dengan menggunakan

konsep kuat geser total/ analisa tegangan total atau konsep kuat geser

efektif/ analisa tegangan efeftif. Penentuan parameter desain yang digunakan

harus disesuaikan dengan jenis uji yang dilakukan apakah UU

(Unconsolidated Undrained), CU (Consolidated Undrained) ataukah CD

(Consolidated Drained).

Untuk menentukan besarnya pengaruh Tekanan air pori, dapat dilakukan

dengan menggambarkan garis freatik berdasarkan beberapa metode yaitu

teori Casagrande, Pavlovsky dll, metode grafis menggunakan jaring aliran dan

model analog, metode numerik,metode pengukuran lapangan dengan

instrumen Piezometer,atau dengan metode Hilf.

4.6 Evaluasi

1. Sumber dan data kuat geser dapat diperoleh dari…..

a. Pengalaman berdasarkan data geologi lokal dan hasil uji laboratorium

untuk material yang sama ( pada masa persiapan)

b. Uji geser lapangan

c. Uji geser laboratorium

d. Semua jawaban benar

2. Pembebanan yang biasanya dievaluasi untuk analisis stabilitas lereng,

adalah pada kondisi…..

a. Selesai dan selama konstruksi berlangsung;

b. Aliran langgeng dan operasional waduk

c. Surut cepat

d. Semua jawaban benar

3. Untuk menentukan besarnya tekanan air pori,dapat dilakukan dengan.....

a. Metode penggambaran garis freatik menurut Casagrande

b. Analisa numerik

c. Jawaban a) dan b) benar

d. Metode coba – coba trial and error





BAB V

KONSEP STABILITAS LERENG

5.1 Teori Dasar

Beberapa hal yang perlu dibahas meliputi konsep kestabilan lereng dan

metode analisisnya berdasarkan pengalaman, komputasi, dan grafik.

a) Parameter penting yang digunakan dalam analisis kestabilan lereng

adalah kuat geser tanah (batuan). Keruntuhan geser pada tanah (batuan)

terjadi akibat gerak relatif antarbutiran, sehingga kekuatannya bergantung

pada gaya yang bekerja antarbutiran.

b) Kuat geser tanah (batuan) terdiri atas :

1) Bagian yang bersifat kohesif yang bergantung pada jenis tanah

(batuan) dan ikatan butir tanah.

2) Bagian yang bersifat gesekan yang sebanding dengan tegangan

efektif yang bekerja pada bidang geser.

c) Kekuatan geser tanah jenuh air dinyatakan dalam rumus :

S = c’ + ( - u ) tan ’) ............................................................ (5.0)

dengan:

S : kekuatan geser,

: tegangan total pada bidang geser,

u : tekanan air pori,

c’ : kohesi efektif,

’ : sudut geser dalam efektif.

d) Analisis kestabilan lereng didasarkan pada mekanisme longsor suatu

benda yang terletak pada bidang longsor, seperti diperlihatkan pada

Gambar 5.1 dan 5.2.

R/T < 1 benda akan bergerak

R/T = 1 benda dalam keadaan seimbang

R/T > 1 benda akan diam.

Indikator Hasil Belajar: Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta mampu menjelaskan konsep stabilitas lereng.



Gambar 5.1. Kekuatan Geser Tanah dan Batuan

Gambar 5.2. Keseimbangan Benda Pada Bidang Miring

5.2 Analisis Stabilitas Lereng

Analisis kestabilan lereng dapat dilakukan dengan berbagai cara, yang pada

umumnya dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu: 1) pengamatan visual, 2)

penggunaan komputasi, dan 3) penggunaan grafik. Cara analisis yang umum

dilakukan dalam penyelidikan longsoran diperlihatkan dalam Tabel 5.1.

Metode analisis stabilitas lereng bendungan urugan dapat dilakukan dengan 2

cara sebagai berikut:

a) Metode analisis dengan cara keseimbangan batas, dan

b) Metode analisis dengan cara elemen hingga yang memenuhi

keseimbangan statis dalam setiap elemen.

Yang dibahas disini adalah metode analisis stabilitas lereng dengan cara

keseimbangan batas.



Tabel 5.1. Cara Analisis Kestabilan Lereng

No. Analisis Cara Bid.longsoran *) Tanah **) Batu **) Keterbatasan

I Berdasarka

n

pengamata

n visual

Membandingk

an kestabilan

lereng yang

ada

L, P, B O O 1. Kurang teliti

2. Bergantung

pada

pengalaman

seseorang

3. Disarankan

untuk

digunakan

jika tidak

ada risiko.

II Menggunak

an

komputasi

Fellinius L O X Fellenius

kurang teliti,

hanya dapat

menghitung

faktor

keamanan

tetapi tidak

dapat

menghitung

deformasi.

Bishop L, P, B O O

Janbu L, P, B O O

III Menggunak

an grafik

Cousins L O X 1. Material

homogen

2. Pada

umumnya

struktur

ederhana.

Janbu L O O

Duncan P O O

Hoek & Bray P, B X O

Keterangan : *) L : lingkaran **) O : digunakan

P : planar X : tidak digunakan

B : baji

Sebenarnya tidak ada perbedaan dasar dalam metodologi antara analisis

stabilitas statik untuk bendungan baru dan bendungan existing. Akan tetapi,

dalam melakukan analisis stabilitas lereng harus mempertimbangkan kualitas

dan kuantitas data masukan yang tersedia.

Metode keseimbangan batas biasanya digunakan untuk melaksanakan

analisis stabilitas lereng. Metode elemen hingga lebih fleksibel dan rinci serta

digunakan untuk analisis yang lebih lengkap dari tegangan dan regangan

dalam bendungan urugan dalam kondisi statik. Pada umumnya, kedua

metode tersebut memberikan nilai faktor keamanan rata-rata yang sama

untuk bidang longsor yang ditinjau.



5.2.1 Analisis Berdasarkan Pengamatan Visual

a) Kestabilan lereng juga dapat diperkirakan dengan melakukan pengamatan

secara visual di lapangan tanpa melakukan penyelidikan baik di lapangan

maupun di laboratorium. Analisis ini dilakukan dengan cara sebagai

berikut:

b) Membandingkan lereng stabil dan lereng longsor, serta keadaan geologi

lereng.

c) Mula-mula lereng dikelompokkan menurut keadaan geologinya yang sama

atau dapat disamakan.

d) Membuat grafik hubungan antara tinggi dan kemiringan lereng yang

menggambarkan keadaan lereng longsor pada ketinggian, dan kemiringan

yang berlainan (Gambar 5.3).

e) Lereng yang paling tinggi dan paling tegak dapat digunakan sebagai

patokan untuk menentukan lereng stabil, dan batas antara lereng stabil

dan lereng longsor.

Gambar 5.3. Contoh Hubungan Antara Kemiringan, Tinggi dan

Ketidakstabilan Lereng (Sumber: Duncan, JM. And Buchighani)



5.2.2 Analisis Berdasarkan Komputasi

a) Metode Fellenius

Pada gambar 5.4, diperlihatkan suatu lereng dengan bidang longsoran

kritisnya. Untuk menghitung faktor keamanannya maka perlu diturunkan

persamaan-persamaan umumnya. Untuk keperluan ini, maka bidang

longsoran kritis dibagi atas beberapa potongan kecil-kecil dengan lebar b.

Salah satu dari potongan ini yaitu potongan no.6 dengan skala diperbesar

diperlihatkan pada gambar di bawah dengan mencantumkan semua

sistem gaya-gaya yang bekerja.

'tan''cs ........................................................................... (5.1)

u' ............................................................................. (5.2)

dengan :

s = kekuatan efektif;

c’ = kohesi efektif;

Ф’ = sudut geser efektif;

σ, σ’ = tegangan total, efektif;

u = tekanan pori;

FK = faktor keamanan.

)'tan'Pl'.c(FK

l

FK

l.sS ........................................................ (5.3)

Sistem gaya-gaya dalam potongan no. 6, harus berada dalam keadaan

seimbang. Persyaratan yang harus dipenuhi untuk ini adalah:

1) Σ Momen terhadap titik pusat lingkaran O = 0

2) Σ Gaya-gaya sejajar dan tegak lurus garis BC = 0

Untuk memenuhi persyaratan a), maka gaya-gaya yang bekerja harus

memenuhi persamaan (5.4) yang mempunyai bentuk,

0S2QW2UBTWI .................................................................(5.4)

)R/hq(cosKh.Wsin)KvI(WTWI .......................................(5.5)



R/sin.h)sincoscos(sinUTWI .............................. (5.6)

R/sin.h)sincoscos(sinQ2QW ............................. (5.7)

Untuk memenuhi persyaratan ii) maka gaya yang bekerja harus memenuhi

persamaan (8.8) yang mempunyai bentuk,

0cos)XX(sin)EE(1QW1UBTWRU'P 1nn1nn .....(5.8)

sinKh.Wcos)Kv1(WTWR ........................................ (5.9)

)sinsincos(cosU1UB ...............................................(5.10)

)sinsincos(cosQ1QW ................................................ (5.11)

Substitusikan persamaan (5.3) dan (5.8) kedalam persamaan (5.4) dan

dengan anggap bahwa, (En – En+1) sin α – (Xn – Xn+1) cos α = 0 sehingga

dengan demikian dihasilkan persamaan,

MI

Mp

2QW2UB1TW

)1QW1UBUTWR(tanl'cFK

............................. (5.12)

dengan :

Mp = momen perlawanan terhadap geser,

MI = momen pelongsoran.

Dengan menjumlahkan semua momen perlawanan terhadap geser dan

momen longsoran pada setiap potongan diperoleh persamaan faktor

keamanan dengan cara Fellenius yaitu:

Ml

Mp

)2QW2UB1TW(

))1QW1UBUTWR('tancos/b'c(FK

.........(5.13)



Gambar 5.4. Bidang Longsor Kritis yang Terbagi Atas 10 Potongan

Gambar 5.5. Sistem Gaya-Gaya Pada Potongan 6



b) Metode modified Bishop

Persamaan yang diturunkan di bawah disebut cara Bishop, yang

dilakukan hampir sama dengan cara Fellenius, dan persyaratan

keseimbangan juga sama dengan cara Fellenius. Perbedaannya hanya

terletak pada keseimbangan gaya-gaya yang diambil terhadap horisontal

dan vertikal. Jadi tidak sejajar dan tegak lurus garis BC (lihat Gambar 5.4).

Keseimbangan gaya-gaya terhadap garis vertikal harus memenuhi

persamaan (5.14) berikut,

0sinS)XX(3UBTWBcos)U'P( 1nn ………. (5.14)

Persamaan keseimbangan momen terhadap titik pusat lingkaran sama

dengan persamaan (5.3b) cara Fellinius. Selanjutnya, dengan

menjumlahkan semua momen perlawanan terhadap geser dan momen

longsoran pada setiap potongan, maka persamaan umum untuk

menentukan FK terhadap longsoran dengan cara modified Bishop 1

diperoleh dengan persamaan,

Ml

Mp

)2QW2UB1TW(

)CONST)bu3QW3UBTWB('tanb'c(FK

..... (5.15)

Hal-hal yang perlu diperhaikan adalah :

1) Analisis A.W. Bishop (1955) menggunakan cara elemen dan gaya

yang bekerja pada tiap elemen diperlihatkan pada Gambar 5.5.

Persyaratan keseimbangan diterapkan pada elemen yang membentuk

lereng tersebut.

2) Faktor keamanan (FK) terhadap longsoran didefinisikan sebagai

perbandingan kekuatan geser maksimum tanah di bidang longsor

(Stersedia) dengan tahanan geser yang diperlukan untuk keseimbangan

(Sperlu).

FK = Stersedia/ Sperlu

Stersedia = c’ + ( - ) tan ’ = c’ + ’ tan ’

Sperlu = { c’ + ( - ) tan ’ } / FK ......................................... (5.16)

FK = [ (1/m) {c’ l + (W - l) tan’] / W sin ..................... (5.17)



3) Nilai m bisa ditentukan dari Gambar 5.7. Untuk mempercepat

perhitungan, cara penyelesaiannya dilakukan dengan coba ulang (trial

and errors) nilai-nilai faktor keamanan menggunakan gambar tersebut.

4) Faktor keamanan yang diperoleh akan terlalu besar, jika sudut negatif

di lereng paling bawah mendekati 300. Hal ini terjadi jika lingkaran

longsor sangat dalam atau pusat rotasi diasumsi berada dekat puncak

lereng. Selain itu, nilai FK cara Bishop lebih besar daripada nilai FK

cara Fellenius.

Gambar 5.6. Sistem Gaya Pada Suatu Elemen Menurut Bishop

Gambar 5.7. Nilai m Untuk Persamaan Bishop



c) Metode Janbu

Cara Janbu (1954) merupakan cara analisis kemantapan lereng yang

dapat diterapkan untuk semua bentuk bidang longsor (Gambar 5.8).

Besaran yang akan dicari adalah F, yang berhubungan dengan T, N, E

dan S. Berdasarkan keseimbangan gaya vertikal, diperoleh persamaan: N

cos = W + S – T sin ;

N = (W + S) sec – T tan .................................... (5.18)

Jumlah gaya-gaya tegak lurus maupun tangensial terhadap bidang dasar

irisan adalah nol, sehingga persamaannya adalah sebagai berikut :

S = y (dE/dx) - d (Eyt) /dx…….. .............................................. (5.19)

N = (W – S) cos + E sin ....... .................................... (5.20)

T = (W + S) sin - E cos ............................................ (5.21)

Menurut kriteria longsoran Mohr – Coulomb:

T = {c x sec + N tan } /F ....................................... (5.22)

Dengan menggabungkan persamaan-persamaan di atas dan mengasumsi

x = 0, diperoleh:

(dE/dx) {(1 + (tan /F) (dy/dx)} + (dS/dx) { (tan /F) - (dy/dx)}

= - c/F {1 + (dy/dx)2} + (dW/dx) { (tan /F) + (dy/dx)} ..................(5.23)

Dua persamaan diferensial di atas dapat digunakan untuk menentukan E,

S, yt. Sistem persamaan ini dapat dilengkapi dengan S = f (x) E.

dengan:

f(x) : fungsi dari x, yang diasumsi linier untuk menentukan nilai yang

memenuhi persamaan tersebut di atas,

: konstanta,

dan F dapat dicari dari persamaan di atas.



Gambar 5.8. Sistem Gaya Pada Irisan Dengan Metode Janbu

d) Morgenstern & Price

Gaya-gaya yang bekerja pada suatu irisan bidang longsor berbentuk non-

sirkular menurut Morgenstern & Price.

Cara ini sekaligus cara keseimbangan gaya – gaya dan momen yang

bekerja dengan memperhitungkan gaya –gaya yang bekerja anatar irisan

(Interslices). Insklinasi gaya samping dianggap berbeda- beda secara

linier untuk setiap irisan (Interslice). Sesuai dengan bidang longsor bukan

busur lingkaran. Sesuai untuk tanah dan batuan, untuk tegangan –



tegangan total dan efektif perlu pengalaman dalam menasumsi fungsi

gaya – gaya samping.

Gambar 5.9. Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Suatu Irisan Bidang Longsor Non-Sirkular Cara Morgenstern & Price

e) Spencer

Gaya-gaya yang bekerja pada suatu irisan bidang longsor berbentuk non-

sirkular menurut Spencer. Gaya gaya antar irisan dianggap pararel

berdasarkan keseimbangan gaya – gaya dan momen, cara ini cukup teliti

sesuai untuk bidang longsor berbentuk busur atau non busur, perlu

bantuan computer.

Gambar 5.10. Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Suatu Irisan Bidang

Longsor Berbentuk Non-Sirkular Menurut Spencer

f) Cara baji (wedges method)

Gaya-gaya yang bekerja pada suatu irisan bidang longsor berbentuk baji

(wedges).

- Sesuai untuk bidang longsor bukan busur (Biplanar atau Triplanar).

- Cocok untuk batuan atau tanah dengan profil tertentu.

Lanjutan …….

5. Spencer- Gaya-gaya antar irisan dianggap paralel

- Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya dan momen; cara ini cukup teliti

- Sesuai untuk bidang longsor berbentuk busur atau non-busur; perlu bantuan komputer

Lanjutan …….

5. Spencer- Gaya-gaya antar irisan dianggap paralel

- Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya dan momen; cara ini cukup teliti

- Sesuai untuk bidang longsor berbentuk busur atau non-busur; perlu bantuan komputer



- Perlu perhatian terhadap penentuan inklinasi Gaya – gaya antar

wedge/ blok, terutama pada bidang longsor dalam dengan tekanan air

pori yang tinggi.

Gambar 5.11. Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Suatu Irisan Bidang

Longsor Berbentuk Baji

g) Bidang longsor non-sirkular lainnya

Di bawah adalah gaya-gaya yang bekerja pada beberapa bidang

kelongsoran berbentuk non-sirkular.

Gambar 5.12. Bidang Keruntuhan Non-Sirkular Sepanjang Lapisan

Lempung Lunak



Gambar 5.13. Bidang Keruntuhan Non-Sirkular Melalui Sisipan Tipis

Pasir Bertekanan

5.2.3 Cara Keseimbangan Batas

Dalam metode ini, estimasi kualitatif untuk faktor keamanan dapat diperoleh

dengan memeriksa kondisi keseimbangan bila pola longsoran atau keruntuhan

telah ditentukan, dan membandingkan kuat geser tersedia dengan gaya geser

tanah yang bekerja. Jadi faktor keamanan ditentukan sebagai rasio dari kuat

geser total tersedia pada bidang longsor atau keruntuhan terhadap gaya geser

total yang bekerja sepanjang bidang longsor atau keruntuhan yang diperlukan

untuk mencapai kondisi keseimbangan batas.

Ada beberapa prosedur analisis stabilitas lereng yang dikembangkan

berdasarkan metode keseimbangan batas (Limit Equilibrium Method). Masing-

masing prosedur mengikuti serangkaian asumsi yang berbeda untuk

menentukan masalah stabilitas lereng statik, karena tidak semua prosedur

dapat memenuhi semua kondisi keseimbangan.

Prosedur yang diterima untuk analisis stabilitas lereng bendungan urugan

harus memenuhi semua kondisi statik, yaitu keseimbangan gaya dan momen.

Penggunaan yang baik dari metode-metode ini memerlukan informasi tentang

denah (layout) tanah yang berbeda dalam zona tubuh bendungan dan

fondasinya, properties tanah berkaitan dengan berat isi dan kuat geser,

tekanan air pori, dan bidang longsor. Massa longsor dibagi atas potongan atau



segmen (slices) untuk memperhitungkan dengan memadai pada kondisi

properties tanah yang berbeda dan kondisi tekanan air pori yang terkait.

Hal yang harus diperhatikan adalah menggunakan data sifat properties tanah

yang memadai.

a) Bila tekanan air pori diperhitungkan secara eksplisit,maka :

Berat isi tanah harus merupakan berat isi efektif

Kuat geser tanah harus berkaitan dengan parameter kekuatan

tegangan efektif,

Informasi tekanan air pori harus tersedia.

b) Bila tekanan air pori diperhitungkan secara implisit, maka :

Berat isi tanah harus merupakan berat isi total

Kekuatan geser tanah harus berkaitan dengan parameter kekuatan

tegangan total, dan

Informasi tekanan air pori tidak digunakan.

5.2.4 Pemilihan Bidang Longsor

Pemilihan bidang longsor berkaitan dengan bentuk dan lokasinya akan

diuraikan berikut ini.

a) Bentuk bidang longsor

Tiga bentuk bidang longsor yang biasa digunakan adalah:

1) Bentuk lingkaran

2) Bentuk bukan lingkaran atau bentuk baji (wedge)

3) Bentuk log-spiral.

Keruntuhan longsor bentuk lingkaran telah diamati dalam deposit tanah

homogen. Bidang keruntuhan longsor bukan lingkaran atau baji telah

diamati dalam deposit tanah non homogen. Secara analitik, bidang longsor

bentuk log-spiral dalam deposit tanah homogen diperhitungkan dengan

memberikan faktor keamanan lebih rendah daripada bidang longsor

lingkaran.



Oleh karena itu, dalam analisis bendungan urugan, semua bentuk bidang

longsor harus dicoba untuk menempatkan pola sepanjang keruntuhan

longsoran yang mungkin terjadi.

Pemilihan geometri bidang longsor yang potensial dalam analisis stabilitas

lereng dengan metode keseimbangan batas harus dilakukan dengan

pertimbangan yang hati-hati.

b) Lokasi bidang longsor

Keruntuhan lereng diamati pada :

1) Lereng hilir bendungan

2) Lereng udik bendungan selama kondisi surut air waduk

Perkembangan berbagai ketidakstabilan lereng dari keruntuhan setempat

pada kaki bendungan sampai keruntuhan besar meliputi material puncak

bendungan dan fondasinya. Oleh karena itu, yang terpenting adalah

menganalisis bidang longsor setempat sampai ke kaki bendungan, bidang

longsor berukuran sedang yang meliputi 1/2 sampai 3/4 bagian dari lereng

bendungan, dan bidang longsor besar yang meliputi satu lereng, puncak

bendungan, dan lereng berlawanan.

5.2.5 Analisis Keseimbangan Batas

Metode analisis dengan cara keseimbangan batas adalah cara analisis yang

paling praktis dalam desain bendungan. Beberapa cara yang sering

digunakan dapat diperiksa pada Tabel 5.2. Hasil analisis biasanya dinyatakan

dalam faktor keamanan FK, yang dinyatakan sebagai berikut:

FK =)(geserTegangan

)(geserKuat

stressshear

strengthshear ……………………….. [5.24]

dengan: FK =

S 1 aman ; atau

S , aman

S < , tidak stabil



Tabel 5.2. Analisis Stabilitas Dengan Cara Keseimbangan Batas Metode Program Karakteristik

Bishop

termodifikasi (1955)

Mstabl, Mstab,

Slope-w, Stabl-g ,

Sb-slope, Stablgm

Hanya bidang runtuh lingkaran, memenuhi

keseimbangan momen, tidak memenuhi

keseimbangan gaya-gaya horisontal dan

vertikal.

Force Equilibrium

(Lowe dan Karafiat,

1960 dan US Corps

Of Engineers 1970)

Utexas2, Utexas3,

Slope-w

Segala bentuk bidang runtuh, tidak

memenuhi keseimbangan momen,

memenuhi keseimbangan gaya-gaya

horisontal dan vertikal.

Janbu’s

Generalized

Procedure (Janbu,

1968)

Stabl-g, Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi

segala kondisi keseimbangan, lokasi gaya

samping dapat divariasi.

Morgenstern and

Price’s, (1965)

Slope-w Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi



Spencer’s (1967) Mstab, Slope-w,

Sb-slope, Sstab2

Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi



5.2.6 Strategi Analisis Stabilitas Lereng

Program komputer telah tersedia untuk berbagai prosedur analisis termasuk

metode-metode yang disederhanakan, dimana gaya-gaya lateral pada sisi

potongan atau segmen (slices) diabaikan (A. W. Bishop, 1955). Metode

simplifikasi lebih menguntungkan bila terdapat banyak bidang longsor yang

harus dianalisis untuk menempatkan bidang yang paling kritis. Akan tetapi,

setelah bidang longsor kritis ditentukan, maka yang paling baik adalah

melakukan analisis stabilitas menggunakan arah gaya-gaya yang memadai

pada sisi-sisi potongan dan membuat plotting poligon gaya untuk setiap

potongan. Plotting seperti itu sangat diperlukan bagi para engineer untuk

mengkaji ulang solusi dengan alasan tertentu. Pemeriksaan secara grafik ini

dapat menggantikan pemeriksaan secara numerik pada keseimbangan statik

gaya-gaya pada setiap potongan atau segmen.

Untuk material non kohesif, bidang longsor kritis adalah bidang pada

kedalaman dangkal sejajar dengan bidang permukaan bendungan. Untuk

material kohesif, bidang longsor kritis adalah bidang lingkaran pada



kedalaman dalam. Bila lapisan material lunak berada dalam tubuh dan fondasi

bendungan, maka bidang longsor kritis adalah berbentuk baji dengan bagian

bidang longsor yang besar terletak di lapisan lemah pada kedalaman

dangkal.

5.2.7 Langkah-Langkah Dasar Dalam Analisis Keseimbangan Batas

Langkah-langkah dasar dalam analisis keseimbangan batas adalah sebagai

berikut :

a) Pilih potongan melintang bendungan urugan untuk analisis stabilitas

lereng statik. Pada umumnya, potongan itu merupakan potongan

maksimum.

b) Gambarkan potongan melintang bendungan dan termasuk batas-batas

material tubuh bendungan dan fondasinya.

c) Beri tanda data tekanan air pori dan/atau estimasi garis freatik. Termasuk

data kuat geser untuk setiap material pada kondisi pembebanan yang

bersangkutan.

d) Gambarkan bidang longsor sepanjang mana analisis stabilitas lereng

statik perlu dilakukan.

e) Persiapkan data input yang diperlukan dalam program komputer sesuai

dengan instruksi penggunaan.

f) Masukkan data input dari langkah 5 untuk proses analisis komputer.

5.2.8 Hasil Analisis

Hasil analisis stabilitas lereng dengan menggunakan metode keseimbangan

batas adalah faktor keamanan, tegangan normal dan tegangan geser yang

bekerja sepanjang bidang longsor, dan tegangan normal dan tegangan geser

yang bekerja sepanjang batas antara potongan elemen (interslice

boundaries). Sebelum memperoleh faktor keamanan terhitung, hasil analisis

harus diperiksa beserta alasannya, yaitu tegangan normal tidak

menunjukkan tarikan melintang atau memotong bidang longsor, arah-arah

tegangan geser konsisten dengan arah dari pergerakan longsor yang

mungkin terjadi, dan resultante gaya-gaya interslice berada di dalam

massa longsor.



Akan tetapi, magnitudo atau besaran tegangan-tegangan ini tidak sama,

seperti yang diperoleh dalam analisis elemen hingga, sebab pergerakan

alami tanah diabaikan dalam metode keseimbangan batas.

Penentuan Parameter Bahan Timbunan Untuk Analisis Stabilitas Lereng

Tabel 5.3. Ikhtisar Pengujian Bahan Urugan Tanah Untuk Penentuan Parameter Desain Untuk Analisis Stabilitas Lereng

No Material Jenis uji Standar Parameter Kegunaan

1 Timbunan

tanah

Sifat fisik :

Kadar air asli SNI 03-1965-

1990

wn (%) Menghitung dr

n = dr (1+wn/100)

Berat jenis SNI 03-1964-

1990

Gs atau

s = w x Gs

Menghitung e, n dan sat

e = dr / s

n /100 = 1- dr / s

sat = dr + w (n/100)

Berat volume

(tak

terganggu)

SNI 03-3637-

1994

n Menghitung dr

Gradasi ASTM D 2217

SNI 03-3423-

1994

% butir < no.200

% butir < 2

D10 , D15 , D30 ,

D50 , D85

Klasifikasi dan dapat

digunakan untuk menghitung

koef. permeabilitas, desain

bahan saringan dan

menghitung

Uc = D60 / D10 (Koef. uniformiti)

Cc = (D30)2/(D10xD60) (Koef.

kurvatur)

Batas cair SNI 03-1967-

1990

wl (%) Klassifikasi, korelasi

Batas plastis SNI 03-1966-

1990

wp (%) Klassifikasi dan korelasi,

menhitung

Ip = wl-wp (indeks plastisitas)

LI = (wn – wp) / Ip (Indeks

likuiditas)

Ic = (wl – wn) / Ip (indeks

konsisitensi)

A = Ip/(% < 2 ) (rasio

aktivitas)

Batas susut SNI 03-3422-

1994

ws (%) Untuk menghitung

pengembangan

Karakteristik

Mekanis.

Pemadatan

standar

SNI 03-1742-

1989

Hubungan w- dr

diperoleh OMC

dan MDD

Menentukan dr-lap dan wlap

dengan

D 90-100 % dan




OMC-2 wlap OMC + 3%

D =dr-lap / MDD = 0.95

dr-lap = 0.95 MDD

wlap = OMC + 3%

lap =dr-lap (1+ wlap /100)

n /100 = 1- dr-lap / s

sat = dr-lap + w (n/100)

Uji triaxial

standar UU,

CU

SNI 03-4813-

1998

SNI 03-2455-

1991

Pengujian

dilakukan pada

wlap dan lap

hasil

perhitungan

pada hasil

pemadatan

standar Hasil

berupa

u , cu , ’cu , c’cu

Analisis stabilitas dan dapat

dihitung modulus elastisitas

yaitu hubungan antara E50

dengan 3 .Dapat digunakan

untuk analisis dengan cara

elemen hingga.

Uji

permeabilitas

standar

SNI 03-2435-

1991

Pengujian

dilakukan pada

wlap dan lap

hasil berupa

nilai K (koefisien

permeabilitas)

Analisis rembesan air

Uji konsolidasi SNI 03-2812-

1992

Pengujian

dilakukan pada

wlap dan lap

hasil berupa

nilai Cc , Es , Cv

Analiisis penurunan.

Uji dispersif SNI 03-3405-

1994

Penentuan

tingkat dispersi

tanah .

Bila dispersif sebaiknya tidak

digunakan . Namun bila tetap

digunakan harus di stabilisasi

atau filter harus baik

2 Pasir

Kerikil

Sifat fisik :

Kadar air asli SNI 03-1965-

1990

wn (%) Menghitung dr

dr = n (1+wn/100)

Berat jenis SNI 03-1964-

1990

Gs atau

s = w x Gs

Menghitung e , n dan sat

e = dr / s

n /100 = 1- dr / s

sat = dr + w (n/100)

Berat volume

(tak

terganggu)

SNI 03-3637-

1994

n Menghitung dr

Gradasi ASTM D 2217

SNI 03-3423-

1994

% butir < no.200

% butir < 2

D10 , D15 , D30 ,

Klasifikasi dan dapat

digunakan untuk menghitung

koef. permeabilitas , desain




D50 , D85 bahan saringan dan

menghitung

Uc = D60 / D10 (Koef. uniformiti)

Cc = (D30)2/(D10xD60) (Koef.

kurvatur)

Karakteristik

Mekanis

Kepadatan

relatif

maksimum

dan minimum

ASTM D-4253

ASTM D-4254

d-min dan d-maks

Dr kepadatan

relatif harus

ditentukan

harus 70%

Menentukan dr-lap dan wlap

dengan D 70 % dan

wlap = wn

Dr = [d-maks (dlap-d-min)] / [d-

lap(d-maks - d-min)] = 0.70

Dari persamaan diatas

diperoleh

dr-lap

lap =dr-lap (1+ wlap /100)

n /100 = 1- dr-lap / s

sat = dr-lap + w (n/100)

Uji triaxial

standar UU,

CU

Atau uji geser

langsung UU ,

CD

SNI 03-4813-

1998

SNI 03-2455-

1991

SNI 03-3420-

1994

SNI 03-2813-

1992

Pengujian

dilakukan pada

wlap dan lap

hasil

perhitungan

pada hasil

pemadatan

standar Hasil

berupa

u , cu , ’cu , c’cu

Analisis stabilitas dan dapat

menghitung modulus

elastisitas yaitu hubungan

antara E50 dengan 3 .Dapat

digunakan untuk analisis

dengan cara elemen hingga.

Uji

permeabilitas

standar

SNI 03-2435-

1991

Pengujian

dilakukan pada

wlap dan lap

hasil berupa

nilai K (koefisien

permeabilitas)

Analisis rembesan air



5.3 Latihan

1. Analisis Stabilitas Lereng Bendungan Urugan

PERHITUNGAN STABILITAS LERENG menurut BISHOP (lihat gambar

A.1 dan Tabel A.1)

Lereng terdiri dari tanah homogen dengan sifat-sifat tanah sebagai berikut

:

γ = 1, 7 gm/cm3 ; c’ = 0,15 kg/cm2 ; Φ’ = 36o.

Dalam lereng terdapat air yang merembes ke arah kaki lereng dengan

flow net seperti diperlihatkan pada gambar A.1.

Hitung faktor keamanan stabilitas lereng bendungan terhadap longsoran!

2. PERHITUNGAN STABILITAS LERENG menurut FELLENIUS (lihat

gambar A.2 dan tabel A.3)

Lereng terdiri dari tanah homogen dengan sifat-sifat tanah sbb :

γ = 20 kN/m3 ; c’ = 10 kN/m2 ; Φ’ = 29o.

Dalam lereng terdapat air yang merembes ke arah kaki lereng dengan

flow net seperti diperlihatkan pada gambar A.3. Hitung faktor keamanan

stabilitas lereng !

3. PERHITUNGAN STABILITAS LERENG dengan bidang longsor translasi

(lihat gambar A.4)

Sistematika prosedur perhitungan stabilitas dengan bentuk bidang longsor

translasi sebagai berikut :

a. Hitung tegangan tanah ( σ ) : σ = γsat z cos2 β

b. Hitung tegangan geser tanah ( δ ) : δ = γsat z sin β cos β.

c. Hitung tekanan air pori tanah ( u ) : u = γw z cos2 β

d. Hitung tahanan geser tanah ( δf ) : δf = c’ + (σ - u ) tan Φ’.

e. Hitung faktor keamanan (FK) : FK = δf / δ .

Diketahui kemiringan lereng alami menerus dari lempung keras dengan

sudut β = 120 terhadap horisontal. Muka air tanah dan rembesan sejajar

dengan lereng permukaan tanah (lihat gambar). Tinggi longsoran 5 meter,

berat isi lempung jenuh air = 20 kN/m3; kuat geser puncak tanah c’ = 10

kN/m2; dan Φ’ = 260 ; kuat geser residu cr’ = 0 ; dan Φr’ = 180 .

Tentukan faktor keamanan sepanjang bidang longsor (a) dengan

parameter kuat geser puncak, (b) dengan parameter kuat geser residu.



Dengan muka air pada permukaan m=1, pada setiap titik di bidang

longsor.

5.4 Rangkuman

Parameter penting yang digunakan dalam analisis kestabilan lereng adalah

kuat geser tanah (batuan). Kuat geser tanah (batuan) terdiri atas :

a. Bagian yang bersifat kohesif yang bergantung pada jenis tanah (batuan)

dan ikatan butir tanah.

b. Bagian yang bersifat gesekan yang sebanding dengan tegangan efektif

yang bekerja pada bidang geser.

Analisis kestabilan lereng didasarkan pada mekanisme longsor suatu benda

yang terletak pada bidang longsor yaitu :




R = gaya geser

T = gaya tangensial ( gaya tahan )

Analisis kestabilan lereng dapat dilakukan dengan berbagai cara. Pada

umumnya dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu:

1. pengamatan visual,

2. penggunaan komputasi,

3. penggunaan grafik.



1. Metode analisis dengan cara keseimbangan batas, dan

2. Metode analisis dengan cara elemen hingga yang memenuhi


Analisa Stabilitas Lereng dapat dilakukan dengan menggunakan :

1. pengamatan secara visual di lapangan tanpa melakukan penyelidikan baik

di lapangan maupun di laboratorium.

2. Analisis berdasarkan Komputasi yang terdiri atas :



a. Metode Fellenius

b. Metode Modified Bishop

c. Metode Janbu

d. Metode Morgenstern and Price

e. Metode Spencer

Pemilihan metode mana yang akan dipilih harus disesuaikan dengan kondisi

lereng yang akan dianalisa,apakah bidang Longsor yang diperkirakan terjadi

akan berupa Lingkaran, wedge atau bentuk lainnya.

Pemilihan bidang longsor. Pemilihan bidang longsor berkaitan dengan bentuk

dan lokasinya adalah :

1. Bentuk Lingkaran

2. Bentuk bukan lingkaran atau bentuk baji (wedge)

3. Bentuk log-spiral

Hal yang harus diperhatikan dalam menggunakan data sifat properties tanah

yang memadai adalah :

1. Bila tekanan air pori diperhitungkan secara eksplisit,maka :

a. Berat isi tanah harus merupakan berat isi efektif

b. Kuat geser tanah harus berkaitan dengan parameter kekuatan

tegangan efektif,

c. Informasi tekanan air pori harus tersedia.

2. Bila tekanan air pori diperhitungkan secara implisit, maka :

a. Berat isi tanah harus merupakan berat isi total

b. Kekuatan geser tanah harus berkaitan dengan parameter kekuatan

tegangan total, dan

c. Informasi tekanan air pori tidak digunakan.



5.5 Evaluasi

1. Parameter penting yang digunakan dalam analisis kestabilan lereng

adalah kuat geser tanah (batuan) yang terdiri atas…..

a. Kohesi dan kadar air

b. Kohesi dan sudut geser dalam

c. Sudut geser dalam dan kadar air

d. Kohesi dan tekanan air pori

2. Metode analisis stabilitas lereng bendungan urugan dapat dilakukan

dengan 2 cara sebagai berikut…..

a. Metode analisis dengan cara keseimbangan batas, dan metode

manual

b. Metode analisis dengan cara elemen hingga yang memenuhi

keseimbangan statis dalam setiap elemen dan metode manual

c. Metode analisis dengan cara keseimbangan batas, dan Metode

analisis dengan cara elemen hingga yang memenuhi keseimbangan

statis dalam setiap elemen

d. Metode Analisa Batas dan Metode manual

3. Pemilihan bidang longsor berkaitan dengan bentuk dan lokasinya

adalah…..

a. Bentuk Lingkaran

b. Bentuk bukan lingkaran atau bentuk baji (wedge)

c. Bentuk log-spiral

d. Ketiga jawaban diatas benar





BAB VI

PENUTUP

6.1 Simpulan

Perencanaan suatu bendungan tipe urugan yang menampung air dalam

volume yang besar, wajib memperhitungkan faktor-faktor keamanan,

kestabilan dan kekuatan lereng, rembesan air, daya dukung, penurunan,

gempa, hidraulik, sosial ekonomi, dan lingkungan.

Ketidakstabilan lereng adalah salah satu bentuk masalah stabilitas untuk

bendungan urugan. Kondisi lainnya yang membahayakan stabilitas bendungan

urugan adalah deformasi berlebihan, tegangan berlebihan, limpasan

(overtopping), dan erosi internal.

Dalam melakukan analisa Stabilitas tubuh Bendungan diperlukan data yang

memadai.Pada prinsipnya data terbagi atas dua bagian yaitu:

1. Pengumpulan data dasar, meliputi peta topografi, peta geologi, foto udara,

dan lain-lain misalnya peta tata guna lahan, serta kegiatan konstruksi

pada masa lalu.

2. Pengujian (kalibrasi) data terkumpul, yang diperlukan untuk

membandingkan dan memeriksa kebenaran dan akurasi data dengan

kondisi sesungguhnya di lapangan atau mencari kaitan yang logis dengan

data terkumpul.



Bendungan. Penampang dibuat di sepanjang as Bendungan dan as bangunan

pelengkap lainya dengan menggunakan peta geoteknik, peta topografi dan

profil bor.

Metode Kekuatan Geser yang digunakan dalam analisa Stabilitas lereng tubuh

Bendungan dapat menggunakan konsep Kekuatan Geser Total atau Kekuatan



Geser Efektif,bergantung pada kondisi yang akan dievaluasi sesuai dengan

kebutuhan dan dapat dilihat pada Tabel 3.1

Pengaruh besarnya Tekanan Air Pori harus ditinjau sesuai dengan kondisi

yang diperlukan, apakah dalam kondisi aliran air langgeng, kondisi

operasional ataukah pada kondisi darurat.

Pemilihan kondisi pembebanan berhubungan dengan penentuan elevasi muka

air waduk untuk analisis stabilitas, yaitu

1. Kondisi masa konstruksi

2. Kondisi aliran langgeng

3. Kondisi operasional

4. Kondisi darurat.



tanah yang bekerja.

Faktor keamanan minimum untuk desain stabilitas lereng terutama ditentukan

berdasarkan pertimbangan faktor-faktor pengawasan terhadap tekanan air

pori dan asumsi besarnya kuat geser material.

Untuk analisa stabilitas lereng tubuh Bendungan pada kondisi setelah selesai

pembangunan dapat dilakukan berdasarkan Konsep Tegangan Total atau pun

Konsep Tegangan Efektif,sedangkan pada kondisi lainnya, analisa yang

dilakukan harus berdasarkan Konsep Tegangan Efektif.

Besarnya Syarat untuk Faktor Keamanan Minimum ditentukan oleh kondisi

pembebanan yang ditinjau dan kondisi saat terjadi gempa atau tidak.

Pemilihan parameter kuat geser tanah yang sesuai dan penggunaannya yang

benar dalam analisis stabilitas pada umumnya sangat penting dibandingkan

metode analisis stabilitas yang digunakan.



Kadang2 analisis stabilitas bendungan urugan dan fondasinya dilakukan

menggunakan nilai2 estimasi terhadap properties materialnya. Estimasi untuk

nilai properties material terkait didasarkan pada Laporan uji laboratorium yang

lalu dari studi proyek terkait atau berdasarkan pengalaman dalam uji material

yang sama pada bendungan lain.

Sumber dan data kuat geser dapat diperoleh dari pengalaman berdasarkan

data geologi lokal dan hasil uji laboratorium untuk material yang sama (pada

masa persiapan), uji geser lapangan dan uji geser laboratorium

Kondisi pembebanan yang biasanya dievaluasi untuk analisis stabilitas lereng,

adalah pada kondisi selesai dan selama konstruksi berlangsung,aliran

langgeng,operasional waduk ,dan surut cepat. Parameter kuat geser material

yang digunakan di dalam analisis harus memberikan gambaran tentang

perilaku material pada tiap kondisi pembebanan.

Pembebanan pada setiap kondisi dapat dianalisis dengan menggunakan

konsep kuat geser total / analisa tegangan total atau konsep kuat geser

efektif/ analisa tegangan efektif. Penentuan parameter desain yang

digunakan harus disesuaikan dengan jenis uji yang dilakukan apakah UU

(Unconsolidated Undrained),CU (Consolidated Undrained) ataukah CD

(Consolidated Drained).

Untuk menentukan besarnya pengaruh Tekanan air pori, dapat dilakukan

dengan menggambarkan garis freatik berdasarkan beberapa metode yaitu

teori Casagrande, Pavlovsky dll, metode grafis menggunakan jaring aliran dan

model analog, metode numerik, metode pengukuran lapangan dengan

instrumen Piezometer, atau dengan metode Hilf.

Parameter penting yang digunakan dalam analisis kestabilan lereng adalah

kuat geser tanah (batuan). Kuat geser tanah (batuan) terdiri atas :

1. Bagian yang bersifat kohesif yang bergantung pada jenis tanah (batuan)

dan ikatan butir tanah.



2. Bagian yang bersifat gesekan yang sebanding dengan tegangan efektif

yang bekerja pada bidang geser.

S Analisis kestabilan lereng didasarkan pada mekanisme longsor suatu

benda yang terletak pada bidang longsor yaitu :




R = gaya geser

T = gaya tangensial (gaya tahan)

Analisis kestabilan lereng dapat dilakukan dengan berbagai cara. Pada

umumnya dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu:

1. Pengamatan visual,

2. Penggunaan komputasi,

3. Penggunaan grafik.



1. Metode analisis dengan cara keseimbangan batas, dan

2. Metode analisis dengan cara elemen hingga yang memenuhi


Analisa Stabilitas Lereng dapat dilakukan dengan menggunakan :

1. Pengamatan secara visual di lapangan tanpa melakukan penyelidikan

baik di lapangan maupun di laboratorium.

2. Analisis berdasarkan Komputasi yang terdiri atas :

a. Metode Fellenius

b. Metode Modified Bishop

c. Metode Janbu

d. Metode Morgenstern and Price

e. Metode Spencer



Pemilihan metode mana yang akan dipilih harus disesuaikan dengan kondisi

lereng yang akan dianalisa,apakah bidang Longsor yang diperkirakan terjadi

akan berupa Lingkaran, wedge atau bentuk lainnya.

Pemilihan bidang longsor berkaitan dengan bentuk dan lokasinya adalah :

1. Bentuk Lingkaran

2. Bentuk bukan lingkaran atau bentuk baji (wedge)

3. Bentuk log-spiral

Hal yang harus diperhatikan dalam menggunakan data sifat properties tanah

yang memadai adalah :

1. Bila tekanan air pori diperhitungkan secara eksplisit,maka :

a. Berat isi tanah harus merupakan berat isi efektif

b. Kuat geser tanah harus berkaitan dengan parameter kekuatan

tegangan efektif,

c. Informasi tekanan air pori harus tersedia.

2. Bila tekanan air pori diperhitungkan secara implisit, maka :

a. Berat isi tanah harus merupakan berat isi total

b. Kekuatan geser tanah harus berkaitan dengan parameter kekuatan

tegangan total, dan

c. Informasi tekanan air pori tidak digunakan.

6.2 Tindak Lanjut

Untuk lebih memahami secara komprehensif,peserta agar mempelajari pula

modul-modul penting lainnya yang berkaitan dengan materi ini, Standar

Nasional Indonesia (SNI),pedoman-pedoman terkait dengan survei,

investigasi, desain, konstruksi, operasi dan pemeliharaan Bendungan.



DAFTAR PUSTAKA

Bharat Singh and Sharma, H.D. (1976), “Earth and Rockfill Dams”, Sarita Prakashan,

Nauchandi Meerut, India, June 1976

Bureau of Reclamation (1977), “Design of Small Dams”, Denver Colorado, 1977.

Bureau of Reclamation (1987), “Static Stability Analysis”, Design Standards

Embankment Dams No.13, United States Dept. of The Interior, Bureau of

Reclamation, Engineering and Research Center, Denver Colorado, August

1987.

Casagrande, A. (1940), “Seepage Through Dams”, Contribution to Soil Mechanics

1925-1940, Boston Society of Civil Engineers, Boston, Mass., 1940, pp 295-

336.

Geosoft (1992), “Stabl/G-Slope Stability Analysis Simplified Janbu, Simplified Bishop

or Spencer’s Method of Slices”, An Engineering Analysis Program for

Geotechnical Engineers, 1442 Lincoln Avenue Suite 146. Orange, Ca 92665.

USDA (714) 496-8861, Copyright 1992 Geosoft.

Geo-slope (1995), “User’s Guide-Slope/W for Slope Stability Analysis Version 3”,

Geoslope International Ltd, Calgary, Alberta, Canada.

Hilf, J.W. (1961), “Estimating Pore Water Pressure in Earth Embankments-

Construction Stage”, Design Notes on Earth Dams, Bo.2 Bureau of

Reclamation, Denver, May 1961.

Karpoff, K.P. (1954), “Pavlosky’s Theory of Phreatic Line and Slope Stability”,

American Society of Civil Engineers, No.386, Jan.1954.

Najoan, Th. F. (1993), “Sifat-sifat teknis bahan timbunan tanah di Indonesia”, Jurnal

Penelitian dan Pengembangna Pengairan No.29-TH KWIII, 1993.

Suyono Sosrodarsono and Kansaku Takeda, Editor (1977), “Bendungan Type

Urugan”, PT Pradnya Paramita Jakarta, 1977



Vermeer, P.A. and Brinkgreve, R.B.J., (1995), “Plaxis Finitr Element Code For Soil

and Rock Anaysis”, A.A Balkema, Rotterdam, Brookfield, 1995.



GLOSARIUM

Aliran : Aliran yang melewati media porus di dalam zone dengan takanan air pori positif dibawah garis freatik ; aliran jenuh biasanya terjadi akibat gradien hidraulik pengaruh gravitasi air waduk di udik bendungan dan daerah keluaran air di hilir bendungan

Garis freatik : Garis aliran air yang berhubungan dengan bidang imajiner dalam tubuh dan/atau fondasi bendungan,yang tekanan air porinya sama dengan tekanan atmosfer

Rembesan air : Semua gerakan air dari waduk melewati tubuh dan fondasi bendungan yang merupakan fungsi dari waktu,dan termasuk aliran melewati media porus,rekahan,dan saluran kecil.

Tekanan air pori : Tekanan air dalam rongga butiran tanah yang berhubungan satu dengan lainnya di dalam tubuh dan fondasi bendungan,baik tekanan air pori positif (> tekanan atmosfer) yang terjadi karena pengaruh gravitasi maupun tekanan air pori negatif ( suction) karena pengaruh isapan permukaan

Muka air waduk maksimum

: Elevasi muka air yang diijinkan dan ditentukan terhadap tinggi jagaan minimal yang telah disepakati

Muka air waduk minimum : Elevasi muka air waduk yang merupakan puncak permukaan air pada kapasitas konservasi inaktif

Muka air waduk normal : Elevasi muka air waduk pada kondisi eksploitasi normal dan merupakan puncak permukaan air pada kapasitas koservasi aktif

Ambang : Elevasi mercu pelimpah

Bendungan : Bangunan yang berupa urugan tanah,urugan batu,beton, dan/atau pasangan batu yang dibangun selain untuk menahan dan menampung air,dapat pula dibangun untuk menahan dan menampung limbah tambang (tailing),atau menampung lumpur sehingga terbentuk waduk



Bendungan tipe urugan : Bendungan yang terbuat dari bahan urugan dari borrow area yang dipadatkan dengan menggunakan vibrator roller atau alat pemadat lainnya pada setiap hamparan dengan tebal tertentu

Bendungan tipe urugan batu dengan membran

: Bendungan urugan batu digolongkan dalam tipe membran apabila lereng udik tubuh bendungan dilapisi membran baja tahan karat,beton aspal,lembaran beton bertulang,dan susunan beton blok

Bendungan tipe urugan tanah homogen

: Suatu bendungan urugan digolongkan dalam tipe homogen,apabila bahan yang membentuk tubuh bendungan tersebut terdiri atas tanah yang hampir sejenis dengan klasifikasi hampir homogen (dari borrow area) dan dipadatkan secara mekanik dengan menggunakan vibrator roller atau alat lainnya pada setiap hamparan dengan tebal tertentu

Daerah fondasi : Dasar lembah tempat tubuh bendungan dan bangunan lainnya ditempatkan

Dinding halang (cut off wall)

: Dinding atau penyekat air yang berfungsi mengendalikan rembesan air melewati fondasi

Pelimpah : Bagian komponen bendungan untuk melimpahkan air kelebihan dari debit banjir desain

Tubuh bendungan : Bagian bendungan yang menahan,menampung dan meninggikan air yang berdiri diatas fondasi bendungan

Waduk : Wadah yang dapat menampung air baik secara alamiah maupun buatan karena dibangunnya bendungan



KUNCI JAWABAN

A. Latihan Materi Pokok 1: Data Geoteknik dan Penentuan Metode Kuat Geser

1. Apakah kegunaan dari dilakukannya Kaliberasi data terkumpul?

Jawaban:

Pengujian (kalibrasi) data terkumpul,yang diperlukan untuk

membandingkan dan memeriksa kebenaran dan akurasi data dengan kondisi

sesungguhnya di Lapangan atau mencari kaitan yang logis dengan data

terkumpul.

2. Sebutkan apa yang dimaksud dengan Konsep Tegangan Total!

Jawaban:

Konsep Tegangan Total adalah suatu konsep dalam Metode Kekuatan

Geser yang tidak menperhitungkan pengaruh tekanan air pori dalam uji

laboratorium yang mendekati kondisi di lapangan.

3. Sebutkan asumsi konservatif pada analisis Stabilitas lereng Tubuh

Bendungan saat kondisi surut cepat (rapid drawdown)!

Jawaban:

Asumsi konservatif adalah seperti berikut ini:

a. Disipasi tekanan air pori pada material kedap air tidak terjadi selama

surut cepat

b. Garis freatik dianggap identik dengan garis freatik pada kondisi aliran

langgeng.

B. Evaluasi Materi Pokok 1: Data Geoteknik dan Penentuan Metode Kuat

Geser

1. A

2. B

3. D



C. Latihan Materi Pokok 2: Kondisi Pembebanan dan Keamanan

1. Jelaskan faktor – faktor yang harus diperhitungkan dalam desain

Bendungan!

Jawaban:

Faktor-faktor yang harus diperhitungkan dalam desain bendungan meliputi:

topografi, bahan konstruksi, fondasi, bangunan pelengkap, luas dan volume

tampungan waduk, dan gejala lain yang dapat menimbulkan masalah.

2. Sebutkan kondisi pembebanan yang harus ditinjau pada saat melakukan

analisa Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan!

Jawaban:

Kondisi pembebanan yang harus ditinjau adalah saat :

a. Kondisi masa konstruksi

b. Kondisi aliran langgeng

c. Kondisi operasional

d. Kondisi darurat.

3. Untuk kondisi aliran langgeng pada elevasi muka air waduk normal, harus

diperhitungkan faktor keamanan minimum sebesar 1,5. Berikan alasannya!

Jawaban:

Hal ini disebabkan untuk mengantisipasi pengaruh ketidakpastian kuat geser

material, tekanan air pori di dalam material kedap air, dan pembebanan

jangka panjang, serta keruntuhan lereng hilir dan pelepasan air darurat.

D. Evaluasi Materi Pokok 2 : Kondisi Pembebanan dan Keamanan

1. D

2. B

3. A



E. Latihan Materi Pokok 3: Parameter Desain

1. Jelaskan dasar – dasar penentuan nilai estimasi terhadap properties material

yang digunakan dalam analisa stabilitas Bendungan Urugan!

Jawaban:

Estimasi untuk nilai properties material terkait didasarkan pada Laporan uji

laboratorium yang lalu dari studi proyek terkait atau berdasarkan

pengalaman dalam uji material yang sama pada bendungan lain.

2. Sebutkan dasar pemilihan pendekatan analisis dari Metode kuat geser total

dan efektif !

Jawaban:

Pemilihan pendekatan kedua metode diatas didasarkan pada:

a. Manfaat penggunaan

b. Manfaat pengujian dan pengumpulan data

c. Ketersediaan prosedur perhitungan

3. Sebutkan kriteria penentuan pengaruh tekanan air pori yang handal dengan

menggunakan hasil pembacaan Piesometer!

Jawaban:

Kriteria yang harus dipenuhi adalah :

a. Terpasang sejumlah piezometer yang pada lokasi-lokasi yang sesuai di

dalam fondasi dan tubuh bendungan.

b. Pencatatan yang terpercaya dari hasil pembacaan piezometer terkait

elevasi muka air waduk yang bersangkutan. Bentuk plotting adalah yang

terbaik sehubungan dengan bacaan dan periode waktu.

F. Evaluasi Materi Pokok 3: Parameter Desain

1. D

2. D

3. C



G. Latihan Materi Pokok 4: Konsep Stabilitas Lereng

1. Analisis Stabilitas Lereng Bendungan Urugan

PERHITUNGAN STABILITAS LERENG menurut BISHOP (lihat gambar

A.1 dan Tabel A.1)

Lereng terdiri dari tanah homogen dengan sifat-sifat tanah sebagai berikut:

γ = 1, 7 gm/cm3 ; c’ = 0,15 kg/cm2 ; Φ’ = 36o.

Dalam lereng terdapat air yang merembes ke arah kaki lereng denganflow

net seperti diperlihatkan pada gambar A.1.

Hitung faktor keamanan stabilitas lereng bendungan terhadap longsoran!

Jawaban:

Cara perhitungan dilakukan pada satu lingkaran menurut Bishop sesuai

rumus berikut :

F = (1/ W sin α)x [Σ {c’b + (W - ub) tan Φ’}] x [sec α / (1+ {(tan Φ’ tan α)

/F})]

Sistematika prosedur perhitungan sebagai berikut

a. Lereng dibagi menjadi sejumlah segmen, dengan batas-batas vertikal

(contoh dibagi atas 6 segmen).

b. Mengukur lebar b, tinggi h, dan sudut kemiringan dasar α pada setiap

segmen, dan nilai-nilainya dimasukkan ke dalam kolom-kolom

perhitungan (tabel B.1).

c. Menentukan besarnya tegangan air pori (u) pada dasar setiap segmen,

dengan cara u = γw h pada titik B dari garis ekipotensial sampai titik A

pada permukaan air (garis aliran atau flow line).

d. Menghitung berat masing-masing segmen W = γbh. Setiap segmen

dianggap mempunyai tebal satuan pada arah melintang terhadap lereng.

Nilai sin α, W sin α, c’ b, ub, dihitung supaya c’ b + (W - ub) tan Φ’ pada

setiap segmen dapat ditentukan.

e. Mengambil suatu nilai F sebagai percobaan dan menghitung nilai berikut

: [sec α / (1 + { (tan Φ’ tan α) / F})] pada setiap segmen. Dalam hal ini,

dicoba nilai F = 1,60.

f. Angka-angka pada kolom 13 dan 14 dikalikan, dan dimasukkan pada

kolom 15.



g. Nilai-nilai (W sin α) dijumlahkan untuk mendapatkan Σ (W sin α).

Demikian juga angka pada kolom 15 dijumlahkan untuk mendapatkan: [Σ

{c’b + (W - ub) tan Φ’ }] x [sec α / (1 + { (tan Φ’ tan α) / F})] .

h. Perbandingan kedua jumlah ini akan menghasilkan nilai F yang kita cari,

yaitu F = 1,49.

i. Kemudian nilai F = 1,49 digunakan untuk mengulangi perhitungan tadi,

yaitu pada kolom 14 dan 15 saja. Setelah perhitungan ulangan ini,

diperoleh nilai F = 1,47. Nilai ini dapat dianggap sudah cukup tepat dan

tidak perlu diulangi lagi karena selisihnya kecil.

Untuk menyelesaikan perhitungan menyeluruh, harus dilakukan perhitungan

dengan cara tadi pada lingkaran-lingkaran lain, sehingga akhirnya diperoleh

lingkaran dengan nilai F yang terkecil. Terdapat beberapa hal yang perlu

diperhatikan yaitu :

a. Ketelitian perhitungan dapat diperoleh dengan mengatur segmen lebih

banyak, misalnya 8 sampai 10 segmen.

b. Menggunakan skala gambar yang cukup besar untuk mendapatkan nilai

F yang tepat.

c. Apabila lereng tidak terdiri dari tanah homogen, maka berat segmen W

harus dihitung dengan menjumlahkan berat dari masing-masing bagian

yang berbeda. Nilai kuat geser (c’ dan Φ’) yang digunakan adalah nilai-

nilai pada bidang gelincir yaitu pada dasar segmen.

d. Hasil perhitungan ini terutama tergantung pada nilai-nilai γ, c’, Φ’ dan u,

yang didapat dari hasil pengujian di lapangan dan di laboratorium.

Kesalahan kecil dalam menentukan nilai-nilai tersebut dapat

mempengaruhi banyak nilai F (faktor keamanan).



Contoh Perhitungan Stabilitas Lereng (Cara Bishop)

Daftar Isian Perhitungan Stabilitas Lereng (Cara Bishop)

b h h W W s inα c 'b u ub W-ub W-ub

F = 1.75 F = 1.77 1.75 1.771 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 18

1 10 4.2 21 178.5 66 0.913545 163.0679 15 0 0 178.5 129.6878 144.6878 184.0787 185.0879

2.4 12 444 45.5 0.71325 316.6832 30 12 240 204 148.2147 178.2147 178.746 179.3479

3.17 15.85 538.9 45.5 0.71325 384.3707 30 0 0 538.9 391.5338 421.5338 422.7905 424.2142

4.5 22.5 832.5 26.5 0.446198 371.4597 30 22.5 450 382.5 277.9025 307.9025 285.0471 285.6006

1.94 9.7 329.8 26.5 0.446198 147.156 30 0 0 329.8 239.6137 269.6137 249.6005 250.0851

5 25 925 10 0.173648 160.6246 30 25 500 425 308.7806 338.7806 320.5415 320.7888

1 5 170 10 0.173648 29.52019 30 0 0 170 123.5122 153.5122 145.2475 145.3596

4.8 24 888 -5 -0.08716 -77.3943 30 24 480 408 296.4294 326.4294 340.0269 339.8821

0.47 2.35 79.9 -5 -0.08716 -6.96374 30 0 0 79.9 58.05075 88.05075 91.71853 91.67948

6 20 3 15 277.5 -20.5 -0.35021 -97.1825 30 15 300 -22.5 -16.3472 13.65279 17.25411 17.21836

2235.051 2239.2641.6064 1.609428

Diketahui :

ɣair 1 ton/m3

ɣj 1.85 g m/c m3

ɣ 1.7 g m/c m3

c ' 0.15 kg /c m2 1.5 ton/m2

Ø 36 °

J A DI :

F S = 1.609 > 1.5 >>>>>>>> AMAN

K es impulan : Timbunan Aman terhadap Longsor

S eg menm s kala m

5

20

20

20

20

2

3

4

13 x 14

S ec α

1.272247287 1.279222016

1391.342J UML A HF S

1.006358719

1.006358719

0.927568188

0.927568188

0.946892436

0.946892436

1.041655278

1.261160541

J UML A H

0.946162615

1.002981436

1.041655278

1.263779005

1.002981436

0.925770739

0.925770739

0.946162615

ton ton/m2

1.041211834

1.041211834

tonton tg Ø8 + 12

1615

tonα s in α

ton



2. PERHITUNGAN STABILITAS LERENG menurut FELLENIUS (lihat

gambar A.2 dan tabel A.3)

Lereng terdiri dari tanah homogen dengan sifat-sifat tanah sbb :

γ = 20 kN/m3 ; c’ = 10 kN/m2 ; Φ’ = 29o.

Dalam lereng terdapat air yang merembes ke arah kaki lereng dengan flow

net seperti diperlihatkan pada gambar A.3. Hitung faktor keamanan stabilitas

lereng!

Jawaban:

Cara perhitungan dilakukan pada satu lingkaran menurut Fellenius sesuai

rumus berikut :

F = [ c’ La + { tan Φ’ Σ (W cos α - ul) }] / [ W sin α ]

Sistematika prosedur perhitungan sbb :

a. Tentukan titik pusat lingkaran gelincir/longsor (O), dan bidang

gelincirnya.

b. Lereng dibagi menjadi sejumlah segmen, dengan batas-batas vertikal

(contoh dibagi atas 8 segmen yang sama).

c. Mengukur lebar b, tinggi h, dan sudut kemiringan dasar α pada setiap

segmen, dan nilai-nilainya dimasukkan ke dalam kolom-kolom

perhitungan (tabel B.3).

d. Menentukan besarnya tegangan air pori (u) pada dasar setiap segmen,

dengan cara u = γwh pada titik B dari garis ekipotensial sampai titik A

pada permukaan air (garis aliran atau flow line).

e. Menghitung berat masing-masing segmen W = γbh. Setiap segmen

dianggap mempunyai tebal satuan pada arah melintang terhadap lereng.

Nilai-nilai sin α, W sin α, W cos α, c’La, ul dihitung, supaya c’La + tan Φ’

Σ(Wcos α - ul) pada setiap segmen dapat ditentukan, serta nilai ΣWsin α

untuk setiap segmen bisa dihitung pula. Kemudian perbandingan kedua

bagian rumus dapat dihitung untuk mendapatkan faktor keamanan F.



Analisis setiap segmen secara tabelaris dengan mengisi tabel berikut:

Seg-

men

H (m) b (m) α (0) γ

(kN/m3)

W =γhb Wcosα Wsinα u l ul Wcosα-ul

1

2

3

4

5

6

7

8

Σ

….

Σ ….

Σ ….

Σ..

Σ ..

Σ ….





Contoh Perhitungan Stabilitas Lereng (Cara Fellenius)



Contoh Perhitungan Stabilitas Lereng (Longsor Translasi)



3. PERHITUNGAN STABILITAS LERENG dengan bidang longsor translasi (lihat

gambar A.4)

Sistematika prosedur perhitungan stabilitas dengan bentuk bidang longsor

translasi sebagai berikut :

Hitung tegangan tanah ( σ ) : σ = γsat z cos2 β

Hitung tegangan geser tanah ( δ ) : δ = γsat z sin β cos β.

Hitung tekanan air pori tanah ( u ) : u = γw z cos2 β

Hitung tahanan geser tanah ( δf ) : δf = c’ + (σ - u ) tan Φ’.

Hitung faktor keamanan (FK) : FK = δf / δ .

Diketahui kemiringan lereng alami menerus dari lempung keras dengan

sudut β = 120 terhadap horisontal. Muka air tanah dan rembesan sejajar

dengan lereng permukaan tanah (lihat gambar). Tinggi longsoran 5 meter,

berat isi lempung jenuh air = 20 kN/m3; kuat geser puncak tanah c’ = 10

kN/m2; dan Φ’ = 260 ; kuat geser residu cr’ = 0 ; dan Φr’ = 180 .

Tentukan faktor keamanan sepanjang bidang longsor (a) dengan parameter

kuat geser puncak, (b) dengan parameter kuat geser residu. Dengan muka

air pada permukaan m=1, pada setiap titik di bidang longsor.

Jawaban:

σ = γsat z cos2 β = 20 x 5 x cos2 120 = 95,5 kN/m2;

δ = γsat z sin β cos β = 20 x 5 x sin 120 x cos 120 = 20,3 kN/m2;

u = γw z cos2 β = 9,8 x 5 x cos2 120 = 46,8 kN/m2 .

Dengan menggunakan parameter kuat geser puncak :

δf = c’ + (σ - u ) tan Φ’ = 10 + (48,7) x tan 260 = 33,8 kN/m2 .

Kemudian, faktor keamanan dihitung dengan :

FK = δf / δ = 33,8 / 20,3 = 1,66



Dengan menggunakan parameter kuat geser residu, faktor keamanan

dihitung dengan persamaan :

FK = (γ’ / γsat ) ( tan Φr’ / tan β )

FK = ( 10,2 / 20 ) x ( tan 180 / tan 120 ) = 0,78.

H. Evaluasi Materi Pokok 4: Konsep Stabilitas Lereng

1. B

2. C

3. D

MODUL 13 ANALISA STABILITAS BENDUNGAN: … · Modul Analisa Stabilitas Bendungan: Perhitungan Stabilitas Lereng disusun dalam 6 (enam) bab yang terbagi atas Pendahuluan, Materi Pokok,

Documents