AMALIA ZUKRA NIM I

Transkripsi

1 EVALUASI FUNGSI STRUKTUR UTAMA BENDUNG BRANGKAL BERDASARKAN BANJIR PERIODE ULANG DI DAS KALI SIWALUH KABUPATEN KARANGANYAR EVALUATION FOR PRIMARY STRUCTURE FUNCTION OF BRANGKAL WEIR BASED ON DESIGN DISCHARGE IN SIWALUH WATERSHED KARANGANYAR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh: AMALIA ZUKRA NIM I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014

2 HALAMAN PERSETUJUAN EVALUASI FUNGSI STRUKTUR UTAMA BENDUNG BRANGKAL BERDASARKAN BANJIR PERIODE ULANG DI DAS KALI SIWALUH KABUPATEN KARANGANYAR EVALUATION FOR PRIMARY STRUCTURE FUNCTION OF BRANGKAL WEIR BASED ON DESIGN DISCHARGE IN SIWALUH WATERSHED KARANGANYAR SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh: AMALIA ZUKRA NIM I Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Dosen Pembimbing I Persetujuan: Dosen Pembimbing II Ir. Suyanto, M.M Ir. Solichin, M.T. NIP NIP ii

3 HALAMAN PENGESAHAN EVALUASI FUNGSI STRUKTUR UTAMA BENDUNG BRANGKAL BERDASARKAN BANJIR PERIODE ULANG DI DAS KALI SIWALUH KABUPATEN KARANGANYAR EVALUATION FOR PRIMARY STRUCTURE FUNCTION OF BRANGKAL WEIR BASED ON DESIGN DISCHARGE IN SIWALUH WATERSHED KARANGANYAR SKRIPSI Disusun Oleh: AMALIA ZUKRA NIM I Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada: Ir. Suyanto, MM NIP Ir. Solichin, M.T. NIP Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT NIP Ir. Sudarto, M.Si NIP Hari Mengesahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS : Rabu Tanggal : 16 April 2014 Ir. Bambang Santosa, MT NIP

4 MOTTO iv

5 PERSEMBAHAN ALLAH SWT, Tuhan Maha Pemurah, Maha Baik, Pemilik Dunia dan seisinya. Atas kasih sayangnya pada hampa yang tiada terkira. Ibu ibu ibu orang paling kuat dan paling hebat didunia atas didikan, kasih sayang, motivasi dan semua yang pasti tidak bisa saya balas. Terimakasih ibu atas semua yang yang ibunda berikan pada saya. Semoga apa yang selalu saya usahakan bisa membuat ibu tersenyum walau tidak seberapa. Septian Agung Putrantono, orang yang paling saya cintai setelah ALLAH, Rasul dan ibu. Terimakasih atas bimbingan, semangat, motivasi dan kasih sayang yang mas berikan selama ini. Terimakasih sudah menjadi kakak, bapak, dan sahabat terbaik. Bapak, terimakasih sudah mengajarkan arti ikhlas dan kuat dalam menjalani hidup. Bapak Suyanto atas ilmu, bimbingan dan ilmu yang berguna selama ini. Bapak Solichin atas ilmu yang berguna dan semangat kerja yang luar biasa. Ibu Rintis, terimakasih atas ilmu dan pelajaran hidup yang disampaikan. Terimakasih Ibu membuat saya tidak pernah merasa sendiri untuk merasakannya. Terimakasih Bebe, Irma, Arga, Fian, Iqba sahabat terbaik yang pernah sayang punya atas dukungan selama ini. Sahabat, oppa Derry H. Purba terimakasih terimakasih terimakasih ( nangis ). Teman-teman tersayang, Pricillia, Hisyam, Mahitala, Reza, Itsna, Tandya, terimakasih atas semua yang kalian berikan. Adek adek dzakya mumtas Denok, Peni, Midi, Amal, Diah, Eka, Dila terimakasih atas perhatian, kasih sayang dan sudah menjadi mood boster satu tahun ini :* Djirjize Abdul Hakin Faturochman dan Rochim, terimakasih sudah membuat saya tidak merasa sendiri walau dalam diam ^^. v

6 Terimakasih Yoka, Tito, Abjad, Nisa Behel, Zahra, Woko, Adit, senang sudah menjadi bagian dari kalian. Mas Gary, Latifa, mas Lutfi dan mas- mas tim laboratorium Hidro yang sudah membatu dan mendukung. Teman-teman angkatan 2010 yang selalu kompak dan saling membantu. Teknik Sipil UNS yang menjadi tempat menuntut ilmu. Kota Solo yang memberi kesan dan cerita dalam hidup saya. vi

7 ABSTRAK Amalia Zukra, Suyanto.Ir, dan Solichin.Ir, Evaluasi Fungsi Utama Bendung Brangkal Berdasarkan banjir Periode Ulang Di DAS Kali Siwaluh Kabupaten Karanganyar. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Perhitungan debit banjir merupakan bahan masukan untuk perencanaan bangunan air ataupun mengevaluasi fungsi bangunan air yang sudah ada. Estimasi ini seharusnya didasarkan pada metode yang tepat sehingga dapat menghasilkan perkiraan banjir yang sesuai harapan.bendung Brangkal terletak pada Desa Brangkal Karangpandan Kabupaten Karanganyar. Bendung ini dibangun pada masa penjajahan Belanda, terbuat dari pasangan batu, memiliki catchment area 21,45 km 2, dan sampai saat ini bendung masih aktif dimanfaatkan oleh masyarakat sekitar Bendung Brangkal. Oleh karena itu perlu dilakukan evaluasi fungsi utama terhadap stabilitas dan gerusan hilir bendung berdasarkan debit 100 tahunan sebagai media pembelajaran bagi mahasiswa. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah analisis deskriptif kuantitatif. Analisis hidrologi menggunakan debit banjir rencana periode ulang 50 dan 100 tahun dengan menggunakan metode HSS SCS, SCS PU, dan metode MAF. Setelah didapat debit banjir rencana yang sesuai dengan kondisi di lapangan, maka dilakukan kontrol stabilitas dan analisis gerusan hilir bendung. Karena Bendung Brangkal terletak di 3 desa, maka disarankan untuk membuat sebuah jembatan penyebrangan agar masyarakat lebih mudah untuk melakukan aktivitas didaerah sekitar bendung. Hasil analisis didapat debit rencana 48,94 m 3 /detik, faktor aman terhadap gaya guling sebesar 1,91, terhadap gaya geser 1,61, dan besar tegangan tanah maksimum yang terjadi sebesar 41,49 ton/m 2. Dari hasil tersebut maka Bendung Brankal dianggap masih aman terhadap gaya guling, geser/sliding, eksentrisitas, tegangan tanah bawah pondasi dan gerusan. Dan jembatan terbuat dari lantai papan kayu dam frame baja profil. Kata Kunci : Evaluasi fungsi bendung, Stabilitas bendung, Analisis gerusan. vii

8 ABSTRACT Amalia Zukra, Suyanto.Ir, dan Solichin.Ir, Evaluation For Primary Structure Function Of Brangkal Weir Based On Design Discharge In Siwaluh Watershed Karanganyar. Thesis. Departement Civil Engineering. Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta. The calculation of flood discharge is an input for planning or evaluating function waterworks existing waterworks. This estimate should be based on appropriate methods in order to produce estimates of the corresponding flood harapan.bendung Brangkal located in the village of Brangkal Karangpandan Karanganyar. This dam was built in the Dutch colonial era, made of stone masonry, has a catchment area of km2, and until now the dam is still actively used by people around the weir Brangkal. Therefore, it is necessary to evaluate the primary function of the stability and scour downstream of the weir by the annual discharge 100 as a medium of learning for students. The method used in this research is descriptive quantitative analysis. Hydrological analysis using a return period flood discharge plan 50 and 100 years using HSS SCS, SCS PU, and methods of MAF. Having obtained the flood discharge plan appropriate to the conditions in the field, then made stability control and analysis of scour downstream weir. Because Brangkal weir located in 3 villages, it is advisable to make a bridge crossing that the community is easier to perform the activity area around the weir. The results of the analysis of the discharge obtained m3/second, safety factor of 1.91 to the rolling force, the shear force of 1.61, and a large ground voltage maximum occurs at ton/m2. From these results the weir Brankal still considered secure against rolling force, shear / sliding, eccentricity, stress and scour the ground under the foundation. And bridges made of wooden boards floor dam steel frame profiles. Keywords: Evaluation function weir, dam stability, scour analysis. viii

9 PRAKATA Puji yukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul Evaluasi Fungsi Utama Bendung Brangkal Berdasarkan banjir Periode Ulang Di DAS Kali Siwaluh Kabupaten Karanganyar guna memenuhi salah satu syarat memperoleh gelas Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing I. 4. Ir. Solichin, MT selaku dosen Pembimbing II. 5. Ir. Suyatno, MT dan Wibowo, ST., DEA. selaku dosem pembimbing akademik. 6. Dosen penguji skripsi. 7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil. 9. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dengan tulus dan ikhlas. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang Surakarta, April 2014 Penulis ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i HALAMAN PERSETUJUAN ii HALAMAN PENGESAHAN iii MOTTO iv PERSEMBAHAN v ABSTRAK vii ABSTRACK viii PRAKATA ix DAFTAR ISI x DAFTAR TABEL xiii DAFTAR TABEL xv BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian...3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI Tinjauan Pustaka Landasan Teori Daerah Aliran Sungai (DAS) Pengalihragaman Hujan Menjadi Aliran Uji Kepanggahan Analisis Frekuensi Perhitungan Hujan Kala Ulang Distribusi Normal Distribusi Gumbel Distribusi Log Normal...12 x

11 Distribusi Log Normal III Koefisien Limpasan (Run Off) Pengujian Kecocokan Sebaran Hidrograf SCS (Soil Conservation Service) Metode SCS PU Metode MAF Bendung Pengertian Bendung Penangkapan Air Permanen Stabilitas Bendung Analisis Gerusan 34 BAB 3 METODE PENELITIAN Jenis Penelitian Lokasi Penelitian Data Yang Dibutuhkan Alat yang Digunakan Tahapan penelitian...38 BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Pengumpulan Data penelitian Jenis Data Analisis Hidrologi Uji Kepanggahan Data Hujan Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan Perhitungan Hujan Kala Ulang Uji Kesesuaian Hujan Efektif Berbagai Kala Ulang Hujan Efektif Jam jaman Berbagai Kala Ulang Debit Banjir Rencana Metode HSS SCS xi

12 4.6.2 Metode SCS PU Metode MAF Analisis Stabilitas Bendung Gaya yang bekerja Stabilitas bendung kondisi normal Stabilitas bendung kondisi banjir Analisis Gerusan Perencanaan Jembatan Bendung Brangkal Uraian Umum Perencanaan Lantai Perencanaan Balok Utama Perencanaan Pilar ( Kolom ) Perencanaan Abutment BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai kritik Q dan R...9 Tabel 2.2 Tabel Pemilihan Jenis Distribusi Tabel 2.3 Parameter statistik untuk menentukan jens distribusi Tabel 2.4 Tata Guna Lahan dan Koefisien C...13 Tabel Kolmogorov...14 Tabel 2.6 Faktor reduksi ( ARF )...17 Tabel 2.7 Growth Factors GF (T, Area)...17 Tabel 2.8 Harga koefisien kontraksi Ka dan Kp...22 Tabel 4.1 Curah Hujan Tahunan Stasiun Hujan Karangpandan, Matesih dan Tawangmangu...44 Tabel 4.2 Uji Kepanggahan Metode RAPS Sta. KRpandan Tabel 4.3 Uji Kepanggahan Metode RAPS Sta. Matesih Tabel 4.4 Uji Kepanggahan Metode RAPS Sta. Tawangmangu Tabel 4.5 Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan dengan Acuan Terbesar Stasiun Karangpandan Tabel 4.6 Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan dengan Acuan Terbesar Stasiun Matesih Tabel 4.7 Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan dengan Acuan Terbesar Stasiun Tawangmangu Tabel 4.8 Hujan Wilayah Harian Maksimum Tahunan DAS Siwaluh Tabel 4.9 Uji pemilihan sebaran yang sesuai Tabel 4.10 Syarat pemilihan jenis distribusi Tabel 4.11 Perhitungan Data Menggunakan Log Pearson III...54 Tabel 4.12 Hujan Rata- Rata Kala Ulang...55 Tabel 4.13 Data Hujan Maksimum Rata- rata...55 Tabel 4.14 Probabilitas Debit Banjir...56 Tabel 4.15 Rasio Hujan Jam-Jaman Tabel 4.16 Hujan Efektif Jam-Jaman dengan Kala Ulang xiii

14 Tabel 4.17 Variabel/ Parameter DAS Kali Siwaluh untuk Metode SCS...58 Tabel 4.18 Variabel Pokok DAS Kali Siwaluh Metode HSS SCS...60 Tabel Unit Hidrograf HSS SCS...60 Tabel 4.20 Variabel/ Parameter DAS Kali Siwaluh untuk Metode SCS PU Tabel 4.21 Variabel Pokok DAS Kali Siwaluh Metode SCPU...65 Tabel 4.22 Presentase Distribusi Hujan 8 Jam - jaman Tabel 4.23 Distribusi Hujan 8 Jam- an Untuk Periode Ulang Tertentu...65 Tabel 4.24 Hidrograf Banjir Metode SCS PU Periode 100 dan 50 Tahun...66 Tabel 4.25 Variabel/Parameter DAS Kali Siwaluh...68 Tabel 4.26 Rekapitulasi Debit Banjir Kala Ulang...70 Tabel 4.27 Gaya dan momen pada kondisi normal Tabel 4.28 Gaya dan momen uplift kondisi banjir banjir...74 Tabel 4.29 Gaya Berat Sendiri Bendung Tabel 4.30 Gaya Akibat Gempa...77 Tabel 4.31 Berat Sendiri dan Momen Guling...78 Tabel 4.32 Beban dan Momen Akibat Gempa Tabel 4.33 Berat Sendiri Terhadap Bahaya Geser...81 Tabel 4.34 Berat Sendiri dan Momen Guling Tabel 4.35 Gaya dan Momen Tekanan Hidrostatis...85 Tabel 4.36 Beban dan Momen Akibat Gempa Tabel 4.37 Berat Sendiri Terhadap Bahaya Geser...86 Tabel 4.38 Stabilitas penggulingan terhadap titik A xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Poligon Thiessen...8 Gambar 2.2 Sketsa Denah Bendung...19 Gambar 2.3 Peta Situasi dan Potongan Melintang Sungai...20 Gambar 2.4 Bendung Dengan Mercu Bulat...23 Gambar 2.5 Tekanan Pada Bendung Mercu Bulat...23 Gambar 2.6 Harga Koefisien C O Gambar 2.7 Harga Koefisien C Gambar 2.8 Harga Koefisien C Gambar 2.9 Variasi mercu bendung jenis ogee Gambar 2.10 Faktor koefisien C 1 untuk tinggi energi beda dengan rencana...25 Gambar 2.11 Harga Cu...26 Gambar 2.12 Gaya air pada tubuh bendung...29 Gambar 2.13 Tekanan pada tiap titik sudut...32 Gambar 2.14 Potongan yang paling lemah Gambar 3.1 Peta Subsistem DAS Siwaluh...37 Gambar 3.2 Skema Diagram alir...41 Gambar 4.1 Kurva Masa Ganda Stasiun Hujan Karangpandan, Matesih dan Tawangmangu...48 Gambar 4.2 Hujan Wilayah Dengan Metode Poligon Thiessen...49 Gambar 4.3 Grafik Hidrograf Satuan Sintetik SCS...62 Gambar 4.4 Skema Bendung Brangkal...71 Gambar 4.5 Berat Sendiri Bendung...74 Gambar 4.6 Gaya Akibat Gempa...76 Gambar 4.7 Gaya Berat Sendiri Bendung...77 Gambar 4.8 Tekanan Hidrostatis Saat Air Normal...78 Gambar 4.9 Gaya Akibat Gempa Tinjauan Bahaya Guling...78 Gambar 4.10 Gaya Berat Sendiri Bendung Kondisi Banjir...82 Gambar 4.11 Tekanan Hidrostatis Saat Air Banjir...83 Gambar 4.12 Gaya Akibat Gempa Tinjauan Bahaya Guling...84 xv

16 Gambar 4.13 Struktur Jembatan Gambar 4.14 Potongan Melintang Jembatan...90 Gambar 4.15 Potongan Melintang Ditinjau Dari Beban Merata...90 Gambar 4.16 Potongan Melintang Ditinjau Dari 2 Beban...91 Gambar 4.17 Sistem Struktur Balok Utama...92 Gambar 4.18 Momen Penggulingan Struktur...93 Gambar 4.19 Bidang BMD dan SFD...93 Gambar 4.20 Struktur dan Pembebanan Pilar...95 Gambar 4.21 Momen Hasil Perhitungan Dengan SAP...96 Gambar 4.22 Rencana Tampang Abutment Gambar 4.23 Diagram Tegangan xvi