EVALUASI KEAMANAN TUBUH BENDUNGAN PRIJETAN MENGGUNAKAN APLIKASI PLAXIS 8.2 Facthur Rochman Hanif 1, Runi Asmaranto 2, Dian Sisinggih 2 1 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Rochman.facthur@gmail.com ABSTRAK Bendungan Prijetan dibangun pada tahun 1910 dibangun oleh pemerintah Hindia Belanda, mempunyai tinggi 23 meter dengan tampungan sebesar 13 juta meter kubik. Fungsi utama dari bendungan untuk irigasi.masa aktif bendungan yang sudah tua mengakibatkan kurang efektifnya bendungan, oleh karena itu perlu diadakan evaluasi bendungan. Evaluasi yang dilakukan pada Bendungan Prijetan meliputi rembesan pada bendungan serta stabilitas bendungan tersebut. kondisi yang ditinjau pada analisa stabilitas meliputi kondisi waduk kosong, muka air normal dan banjir. Analisa debit rembesan menggunakan metode Cassagrande sedangkan stabilitas bendungan menggunakan metode elemen hingga pada aplikasi Plaxis 8.2. Hasil dalam analisa debit rembesan ini dinyatakan aman dikarenakan debit rembesan yang mengalir kurang dari 1% dari tampungan efektifnya,serta dengan Finite Element Method simulasi program Plaxis 2D didapatkan faktor keamanan mulai dari 1.2290 3.1997. Dimana Bendungan Prijetan dikatakan kritis hanya pada bagian tengah saat kondisi kosong tanpa gempa karena nilai faktor keamanan mendekati angka keamanan yang diijinkan yaitu 1.2. Adapun dengan melakukan simulasi ini dapat diketahui potongan bendungan dengan longsoran di hulu dan hilir juga deformasi pada tubuh Bendungan Prijetan. Kata Kunci : Evaluasi Bendungan, Faktor Keamanan, Metode Elemen Hingga ABSTRACT Prijetan dam built in 1910 by the Dutch government, the dam s height was 23 - meter with 13 million cubic meters of storage. The main function of Prijetan dam was to irrigation. The old dam period cause Prijetan dam less of effectiveness, therefore it should be an evaluation. Evaluations on Prijetan dam include seepage with stability of the dam. The conditions which are reviewed on stability analysis include the condition of the empty paunch, normal water level and flooding. Seepage flow analysis using Cassagrande method, while the stability of dams using the element method on Plaxis 8.2 application. The result of debit seepage analysis was safe because the debit of seepage flow less than 1% from the effective reservoir, while Finite Element Method of Plaxis 2D program had safety factors start from 1.229 until 3.1997. Prijetan Dam had critical condition only at the middle section when empty reservoir without earthquake condition approach the number of safety factor; 1.2. The simulation showed the dam abbreviation with the landslide in upstream and downstream, and the deformation of the body dam. Keywords : Dam Evaluation, Safety Factors, Finite Element Methods.
1. PENDAHULUAN Bendungan Prijetan merupakan bendungan yang dibuat pemerintah Hindia Belanda pada tahun 1910. Tinggi dari bendungan adalah 23 meter dengan tampungan efektif 13 juta meter kubik. Fungsi utama dari bendungan tersebut adalah untuk kebutuhan irigasi pada daerah Kecamatan KedungPring, Kabupaten Lamongan. Sesuai dengan PP no 37 tahun 2010 pemantauan dan pemeriksaan terhadap kondisi bendungan, bendungan perlu dilakukan inspeksi besar setiap 5 tahun. Inspeksi besar yang dimaksudkan dalam hal tersebut meliputi pengecekan kondisi bendungan baik bendungan yang mempunyai umur muda maupun umur yang sudah tua. Stabilitas bendungan merupakan hal yang paling penting dilakukan dalam inspeksi bendungan. Stabilitas Bendungan Prijetan yang sudah mulai rapuh perlu dikontrol maupun dievaluasi kembali. Keamanan bendungan menjadi salah satu faktor penting dalam suatu kestabilan bendungan tersebut. Dalam fungsinya bendungan yang kestabilannya terganggu juga berpengaruh pada pemanfaatan air irigasi di wilayah sekitar maupun kebutuhan air baku pada wilayah tersebut. Aplikasi Plaxis dapat dijadikan suatu metode penghitungan yang digunakan untuk mengetahui gejala tersebut. Didalamnya kita dapat mengetahui nilai keamanan apakah nilai tersebut kurang dari satu yang dinyatakan tidak aman atau lebih dari satu yang dinyatakan aman. Tujuan dari studi ini untuk mengetahui potongan melintang bendungan yang akan digunakan untuk analisa pada saat menghitung rembesan yang terjadi pada masing-masing bagian bendungan. Aplikasi Plaxis yang digunakan dalam studi ini untuk mengetahui nilai keamanan dari masingmasing bagian bendungan. 2. METODOLOGI ANALISIS Studi ini dilakukan melalui beberapa tahap berikut: Formasi Garis depresi Debit Rembesan Mulai Data Teknis Bendungan Koreksi Perkuatan Tanah Tidak Penggambaran Potongan Melintang Bendungan Pemodelan Plaxis 8.2 Faktor Keamaan Bendungan sesuai dengan syarat masing masing kondisi Nilai Keamanan Bendungan Prijetan Selesai Gambar 1. Diagram Alir Pengerjaan Langkah-langkah studi disusun secara sistematis sehingga mempermudah dalam penyelesaian analisa ini. Langkah-langkah studi yang dilakukan adalah sebagai berikut. 1. Penggambaran Potongan Melintang Bendungan Potongan melintang bendungan dibutuhkan untuk mengetahui keadaan bendungan sesuai dengan kondisi sekarang, adapun langkah langkah nya sebagai berikut : 1. Mengumpulkan data teknis bendungan. 2. Menentukan tinggi muka air pada hulu bendungan. 3. Membuat garis filtrasi pada bendungan. 4. Menghitung rembesan bendungan. 5. Menggambar potongan melintang bendungan pada aplikasi Autocad Ya
berdasarkan hasil pengukuran terbaru. 2. Pemodelan Menggunakan Aplikasi Plaxis 8.2 1. Mengumpulkan data Bendungan Prijetan 2. Menentukan parameter-parameter yang dipakai pada analisis Plaxis. 3. Menggambarkan potongan melintang pada lembar kerja Plaxis. 4. Memasukkan parameterparameter tanah bendungan pada soil interface. (Tabel 1), sesuai dengan penyelidikan geoteknik yang dilakukan (Gambar 2) 5. Penyusunan jaring elemen pada lembar kerja Plaxis. 6. Memasukkan kondisi awal seperti tinggi muka air pada bendungan. 7. Menghitung faktor keamanan sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Keterangan: DB = Depth Bore A = DB 1 B = DB 5 C = DB 2 D = DB 3 E = DB 4 Gambar 2. Penyelidikan Geoteknik Tabel 1. Parameter Tanah Untuk Analisa Plaxis Tabel Propertis Tanah Propertis Simbol Unit DB 2 DB 5 2 12.5 4 berat isi tanah di atas garis freatik γunsat kn/m 3 12.6 12.9 6.96 berat isi tanah di bawah garis freatik γsat kn/m 3 17.06 17.06 16.77 permeabilitas arah kx horizontal m/hari 3.51 x 10-5 6.54E x 10-4 3.79 x 10-5 permeabilitas arah ky vertical m/hari 3.51 x 10-5 6.54 x 10-4 3.79 x 10-5 modulus young Eref kn/m 2 6000 6000 6000 angka poison v -- 0.3 0.3 0.3 Kohesi Cref kn/m 2 22 37 14 sudut geser ϕ 0 0 0 0 sudut dilantasi Ψ 0 0 0 0 faktor reduksi kuat geser antarmuka Rinter -- 0 0 0 Sumber : Data Studi Bendungan Prijetan
3. PEMBAHASAN Hasil yang diperoleh merupakan runtutan dari perhitungan dan simulasi pada tubuh bendungan, adapun perhitungan dan simulasinya adalah sebagai berikut : 1. Simulasi yang dilakukan dalam analisa Plaxis membutuhkan penampang melintang dari suatu bangunan untuk dilakukan perhitungan di dalam aplikasinya, oleh karena itu perlu dilakukan penggambaran terlebih dahulu untuk analisa di dalamnya. Berikut bagian bagian Bendungan Prijetan yang digunakan dalam analisa Plaxis : a. Bagian kanan Bendungan Prijetan b. Bagian kiri Bendungan Prijetan pada DB-5. c. Bagian tengah Bendungan Prijetan 2. Perhitungan selanjutnya yaitu menentukan garis filtrasi dari bendungan itu sendiri untuk menunjukkan garis aliran yang mengalir pada bendungan itu sendiri, setelah didapatkan garis filtrasi selanjutnya dilakukan perhitungan debit dari bendungan untuk mengetahui seberapa besar debit rembesan yang terjadi menggunakan metode Cassagrande. Setelah itu dibandingkan dengan prosentase dari tampungan efektif bendungan untuk mengetahui tingkat keamanan rembesaannya.dari Hasil analisa yang dilakukan didapatkan nilai debit rembean dari bagian kanan untuk kondisi normal 0.054 lt/dt sedangkan pada kondisi banjir 0.106 lt /dt. Untuk bagian tengah kondisi normal 0.727 lt/dt serta kondisi banjir 0.996 lt/dt. Untuk bagian kiri kondisi normal 0.00064 dan kondisi banjir 0.00193. 3. Analisa selanjutnya menggunakan aplikasi Plaxis 8.2 untuk mencari nilai faktor keamanan dengan menggunakan metode phi-c reduction, dimana metode tersebut adalah metode dimana untuk mencari nilai keamanan dari suatu bangunan dengan mereduksi faktor perkuatan tanah dalam hal ini sudut geser dalam tanah(phi) serta kohesi (c). Setelah dilakukan analisa menggunakan aplikasi Plaxis 8.2 dinyatakan aman sesuai dengan syarat nilai keamanan yang diijinkan yaitu SF>1.2. Namun angka keamanan yang dihasilkan yang dilakukan pada berbagai kondisi bendungan beberapa mendekati nilai keamanan ijin yaitu pada bagian tengah kondisi kosong (1.2290) dan Tengah kondisi kosong dengan gempa, hal tersebut menunjukkan bahwa pada bagia tengah khususnya pada bagian kosong mengalami sedikit kekritisan dalam hal stabilitas lerengnya dikarenakan menurut penelitian di lapangan bendungan harus mempunyai tampungan sebesar 500.000 meter kubik untuk membantu kestabilan dari bendungan tersebut. Sedangkan dengan angka keamanan yang paling tinggi yaitu pada bagian kiri kondisi muka air normal (3.1197), hal tersebut terjadi dikarenakan penampang dari bendungan tersebut lebih kecil serta lereng dari bagian kiri lebih tepat untuk menjaga kestabilan bendungan, serta air yang ada pada tampungan membantu kestabilan dari bendungan tersebut. Berikut beberapa contoh analisa Plaxis 8.2 dimana gambar dibawah menunjukkan perubahan mesh dari bendungan yang terbentuk setelah dilakukan analisa:
Gambar 3. Tipikal Deformed Mesh Bendungan Pada Kondisi Air Banjir Tanpa Gempa (Bagian Kanan,SF = 1.9416) Gambar 3. Tipikal Deformed Mesh Bendungan Pada Kondisi Air Banjir Tanpa Gempa (Bagian Tengah, SF = 1.5411) Gambar 3. Tipikal Deformed Mesh Bendungan Pada Kondisi Air Banjir Tanpa Gempa (Bagian Kiri, SF = 2.9155) 4. Kesimpulan Dari hasil analisis dan perhitungan yang telah dilakukan pada bab-bab sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Potongan melintang Bendungan Prijetan yang digunakan untuk mengevaluasi kestabilan bendungan pada analisis Plaxis yaitu: a. Bagian kanan Bendungan Prijetan b. Bagian kiri Bendungan Prijetan pada DB-5. c. Bagian tengah Bendungan Prijetan 2. Debit rembesan yang mengalir melalui tubuh bendungan yaitu: a. Bagian kanan Bendungan Prijetan pada kondisi muka air normal (0.054 lt/dt), pada saat muka air banjir (0.106 lt/dt) b. Bagian kiri Bendungan Prijetan pada kondisi muka air normal (0.00064 lt/dt), pada saat muka air banjir (0.00193 lt/dt)
c. Bagian tengah Bendungan Prijetan pada kondisi muka air normal (0.727 lt/dt), pada saat muka air banjir (0.996 lt/dt) Dari perhitungan diatas dapat dilihat prosentase debit rembesan terhadap tampungan efektif bendungan kurang dari 1% dapat dilihat pada tabel 4.4 sehingga dinyatakan aman dalam hal debit rembesannya. 3. Angka keamanan yang telah dianalisis dari aplikasi plaxis 2 dimensi menyebutkan bahwa dari beberapa bagian Bendungan Prijetan dinyatakan aman.angka keamanan yang relatif mendekati angka keamanan syarat aman yaitu bagian tengah, dapat dilihat pada tabel 4.37 dinyatakan bagian tengah mengalami kekritisan. Angka keamanan yang keluar dari aplikasi Plaxis dinyatakan aman setelah dilakukan berbagai macam analisa. Kenyataan di lapangan juga menyebutkan bahwa Bendungan Prijetan harus diisi dengan tampungan 500.000 m 3 untuk membantu kestabilan bendungan. 5. Soedibyo. 1993. Teknik Bendungan. Jakarta:Pradnya Paramita 6. Sosrodarsono, Suyono dan Kensaku Takeda. 1989. Bendungan Type Urugan. Jakarta:Pradnya Paramita 7. Sosrodarsono, Suyono. 2007. Menyimak Bendungan di Indonesia (1910 2006). Jakarta: Bentara Adhi Cipta DAFTAR PUSTAKA 1. Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. 2004. Pedoman Analisis Stabilitas Bendungan Tipe Urugan Akibat Beban Gempa (Pd T- 14-2004-A). Jakarta. 2. Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum. 1995. Bendungan Besar di Indonesia. Jakarta : Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum 3. Plaxis. 2007. Dynamics Manual. Belanda : AN DELFT 4. Presiden Republik Indonesia. 2010. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 37 Tahun 2010. Jakarta : Presiden Republik Indonesia.