11/09/2015
EVALUASI STABILITAS BENDUNGAN (STATIK & PSEUDOSTATIK) SEPTEMBER 2015
11/09/2015
11/09/2015
11/09/2015
11/09/2015
I PENDAHULUAN II.DATA GEOTEKNIK & PARAMETER DESAIN III.ANALISA STABILITAS LERENG STATIK (TANPA GEMPA) IV.ANALISA STABILITAS LERENG PSEUDOSTATIK DENGAN GEMPA V.ANALISA STABILITAS LERENG DINAMIK DENGAN GEMPA
I.PENDAHULUAN Secara Geologis : perpot.2 jalur gempa (Lingkar Pasifik) & Lintas Asia Bendungan : Irigasi,Pengairan,Pengendalian banjir,Pembangkit Tenaga Listrik, Penyediaan Air Baku,Pariwisata. Bendungan Urugan : rentan terhadap Gempa bumi. Diperlukan desain Bendungan Statik & Dinamik Pertimbangan aspek aspek desain,pelaksanaan, operasi,pemeliharaan,resiko keruntuhan akibat gempa,banjir, dan longsoran.
11/09/2015
II.DATA GEOTEKNIK & PARAMETER DESAIN A. Data Geoteknik a.
Evaluasi Data Investigasi : Pengumpulan data dasar dan pengujian (kaliberasi) data terkumpul. Investigasi -Pemetaan topografi dan geologi permukaan -Penyelidikan bahan bangunan : . Persyaratan kepadatan & kuat geser tanah . Persyaratan rembesan,gradasi butir & permeabilitas . Persyaratan penurunan atau deformasi
b.
Penentuan Penampang Geoteknik yang tepat. Penampang dibuat di sepanjang as longsoran atau penampang lain yang dikehendaki.
b. Penentuan Penampang Geoteknik yang tepat (lanjutan). Pada penampang geoteknik diperlihatkan urutan lapisan tanah dan batuan,sifat fisik dan teknik dari lapisan tanah dan batuan. Penampang geoteknik dapat diperoleh dengan cara korelasi lapisan dari beberapa titik-titik bor yg sangat ditentukan oleh kondisi geologi setempat, jarak titik penyelidikan, metode penyelidikan,cara dan kecermatan pelaksana penyelidikan.
11/09/2015
B. Parameter Tanah Desain Bergantung pada beberapa kondisi Bendungan yaitu a.Kondisi masa Konstruksi b.Kondisi Aliran Langgeng c.Kondisi Operasional d.Kondisi Darurat Penentuan parameter desain bergantung pada pemilihan metoda yang akan digunakan (ada 2 metode). a.Metode tegangan Efektif b.Metode tegangan total
B. Parameter Tanah Desain (lanjutan) Parameter tanah desain yang diperlukan : •
•
•
Berat volume tanah γn Berat volume jenuh γsat (fondasi dan tubuh bendungan) Kuat geser tubuh dan fondasi bendungan : sudut geser dalam ( dan ’), kohesi (c dan c’)
•
Koefisien permeabilitas k
11/09/2015
B. Parameter Tanah Desain (lanjutan) 1.
Metode kuat geser efektif Analisa dengan metode kuat geser efektif memperhitungkan perubahan tekanan air pori selama konstruksi yang merupakan fungsi dari waktu. Material tubuh bendungan atau fondasi dapat menimbulkan peningkatan tekanan air pori berlebih selama penimbunan. 2. Metode kuat geser total Analisis dengan metode kuat geser total tidak memperhitungkan tekanan air pori dalam uji laboratorium yang mendekati kondisi di lapangan. Kuat geser total yang digunakan dalam analisis harus berada dalam rentang tegangan normal yang sesuai dengan di lapangan.
Sumber dan Data Kuat Geser 1) Hampir semua jenis tanah material bahan urugan dapat digunakan, kecuali tanah yang mengandung zat organik atau zat yang mudah larut. 2) Umumnya bahan dibedakan dalam 3 jenis, yaitu batu, pasir kerikilan dan tanah lempungan (kedap air). 3) Konstruksi bendungan disesuaikan dengan karakteristik bahan yang terpilih, kondisi lapangan (topografi, geologi dan meteorologi), dan pola pelaksanaan, serta peralatan yang digunakan.
11/09/2015
Sumber dan Data Kuat Geser (lanjutan) 4) Pengujian lapangan dan laboratorium dilakukan untuk memperoleh parameter kuat geser yang diperlukan dalam analisis stabilitas bendungan. 5) Uji kuat geser di lapangan dapat dilakukan terhadap material fondasi dan tubuh bendungan dengan uji geser baling. Tujuannya adalah untuk mengukur langsung kuat geser tanpa drainase (undrained ) dari tanah lempung lunak yang jenuh air.
Sumber dan Data Kuat Geser (lanjutan)
• Uji kuat geser di laboratorium dilakukan terhadap contoh tanah tak terganggu dan yang terganggu dari material fondasi dan tubuh bendungan. • 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.
11/09/2015
Kuat Geser pada Stabilitas Lereng • •
Berat volume tanah γn dan γsat (fondasi dan tubuh bendungan) Kuat geser tubuh dan fondasi bendungan dan ’, c dan c’ Tegangan total : = c + tan ( )
---------(1)
= kuat geser = tegangan total c = kohesi total = sudut geser dalam total = γn h
Tegangan efektif : ’ = c’ + ( -u) tan ( ’) ……..(2) ’ = kuat geser efekti = tegangan total u = tekanan air pori ’= sudut geser dalam efektif
Uji Triaksial UU Uji tak terkonsolidasi & tak terdrainase (UU) tekanan pori yang terjadi waktu penggeseran Tidak diukur ’ tak diketahui
= 0; i.e., selubung keruntuhan mendekati horisontal bila jenuh
analisis dalam istilah total diperoleh cu and u sangat cepat
Gunakan cu and u untuk menganalisis situasi tak terdrainase (mis. kestabilan jangka pendek, pembebanan cepat )
11/09/2015
Uji Triaksial CU Uji Terkonsolidasi Tak terdrainase (CU) tekanan pori terjadi waktu penggeseran
Diukur ’
menghasilkan c’ and ’
lebih cepat dari CD ( cara yang diinginkan untuk memperoleh c’ and ’)
Uji Triaksial CD ,
Uji Terkonsolidasi Terdrainase (CD) Tidak ada tekanan pori ekses waktu pengujian
Dapat beberapa hari! Tidak praktis
menghasilkan c’ and ’
Gunakan c’ dan ’ untuk analisis kondisi drainase penuh (e.g., kestabilan jangka panjang, pembebanan sangat lambat)
11/09/2015
11/09/2015
Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb
f c tan Sudut geser
Kohesi
f
c
f adalah tegangan geser maksimum yang dapat ditahan oleh tanah tanpa keruntahan dengan tegangan normal sebesar .
C.KONDISI PEMBEBANAN & FAKTOR KEAMANAN • Kondisi Selesai Pembangunan (udik & hilir) • Kondisi Aliran Langgeng (udik & hilir) • Kondisi Pengoperasian waduk saat surut cepat (udik) • Kondisi darurat karena pembuntuan filter (hilir) dan kondisi darurat karena kebutuhan darurat.
11/09/2015
Kondisi Selesai Pembangunan Hilir
Bidang Longsor
Udik
1
3
2
3
1
4
1 = Urugan batu
2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi
4 = Fondasi
FK minimum kondisi selesai pembangunan No
1.
Kondisi
Selesai pembangunan
Kuat geser
Tek air pori
FK tanpa gempa
FK dg gempa
1. Efektif
Perhit tek air pori dari urugan dan pondasi dihitung mggunakan data lab dan pengawasan instrumen
1,30
1,20
Sama, tapi tanpa instrumen
1,40
1,20
Hanya pd urugan tanpa data lab. dan dg/tanpa pengawasan instrumen
1,30
1,20
Tanpa instrumen
1,30
1,20
1. Jadwal pembangunan 2. Hub.tek air pori dan wkt Lereng udik / hilir Koef.gempa 50% kond.tanpa kerusakan
2. Total
11/09/2015
Kondisi Aliran Langgeng Muka air normal
Muka air maksimum Hilir Garis freatik
1
2
3
1
4
1 = Urugan batu
2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi
4 = Fondasi
FK minimum kondisi aliran langgeng No.
2.
Kondisi
Aliran langgeng.
Kuat geser
Tek air pori
FK tanpa gempa
FK dg gempa
1. Efektif
Dari analisis rembesan
1,50
1,30
1. Efektif
Surut cepat dari El. MA normal sp MA minimum
1,30
1,10
Surut cepat dari MA maks sp MA minimum
1,30
-
1. Elev M.A. Normal sebelah udik 2. Elev M.A. Min di hilir Lereng udik dan hilir Gempa K= 100% tanpa kerusakan 3.
Pengoperasian waduk 1. Elev MA.maks di udik 2. Elev MA. Min di hilir
11/09/2015
Kondisi Pengoperasian Surut Cepat Muka air normal
Muka air maksimum
Hilir
1
2
3
1
4
1 = Urugan batu
2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi
4 = Fondasi
Kondisi Darurat Pembuntuan Filter Muka air normal
Muka air maksimum
Hilir Garis freatik
1
2
3
1
4
1 = Urugan batu 3 = Urugan transisi
2 = Inti kedap air 4 = Fondasi
11/09/2015
Kondisi Darurat Masalah Keamanan Muka air maksimum
Muka air normal
Hilir
Air waduk diturunkan
1
2
3
1
4
1 = Urugan batu 3 = Urugan transisi
2 = Inti kedap air 4 = Fondasi
FK minimum kondisi darurat No
4.
Kondisi
Kondisi darurat: 1. Pembuntuan sistem drainase 2. Surut cepat krn penggunaan air berlebihan 3. Surut cepat keperluan darurat
Kuat geser 1. Efektif
Tek air pori
FK tanpa gempa
FK dg gempa
Surut cepat dr El. ma. maks sp El. Terendah bangunan pengeluaran
1,20
-
11/09/2015
Penyebab Ketidakstabilan Lereng 1. Kondisi awal : - mat lunak akibat perubahan kadar air
Faktor Dalam (s) menurun
FK =
FK menurun
τ τ
m
< 1, longsor
- struktur geologi & geometri 2. Proses pelapukan : - hidrasi & absorbsi mineral lempung - retakan & susutan lempung, - erosi buluh, dispersif 3. Perubahan tekanan air pori dan perubahan volume : - keadaan jenuh, - muka air tanah naik 4. Perubahan sistem pembebanan :
> 1, stabil
- tegangan pada lempung OC dan HOC
Faktor Luar
1. Tegangan horisontal turun :
m meningkat
- erosi kaki lereng, - galian, - pembongkaran sheet pile, dll. 2. Tegangan vertikal meningkat :
FK menurun
- air hujan tertahan, - timbunan, - berat bangunan 3. Tegangan siklik : - gaya gempa, - gaya vibrasi mesin
III. Analisis Stabilitas Lereng Statik 1.
Tegangan efektif menggunakan c’ dan Ø’ dari pengujian Triaksial CU. Nilai tekanan air pori ditentukan dari air freatik yang gayanya bekerja tegak lurus bidang longsor dengan arah menuju titik pusat lingkaran kelongsoran. Analisis tegangan efektif ini digunakan pada kondisi : - jangka panjang (s t e a d y s e e p a g e ) atau d r a w d o w n , tekanan air pori dihitung dari air freatis. - untuk tanah lempungan yang kompresibel, dimana selama pembebanan terjadi proses disipasi tekanan air pori (drainasi).
11/09/2015
Analisis Stabilitas Lereng Statik (lanjutan) 2.
Tegangan total menggunakan c hasil pengujian undrained di laboratorium dimana Ø ~ 0 Cara ini digunakan pada kondisi: - pada tanah n o r m a l l y c o n s o l i d a t e d c l ay (tanah terkonsolidasi normal) yang disipasi tekanan air porinya kecil. - timbunan yang dilaksanakan dengan cepat tanpa memperhitungkan disipasi tekanan air pori.
Metode Analisis Stabilitas Lereng Bendungan (secara umum). Analisa Stabilitas Lereng dapat dibedakan atas : 1.Metode Keseimbangan Batas ( Limit Equilibrium Method) 2.Metode Analisa Batas (Limit Analysis Method) 3.Metode Elemen Hingga (Finite Elemen Method) 1 aman ; atau S , aman S < , tidak stabil
11/09/2015
1.Analisis Stabilitas Cara Keseimbangan Batas
Adalah cara analisis yang paling praktis dalam desain Bendungan. Beberapa cara yang sering digunakan dapat diperiksa pada tabel. Hasil analisis biasanya dinyatakan dalam faktor keamanan (FK), yang dinyatakan sbb: dengan: =S / 1 aman ; atau FK = S FK / = kuat geser tanah / tegangan S geser , aman yang trejadi. S < , tidak stabil
BIDANG LONGSOR MELALUI KAKI, LERENG DAN FONDASI
POSISI BIDANG LONGSOR
11/09/2015
BEBERAPA JENIS BIDANG LONGSOR NON-SIRKULAR
LINGKARAN KELONGSORAN KRITIS
11/09/2015
FORMULASI MATEMATIK STABILITAS LERENG
Digunakan 3 cara,yaitu : a) Cara Fellenius b) Modified Bishop 1, dengan bidang longsoran berupa lingkaran. c) Modified Bishop 2, dengan bidang longsoran berupa baji (wedge).
BEBERAPA METODA PERHITUNGAN 1.
Fellenius - Gaya-gaya yang bekerja di antara setiap irisan diabaikan
- Gaya normal pada dasar irisan diperoleh dengan memproyeksikan semua gaya tegak lurus terhadap dasar irisan - FK yang diperoleh bisa ‘ underestimate’ - Kurang teliti untuk bidang kelongsoran dalam dengn tekanan air pori tinggi (on the safe side) - Gaya-gaya normal efektif pada beberapa irisan besarnya dapat menjadi negatif - Perhitungan cukup sederhana dan hanya untuk bidang longsor berbentuk busur lingkaran - Hanya memadai untuk tanah atau batuan lunak
11/09/2015
Lanjutan …..
2.
Simplified Bishop - Gaya-gaya yang bekerja di antara setiap irisan diabaikan - Gaya normal pada dasar irisan diperoleh dengan memproyeksikan semua gaya pada irisan secara vertikal - FK cukup teliti dan hanya berlaku untuk bidang longsor berbentuk busur - Perlu prosedur iteratif, namun konvergensi cepat tercapai - Kurang teliti, bila bagian bidang longsor mempunyai kemiringan yang curam dekat kaki - Memadai untuk tanah dan batuan lunak
Cara Fellenius
11/09/2015
Segmen
h (m)
b (m)
α (0)
γ (kN/m3)
W =γhb
Wcosα
Wsinα
….
Σ…
Σ…
u
l
ul
Wcosα-ul
Σ…
Σ…
Σ….
1 2 3 4 5 6 7 8
Σ
11/09/2015
11/09/2015
KETELITIAN • FELLENIUS & BISHOP Dari Rumus : S = c’ + (σ cos2α – u) tan φ Untuk tekanan air pori (u) dan sudut α yang besar akan memberikan hasil yang tidak masuk akal Ketidak telitian juga akibat u yang diproyeksikan ke arah sb y dan (σ-u) yang diproyeksikan tegak lurus bidang longsor Sedangkan Bishop memproyeksikan gaya-gaya yang bekerja pada irisan secara vertical, jadi tidak terpengaruh
11/09/2015
Lanjutan ……
3.
Janbu - Perlu asumsi terhadap terhadap gaya-gaya gaya-gaya interslices - Perlu proses iterasi sampai sampai konvergensi konvergensi tercapai - Cocok untuk bidang longsor berbentuk berbentuk sebarang (bukan busur lingkaran) - Cocok untuk analisis tegangan total dan efektif untuk tanah atau batuan batuan
Lanjutan …… 4. Morgenstern & Price - Cara ini sekaligus cara keseimbangan keseimbangan antara gaya-gaya gaya-gaya dan momen yang bekerja dengan memperhitungkan gaya-gaya yang bekerja antara irisan (interslices) - Inklinasi gaya samping dianggap dianggap berbeda-beda berbeda-beda secara linier untuk setiap irisan - Sesuai dengan dengan bidang longsor bu bukan kan busur lingkaran - Sesuai untuk tanah dan batuan, untuk tegangan-tegang tegangan-tegangan an total dan efektif - Perlu pengalaman pengalaman dalam mengasumsi fungsi fungsi gaya-gaya samping
11/09/2015
Lanjutan …….
5.
Spencer - Gaya-gaya antar antar irisan dianggap dianggap paralel - Berdasarkan keseimbangan keseimbangan gaya-gaya dan momen; cara ini cukup teliti - Sesuai untuk bidang longsor berbentuk berbentuk busur atau non-busur; perlu bantuan komputer
11/09/2015
Lanjutan ……
6.
Cara W ed edge/blok - Sesuai untuk bidang longsor bukan busur busur (biplanar atau triplanar) - Cocok untuk batuan atau tanah tanah dengan dengan profil tertentu - Perlu perhatian terhadap penentuan penentuan inklinasi gaya-gaya gaya-gaya antar wedge/blok, terutama pada bidang longsor dalam dengan tekanan air pori yang tinggi
Metode Analisis Stabilitas Keseimbangan Batas Metode
Karakteristik
Program
Bish Bishop op ter termo modi difi fika kasi si (19 (1955 55))
Hanya Hanya bid bidan ang g runt runtuh uh lin lingk gkar aran an , meme memenu nuhi hi keseimbangan momen, tidak memenuhi keseimbangan gaya-gaya horisonal dan vertikal
Mstabl , Mstab, Slope-w, Stabl-g , SB-slope, Stablgm
Force equilibrium (Lowe dan Karafiat, USA US Corps of Engineers 1970)
Segala bentuk bidang runtuh , tidak memenuhi keseimbangan momen , memenuhi keseimbangan gaya-gaya horisontal dan vertikal
Utexas2, Utexas3, Slope-w
Janbu’s Generalized Procedure (Janbu 1968)
Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi segala kondisi keseimbangan, lokasi gaya samping dapat di variasi.
Stabl-g
Morgen Morgenst stern ern dan Pri Price ce (1965 (1965))
Segala Segala bentuk bentuk bidang bidang runt runtuh, uh, meme memenuh nuhii segala kondisi keseimbangan, lokasi gaya samping dapat di variasi
Slope-w
Spencer’s (1967)
Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi segala kondisi keseimbangan, lokasi gaya samping dapat di variasi
Mstab , Slope-w, Sbslope, Sstab2
11/09/2015
KUAT GESER FONDASI DAN BAHAN No. 1
Bahan Fondasi Tanah Lunak
Total u dan
cu
OCR=1-3 Fondasi Keras
2.
Metode Uji
Efektif
Lapangan sondir, SPT, geser baling
Metode Uji
Kondisi normal =
’, c’
Lab.TCU/CD
Kondisi normal =
’, c’
Lab.TCU/CD
Lab. Triaxial UU u dan
cu
Lapangan SPT, Sondir, pressuremeter Lab Triaxial UU
Bidang perlapisan, bidang longsoran, sesar, bid pelapukan r ’, cr ’
Lab. Triaxial CU/CD atau direct shear CD
Urugan inti kedap air
u dan
cu
Lab. Triaxial UU
Kondisi normal =
’, c’
Lab.TCU/CD
Urugan pasir kerikil
u dan
cu
Lab Triaxial /Direct shear UU
Kondisi normal =
’, c’
Lab.TCU/CD
Urugan Batu
u dan
Lab Triaxial /Direct shear UU
Kondisi normal =
cu
Atau direct shear CD ’, c’
Lab.TCU/CD Atau direct shear CD
PERHITUNGAN TEKANAN PORI No.
Metode
Prosedur
Kegunaan
Keterangan
1
Garis freatik
Casagrande. Pavlosky, Cedergen
Estimasi tekanan pori untuk kondisi aliran langgeng dan surut cepat .
Standar : Metode analisis dan cara pengontrolan rembesan air untuk bendungan tipe urugan
2
Grafis dengan jaring alir
Cedergen.
Estimasi tekanan pori untuk kondisi aliran langgeng dan surut cepat .
Standar : Metode analisis dan cara pengontrolan rembesan air untuk bendungan tipe urugan
3
Model analog (ERNA)
Media dimodelkan menggunakan resistor. Ada kesamaan antara aliran listrik dan aliran air. Pengaruh anisotropi bisa dilakuakn
Estimasi tekanan pori untuk kondisi aliran langgeng dan surut cepat .
Periksa Najoan (1986) , Peralatan Electrical Resistant Network Analog Puslitbang Air 128/BA22/1986
4
Numerik
Elemen hingga
Estimasi tekanan pori pada setiap bagian pada bendungan waktu pembangunan, aliran langgeng dan surut cepat
Program Sigma ; Plaxis
5
Hilf
Menggunakan hasil uji konsolidasi
Estimasi tek. Pori waktu konstruksi
Bharat Singh , Earth and Rockfill Dams (1976)
11/09/2015
2.Analisis Tegangan dan Regangan Dengan Metode Elemen Hingga No.
Program
Kemampuan
Keterangan
1
Plaxis 7.2.
Menghitung tegangan dan regangan baik waktu pembangunan maupun waktu terjadi aliran langgeng , untuk menilai apakah bendungan stabil atau tidak dari kontour / max < 1 (stabil)
Rembesan dapat dilakukan dalam program
2
Sigma-w
Sama dengan 1., hasil analisis dapat dipakai oleh Slope-w untuk analisis stabilitas
Rembesan dilakukan dengan Seep-w
Kondisi Drawdown
11/09/2015
Kriteria Faktor Keamanan Minimum Hal-hal yg perlu dipertimbangkan : Kondisi desain selama analisis dan risiko keruntuhan; • • Tingkat ketelitian parameter kuat geser (shear strength) dan prediksi tekanan air pori; Struktur tubuh bendungan; • • Investigasi di lapangan; • Kompatibilitas tegangan-regangan dari material fondasi dan tubuh bendungan; • Kualitas pengawasan konstruksi; Tinggi bendungan; • Penilaian berdasarkan pengalaman di masa lalu • terhadap bendungan tipe urugan.
Aspek keamanan •
Ketidakstabilan akibat penurunan kekuatan geser material urugan atau material fondasi, yang disebabkan oleh peningkatan tekanan air pori sehingga mengakibatkan terjadinya proses likuifaksi.
•
Ketidakstabilan akibat deformasi yang berlebihan berupa longsoran lereng secara rotasi dan planar, perosokan, retakan pada bendungan, yang disebabkan oleh peningkatan tegangan geser akibat beban gempa.
•
Ketidakstabilan akibat gelombang tinggi pengaruh gempa yang dapat menyebabkan terjadinya pelimpahan melewati tubuh bendungan.
11/09/2015
Pencegahan kerusakan bendungan • • • •
• •
Tinggi jagaan didesain cukup untuk mentolerir penurunan berlebihan. Zona transisi dibuat cukup lebar dari material nonkohesif, unt. mencegah retakan berkembang. Drainase tegak dibuat di bagian tengah (inti) bend. Zona drainase dibuat cukup lebar, untuk mencegah air rembesan mengalir melalui bagian yang retak. Zona inti dibuat cukup lebar dari material yang cukup plastis supaya tidak mudah retak. Gradasi filter yang baik dibuat di sebelah udik dan hilir zona inti, untuk menghambat retakan.
•
Pencegahan Kerusakan Bendungan (lanjutan).
•
Jagaan/freeboard cukup supaya tidak terjadi overtopping. Pelebaran dibuat di bagian inti bendungan pada bidang kontak di tumpuan (abutment ). Kestabilan lereng hulu dan hilir waduk dibuat untuk mencegah longsoran lereng. Kualitas bahan urugan batu yang baik, agar bersifat free drain. Menggali material fondasi yang berpotensi menimbulkan permasalahan di kemudian hari (misalnya lanau pasiran dan pasir lepas yang berpotensi mengalami likuifaksi).
• • • •
11/09/2015
PERBAIKAN LONGSORAN BENDUNGAN CIPANCUH, INDRAMAYU, JAWA BARAT
LOKASI BENDUNGAN CIPANCUH
11/09/2015
KRONOLOGIS LONGSORAN •
• • •
• • • •
Bendungan Cipancuh dibangun dengan kontruksi urugan tanah homogin oleh Pemerintah Kolonial Belanda tahun 1927, tinggi maksimum 7,60 m dengan panjang 3.300 m, kapasitas tampung sekitar 8 juta m3. Pada bulan Februari 2009 telah terjadi kelongsoran lereng hilir bendungan, setelah terjadi hujan cukup lebat. Desain perbaikan dengan bronjong dan d o l k e n p i l e disiapkan oleh BBWS Citarum sendiri. Pada bulan Juni 2009, BBWS Citarum, meminta bantuan Puslitbang SDA untuk melakukan kunjungan lapangan dan advis teknik mengenai pelaksanaan perbaikan yang sedang dilakukan (progress sekitar 70%). Tanggal 5 Juni Tim Puslitbang I, advis teknik berangkat ke lapangan. Tanggal 10 Januari 2010, terjadi pergerakan pada lokasi yang longsor. Tanggal 18 Januari 2010, Tim Puslitbang II berangkat ke site. Tanggal 19 Januari 2010, Tim Gabungan berangkat ke site.
11/09/2015
DESAIN PERBAIKAN AWAL (DARURAT)
Kondisi bendungan, saat kunjungan Tim I lapangan 5 Juni 2009
11/09/2015
Asumsi tipe longsoran
Hasil back analisis longsoran, Perbaikan I
11/09/2015
Hasil analisis konstruksi yang lagi dilaksanakan TA 2009
FK = 1,27 dengan bronjong tanpa secure grid
FK = 1,69 dengan bronjong dgn. secure grid
HASIL KUNJUNGAN TIM GABUNGAN (longsoran ke dua kali)
11/09/2015
Kunjungan tgl. 29 Januari 2010, oleh : 1)
Komisi Keamanan Bendungan
2)
Balai Bendungan
3)
Balai Besar Wilayah Sungai Citarum
4)
Pusat Litbang SDA
5)
PJT II Tujuan : memberikan rekomendasi mengenai cara penanggulangan darurat kelongsoran bendungan Cipancuh.
Kondisi bendungan pada tanggal 18 Januari 2010
11/09/2015
KONDISI BENDUNGAN YANG LONGSOR, 29 Januari 2010
Mahkota longsoran
Ujung bawah bronjong
sembulan
Aliran air
Kondisi bronjong di lereng hilir/kaki bendungan
11/09/2015
Kondisi perbaikan lereng dengan bronjong (kondisi baik) di sebelah daerah yang longsor
Lereng hilir yang longsor di sebelah perbaikan bronjong. Tampak pengambilan air dgn pipa PVC langsung dari waduk
11/09/2015
Kondisi spillway
Kondisi sungai di hilir spillway
11/09/2015
REKOMENDASI TIM GAB (RAPAT DI LAPANGAN) • Jangka Pendek (Darurat) - Dipasang cerucuk dari dolken kayu diameter 10-15 cm, sedalam minimal 4 m, dari kaki bendungan sampai batas sembulan di hilirnya, spasi cerucuk 1,0 m. - Menambah “pemberat” dengan batu curah di atas bagian yang telah dicerucuk, sementara sampai level bagian bawah bronjong; ketebalan akan dihitung kemudian. - Mengembalikan timbunan yang turun ke level semula (mengembalikan freeboard) - Air waduk harus diturunkan secepatnya, bila perlu memotong mercu spillway, dengan memperhatikan potensi banjir di hilir sungainya. - Perbaikan pintu intake. - Perbaikan bangunan Cipoleti pada saluran irigasi
Lanjutan rekomendasi…..
•
Jangka Panjang (Permanen)
1)
Kondisi bendungan di bagian lainnya harus diperiksa kembali stabilitasnya, berdasarkan hasil penyelidikan. Melakukan kajian secara komprehensif, antara lain : - Manfaat waduk dan kebutuhan airnya selain irigasi - Kapasitas spillway dengan kondisi hidrologi terkini dan resiko di hilir serta dengan mempertimbangkan kapasitas sungai pembuangnya. - Sedimentasi - O&P - Dll.
2)
11/09/2015
PERBAIKAN DARURAT
ANALISA DAN EVALUASI LONGSORAN
11/09/2015
Mekanisme dan tipe longsoran (Rotasi kombinasi translasi)
Tahapan evaluasi dan analisis: 1)
Melakukan back analysis terhadap terjadinya longsoran (rotasi kombinasi translasi), dengan cara coba-coba guna memperoleh kuat geser residual (Cr = 0, dan Ør ≠ 0).
2)
Melakukan klarifikasi kuat geser residual yang diperoleh dari hasil back analysis dengan hasil pengujian laboratorium menggunakan reversal direct shear test.
3)
Menggunakan parameter kuat geser tersebut di atas terhadap perhitungan stabilitas lereng, untuk menentukan desain perbaikannya.
11/09/2015
Back Analysis Back analisis dilakukan dengan memasukkan parameter Cr = 0 dan Ør secara coba-coba. Hasilnya diperoleh sudut geser dalam residual (Ør) = 12,5º. Dari hasil pengujian laboratorium menggunakan reversal direct shear (PT. Jasapatria Gunatama, 2009), diperoleh Cr = 0 dan Ør = 12,4º, 13,8º dan 16,1º ( 3 contoh pengujian). Untuk perhitungan selanjutnya digunakan Cr = 0 dan Ør = 12,5º
0.971 18 16 14
) 12 m10 ( i g 8 g n 6 i T 4 2 0 -2 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
Jarak (m)
25
30
35
40
45
50
55
60
65
11/09/2015
Kriteria FK minimum kondisi aliran langgeng No. 2.
Kondisi
Kuat geser
Aliran langgeng.
Tekanan pori
FK tanpa gempa
FK dengan gempa
1. Efektif
Dari analisis rembesan.
1 .5 0
1.30
1. Ef Efektif
Surut cepat da dari el. MA normal sampai MA minimum
1 .3 0
1.10
Surut cepat dari MA maksimum sampai MA minimum
1 .3 0
-
1. Elev. M.A normal sebelah udik 2. Elev M.A minimum di hilir Lereng udik dan hilir Gempa K= 100% tanpa kerusakan 3.
Pengoperasian waduk 1. Elev. MA.maksimum di udik 2. Elev. MA. Minimum di hilir
Parameter tanah
Lapisan
γsat (kN/m2)
c’ (kPa)
’
(derajat)
Timbunan (Back Analysis)
17
0
12,5
Batu Lempung
19
19,50
19,8
Batu Pasir
19
0
35
Bronjong
22
0
45
11/09/2015
Perbaikan dengan counterweight 17 15 13
) m11 ( i 9 g g 7 n i 5 T 3 1 -1 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Jarak (m)
1.118 18 16 14
) 12 m10 ( i g 8 g n 6 i T 4 2 0 -2 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Jarak (m)
Kondisi steady seepage, dengan counterweight, tanpa gempa, FK = 1,118
Counterweight ditinggikan 2 m 1.118 18 16 14
) 12 m10 ( i g 8 g n 6 i T 4 2 0 -2 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Jarak (m)
Kondisi steady seepage counterweight ditambah 2 m, tanpa gempa, FK = 1,118
11/09/2015
Perbaikan dengan cerucuk dan counterweight (darurat) 1.428 18 16 14
) 12 m10 ( i g 8 g n 6 i T 4 2 0 -2 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Jarak (m)
Kondisi steady seepage, tanpa gempa, FK = 1,428 0.647 18 16 14
) 12 m10 ( i g 8 g n 6 i T 4 2 0 -2 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Jarak (m)
Kondisi steady seepage, dgn.gempa, Kh=0,13., FK = 0,647
Usulan perbaikan (permanen) dengan counterweight, cerucuk dan borepile Ø 50 cm, 2 row, jarak 2,0 m 2.753 18 16 14
) 12 m10 ( i g 8 g n 6 i T 4 2 0 -2 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Jarak (m)
Kondisi steady seepage, tanpa gempa, FK = 2,753 1.004 18 16 14
) 12 m10 ( i g 8 g n 6 i T 4 2 0 -2 -25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Jarak (m)
Kondisi steady seepage, dgn. gempa, Kh = 0,13, FK = 1,004
11/09/2015
Prinsip penanganan longsoran: Untuk tipe longsoran yang didominasi translasi, penambahan beban kontra (counterweight) kurang efisien, prinsip penanganan longsoran translasi : 1)
Bila timbunan mencapai tinggi kritis, penambahan beban tidak akan efektif.
2)
Posisi muka air tanah (grs freatik) mempunyai pengaruh cukup siknifikan; bila muka air tersebut dapat diturunkan secara siknifikan, FK akan meningkat siknifikan. Membuat konstruksi penahan di daerah kaki bendungan, misalnya dengan b o r e d p i l es .
3) 4)
Dll
Usulan untuk perbaikan permanen : 1) Melakukan penelitian di lapangan, antara lain : - Mencari sumber aliran air di hilir kaki bendungan yang longsor. - Meneliti lapisan tanah fondasi untuk memperoleh geometri longsoran yang akurat dengan melakukan penyondiran minimal 4 titik melintang bagian yang longsor.
- Mengukur pisometer yang ada untuk memperoleh garis freatik. 2)
Melakukan analisis perbaikan (dimensi dan spasi bored piles atau cara lain) , berdasarkan data tambahan.
11/09/2015
KESIMPULAN 1) 2)
3)
4)
Perbaikan darurat dengan cerucuk dan counterweight telah diputuskan dalam rapat gabungan. Melakukan observasi terhadap tipe longsoran, guna menentukan tipe longsoran (mahkota longsoran dan sembulannya), sebaiknya dilakukan saat terjadi longsoran. Bila terlalu lama, apalagi sudah dilakukan perubahan, sangat sulit untuk menentukan dimana posisi mahkota dan sembulannya, sehingga mengakibatkan salahnya asumsi tipe longsoran yang terjadi. Untuk longsoran yang didominasi translasi, penambahan beban kontra kurang efektif. Lebih baik membuat konstruksi penahan, mis. bored piles atau menurunkan muka air freatis atau kombinasi keduanya. Untuk perbaikan permanen, analisis harus didukung oleh data yang lebih akurat, antara lain perlapisan tanah, sumber aliran air di hilir kaki bendungan, dll. dalam rangka membuat model geometri dan parameter yang diperlukan..
IV. Analisis Stabilitas Lereng Akibat Gempa 4.1 PENDAHULUAN 4.2 EVALUASI PENENTUAN BEBAN GEMPA 4.3 KRITERIA ANALISA STABILITAS 4.4 PENENTUAN INTENSITAS DESAIN GEMPA 4.5 METODE ANALISA STABILITAS BENDUNGAN 4.5.1. PSEUDOSTATIK 4.5.2. DINAMIK
11/09/2015
4.1 PENDAHULUAN A. Kerusakan akibat gempa bumi : a) Kerusakan Primer b) Kerusakan Sekunder Hal hal penting yang harus diperhatikan dalam desain
A.KERUSAKAN AKIBAT GEMPA BUMI
a) Kerusakan Primer • Tingkat kerusakan karena goncangan kuat bergantung pada intensitas, frekuensi, dan magnitudo gempa, mekanisme sumber gempa, lokasi proyek dari sumber gempa (seperti jarak, azimuth), dan struktur bangunannya sendiri (misalnya perioda alami).
11/09/2015
KERUSAKAN AKIBAT GEMPA BUMI (lanjutan) Kerusakan Primer • Kerusakan karena keruntuhan sesar bergantung pada amplitudo, penyebaran dalam ruang, dan arah pergeseran sesar vertikal atau lateral. Kerusakan langsung pada bendungan dan lereng alami, umumnya disebabkan oleh gaya inersia akibat goncangan permukaan tanah dan peralihan tetap tanah akibat sesar.
b) Kerusakan Sekunder • Bangunan yang mengalami kerusakan sekunder, disebabkan oleh gaya inersia karena goncangan permukaan tanah dan peralihan tetap tanah akibat sesar (misalnya longsoran yang meruntuhkan jembatan atau viaduk).
11/09/2015
Kerusakan Sekunder • Goncangan kuat pada tanah (misalnya pasir jenuh), dapat menyebabkan penurunan kuat geser tanah atau kekakuan, sehingga terjadi penurunan atau penyebaran lateral fondasi dan keruntuhan bendungan urugan tanah. Oleh karena itu, kerusakan sekunder pada sistem infrastruktur perlu dipertimbangkan.
Kerusakan Sekunder • Likuifaksi (Hilangnya kekuatan geser pada pasir lepas jenuh) • Sumber kerusakan sekunder lainnya akibat gempa meliputi limpahan bahan kimiawi, kerusakan saluran air kotor, dan kehilangan persediaan air minum.
11/09/2015
Gedung miring (tilting ) akibat likuifaksi tanah gempa Niigata (Jepang) tahun 1964
Gempa Bhuj tanggal 26 Januari 2001 di Gujarat, India
11/09/2015
B. Hal penting yang harus diperhatikan dalam desain bendungan urugan •
Fondasi harus digali sampai lapisan sangat padat atau batuan dasar, atau semua bahan fondasi yang bersifat lepas harus dipadatkan atau diganti dengan bahan yang dipadatkan secara baik agar terhindar dari penurunan kuat geser akibat likuifaksi.
•
Penggunaan bahan timbunan yang berpotensi meningkatkan tekanan air pori pada waktu terjadi gempa kuat harus dihindari.
Hal penting yang harus diperhatikan dalam desain bendungan urugan •
Semua zona dari bendungan urugan harus dipadatkan dengan baik, untuk mencegah terjadinya penurunan berlebihan saat terjadi gempa bumi.
•
Semua bendungan urugan terutama urugan homogen, harus mempunyai zona drainase internal untuk memotong aliran air lewat retakan melintang bendungan yang terjadi akibat gempa dan menjaga agar zona-zona lereng di sebelah hilir tetap tidak jenuh air.
11/09/2015
Hal penting yang harus diperhatikan dalam desain bendungan urugan •
Pada fondasi batuan yang mengandung banyak rekahan harus dilengkapi dengan filter untuk mencegah erosi buluh ( piping ) masuk kedalam fondasi.
•
Filter dan zona drainase harus cukup lebar dan memadai, sesuai RSNI T-01-2002.
•
Zona transisi bagian udik dan atau bagian hilir harus bersifat mudah memperbaiki diri dan dengan gradasi yang memadai, agar terhindar dari retakan berlanjutnya melewati inti.
Hal penting yang harus diperhatikan dalam desain bendungan urugan •
Tinggi jagaan harus cukup tinggi, untuk mencegah terjadinya limpasan air waduk lewat tubuh bendungan, akibat penurunan tubuh bendungan pada waktu terjadi gempa bumi, dan gelombang air tinggi yang timbul karena longsoran pada kolam waduk.
•
Puncak bendungan harus dibuat lebih lebar dari kondisi normal untuk memperpanjang lintasan rembesan air, apabila terjadi retakan melintang akibat gempa bumi.
11/09/2015
4.2 Evaluasi penentuan beban gempa • Beban gempa untuk desain bendungan baru atau evaluasi keamanan bendungan dan waduk yang sudah ada (existing dam and reservoir ), diperoleh dari gempa desain maksimum (MDE =Maximum Design Earthquake), gempa dasar operasi (OB E =Operating Base Earthquake) dan kadang-kadang gempa imbas (RIE =Reservoir Induced Earthquake). Suatu bendungan dapat dievaluasi terhadap satu atau beberapa beban gempa tergantung pada kondisinya.
Evaluasi penentuan beban gempa (lanjutan) • Pada kasus gempa bolehjadi maksimum =Controlling Maximum Credible penentu (CMCE Earthquake); bila terjadi kerusakan pada bendungan yang cukup besar, bendungan harus tetap dalam batasan keamanan yang dapat ditoleransi dan tidak terjadi bencana banjir atau limpasan (o v e r t o p p i n g ) .
11/09/2015
- Gempa Dasar Operasi (Operating Basis Earthquacke = OBE): yaitu tingkat gempa yang menimbulkan goncangan tanah (ground motion) pada lokasi bendungan dengan kemungkinan 50% tidak terlampaui selama 100 tahun. Berdasar definisi tersebut, kemudian OBE ditetapkan secara probabilistik (berdasar periode ulang 50~100 tahun tergantung kelas risiko bendungan. Pada gempa OBE bendungan tidak boleh mengalami kerusakan. - Gempa desain maksimum (Maximum Design Earthquacke = MDE): yaitu tingkat gempa yang menimbulkan goncangan terbesar dilokasi bendungan yang akan dipakai untuk penyiapan desain. Periode ulang gempa MDE berkisar 1000 ~10.000 tahun. Pada gempa MDE bendungan hanya boleh mengalami sedikit kerusakan (small damage), untuk bendungan urugan haya boleh mengalami penurunan kurang dari ½ tinggi jagaan (dihitung dari m.a. normal). - Gempa imbas waduk (Reservoir Induce Earthquacke = RIE); yaitu gempa bumi yang terjadi akibat pengisian waduk yang mengakibatkan tingkat goncangan permukaan maksimum di lokasi bendungan. Gempa RIE hanya diperhitungkan bagi bendungan yang memiliki tinggi>100 m atau tampungan>500.000m3.
• Faktor-faktor yang diperlukan untuk evaluasi keamanan bendungan tahan terhadap beban gempa, antara lain: • Tingkat bencana gempa di lokasi bendungan; • Tipe bendungan; • Kebutuhan fungsional; • Tingkat risiko bendungan dan waduk yang telah selesai; • Konsekuensi perkiraan risiko.
11/09/2015
Pengaruh kondisi lokal berasal dari kondisi topografi dan geologi Faktor utama yang dipertimbangkan dalam persyaratan parameter gempa adalah:
•
klasifikasi tempat (aluvium atau batuan);
•
parameter fisik ( physical properties) dan ketebalan lapisan fondasi;
•
pengaruh dekatnya jarak terhadap sesar (near field effects);
• jarak dari daerah pelepasan energi; •
pemilihan magnitudo untuk desain.
Pengaruh tingkat kerusakan • Klasifikasi tingkat kerusakan dapat dibuat berdasarkan percepatan gempa maksimum (PGA =Peak Ground Acceleration) yang mungkin terjadi pada MDE . Penentuan ini dapat dilakukan dengan menggunakan peta zona gempa. pada lokasi dengan material fondasi yang baik (batuan). Pada lokasi dengan material fondasi lanau pasiran lunak atau pasir lepas dengan kepadatan relatif rendah yang berpotensi mengalami likuifaksi harus diterapkan lebih berhati-hati.
11/09/2015
Tabel 3.1 Tingkat kerusakan menurut besarnya percepatan gempa maksimum pada MDE Percepatan gempa maksimum (PGA=ad) (Peak Ground Acceleration)
Klasifikasi Tingkat Kerusakan
PGA < 0,1 g
I (rendah)
0,10
PGA < 0,25g
II ( moderat)
PGA 0,25g Tidak terdapat sesar aktif dalam jarak 10 km dari lokasi
III (tinggi)
PGA 0,25g Sesar aktif lebih dekat dari 10 km dari lokasi
IV (ekstrim)
Klasifikasi kelas risiko Angka bobot dalam kurung Faktor Risiko (FR)
Ekstrim
Tinggi
Moderat
Rendah
Kapasitas (106m3) (FRk)
>100 (6)
100-1,25 (4)
1,00-0,125 (2)
< 0,125 (0)
Tinggi (m) (FRt)
> 45 (6)
45-30 (4)
30-15 (2)
< 15 (0)
Kebutuhan evakuasi (jumlah orang) (FRe)
> 1000 (12)
1000-100 (8)
100-1 (4)
0 (0)
Tingkat kerusakan hilir (FRh)
Sangat tinggi (12)
Moderat (4)
Tidak ada (0)
Tinggi (10)
Agak ting gi (8)
11/09/2015
Kriteria beban gempa untuk desain bendungan Faktor risiko total
Kelas risiko
(0-6)
I (Rendah)
(7-18)
II (Moderat)
(19-30)
III (Tinggi)
(31-36)
IV (Ekstrim)
Kriteria beban gempa untuk desain bendungan Kelas risiko dengan masa guna
Persyaratan tanpa kerusakan T (tahun)
Metoda Analisis
Persyaratan diperkenankan ada kerusakan tanpa keruntuhan T (tahun)
Metoda Analisis
IV N=50-100
100 – 200 ad 0,1 g
Koef Gempa
10.000 (MDE)
Koef.gempa atau dinamik
III N=50-100
50 – 100 ad 0,1 g
Koef Gempa
5000 (MDE)
Koef. gempa atau dinamik
II N=50-100
50-100 ad 0,1 g
Koef Gempa
3000 (MDE)
Koef. gempa atau dinamik
I N=50-100
50-100 ad 0,1 g
Koef Gempa
1000 (MDE)
Koef. gempa atau dinamik
Catatan : 1) Untuk bendungan besar dengan kondisi geologi setempat yang khusus, maka Peta Zona Gempa dalam bab IV tidak bi sa digunakan, dan perlu dilakukan studi gempa tersendiri. 2) Analisis dinamik dapat dilakukan dengan analisis ragam sambutan gempa atau sejarah waktu percepatan gempa.
11/09/2015
4.3 Kriteria Analisis Stabilitas Lereng •
Persyaratan tanpa kerusakan dengan perioda ulang T ditentukan (OB E ), beban gempa dapat diperoleh dari peta zona gempa
.
•
Analisis dilakukan dengan cara koefisien gempa. Kestabilan bendungan harus lebih tinggi dari faktor keamanan minimum yang disyaratkan dan bendungan tidak mengalami kerusakan yang serius.
4.3 Kriteria Analisis Stabilitas Lereng (lanjutan) •
Persyaratan dengan diperkenankan ada kerusakan tanpa terjadi keruntuhan dengan periode ulang T ditentukan untuk kelas I, II, III, dan IV, percepatan gempa maksimum di permukaan tanah dapat diperoleh dari peta zona gempa.
•
Analisis dilakukan dengan cara dinamik menggunakan ragam sambutan gempa atau sejarah waktu percepatan gempa. Bendungan harus mampu menahan gempa desain MDE tanpa keruntuhan atau diperkenankan ada kerusakan dengan alihan tetap tidak melampaui 50 % dari tinggi jagaan.
11/09/2015
Analisis Stabilitas Bangunan Pengairan Lainnya No.
Jenis Bangunan
1
Bangunan Pengairan Permanen seperti: Bangunan sadap; Bangunan silang; tanggul penutup; tanggul banjir; tembok penahan; lain-lain.
2
Bangunan Pengairan Semi Permanen:
Kelas Risiko dg Masaguna
Periode Ulang T (tahun)
Metoda Analisis
V N=20-50
20-50
Ba
-
Tidak perlu dianalisis
VI
Catatan : Ba = Untuk bangunan pengairan dengan H 15m, analisis dilakukan dengan metoda koefisien gempa dengan persamaan (7) dan (8). Bila H > 15m analisis harus menggunakan kelas risiko IV pada Tabel 3.3.
4.4 Penentuan Intensitas Desain Goncangan Gempa Permukaan Intensitas goncangan pada lokasi tertentu dapat dievaluasi dengan tiga cara berbeda, yaitu: 1.analisis bahaya gempa deterministik; 2.analisis bahaya gempa probabilistik; 3.pendekatan dengan peta zona gempa Indonesia.
Tujuannya untuk menghitung parameter goncangan gempa di permukaan tanah untuk berbagai perioda ulang.
11/09/2015
1.Pendekatan deterministik Analisis bahaya gempa deterministik (Deterministic Seismic Hazard Analysis = DSHA) digunakan jika akan memperhitungkan skenario gempa untuk mengevaluasi magnitudo dari parameter goncangan gempa (umumnya percepatan puncak di permukaan tanah dan respons spektrum percepatan) di suatu lokasi terhadap pengaruh semua sumber gempa aktif yang dekat dengan Bendungan dan berpotensi menimbulkan goncangan kuat di permukaan tanah. Analisis tidak hanya dilakukan untuk satu sumber gempa, tetapi dilakukan juga untuk beberapa sumber gempa dengan magnitudo, intensitas dan jarak yang berlainan. Hasil yang memberikan tingkat kerusakan tertinggi, akan digunakan sebagai parameter desain.
• Pendekatan deterministik (lanjutan) Intensitas goncangan gempa di permukaan tanah yang disebabkan oleh sesar aktif (atau sumber gempa lainnya) dievaluasi dengan menggunakan grafik hubungan atenuasi atau fungsi atenuasi. Fungsi-fungsi atenuasi hasil penelitian (pada berbagai jenis sesar, jenis tanah atau batuan) untuk gempa-gempa di Indonesia belum ada, sehingga perlu diambil dari basis data yang diperoleh dalam literatur (USA dan Jepang).
11/09/2015
2.Pendekatan probabilistik • Analisis bahaya gempa dengan pendekatan probabilistik (Probabilistic Seismic Hazard Analysis = PSHA), digunakan jika akan mempertimbangkan ketidakpastian jarak dan waktu kejadian gempa dan jika sumber gempa jauh dari lokasi bendungan.
3.Pendekatan dengan peta zona gempa Indonesia • Peta zona gempa untuk Indonesia dikembangkan sesuai dengan prosedur yang dijelaskan di atas dengan cara pendekatan probabilistik. • Peta percepatan gempa bolehjadi untuk perioda ulang 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 5000 dan 10000 tahun, yang kemudian digabungkan menjadi satu peta zona gempa, dapat digunakan untuk memprediksi percepatan gempa untuk perioda ulang tertentu.
11/09/2015
Gambar 4.1 Peta zona gempa Indonesia dengan menggunakan persamaan atenuasiFukushima & Tanaka, 1990 (Najoan, 2004)
4.5 .METODE ANALISIS STABILITAS BENDUNGAN URUGAN AKIBAT BEBAN GEMPA Pendekatan analisis stabilitas akibat gempa ini menggunakan cara 1.Analisis keseimbangan batas pseudostatik (Cara koefisien gempa) 2.Analisa Dinamik
11/09/2015
Ragam percepatan gempa desain • Dalam analisis stabilitas bendungan urugan akibat beban gempa pada umumnya digunakan data ragam percepatan gempa desain, yang diperoleh dari hasil pencatatan akselerograf . • Data ragam percepatan gempa desain perlu diubah terlebih dahulu menjadi ragam percepatan gempa penormalan dengan cara membagi nilai ragam percepatan gempa pada setiap perioda percepatan gempa maksimum yang tercatat.
• Ragam percepatan gempa penormalan dibagi dalam 4 kelompok (sesuai dengan penggolongan dalam Tabel 4.2), yang setiap kelompoknya mempunyai satu ragam percepatan gempa penormalan dengan koefisien redaman D = 5 % (lihat Gambar 4.2, 4.3, 4.4, dan 4.5). • Ragam percepatan gempa penormalan dengan D 5%, dikoreksi dengan menggunakan persamaan berikut: • San = Sa5 x Cn
…………………..
(4.6)
San Sa5
: ragam percepatan gempa penormalan untuk D 5% (-), : ragam percepatan gempa penormalan untuk D = 5% (-),
Cn
: koefisien koreksi untuk D 5% (-), dengan menggunakan Gambar 4.6.
11/09/2015
Gambar 4.2 Ragam percepatan gempa penormalan untuk fondasi batuan (Ts ≥ 0,25 detik)
Gambar 4.3 Ragam percepatan gempa penormalan untuk fondasi dilluvium, (0,25
11/09/2015
Gambar 4.4 Ragam percepatan gempa penormalan untuk fondasi alluvium , (0,50
Gambar 4.5 Ragam percepatan gempa penormalan untuk fondasi alluvium lunak, (Ts > 0,75 detik)
11/09/2015
Gambar 4.6 Faktor koreksi Cn untuk menentukan ragam percepatan gempa penormalam dengan D tidak sama dengan 5%
4.5.1.Analisis Dengan Cara Koef Gempa (P s e u d o s t a t i c A n a l y s es )
• Analisis gempa untuk desain bendungan dan bangunan pelengkapnya yang tahan beban gempa dapat dilakukan dengan cara koefisien gempa, menggunakan cara probabilistik. • Pada dasarnya, analisis keseimbangan batas pseudo-statik dapat dilakukan menggunakan analisis tegangan total atau tegangan efektif.
11/09/2015
4.5.1.Analisis Dengan Cara Koef Gempa (P s e u d o s t a t i c A n a l y s es ) lanjutan.. Dalam analisis keseimbangan batas pseudo-statik, koefisien gempa digunakan untuk mewakili pengaruh gaya-gaya inersia akibat gempa terhadap massa yang berpotensi runtuh.
• Faktor keamanan izin yang berkaitan dengan koefisien gempa menggambarkan perilaku lereng bendungan yang dianalisis, apakah akan mengalami alihan (deformasi) atau tidak akibat gempa desain.
Cara koefisien gempa Percepatan gempa dari dasar sampai puncak Bendungan diang gap sama. Kurang tepat,karena Bendungan tipe Urugan bersifat lebih fleksibel,sehingga percepatan Gempa membesar di Puncak. Koefisien Gempa digunakan untuk mewakili pengaruh gaya2 inersia akibat gempa terfadap masa yang berpotensi runtuh. FK ijin yang berkaitan dengan koefisien Gempa menggambarkan perilaku lereng Bendungan yang dianalisis apakah akan mengalami alihan (deformasi) atau tidak akibat Gempa desain. Goncangan Gempa diganti dengan percepatan horizontal yang konstan = K x g dimana K= koefisien gempa dan g= percepatan Gravitasi Dengan anggapan percepatan langgeng ini menimbulkan gaya inersia Kx W melalui pusat Gravitasi dari massa yang berpotensi runtuh,dengan W adalah berat massa yang berpotensi runtuh (gambar 6.2)
11/09/2015
Cara koefisien gempa Cara ini dilakukan dengan menghitung koef gempa dan gaya-gaya vibrasi yang bekerja sebagai gaya statik mendatar, seperti persamaan berikut : F=KW .............. (6.1)
ad
Kh =
g
K = 1 x Kh
........................(6.2) ........................(6.3)
dimana: F : gaya gempa mendatar (kN); W : berat (ton); Kh : koef gempa dasar yang tergantung periode ulang T; ad : percepatan gempa terkoreksi oleh pengaruh jenis tanah (gal); 1 : koreksi pengaruh free field , untuk bendungan tipe urugan =0,7; untuk bendungan beton dan pasangan batu =1; K : koefisien gempa terkoreksi untuk analisis stabilitas; g : gravitasi (= 980 cm/det2).
Koefisien gempa termodifikasi •
Koefisien gempa desain pada tubuh bendungan yang merupakan fungsi dari kedalaman, dapat dihitung dengan persamaan: Ko =
2 x Kh
……………. (6.4)
dimana: Ko : koefisien gempa desain terkoreksi di permukaan tanah; 2 : koreksi pengaruh jenis struktur, untuk bend. tipe urugan =0,5; Kh : koefisien gempa dasar yang tergantung periode ulang T.
Koefisien gempa pada kedalaman Y dari puncak bendungan berbeda-beda. Untuk analisis stabilitas, peninjauan dilakukan pada Y = 0,25 H; 0.50 H; 0,75 H dan H (H adalah tinggi bendungan) dengan menggunakan Kh pada perioda ulang sesuai dengan persyaratan.
11/09/2015
Untuk 0 < Y/H 0,4 : K = Ko x {2,5 – 1,85 x (Y/h)} ........... (6.5) Untuk 0,4 < Y/H 1,0 : K = Ko x { 2,0 – 0,60 x (Y/h)} ........... (6.6)
Peninjauan dilakukan pada y = 0,25 h; 0,50 h; 0,75 h dan h, dengan menggunakan kh pada periode ulang sesuai yang disyaratkan. Koefisien gempa rata-rata ks pada y yang berbeda-beda, seperti dijelaskan pada persamaan-persamaan tersebut di atas.
• • • • •
• • • • •
űmax = percepatan gempa maks di puncak dg. metode Seed-Martin Y = kedalaman bidang gelincir dari puncak H = tinggi bendungan Kmax = percepatan gempa maks. yang bekerja pada titik pusat bid. gelincir diperoleh dari grafik Gambar 7.1 Ky = diperoleh dengan melakukan analisis stabilitas dengan menvariasikan Kh, sehingga diperoleh suatu grafik hubungan antara FK dengan Kh , i pada FK = 1 diperoleh Kh yang sama dengan Ky . Ky > Kmax , tidak ada deformasi permanen. Ky < Kmax , ada deformasi permanen U = deformasi permanen dari grafik pada Gambar 7.2 T0 = periode predoman atau periode mode 1 g = gravitasi.
11/09/2015
• Analisis stabilitas pseudostatik termodifikasi dpt dilakukan dengan Plaxis atau software lain, lalu dicari Ky dengan faktor keamanan = 1 dari bendungan untuk setiap kondisi. • Lanjutkan dengan analisis dinamik dengan periode ulang gempa 5.000 tahun atau 10.000 tahun (tergantung tingkat resiko) • Hasil perhitungan selengkapnya dapat diperoleh stabilitas lereng dan deformasi serta perbandingan dengan tinggi jagaan bendungan akibat pengaruh gempa.
Hasil analisis stabilitas pengaruh gempa kondisi steady seepage Bendungan Darma T = 100 thn Bagian Bendungan
Fk tanpa gempa
Ky
a) Y/H = 1
4,411
b) Y/H = 0,75
T = 5000 thn
K (100 thn)
FK (FK izin = 1,2)
K (5000 thn)
FK FK izin = 1
0,41
0,125
2,730
0,217
1,647
2,637
0,33
0,138
1,662
0,240
1,245
c) Y/H = 0,5
2,071
0,285
0,151
1,388
0,264
1,068
d) Y/H = 0,25
2,019
0,26
0,181
1,242
0,316
0910
a) Y/H = 1
1,332
0,130
0,125
1,013
0,217
0,790
b) Y/H = 0,75
1,461
0,183
0,138
1,092
0,240
0,894
c) Y/H = 0,5
1,580
0,230
0,151
1,180
0,264
0,964
d) Y/H = 0,25
2,174
0,380
0,181
1,460
0,316
1,135
1. Udik (U/S)
2. Hilir (D/S)
11/09/2015
160
150
140
130
BENDUNGAN DARMA longsoran up-stream Y/H = 0,25
120
110 2.020 100
90
) M ( I 80 G G N 70 I T 60
50
40
AIR
30 TIMBUNAN BATU
TIMBUNAN TANAH
20 AIR PONDASI
RANDOM
10
0
-10 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
PANJANG (M)
Hasil analisis stabilitas statik lereng hulu kondisi steady seepage Bendungan Darma
160 150 140 130
BENDUNGAN DARMA longsoran down-stream Y/H = 0,75
120 110 100 90
) M ( I 80 G G 70 N I T
0.666
60 50 40
AIR
30 TIMBUNAN BATU
TIMBUNAN TANAH
20
AIR PONDASI
RANDOM
10 0 -10 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
PANJANG (M)
Hasil analisis stabilitas statik lereng hilir kondisi steady seepage Bendungan Darma
11/09/2015
Y/H=0.75 1.4 1.2 k F
1 0.8 0.6 0.4 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Beban gem pa
Lereng upstream Y/H=0,25
Lereng downstream Y/H=0,75
4.5.2 ANALISIS STABILITAS DINAMIK BENDUNGAN Analisis dengan cara dinamik dapat dilakukan dengan dua cara perhitungan, yaitu: 1. Analisis deformasi permanen cara M a k d i s i & S e ed
2. Analisis dinamik dengan respons dinamik.
0.6
11/09/2015
PENENTUAN PARAMETER DINAMIK TANAH DAN BATUAN Dalam pelaksanaan analisis respons dinamik akibat gaya-gaya gempa bumi pada perlapisan tanah dan tubuh bendungan, diperlukan 2 parameter utama yaitu:
– aselerogram desain di permukaan batuan dasar dengan metode superposisi dan metode stokastik; – parameter dinamik dari material perlapisan tanah dan tubuh bendungan.
PENENTUAN PARAMETER DINAMIK TANAH DAN BATUAN Dalam hal ini, metode penentuan parameter dinamik yang dibutuhkan untuk analisis respons dinamik, diperhitungkan akibat gaya-gaya gempa bumi, fondasi mesin dan angin, gelombang air dan gaya kejut lainnya. Dua parameter dinamik tersebut adalah modulus geser (G) dan rasio redaman (D). Besarnya modulus geser maupun rasio redaman, tergantung pada regangan geser, γ.
11/09/2015
PENENTUAN PARAMETER DINAMIK TANAH DAN BATUAN (lanjutan)
•
Modulus geser dapat diperoleh baik dari hasil uji lapangan maupun dari uji laboratorium. Sedangkan rasio redaman hanya dapat diperoleh dari hasil uji laboratorium.
Parameter dinamik tanah yaitu
• modulus geser, • rasio redaman • hubungan antara G/Gmax dengan regangan geser • rasio redaman dengan regangan geser , dapat diperoleh melalui 3 metode yaitu:
11/09/2015
Parameter dinamik tanah dapat diperoleh dengan : 1. Uji lapangan menggunakan cara geofisik,yakni melalui uji crosshole, uji suspension PS logging , dan cara empirik melalui uji penetrasi standar (SPT ) serta uji penetrasi statik (CPT ). Dalam metode ini hanya diperoleh kecepatan rambat gelombang geser (Vp dan Vs) dan melalui perhitungan dapat diperoleh modulus geser pada regangan kecil (Gmax) atau sebaliknya. Uji crosshole dilakukan di dalam lubang bor, di mana diperlukan minimal 2 lubang bor, tetapi dianjurkan dengan 3 lubang bor. Uji suspension PS logging dilakukan dalam 1 lubang bor dan harus terletak di bawah muka air tanah.
Parameter dinamik tanah dapat diperoleh dengan : (lanjutan) 2.Uji laboratorium dilakukan menggunakan alat r es o n a n t c o l u m n dan triaxial dinamik. Untuk regangan geser kecil (<10-3%) digunakan alat r es o n an t c o lu m n , dan untuk regangan besar (>10-3%) digunakan alat triaxial dinamik. 3.Metode empiris yang diperoleh dari literatur.
11/09/2015
4.5.2.1 Analisis Deformasi Permanen Cara Makdisi Seed Penentuan deformasi permanen dengan metode Makdisi & Seed menggunakan 2 buah grafik, yaitu grafik hubungan antara Kmax/űmax dengan Y/H(kiri) dan hubungan antara Ky/Kmax dengan Uk=U/(Kmax x g x T0) (kanan)
Peninjauan dilakukan pada y = 0,25 h; 0,50 h; 0,75 h dan h, dengan menggunakan kh pada periode ulang sesuai yang disyaratkan. Koefisien gempa rata-rata ks pada y yang berbeda-beda, seperti dijelaskan pada persamaan-persamaan tersebut di atas.
• • • • •
• • • • •
űmax = percepatan gempa maks di puncak dg. metode Seed-Martin Y = kedalaman bidang gelincir dari puncak H = tinggi bendungan Kmax = percepatan gempa maks. yang bekerja pada titik pusat bid. gelincir diperoleh dari grafik Gambar 7.1 Ky = diperoleh dengan melakukan analisis stabilitas dengan menvariasikan Kh, sehingga diperoleh suatu grafik hubungan antara FK dengan Kh , i pada FK = 1 diperoleh Kh yang sama dengan Ky . Ky > Kmax , tidak ada deformasi permanen. Ky < Kmax , ada deformasi permanen U = deformasi permanen dari grafik pada Gambar 7.2 T0 = periode predoman atau periode mode 1 g = gravitasi.
11/09/2015
Penentuan Percepatan Gempa Maksimum di Puncak •
Besarnya percepatan gempa maksimum pada setiap kedalaman Y dan waktu t menurut Seed dan Martin dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
•
Model Seed & Martin dalam formulasi űmax
•
Percepatan gempa maksimum di puncak dapat dinyatakan dengan persamaan:
n max u • • • • • •
•
n (0) San
…………………….. (7.12)
dengan: San : spektrum percepatan gempa Percepatan gempa maksimum di puncak bendungan untuk tiga mode yang pertama, dapat ditulis sebagai berikut: ű1max = 1 (0) Sa1 = 1,60 Sa1 ……… (7.13) ű2max = 2 (0) Sa2 = 1,06 Sa2 ……… (7.14) ű3max = 3 (0) Sa3 = 0,86 Sa3 ……… (7.15) Karena nilai-nilai maksimum pada setiap ragam terjadi pada waktu yang berbeda-beda, maka percepatan gempa maksimum di puncak bendungan diambil sebagai akar penjumlahan kuadrat dari percepatan gempa maksimum dari tiga mode pertama. űmax = [ (űn max )2 ]0,5
11/09/2015
Prosedur Analisis Deformasi Permanen Cara Makdisi - Seed » Lakukan studi risiko gempa dalam menentukan parameter gempa, untuk memperoleh percepatan gempa desain di permukaan tanah ad dan Ms pada perioda ulang sesuai dengan kriteria, spektrum percepatan gempa penormalan Sa/ad dengan redaman (damping ) D, dan koreksi pengaruh rasio redaman D dengan Cn . » Lakukan berdasarkan hasil analisis stabilitas pada Y/H = 0,25; 0,5; 0,75; 1 dengan mengubah-ubah nilai Kh pada bidang longsor kritis dengan data bahan t ; Φ’ dan c’. Gambarkan hubungan antara FK (faktor keamanan) dengan Kh dan tentukan percepatan gempa Ky (percepatan gempa kritis pada FK=1). » Tentukan parameter dinamik bahan Vsmax atau Gmax ; gambarkan grafik hubungan antara G/Gmax dan D dengan regangan geser ( γ) dari fondasi dan tubuh bendungan sesuai prosedur yang ditentukan dalam sub bab 5.4.
( •
•
•
» Hitung atau taksir nilai Vsmax : 1 =2,404Vs/H; T1=2 / 1 =2,614 Vs/H; Sa1=Cnxad x Sa/ad .....…(7.24) 2=5,520 Vs/H; T2=2 / 2 =1,138 Vs/H; Sa2=Cnxad x Sa/ad .....…(7.25) 3 = 8,654Vs/H; T3= 2 / 3 =0,726 Vs /H; Sa3=Cnxad xSa/ad ........ (7.26) rata)ek =0,195x(H/Vs)xSa1 ; dari grafik hubungan antara G/Gmax vs γ. Cari nilai G/Gmax pada (γrata)ek dan hitung G dan Vs yang baru serta ditulis dalam Gb dan Vsb. » Periksa ketelitian taksiran Vs dengan persamaan ((Vs –Vb)/Vs) x 100%. Bila taksiran lebih besar dari 5%, ulangi langkah 4 dan 5 dengan menggunakan taksiran Vs = Vb. Sedangkan bila taksiran kurang atau sama dengan 5% dengan hasil perhitungan, lanjutkan dengan langkah 6. » űmax = [ 2,56 Sa12 + 1,12 Sa22 + 0,74 Sa32 ] 0,5 .............……… (C.10) Dari grafik hubungan antara kmax/űmax dengan Y/H (Gambar 7.1) diperoleh kmax, dengan grafik hubungan antara Uk dengan Ms (Gambar 7.2) diperoleh Uk, sehingga bisa dihitung u =Uk/(kmaxxgxT1). Deformasi permanen yang terjadi tidak boleh melampaui 50% dari tinggi jagaan.
11/09/2015
Hubungan antara G/Gmax dengan regangan geser (kiri) dan Hubungan antara rasio redaman D dengan regangan geser, untuk lempung
Hub. antara mod. geser dan kecepatan rambat gelombang geser Gmax = ρ x V2 smax G = ρ x V2 s ρ = t/g dimana: • Gmax : mod. geser maksimum pada regangan geser γ < 10 -4%; • G : mod. geser pada regangan geser γ > 10-4%; • Vsmax : kecpt. rambat gelombang geser pada regangan kecil <10 -4 %; • Vs : kecpt. rambat gel. geser pada regangan geser γ>10 -4%; : berat volume total; • t • ρ : kerapatan massa; • g : gravitasi.
•
Bila Vsmax dan berat volume tanah diketahui, dapat dihitung nilai Gmax.
11/09/2015
Cara empiris memperoleh modulus geser Gmax Modulus Geser Maksimum (G 0) vs N SPT 5,0E+05 ) 4,5E+05 m / N 4,0E+05 k (
2
0
G3,5E+05 , m u 3,0E+05 m i s k 2,5E+05 a M r 2,0E+05 e s e G1,5E+05 s u l u 1,0E+05 d o M5,0E+04
0,0E+00 0
10
20
30
40
50
60
70
NSPT Imai-Yoshimura(semua jenis tanah)
Ohba-Toriumi (tanah alluvium)
Ohsaki-Iwasaki (semua jenis tanah)
Hara (tanah Kohesif)
Imai (semua jenis tanah)
Metode Seed dan Idriss (1970) Untuk tanah pasir dan kerikil : Berdasarkan kumpulan data hasil uji laboratorium Seed dan Idriss,
G =1000 x K2 x (σ’m)0,5 Gmax =1000 x K2max x (σ’m)0,5 σ’m = (1 + 2 Ko) σ’v dimana: G : modulus geser tergantung kepadatan relatif (psf); Gmax : modulus geser maksimum tergantung kepadatan relatif (psf); K2 : konstanta tergantung regangan geser dan kepadatan relatif; K2max : konstanta maksimum pada γ=10-4% dan kepadatan relatif; σ’m : tegangan efektif rata-rata (psf); σ’v : tegangan vertikal efektif (psf); Ko : tekanan tanah dalam keadaan diam.
11/09/2015
Hubungan antara G/Gmax dengan regangan geser (kiri) dan Hubungan antara rasio redaman D dengan regangan geser, untuk lempung
Hubungan antara rasio redaman D dengan regangan geser untuk pasir
11/09/2015
Hubungan antara G/Gmax dengan regangan geser (kiri) dan Hubungan antara rasio redaman D dengan regangan geser, untuk lempung
Deformasi permanen versus rasio percepatan gempa kritis dan percepatan maksimum rata-rata pada bendungan urugan (Makdisi dan Seed, 1978)
11/09/2015
4.5.2.2
Analisis Respons Dinamik
•
Bendungan dibagi dlm 2 kelompok : H 15 m dan H > 15 m. Setiap ketinggian dibagi lagi menurut nilai percepatan gempa maksimumnya, yaitu ad 0,25 g dan ad > 0,25 g.
•
Analisis dilakukan pada 2 tingkat gempa, yaitu a) tingkat gempa dengan persyaratan tanpa kerusakan, dan persyaratannya diperkenankan ada kerusakan tanpa keruntuhan. Pada persyaratan tanpa kerusakan untuk kelas risiko I, II, III, IV; untuk H 15 m dilakukan dengan cara Ea, sedangkan untuk H > 15m analisis dilakukan dengan cara Eb .
4.5.2. Analisis Respons Dinamik (lanjutan)
b) Tingkat gempa dengan persyaratan diperkenankan ada kerusakan tanpa keruntuhan untuk kelas risiko I, II, III, IV;
• • • • •
Untuk H 15m dilakukan dengan proses yang tergantung pada percepatan maksimum ad , yaitu: ad 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Ea ; ad > 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Ec ; Untuk H > 15 m dilakukan dengan proses yang tergantung pada ad yaitu: ad 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Eb; ad > 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Ec .
11/09/2015
Prosedur analisis stabilitas akibat beban gempa Kelas Risiko
Tinggi bendungan H15m
Persyaratan tanpa kerusakan (OBE) : I II III IV
Tinggi bendungan H>15m
ad 0,25g
ad > 0,25g
ad 0,25g
ad > 0,25g
Ea Ea Ea Tidak ada
Ea Ea Ea Tidak ada
Eb Eb Eb Eb
Eb Eb Eb Eb
Ea Ea Ea Tidak ada
Ec Ec Ec Tidak ada
Eb Eb Eb Eb
Ec Ec Ec Ec
Persyaratan diperkenankan ada kerusakan tanpa keruntuhan (MDE) : I II III IV
Catatan : Ea = analisis menggunakan cara koefisien gempa dengan persamaan (6.2) dan (6.3) Eb = analisis menggunakan cara koefisien gempa termodifikasi dengan persamaan (6.2), (6.5) dan (6.6). Ec =analisis dilakukan secara bertahap; dimulai dengan menggunakan cara k oefisien gempa termodifikasi. Bila FK 1,00 perlu dilanjutkan dengan analisis deformasi permanen menggunakan cara Makdisi-Seed dengan syarat deformasi tidak melebihi 50% dari tinggi jagaan. Bila masih tidak memenuhi, perlu dilanjutkan dengan analisis respons dinamik menggunakan cara elemen hingga.
Perhitungan/Analisis • Data yang diperlukan dalam perhitungan analisis dinamik bendungan terdiri dari data geometri bendungan (tinggi, h), data material (,c), data umum elevasi, data gempa (besaran gempa M, periode ulang T, percepatan gempa dasar ad, koefisien gempa kritis Ky, kedalaman pusat lingkaran gelincir z). • Dalam penentuan deformasi permanen dengan metode Makdisi & Seed tersedia dua buah grafik, yaitu grafik hubungan antara Kmax/űmax dengan Y/H dan hubungan antara Ky/Kmax dengan Uk = U/(Kmax x g x T0). • Parameter yang diuraikan, űmax adalah parameter yang dihitung secara iteratif dengan menggunakan cara Seed & Martin.
11/09/2015
Kemudian lakukan perhitungan sbb: • Modulus geser Gmax = smax, di mana Vs max = cepat rambat gelombang geser maksimum). Lihat metode Seed & Idriss (1970). • Vs dihitung dengan cara iterasi dan coba-coba, sehingga diperoleh G/G max = (Vs/Vsmax). • Berdasarkan periode predominan (Ts) yang dihitung dan hasilnya G/G max, ditentukan regangan geser dan redaman sesuai jenis tanahnya. • Bila redaman 5 %, dilakukan koreksi dengan faktor Cn sesuai prosedur dan rumus terkait. • Menghitung frekuensi alamiah dan periode ulang (T).
• • • •
• •
Menentukan nilai ragam percepatan gempa penormalan sesuai dengan periode predominan (Ts) dan dikoreksi dengan C n. Menghitung percepatan gempa maksimum (U max) di puncak bendungan untuk 3 periode pertama. Menghitung regangan geser rata-rata ekivalen , G/G max dan Vs. Membandingkan hasil Vs ini dengan Vs dari perhitungan awal, maka perhitungan Umax dapat digunakan untuk menghitung deformasi pada bidang longsoran kritis. Bila tidak, perhitungan diulangi dengan coba-coba Vs diambil sama dengan hasil perhitungan akhir dan seterusnya. Bila Vs sudah diperoleh, dihitung K max dari grafik hubungan antara z/h dan Kmax /Umax, sehingga Kmax = (z/h) Umax . Deformasi bendungan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan U = U (K max g To)/Kmax g T1 , di mana To =T1.
Apabila deformasi < ½ tinggi jagaan, bendungan masih memenuhi syarat. Namun, bila deformasi > ½ tinggi jagaan harus dilakukan perhitungan ulang mulai dari analisis stabilitas pseudostatik termodifikasi.
11/09/2015
Analisis Tegangan dan Regangan Dengan Metode Elemen Hingga No.
Program
Kemampuan
Keterangan
1
Plaxis 8.2.
Menghitung tegangan dan regangan baik waktu pembangunan maupun waktu terjadi aliran langgeng , untuk menilai apakah bendungan stabil atau tidak dari kontour / max < 1 (stabil)
Rembesan dapat dilakukan dalam program
2
Sigma-w
Sama dengan 1., hasil analisis dapat dipakai oleh Slope-w untuk analisis stabilitas
Rembesan dilakukan dengan Seep-w
Likuifaksi Proses transformasi setiap material padat menjadi cair (pasir lepas & jenuh). Peningkatan tekanan pori dari tanah pasiran menyebabkan reduksi kekuatan geser,bahkan hilang sehingga menyerupai cairan kental (viscous fluid) Diikuti oleh timbulnya penurunan tanah,didihan pasir,puntiran,retakan dll.
11/09/2015
Likuifaksi (lanjutan) Resiko : a)Keruntuhan daya dukung setempat b)Penurunan berlebihan c)Amblesan Perkiraan Likuifaksi : a)Umur & asal Geologi b)Kadar butiran halus dan Indeks Plastisitas c)Penjenuhan d)Kedalaman e)Perlawanan penetrasi tanah ( N SPT 30-60)
11/09/2015
11/09/2015
Bagan Alir stabilitas bendungan dengan Gempa Bagan alir metode analisis Studi kegempaan.
Penyelidikan geoteknik:
1. 2. 3. 4. 5.
1. 2. a) b) c)
Penyelidikan kondisi geologi regional Sejarah kejadian gempa Kondisi geologi regional Penentuan fungsi attenuasi Penentuan M, R, kedalaman gempa, percepatan gempa untuk periode ulang (deterministik, probabilistik atau peta gempa)
Pemboran, uji lapangan , uji laboratorium Tentukan parameter desain material dan fondasi n , sat, uu, cuu, , ’ cu, c’ cu (stabilitas statik) k (analisis rembesan) Gmax, hubungan G/Gmax dan D dengan regangan (analisis stabilitas dinamik)
Desain bendungan : 1) 2)
Jenis urugan dan geometri bendungan Isi waduk, muka air normal, muka air banjir, tinggi jagaan
Lakukan analisis stabilitas statik pada kondisi 1. 2. 3. 4.
Rubah geometri
Waktu pembangunan Rembesan tetap (steady seepage) Surut cepat J an gk a p an ja ng
Ya
Tidak
FK> FK min
2
Bagan Alir stabilitas bendungan dengan Gempa 2 Persyaratan tanpa kerusakkan (OBE) Sesuai kelas bendungan dengan T tentukan ad, , , K h = ad/g
Lakukan analisis stabilitas dinamik dengan metode koef gempa termodifikasi pada y/h = 0,25; 0,5 ; 0,75 dan 1 (udik +hilir) Dimana K ditentukan dengan K 0 = 0,5 x K h Untuk 0 < y/h < 0,4 K = K 0 x (2,5-1,85x (y/h)) Untuk 0,4 < y/h < 1,0 K = K 0 x (2,0-0,60 x (y/h))
Persyaratan diperkenankan ada kerusakkan tanpa keruntuhan (MDE), Sesuai kelas bendungan dengan tentukan ad , K h = ad /g
Lakukan analisis stabilitas dinamik dengan metode koef gempa termodifikasi pada y/h = 0,25; 0,5 ; 0,75 dan 1 (udik +hilir) Dimana K ditentukan dengan K 0 = 0,5 x K h Untuk 0 < y/h < 0,4 K = K 0 x (2,5-1,85x (y/h)) Untuk 0,4 < y/h < 1,0 K = K 0 x (2,0-0,60 x (y/h)) Hitutung stabilitas lereng dengan Program komputer pada y/h=0,25 0,5 ;0,75; 1
Hitung stabilitas lereng dengan Program komputer pada y/h=0,25 0,5 ;0,75; 1
Tidak
FK
Ya
FK>1 Analisis dinamik
3
Selesai
11/09/2015
Bagan Alir stabilitas bendungan dgn Gempa 3 Analisis alihan tetap dengan Cara Makdisi-Seed
Ya Selesai
10-02
Alihan < 0,5 tinggi jagaan Tidak
Analisis respons dinamik dengan Cara Satu dimensi Ekivalen program SHAKEM dan hitung alihan tetap
Analisis respons dinamik Cara 2 dimensi Ekivalen Quake/W, Flush, Quad-4 dan hitung alihan tetap
