Jurnal Perkeretaapian Indonesia Volume IV Nomor 1 Maret 2020                         P-ISSN: 2550-1127, E-ISSN: 2656-8780

## PERENCANAAN BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN PADA JEMBATAN KERETA API DI KOTA MADIUN
Adya Aghastya 1 , email: adya@api.ac.id Nanda Ahda Imron 2 , email: nanda@ppi.ac.id
1 Teknologi Bangunan dan Jalur Perkeretaapian, 2 Manajemen Transportasi Perkeretaapian Politeknik  Perkeretaapian Indonesia Madiun

## ABSTRAK
Pembangunan doble track yang melintasi kota madiun tepatnya di daerah Nambangan Lor melintasi sungai Bengawan Madiun. Pada sungai tersebut terdapat bangunan jembatan baru yang berada di sebelah  sisi  selatanjembatan  sebelumnya.  Sungai  bengawan  pada  musim  penghujan  mengalami debit  dan  banjir  yang  cukup  besar,  dampat  dari  banjir  tersebut  menyebabkan  terjadinya  gerusan sedimen  pada  sungai  dan  memungkinkan  menggerus  sedimen  pada  sekitaran  abutment  jembatan tersebut.  Untuk  mengurangi  dampak  gerusan  sedimen  pada  abutment  tersebut  maka  diperlukan suatu bangunan pengendali sedimen. Untuk merencanakan bangunan tersebut maka diperlukan data hujan minimal dari tiga stasiun hujan dimana hal tersebut untuk diperlukan untuk analisa hidrologi penentuan  hujan  rencana  tahunan,banjir  tahunan  dan  analisa  hidrolika  untuk  penentuan  dimensi bangunan tersebut. Adapun data hasil perencanaan diperoleh debuit banjir periode ulang 100 tahun sebesar  1557.992127  m3/det,kecepatan  aliran  8.319945  m/det,  lebar  mercu  peluap  3.362374m, kedalaman pondasi 2.971201 m, tebal lantai olak 2,1143 m, panjang lantai olak 16,5657 m. Kata Kunci: hidrologi,hidrolika ,check dam

## ABSTRACT
The  construction  of  a  double  track  railway  crossing  the  city  of  Madiun,  precisely  in  the NambanganLor area, crosses the BengawanMadiun  river which underlies the constructions  of a new bridge on the south side of the previous bridge. The condition of the Bengawan river in the rainy season has a large water discharge which causes a large flood. The impact of the flood caused scours  of  sediment  in  the  river  and  made  it  possible  to  erode  the  sediment  around  the  bridge abutment. Therefore, to reduce the impact of scour sediment on the abutment, a sediment control building is needed. In order to plan this construction, we need minimum rain cycle data from three rain stations which are needed for hydrological analysis, annual rain plan determination, annual flooding  and  hydraulics  analysis  to  determine  the  dimensions  of  the  building.  The  result  of  this planning obtained that the flood discharge period of 100-year return is 1557,992127 m3 / sec, the flow  velocity  is  8.319945  m  /  sec,  the  width  of  the  boiler  light  is  3,362374  m,  the  depth  of  the foundation is 2,971201 m, the thickness of the floor is 2,1143 m, and floor length is 16.5657 m. Keywords: hidrologi,hidrolika ,check dam

## 1 PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Untuk  mengurangi  dampak  dari  erosi  sedimen atau  penggerusan  sedimen  maka  diperlukan bangunan pengendali sedimen atau disebut check dam.    Check  dam  adalah  sebuah  bangunan kontruksi  yang  digunakan  untuk  mengurangi dampak  gerusan  sedimen  baik  lokal  maupun keseluruhan. check dam sendiri terdiri dari kepala
check  dam,kolam  olak  dan  ekor  check  dam  dan semua bangunan tersebut bergunan untuk mengurangi dampak dari gerusan sedimen terutama pada abutment jembatan.
Proses  perencanaan  check  dam  adalah  dimulai dengan  analisa  hidrologi  dan  kemudian  dilanjutkan analisa  hidrolika[1].  Hal  yang  dilakukan  pertama adalah  mencari  data  curah  hujan  stasiun  terdekat, mencari  curah  hujan  maksimum  periode  ulang tertentu  dan  kemudian  baru  mendapatkan  banjir
Jurnal Perkeretaapian Indonesia Volume IV Nomor 1 Maret 2020                         P-ISSN: 2550-1127, E-ISSN: 2656-8780
rencana.  Setelah  didapatkan  banjir  rencana  barui mendesain  bangunan  check  dam  tersebut  baru diberikan pengujian terhadap gaya angkat,guling, geser dan gempa. Hal tersebut diperlukan karena check dam nantinya air mengalir pada atas kepala check dam. Melihat perlunya bangunan check dam tersebut  maka  peneliti  membuat  judul  penelitian perencanaan  bangunan  pengendali  sedimen  pada jembatan kereta api kota madiun

## 2.  TINJAUAN PUSTAKA
Hidrologi  adalah  cabang  ilmu  Geografi  yang mempelajari  pergerakan,  distribusi,  dan  kualitas air di seluruh Bumi, termasuk siklus hidrolog i dan sumber  daya  air  (sholeh,  mochamad,  diktat hidrologi  Surabaya)[2]. Dalam  Ilmu  Hidrologi ada  sebuah  data  tentang  hujan  yang  sangat berperan  penting  dalam  pengambilan  data  hujan. Istilah  itu  adalah  hujan  rata-rata  atau  hujan  DAS (Daerah  Tangkapan  Air  atau  Daerah  Aliran Sungai).  DAS  adalah  daerah  dimana  air  hujan jatuh  kemudian  mengalir  menuju  saluran  atau sungai pada suatu stasiun yang ditinjau. Misalnya suatu lembah yang memiliki sebuah sungai, setiap air yang mengalir dari semua daerah tersebut saat hujan, baik itu dari atas bukit / gunung, lereng atau dataran yang menerima hujan itulah yang disebut dengan DAS.
Hidrolika adalah bagian dari “hidrodinamika” yang terkait dengan gerak air atau mekanika aliran. Ditinjau dari mekanika aliran, terdapat dua macam aliran  yaitu  aliran  saluran  tertutup  dan  aliran saluran terbuka[3].

## 3     METODOLOGI

## 3.1  Study literatur
Analisis  teori-teori  dari  beberapa  literature menganai kontruksi bangunan air yang berhubungan  dengan  check  dam  dan  yang mendukung dari internet.

## 3.2  Pengumpulan data
Dalam  proses  perencanaan  kontruksi  bangunan diperlukan data-data pendukung mengenai keadaan lingkungan daerah dari sekitar bangunan tersebut.  Beberapa  data  yang  dibutuhkan  antara lain:
a. Peta topografi
Peta  topografi  merupakan  peta  yang menggambarkan  siatuasi  lokasi  yang sangat luas dalam skala tertentu. Dari peta topografi  diperoleh  data  antara  lain  luas das dan panjang sungai.
a. Data hidrologi
Data-data  hidrologi  yang  diperlukan  antara lain  data  stasiun,  letak,  letak  stasiun  yang berpengaruh  terhadapo  DAS.  Umunya  data hujan  yang  dibutuhkan  minimal  adalah  10 tahun
b. Data survey lapangan Data survey lapangan adalah data-data yang didapatkan dari lokasi lapangan letak dimana bangaunan tersebut akan dibangun. Adapun data yang diperoleh adalah data lebar sungai, kedalaman dll.
Pengambilan sampel data dalam studi ini dilakukan melalui Survey sekunder yang dilakukan ke instansi yang terkait untuk mendapatkan data-data penunjang yang diperlukan, antara lain ke BPS, Direktorat lalu lintas dan PT. kerata api (persero)

## 3.3   Analisis Hidrologi
Analisis  hidrologi  disini  adalah  mementukan  debit banjir  rencana  dari  sungai  tersebut  untuk  periode ulang yang ditentukan [4] . adapun pentahapan untuk menentukan  debit  banjir  rencana  adalah  sebagai berikut:
a. mencari data stasiun hujan
b. mencari curah hujan minimal 10 tahun
c. menentukan statistic keutuhan data
d. menentukan luas area stasiun hujan
e. menentukan huja rata-rata dari stasiun hujan
f. menentukan huja dari das gabungan
g. menentukan hujan rencana maksimum
h. mendapatkan debit banjir maksimum
rencana dengan periode ulang yang ditentukan

## 3.4    Analisa hidrolika
Analisa hidrolika adalah untuk menentukan dimensi dan  stasbilitas  kobtruksi  bangunan[5].  Analisis hidrolika meliputi
a. dimensi main dam
b. tinggi main dam
c. tebal main dam
d. tinggi jagaan
e. kedalaman poindasi
f. panjang kolam olak
g. kemiringan main dam
h. dimensi sub dam
i. tinggi sub dam
j. tebal sub dam
k. kedalaman pondasi sub  dam
l. kemiringan sub dam
m. uji stabilitas

## 4.    HASIL PENELITIAN

## 4.1  Data Curah Hujan
Dalam perencanaan bangunan pengendali sedimen  di  jembatan  kereta    sungai  bengawan madiun bersumber dari tiga stasiun yaitu stasiun klegen, stasiun kanigoro dan stasiun  rejo agung yang dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut ini
Tabel  4.1  Perhitungan  bobot  luas  daerah  stasiun pengaruh
STASIUN KLEGEN(60) PG. KANIGORO(38) REJO AGUNG(36)
w1 0.26583927 w2 0.33634654 w3 0.39781419
Dari  hasil  koefisien  luas  stasiun  hujan  diperoleh hujan rata-rata terlihat pada tabel 4.2. dibawah ini

## Tabel 4.2 Curah hujan rata-rata
NO TAHUN Hujan rata-rata (mm) 1 2009 138.1766223 2 2010 228.9705049 3 2011 140.9583788 4 2012 111.3212876 5 2013 160.9752781 6 2014 78.77379255 7 2015 154.0402699 8 2016 280.5754503 9 2017 200.2477565 10 2018 111.5802521
Setelah  diperoleh  curah  hujan  harian  rata-rata maka  bisa  diramalkan  dengan  metode  gumble untuk  menentukan  curah  hujan  maksimum  pada periode  ulang  tahun  pada  tabel  4.3  yang ditentukan.
Tabel 4.3 curah hujan maksimum pada periode ulang tertentu
NO T XT (mm) 1 5 223.2578696 2 10 270.2906043 3 15 296.8260757 4 20 315.4055326 5 25 329.7165892 6 50 373.8021796 7 100 417.5622489
Hidrograf banjir rencana atau debit banjir rencana adalah debit banjir yang digunakan sebagai dasar untuk  merencanakan  tingkat  pengamanan  bahaya
banjir pada  suatau pengawasan daerah yang diamati. Debit  banjir  rencana  bisa  dihitung  pada  tabel  4.4 dengan  menggunakan  beberapa  metode  empiris antara lain.

## Tabel 4.4 Debit Tahunan Periode Ulang
NO T Q (m3/det) 1 5 833.0111356 2 10 1008.497858 3 15 1107.505984 4 20 1176.828935 5 25 1230.225797 6 50 1394.716248 7 100 1557.992127 4.2  Perhitungan Hidrolika Lebar Pelimpah Untuk menentukan lebar dasar pelimpah perencanaan  check  dam  digunakan  rumus  teori regime dan hasilnya pada tabel 4.5 dan tabel 4.6 B1= C.Q^1/2
Dimana :
B1= lebar sungai (m) Q=Debit C koefisien terhadap luas DAS

## Tabel 4.5 Tabel C
Luas Das (km) Nilai C A<1 2-3 1<A<10 3-4 10<A<100 4-5 100<A 3-6 Tabel 4.6 perhitungan lebar pelimpah B1=C*Q^1/2 169.7271 Q=debit rencana100th 1557.992 C=koefisien  terhadap luas DAS 4.3

## 4.3  Menentukan Tinggi air di atas pelimpah
Bagian  peluap  dirancang  cukup  lebar  untuk  dapat dilalui  debit  banjir  rencana  dengan  aman.  Lokasi, formasi  dan  bentuk  peluap  ditetapkan  dengan memperhitungkan arah aliran air. Dalam perencanaan umumnya digunakan berbentuk trapesium  sehingga  cukup  melewatkan  debit  banjir rencana tabel 4.7. Rumus yang digunakan adalah :
Q=2/15.C.2g^0.5. (3b1+2b2). H^3/2
Dimana:
Jurnal Perkeretaapian Indonesia Volume IV Nomor 1 Maret 2020                         P-ISSN: 2550-1127, E-ISSN: 2656-8780
Q = debit rencana (m 3 /detik) C = koefisien pelimpah (0,6 – 0,68) g = percepatan gravitasi (9,81 m/detik 2 ) B1 = lebar pelimpah bagian bawah (m) B2 = lebar muka air di atas pelimpah (m) = B1 + (2.m2.h) h = tinggi muka air di atas peluap (m) m2 = kemiringan tepi peluap
Tabel 4.7 Hasil perhitungan lebar pelimpoah dan tinggi air diatas pelimpah
C = koefisien pelimpah 0.6 g = percepatan gravitasi 9.81 B1=lebar pelimpah bawah 60 B2=lebar muka air 64 Q=(2/15)*C*√2*g*(3*b1+2*b2)*h^3/2  14.27497 h^3/2 5.936976 B2 = B1 + (2.m2.h) 0.338

## 4.4  Kecepatan Aliran diatas main dam
d = 2/3 h
A2= 1/2 . ( B1 + (m2.d)) . d
V1 = Q / A1
V2 = Q/A2 V = (V1 + V2)/2
Dimana :
h  =  tinggi  muka  air  di  atas  peluap  +  tinggi kecepatan (m) hv = tinggi kecepatan d = ketinggian air di atas mercu (m) A1  =  luas  penampang  basah  pada  ketinggian  air setinggi Check Dam (m)
A2 = luas penampang basah pada ketinggian air di atas Check Dam (m) V1= kecepatan air  di atas ambang V2= kecepatan air pada titik jatuh diatas ambang m/det

## Tabel 4.8 Perhitungan Kecepatan air diatas pelimpah
A1 409.46 d = 2/3 h 3.957984 A2= 1/2 . ( B1 + (m2.d)) . d 121.387 V1 = Q / A1 3.804992 V2 = Q/A2 12.8349 V = (V1 + V2)/2 8.319945
Untuk  menentukan  tebal  (lebar)  mercu  pelimpah (peluap)  pada  perencanaan  check  dam  sangat berbeda dengan perencanaan bending irigasi untuk
pengairan.  Mercu  pelimpah  pada  check  dam    haru kuat  terhadap  pukulan  aliran  sedimen.  Bagian  dari badan  main  dam  akan  menahan  tekanan  dinamik yang  cukup  besar.  Oleh  karena  itu  tebal  main  dam (B)seperti  gambar  4.1  dan  tabel  4.9  haru  mampu menahan tekanan tersebut.

## Gambar 4.1 Tebal mercu pelimpah
Rumus yang digunakan
BM=1/2,4n ( 0.06. v^2+h3. 1/2d)
Dimana Bm = lebar mercu peluap n = faktor keamanan v = kecepatan air di atas peluap
h3 = tinggi air di atas peluap d = tinggi air + tinggi energi di atas mercu

## Tabel 4.9 Lebar mercu pelimpah
Bm=(1/(2.4*n))*((0.06*v^2)+(h3*1/2 *d)) 3.36237 4 n=faktor keamanan 1 v=kecepatan air di atas peluap 8.31994 5 h3=tinggi air di atas peluap 1.97899 2 d=tinggi air+tinggi air di atas mercu 3.95798 4

## 4.5   Kedalaman Pondasi
Kedalaman  pondasi  main  dam  berhubungan  erat dengan kestabilan main dam tabel 4.10. Untuk rumus yang digunakan yaitu ȡ=(1/3+1/4)(H+h))
Dimana ȡ= kedalaman pondasi main dam H=tinggi efektif main dam dari dasar sungai sampai ke mercu

## H=tinggi air diatas pelimpah main dam
Tabel 4.10 Kedalaman Pondasi H 4.25 h 5.936976 δ1 3.395659 δ2 2.546744 δ 2.971201 H total 7.221201 Tebal Lantai olak t= 0.1 (0.6H1+3h-1)
Dimana :
t= tebal lantai olak H1= tinggi main dam (7.221201) h= tinggi air diatas mercu  (5.936976) maka diperoleh hasilperhitungan tevbal lantai olak sebesar 2,1143m

## 4.6   Panjang Lantai Olakan
Agar  energy  yang  jatuh  dari  main  dam  dapat teredam  maka diperlukan kolam olak tabel 4.11. Jarak  antara  sub  dam  dan  main  dam    dihitung dengan menggunakan persamaan berikut L= C (h1+h)
Dimana
L   = jarak natara main dam dan sub dam H1=ketinggian antara mercu dengan tebal lantai h= tinggi air diatas mercu c=kosntanta 1.5
Tabel 4.11 Nilai kolom tolak
h1 5.106836 h 5.936976 L 16.56572

## 5.    KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1  Kesimpulan
Berdasarkan  analisis  studi  yang  dilakukan diperoleh hasil debit banjir rencana selama periode ulang  100  tahun  sebesar  1557.992127m3/det, Dimensi  main  dam  lebar  dasar  pelimpah  sebesar 169.7271  m,,  tinggi  air  diatas  pelimpah  sebesar sebesar  3,5  m,  Kecepatan  alirn  diatas  main  dam sebesar  8.319945m  /det,  Tebal  mercu  pelimpah 3.362374m,  Kedalaman  pomdasi  main  dam sebesar  2.971201m,  Kemiringan  tubuh  bagiaan hilir sebesar 1.08312m, Kemiringan tubuh bagian hulu  sebesar 5.625849m, Tebal lantai olak sebesar 2.114364848  m,  Panjang  lantai  olak  sebesar 16.56572m,  Tinggi  sub  dam  sebesar  1.8053m,
Kedalaman  pondasi  sub  dam  0.7428m,  Tebal  sub dam  sebesar  1.630435m,  Kemiringan  sub  dam bagian  hilir  sebesar  1.08312m  dan  bagian  hulu sebesar 5.625849m

## 5.2 Saran
Pada  analisis  ini  masih  diperlukan  analisis  lanjutan kstabilan  kontruksi  bangunan  dimana  analisis tersebut meliputi analisis guling,geser, retak, gempa agar  memenuhi  dari  daya  dukung  tanah  yang diijinkan

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Departemen  Pekerjaan  Umum,  .  1983.  Sabo Design- volcano sabo technical centre (VSTC),
Yogyakarta.
[2] Sholeh, Mochamad: Diktat Hidrologi, Surabaya.
[3] Sosrodarsono,  suyono,  Ir,  1976,  hidrologi perbaikan dan pengaturan sungai, Yogyakarta.
[4] Soewarno  ,  1995:Hidrologi-Aplikasi  Metode Statistik untuk analisa data jlid I, nova,bandung.
[5] Suripin,  Ir,2003:  Sistem  Drainase  perkotaan berkelanjutan, Andi,Yogyakarta.