bab 3 rizky
-
Upload
wingga-aditya-ramadhion -
Category
Documents
-
view
93 -
download
0
description
Transcript of bab 3 rizky
-
7/16/2019 bab 3 rizky
1/35
BAB III
PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA
3.1. Perhitungan Kemiringan dan Kedalaman Sungai
3.1.1 Kemiringan Dasar Sungai Rerata
Perhitungan kemiringan dasar sungai rerata perlu dilakukan, karena pada setiap
penampang sungai mempunyai kemiringan yang berbeda.
Adapun cara yang dilakukan untuk mencari kemiringan rerata tersebut yaitu :
Gambar 3.1. Sketsa potongan memanjang sungai
Rumus yang digunakan dalam perhitungan :
1. Menghitung beda tinggi
H = Elevasi (n) Elevasi terendah
2. Slope = beda tinggi : jarak
Tabel 3.1 Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai Asli
No Patok Jarak Elevasi Beda tinggi Slope
1 P1 0,0 107,705 0,00 0,000
2 P2 29,95 107,296 0,41 0,014
3 P3 29,99 106,917 0,79 0,026
4 P4 26,89 106,622 1,08 0,040
5 P5 33,110 106,260 1,44 0,044
119,94
Jumlah 119,94 Rerata Slope 0,025
L1
P1
L3L2
P3P2 P4
-
7/16/2019 bab 3 rizky
2/35
Jarak : jarak antar patok
Elevasi : dari gambar
Beda tinggi : selisih antara patok dengan patok awal/acuan
Beda tinggi P1 dan P3 =107,705 106,917
=0,788
Slope : Beda tinggi dibagi dengan jarak antar patok
Slope di P3 = 0,788 /29,99
= 0,026
3.1.2 Kedalaman Sungai Maksimum
Debit sungai yang diperhitungkan untuk dimensi bendung adalah Q 25th. Untuk
menghitung kedalaman sungai maksimum, rumus yang digunakan adalah :
Q = A . V
V = 1/n . R2/3 . s0,5
dimana :
Q = debit aliran (m3/dt)
A = luas penampang basah saluran (m3)
V = kecepatan aliran (m/dt)
n = angka kekasaranManning
R = jari-jari hidrolis (m)
s = kemiringan saluran / slope
Untuk penentuan lebar bendung diambil lebar rata-rata dari bagian sungai yang
stabil. Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam penentuan lebar bendung ini,
yaitu :
1. Menentukan besar debit rencana, dalam hal ini dipakai Q50th = 45 m3/dt (ditentukan
oleh asisten ).
2. Mencoba-coba tinggi muka air (h) dengan Q50th, sehingga didapat luas penampang
basah melalui pengukuran secara langsung pada potongan melintang penampang
sungai per pias.
3. Penentuan keliling basah (P), dengan mengukur secara langsung pada potongan
melintang penampang sungai ( disini pada P2).
4. Penentuan jari-jari hidrolis ( R ), serta kecepatan aliran (V) dan debit (Q).
5. Setelah nilai h dan Q diketahui, maka dibuat lengkung debitnya. Dari sini akandiketahui nilai h pada Q50th = 45 m
3/dt, dimana keadaan sungai di sini masih dalam
-
7/16/2019 bab 3 rizky
3/35
keadaan asli. Dengan h yang diketahui tersebut akan kita dapatkan lebar muka air
sungai (T). Lebar muka air inilah yang akan dijadikan sebagai lebar bendung.
Hasil perhitungan selanjutnya ditabelkan
Tabel 32.. Perhitungan Sungai Asli (P1)
NO` Elevasi H (m) A (m2) P R T D
(Dr
Gambar)
(Elev n- Elev n-
0,5)
(Dr
Gambar)(Dr Gambar) (A/P)
(Dr
Gambar)
0 107.705 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.000
I 108.205 0.500 6.0027 32.603 0.1841 16.172 0.371
II 108.705 1000 15.3995 42.8598 0.3593 21.101 0.730
III 109.205 1.500 27.19475 53.7163 0.5063 26.276 1.035
IV 109.705 2000 41.9343 66.575 0.6299 32.603 1.286
V 110.205 2.500 59.8628 80.0547 0.7478 39.195 1.527
VI 110.705 3000 81.15825 93.951 0.8638 46 1.764
VII 110.995 3.2900 95.07795 102.1139 0.9311 50 1.902
Sumber : Hasil perhitungan
Elevasi : Dari Gambar H = 108,205 107,705
= 0,5
A : Dari Gambar P : Dari Gambar R = 6,0027 / 32,603
= 0,1841 T = Dari Gambar D = 6,0027 / 8,615
= 0,697
Tabel 3.3. Perhitungan Sungai Asli (P2)
No
Elevasi H (m) A (m2) P R T D
(Dr
Gambar)(Elev n- Elev n-1)
(Dr
Gambar)(Dr Gambar) (A/P)
(Dr
Gambar)
0 107.296 0.000 0.0000 0.0000 0.0000 0.000 0.000
I 107.796 0.500 2.2933 15.0170 0.1527 7.350 0.312
II 108.296 1.000 7.2083 25.7472 0.2800 12.642 0.570
III 108.796 1.500 15.1819 40.2483 0.3772 19.638 0.773
IV 109.296 2.000 26.8228 54.9204 0.4884 26.838 0.999
V 109.796 2.500 41.9675 68.7693 0.6103 33.734 1.244
VI 110.296 3.000 60.6115 83.6118 0.7249 40.877 1.483
VII 110.727 3.431 79.6549 96.8627 0.8223 47.416 1.680
Keterangan:
Nilai n untuk medium sand = 0,025
Slope yang digunakan = 0,025
Jadi untuk Q50 = 45 m3/dt, didapat h = 0,952m
Dengan h = 3,134 dari gambar didapatkan b = 49,378 m (Berdasarkan gambar 3.11)
-
7/16/2019 bab 3 rizky
4/35
Tabel 3.4 Kondisi Hidrolis Sungai
No A (m2) V Q Fr Keterangan
(Dr Gambar) (1/n*R2/3*S1/2) (V*A) Aliran
0 0 0 0 0 0
I 6.0027 2.0373 12.22940.919
9 sub kritis
II 15.3995 3.1815 48.99421.015
8super kritis
III 27.1948 3.9987 108.74381.042
4super kritis
IV 41.9343 4.6256 193.97311.044
3super kritis
V 59.8628 5.1862 310.45871.047
2super kritis
VI 81.1583 5.7098 463.39741.052
5super kritis
VII 95.0780 6.0025 570.70261.056
6
super kritis
Hasil Perhitungan
Contoh perhitungan pada pias I:
A : Dari Gambar V : 1/n x R 2/3 x S1/2
: 1/ 0,025 x (0,1841) 2/3 x (0,025)
: 2,0373 m/dt
Q : V / A
: 2,0373 / 6,0027: 12,2294 m3/dt
Fr :h
v
81,9
: 0,9199 < 1 aliran Subkritis
-
7/16/2019 bab 3 rizky
5/35
Gambar 3.2. Lengkung Debit Sungai Asli
Dari perhitungan di atas dengan Q =45 m3/dt, diperoleh h = 0,952
Keterangan tabel :
1) Daerah piasan pada penampang sungai
2) Kedalaman sungai
3) Luasan sungai dengan menghitung pias-pias sungai,dengan cara :
-.Membagi tiap pias menjadi persegi dan sisanya adalah bagian yang tidak simetris.
- Tiap satu sentimeter persegi luasannya 1 m2 (untuk skala 1 : 100)
- Sisa dari pias yang berbentuk asimetri luasannya dihitung dengan menghitung
banyaknya kotak-kotak kecil dalam kertas grafik tersebut..
4) Keliling basah (P), pengukuran langsung pada potongan melintang saluran (dengan
menggunakan benang, lalu diukur panjang benang tersebut )
5) Jari-jari hidrolis (R), didapat : R = A/P
6) Kecepatan aliran (V), dipakai rumus Manning :
V = 1/n . R2/3 . S1/2
Dimana : n = 0,025 (jenis batuan medium sand)
S = Slope asli sungai = 0,025
-
7/16/2019 bab 3 rizky
6/35
7) Debit yang lewat, digunakan rumus :
Q = A x V
Contoh perhitungan :
Pada pias 1 m,1. A = 6,0027 m2
2. P = 32,6030 m
Nilai A dan P didapat dengan cara mengukur dari gambar
Maka,
3. R = A / P
R = 6,0027 / 32,6030 = 0,18411` m
4. v = 1/n x R2/3 x S0.5
v = 1/0,025 x 0,18411 2/3 x 0,0250,5 = 2,04683 m/dt
5. Q = v x A
Q = 2,04683 x 6,0027 = 12,28650 m3/dt
3.2. PenentuanSite Bendung
Pemilihan Lokasi Bendung
Gambar 3.4. Lokasi Site Bendung
Keterangan Gambar :
Pemilihan lokasi yang tepat untuk dibangunnya sebuah bendung adalah pada bagian
sungai yang lurus. Dimana pada bagian tersebut tidak terjadi adanya endapan
maupun gerusan.
Faktor faktor yang mempengaruhi penetuansite bendung adalah :
Data Geologi, meliputi :
1. Kondisi umum permukaan tanah daerah yang bersangkutan
2. Kondisi geologi lapangan
3. Kedalaman lapisan keras
Daerah yang sesuai untuk bendung
Daerah yang sesuai untuk bendung
endapan
endapan
gerusan
gerusan
-
7/16/2019 bab 3 rizky
7/35
4. Permeabilitas tanah
Data Mekanika Tanah, meliputi :
1. Bahan pondasi
2. Bahan konstruksi
3. Sumber bahan timbunan
4. Parameter tanah yang harus digunakan
Data Topografi, meliputi :
1. Peta daerah aliran sungai
2. Peta situasi untuk letak bangunan utama
3. Gambar potongan memanjang dan melintang sungai
Data morfologi, meliputi :
1. Kandungan sedimen
2. Distribusi ukuran butiran
3. Perubahan perubahan yang terjadi pada dasar sungai
3.3. Desain Saluran Pengelak Sementara
Saluran pengelak yaitu saluran yang dibuat untuk mengalihkan aliran air
selama pelaksanaan konstruksi bangunan (bendung). Biasanya terletak di dekat atau
turap baja. Kapasitas saluran pengelak direncanakan berdasar debit dengan kala ulang
10 - 20 tahun.
Gambar 3.4. Desain Saluran Pengelak Sementara
Turap
-
7/16/2019 bab 3 rizky
8/35
Urutan perencanaan :
Data yang diperlukan :
Q10tahun = 5,3 m3/dt ( rencana )
n = 0,025
b / h = 3,5 (Tabel De Voss)
m = 1,5 (Tabel De Voss)
v = 0,7 m/dt (Tabel De Voss)
Perhitungan :
A = (b + mh) h = (3,5h +1,5h)h = 5 h2
P = b + 2h (m2 + 1)0.5 = 3,5h + 2 h 3.25 = 7,1056 h
R = A / P = 5 h2 / 7,1056 h = 0,7037 h
Q = V . A
5,3 = 0,7 x 5 h2
h2 = 1,51429
h = 1,2306 m
Maka :
b = 3,5 h = 4,3070 m
A = 5 h2 = 5 x (1,2306 2)
= 7,5714 m2
P = 7,1056 h = 7,1056 x 1,2306
= 8,7438 m
R = 7,5714: 8,7438
= 0,9103
w = 1/3 x h
= 1/3 x 1,2306 = 0,4102 m
H = h + w
= 1,2306+ 0,4102
= 1,6408 m
T = b + 2.m.h
= 4,3070 + 2.1,5. 1,2306
= 7,9987 m
-
7/16/2019 bab 3 rizky
9/35
D = A/T
= 7,5714 / 7,9987= 0,9466 m
V = 5.032
1xSxR
n
0,7 =5.03
2
0,8659025,0
1xSx
maka S = 0,00037
Cek Aliran :
Dxg
FrV
=
= 9466,081,97,0
x
= 0,2297 < 1 aliran sub kritis
Tabel 3.5 Perhitungan Saluran Pengelak sementara
Q10(m3/dt) b/h m V(m/dt) n A(m2) h(m) b(m) P(m)
65,3 3,5 1,5 0,7000 0,0250 7,57141,230
6
4,307
08,7438
R(m) s T(m) D(m) Fr Aliran
0,866 0,00037 8,811 7,999 0,230 subkritis
3.4. Penentuan Elevasi Puncak Mercu Bendung
Elevasi puncak mercu bendung ditentukan berdasarkan elevasi sawah tertinggi
yang akan diairi, ditambah dengan total kehilangan tinggi tekan pada bangunan-
bangunan dan saluran-saluran yang ada pada jaringan tersebut.
Diketahui :
Elevasi dasar sungai = + 107,705
Elevasi sawah tertinggi = + 109,450............................. (ditentukan asisten)
-
7/16/2019 bab 3 rizky
10/35
Maka perhitungan elevasi mercu bendung :
1. Elevasi sawah tertinggi = + 109,450
2. Tinggi air di sawah = 0,10
3. Kehilangan tekanan dari saluran tersier ke sawah = 0,10
4. Kehilangan tekanan dari saluran tersier ke sekunder = 0,10
5. Kehilangan tekanan dari saluran primer ke sekunder = 0,10
6. Kehilangan tekanan akibat kemiringan saluran = 0,15
7. Kehilangan tekanan pada alat ukur = 0,40
8. Kehilangan tekanan dari sungai ke saluran primer = 0,20
9. Persediaan untuk eksploitasi = 0,10
10. Persediaan untuk lain-lain = 0,25 +
Elevasi Mercu Bendung = + 110,950
Tinggi bendung = Elevasi mercu bendung Elevasi dasar sungai
= 110,950 107,705
= 3,245 m
3.5. Penentuan Lebar Efektif Bendung
Lebar bendung adalah jarak antara pangkal bendung (abutment), sebaiknya
sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil.
Dalam menentukan lebar bendung, faktor utama yang dapat dipakai adalah
pertimbangan lebar sungai yang ada. Ketentuan untuk lebar maksimum bendung adalah
1.2 kali lebar rerata sungai pada ruas yang stabil. Hal ini mempunyai tujuan agar
setelah bendung dibangun, tidak terlalu banyak mengganggu aliran sungai.
Lebar efektif bendung (Be) dihubungkan dengan lebar bendung yang
sebenarnya / lebar mercu bendung (B) dengan persamaan :
Be = B 2.(n.Kp + Ka). He
B = b p - tDimana :
Be = lebar efektif bendung
B = lebar mercu bendung
b = lebar bendung (lebar sungai)
-
7/16/2019 bab 3 rizky
11/35
p = lebar pintu penguras
t = jumlah lebar pilar
Kp = koefisien kontraksi pilar
Ka = koefisien kontraksi dinding sampingHe = tinggi tekan total di atas mercu
n = jumlah pilar
Data perencanaan lebar bendung :
Lebar sungai asli = 49,378 m ( dari peta )
Lebar bendung/sungai (b) = 49,378 x 1,2 = 59,254 m
Jumlah pilar (n) = 3
Tebal pilar utama = 2 m
Tebal pilar penguras = 2 m
Lebar pintu penguras (p) = 59,254101sungaiLebarx)
101
61( x=
= 5,93 m, menggunakan 3 pintu masing-masing dengan lebar 1,98 m dan
keduanya dipisahkan oleh 2 buah pilar dengan tebal masing-masing pilar 1 m
Pilar direncanakan (dari tabel 4.3 KP-02 Bangunan Utama, hal.40)
Kp = 0.01 (pilar berujung bulat)
Ka = 0.1 (pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran
dengan 0,5 . H1 > F > 0,15 H1 )
Dengan tiga pintu pembilas yang masing-masing 1,98 m, sehingga lebar
mercu:
B = b ( pembilas + pilar ) pilar utama dinding penahan
= 59,254 (5,93 +2) 2 - (2 x 0,5)
= 48,33 m
Lebar efektif bendung :
Be = B 2.(n.Kp + Ka). He
= 48,33 2.(2.0,01 + 0,1). He
= 48,33 0,24 He
-
7/16/2019 bab 3 rizky
12/35
Perhitungan He :
Cd = 1,28 (asumsi)Rumus :
Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5
45,5 = 1,28 . 2/3. (2/3. 9,81)0.5. (48,33 0,24.He). He1.5
45,5 = 2,1823 (48,33 0,24.He). He1.5
20,84956 = ( 48,33 0,24.He). He1.5
Dengan cara coba-coba didapat He = 0,63 m
Be = 46,08 0,24.(0,63)
= 45,93 m
A = Be ( P + He )
= 45,93 (3,948 + 0,63)
= 210,268 m2
V =A
Q
=210,268
5,49
= 0,24 m2/dt
Hd = He - (V2 / 2g)
= 0,63 (0,242 / 2 . 9,81)
= 0,63 m
3.6. Perencanaan Mercu Bendung
3.6.1. Desain Mercu Bendung (Up Stream dan Down Stream)
Ada 2 tipe bendung yang biasa digunakan di Indonesia, yaitu :
Tipe Bulat
Tipe Ogee, ada 4 macam :
1. Ogee I 3. Ogee III
2. Ogee II 4. Ogee IV
-
7/16/2019 bab 3 rizky
13/35
Gambar 3.6. Bentuk-bentuk bendung mercu Ogee
Dalam perencanaan ini digunakan mercu bendung tipe Ogee II
Data-data teknis yang diketahui :
Lebar mercu bendung (B) = 48,33 m
Lebar bendung efektif (Be) = 48,33 m
Debit rencana (Q) = 45,5 m3/dt
Elevasi dasar sungai = + 107,705
Elevasi puncak bendung = + 110,950
Tinggi bendung (P) = 3,245 m
Persamaan Bentuk Pelimpah Ogee II
X1,810 = 1,939 . Hd0.810. Y Y = 1
X1.836 = 1,939 . (0,63)0.810. Y 1 = 1,439 . X0.810
Y = 0,784 . X1,810 X0.810 = 0,695
Y = 1,439 . X0.810 X = 0,647 m
Y = 0,784 . (1,090) 1.810
= 0,353 m
-
7/16/2019 bab 3 rizky
14/35
Tabel 3.5. Persamaan Bentuk Pelimpah Ogee II
X Y
0,100 0,011
0,200 0,041
0,300 0,086
0,400 0,146
0,500 0,219
0,600 0,307
0,647 0,353
Untuk Mercu Type Ogee II :
R1 = 0,21 x Hd Jarak R1 = 0,237 x Hd
= 0,21 x 0,61 = 0,237 x 0,61
= 0,1081 m = 0,0813
R2 = 0,68 x Hd Jarak R2 = 0,139 x Hd
= 0,68 x 0,61 = 0,139 x 0,61
= 0,3984 m = 0,1202 m
3.6.2. Tinggi Muka Air di atas Mercu Bendung Bagian Hulu dan Hilir
Pengukuran tinggi muka air di atas mercu bendung dilakukan sedikit agak ke
hulu, yaitu sebelum air berubah bentuk permukaannya mengikuti kelengkungan mercu.
Besar debit yang melewati bendung :
Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5
Dengan :
Be = lebar efektif bendung
He = tinggi total energi
Cd = C0 . C1 . C2
= koefisien debit
Koefisien debit (Cd) adalah hasil dari :
Co : konstanta (= 1,30)
C1 : fungsi P/Hd dan He/Hd
C2 : faktor koreksi untuk permukaan hulu
Langkah-langkah perencanaan Cd :
-
7/16/2019 bab 3 rizky
15/35
1. Asumsi Cd.
Menghitung Hd
V =A
Q=
( )HePBeQ
+
Hd =g
VHe
2
2
2. Co = 1.3 (konstanta)
3. Menghitung P / Hd
4. Menghitung He / Hd
5. Mencari C1 (KP 02 Bangunan Utama grafik 4.10 hal.49)
6. Menghitung P/He
7. Mencari C2 (KP 02 Bangunan Utama grafik 4.7 hal 45)
8. Menghitung Cd = Co . C1 . C2
9. Apabila Cd asumsi = Cd hitung asumsi benar.
Perhitungan penentuan nilai Cd
1. Cd = 1,28 He = 0,61 m
2. Be = 48,17 m
3. V = 0,24 m/dt Hd = He (V2/2g)
= 0,61 (0,242
/ 2 . 9,81)
= 0,61 m
4. Co = 1,3 (konstanta)
5. P / Hd = 3,948 / 0,63 = 5,35
6. He / Hd = 0,63 / 0,63 = 1,005
7. Dari grafik didapatkan C1 = 0,99
8. P / He = 3,948 / 0,63 = 5,33
9. Untuk kemiringan muka hulu bendung 1 : 0,67 dari grafik didapat C2 = 0,99810. Cd = Co . C1 . C2
= 1,3 x 0,99 x 0,998
= 1,28443 1,28
11.Cd hitung (=1,28) sama dengan Cd asumsi (=1,28) .. OK !!
12. Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5
= 1,28. 2/3. (2/3. 9,81)0.5. 48,17. 0,611,5
= 50,17 m3
/dt
Q hit Q rencana OK !!
-
7/16/2019 bab 3 rizky
16/35
3.6.3. Profil Muka Air di Atas Bendung
Loncatan hidrolis yaitu naiknya air secara tiba-tiba dari air yang mengalir
dengan kecepatan tinggi berkedalaman rendah bergabung dengan air yang mengalir
dengan kecepatan rendah dan berkedalaman tinggi.
Tinggi loncatan hidrolis tergantung dari kecepatan dan banyaknya air yang
meloncat. Untuk loncatan hidrolis harus diperhitungkan agar kedalaman air di hilir tidak
kurang dari kedalaman konjugasi, karena loncatan akan bergerak ke hilir sehingga
loncatan akan menghempas bagian sungai yang tidak terlindungi yang umumnya
menyebabkan penggerusan yang luas.
Langkah perhitungan :
1. Tentukan harga Z
2. Dengan coba-coba didapat nilai Yz
3. Hitung Vz dan Fz
4. Elevasi lereng bendung = elevasi mercu bendung z
5. Elevasi muka air = elevasi lereng bendung + Yz
Persamaan yang digunakan :
1. Perhitungan Yz
)(62,19 YzHeZVz +=
2. Perhitungan Vz
YzBe
QVz
.=
3. Perhitunga Fr
Yz
VzFr
.81,9=
4. Elevasi lereng bendung =110,950 Z
5. Elevasi muka air = Elevasi lereng bendung + Yz
-
7/16/2019 bab 3 rizky
17/35
m0,890
93,45
49,5
1,28
1
1
3/2
3/2
=
=
=
Be
Q
cHo
Yzg
VzFz
YzHezgYzBe
Q
YzBe
QVz
YzVzBe
Q
YzHezgVz
.
0(.2.
.
.
)(.2
=
=+
=
=
+=
Dengan :
Q = debit rencana yang mengalir = 45,5 m3/dt
Be = lebar efektif bendung = 48,33 m
Vz = kecepatan aliran air pada kedalaman kritis
Yc = kedalaman kritis
Fz = bilanganFroude
z = 0,50 m ( didaatkan dari peta )
Z = P + z = 3,245 + 0,5 = 3,745 m
Data Teknis :
Q = 45,5 m3/dt
Be = 48,33 m
He = 0,61 m
Hd = 0,61 m
P = 3,245 m
g = 9,81 m/dt2
Z = P + z
= 3,245 + 0,5
= 3,745 m
Perhitungan :
0Yz)(BeQ
Yz)-He(Zg2 =
+
-
7/16/2019 bab 3 rizky
18/35
0Yz)(48,33
49,5Yz)-63,0(4,44881,92 =
+
Dengan cara coba-coba didapatkan nilai Yz = Yu = 0,110 m
Vz =
BeYz
Q
=33,4811,0
5,45
= 9,25 m/dt
Fz =Yzg
Vz
=
11,081,9
25,9
= 8,82 m
Perhitungan selanjutnya ditabelkan
Tabel 3.6. Perhitungan Profil Aliran
Z Yz (coba-coba) \/2.g.(z + He - Yz)\ Q/(B*Yz) Hasil Akhir
0.500 0.22413 4.16749030 4.16812483 0.00
1.000 0.17614 5.30278173 5.303687 0.00
1.500 0.15070 6.19908609 6.19909709 0.002.000 0.13405 6.96887872 6.96889172 0.00
2.500 0.12202 7.65579899 7.65581378 0.00
3.000 0.11279 8.28265980 8.28267624 0.00
3.500 0.10540 8.86326207 8.86328002 0.00
4.000 0.09931 9.40674721 9.40676659 0.00
4.500 0.09418 9.91955763 9.91957835 0.00
3.633 0.10367 9.01092912 9.01100533 0.00
3.6.4. Kontrol Terhadap Kavitasi
R = 0,68. Hd
= 0,68.0.61
= 0,4148 m
R
Hd=
4148,0
61,0= 1,4706
Dari gambar 4.4 (KP-02) bangunan utama halaman 43, maka didapatkan :
He
gP.
= 0,04
g
P
.= 0,04.He
= 0,04.0,63
g
P
.
= 0,0252 > -1 (aman)
-
7/16/2019 bab 3 rizky
19/35
3.7. Perencanaan Kolam Olakan
3.7.1 Kriteria Desain Kolam Olak
Tipe kolam olak yang akan direncanakan di sebelah hilir bangunan bergantung
pada tinggi energy air yang masuk, yang dinyatakan dengan bilangan Froude, dan pada
bahan konstruksi klam olka.
Berdasarkan bilangan Froude, dapat dibuat pengelompokan pengelompokan
berikut dalam kolam olak :
(1). Untuk Fru 1,7 tidak diperlukan kolam olak; pada saluran tanah, bagian hilir harus
dilindungi dari bahaya erosi ; saluran pasangan batu atau beton tidak memerlukan
lindungan kusus.
(2). Bila 1,7 < Fru 2,5 maka kolam olak diperlukan untuk meredam energy secara
efektif. Pada umumnya kolam olak dengan ambang ujung mampu bekerja dengan
baik. Untuk penurunan muka air Z < 1,5 m dapat dipakai bangunan terjun.
(3). Jika 2,5 < Fru 4,5 maka akan timbul situasi yang paling sulit dalam memilih
kolam olak yan tepat. Loncatan air tidak terbentuk dengan baik dan menimbulkangelombang sampai jarak yang jauh disaluran. Cara mengatasi adalah
mengusahakan agar kolam olak untuk bilangan Froude ini mampu menimbulkan
olakan ( turbulensi ) yang tinggi dengan blok halangnya atau menambah intensitas
pusaran dengan pemasangan blok depan kolam. Blok ini harus berukuran besar
( USBR tipe VI ).
Tetapi pada prakteknya akan lebih baik tidak merencanakan kolam olak jika 2,5 4,5
Untuk bilangan bilangan Froude diatas 4,5 loncatan airnya bisa mantap dan
peredaman energy dapat dicapai dengan baik. Kolam olak USBR tipe III kusus
dikembangkan untuk bilangan bilangan itu. Pada gambar 6.5 ditunjukkan dimensi
dimensi dasar kolam olak USBR tipe III.
Apabila penggunaan blok halang dan blok muka tidak layak ( karena bangunan itu
dibuat dari pasangan batu ) kolam harus direncanakan sebagai kolam loncatan air
dengan ambang ujung ( lihat pasal 3.4 ). Kolam ini akan menjadi panjang tetapi
dangkal.
-
7/16/2019 bab 3 rizky
22/35
Gambar 3.4 Kolam USBR Type III (KP-04,Hal:105)
Kedalaman Air Saat Mulai Meloncat
Pada dasar hilir didapatkan :
Yj = Y1 = Yz = 0,112 m
Dengan : Yj = kedalaman air saat mulai meloncat.
Hj = Yj + ( Vj2 / 2.g) Vj = 9,251 m/dt
= 0,112 + ( 9,2512 / 2x 9,81)
= 4,47436 m
q = Vjx Yj
= 9,251x 0,112
= 1,038 m3/dt
Yj = q / ).(.2 YjHjg
0,112 = 1,038 / )97849,4(81,92 Yjxx
Dengan cara coba-coba didapat Yj = 0,112 m
3.7.3. Kedalaman Konjugasi (Loncatan Air)
Data : Q = 45,5 m3/dt
Be = 48,33
g = 9,81 m2/dt
P = 3,245 m
-
7/16/2019 bab 3 rizky
23/35
Z = P + z = 3,245 + 0,5 = 3,745 m
Perhitungan :
Vz = BeYzQ
=33,48112,0
5,45
= 9,25 m/dt
Fz =Yzg
Vz
=112,081,9
25,9
= 8,82 (Superkritis)
Karena aliran superkritis, maka kedalaman air setelah loncatan adalah :
Y2 = ( )1812
1 2+ FrYj
= ( )1)33,7(81)112,0(2
1 2+
= 1,344 m
Maka, tinggi muka air di hilir bendung :
Y1 = 0,112 m
Y2 = 1,344 m
Sehingga,
hv1 =g
V
.2
2
1
=81,9.2
251,92
= 4,362
V2 =2.YBe
Q
=344,1.33,48
5,45
= 0,700 m/dt
hv2 =g
V.2
2
2
-
7/16/2019 bab 3 rizky
24/35
=81,9.2
700,0 2
= 0,0366
E1 = Y1 + hv1
= 0,112 + 4,362
= 4,975 m
E2 = Y2 + hv2
= 1,344 + 0,0366
= 1,3806 m
Energi di hilir setelah kolam olakan :
Y3 = Y2 + z
= 1,344 + 0,5
= 1,844 m
V3 =3.YBe
Q
=844,1.33,48
5,45
= 0,510 m/dt
hv3 =g
V
.2
23
=81,9.2
510,0 2
= 0,0133 m
E3 = Y3 + hv3
= 1,844 + 0,0133
= 1,8573 m
3.7.4. Panjang Loncatan Hidrolis
Loncatan hidrolis yaitu naiknya air secara tiba-tiba dari air yang mengalir
dengan kecepatan tinggi berkedalaman rendah bergabung dengan air yang mengalir
dengan kecepatan rendah dan berkedalaman tinggi.
Tinggi loncatan hidrolis tergantung dari kecepatan dan banyaknya air yang
meloncat. Untuk loncatan hidrolis harus diperhitungkan agar kedalaman air di hilir tidak
kurang dari kedalaman konjugasi, karena loncatan akan bergerak ke hilir sehingga
-
7/16/2019 bab 3 rizky
25/35
loncatan akan menghempas bagian sungai yang tidak terlindungi dan umumnya
menyebabkan penggerusan yang luas.
Panjang loncatan hidrolis dapat didefinisikan sebagai jarak antara permukaan
depan loncatan hidrolik sampai suatu titik pada permukaan depan suatu gulungan
ombak yang menuju ke hilir.
Rumus untuk perhitungan panjang loncatan hidrolis :
1. Rumus Menurut KP 02
Lj = 7,91958 ( Y2 Yu)
Dengan :
Lj = panjang loncatan
Yu = kedalaman air sebelum loncatan = 0,112 m
Y2 = tinggi loncatan di hilir = 1,344 m
Jadi :
Lj = 5 (Y2 Yu)
= 5 (1,344 0,112)
= 7,91958 m 8 m
3.7.5. Elevasi Dasar Kolam Olakan
Aliran yang melalui mercu pelimpah mempunyai kecepatan yang sangat tinggi,
dengan kondis aliran superkritis dapat menimbulkan kerusakan berupa penggerusan
pada bagian pelimpah (belakang), sehingga akan dapat menyebabkan terganggunya
stabilitas bendung tersebut. Untuk menghindari hal tersebut, perlu upaya untuk
mengubah kondisi aliran superkritis, yaitu dengan meredam energi aliran tersebut.
Untuk itu ada beberapa tipe peredam energi, antar lain :
- Type loncatan (Water jump Type)
- Type Kolam Olakan (stilling Bazin Type)
- Type Bak Pusaran (Roller Bucker type)
Pada percobaan bendung ini, untuk peredam energi dipilih type kolam olakan,
dalam hal ini kolam olakan datar. Kolam olakan datar mempunyai empat tipe yang
dibedakan menurut hidrolika alirannya dan konstruksi (kondisi).
Dari perhitungan sebelumnya diketahui :
Elevasi mercu bendung = + 110,570
Y1 = 0,112 mY2 = 1,344 m
-
7/16/2019 bab 3 rizky
26/35
P+z= 3,745 m
Maka : Elevasi dasar kolam olak = elevasi mercu bendung (P + z)
= + 110,950 3,745
= + 107,205
3.7.6. Dimensi Kolam Olakan
Data teknis :
Fr = 8,818
Y1 = 0,112 m/dt
V = 9,77 m/dt
Untuk 4,5 < Fr < 13 dan V < 18 m/dt, maka digunakan Kolam Olakan USBR Tipe III
Kedalaman air di kolam olakan
Yb = ( )1812
1 2+ FrYj
= ( )1)818,8(81)112,0(2
1 2+ = 1,344 m
Panjang kolam olakan
Lb = 2,7 x Yb
= 2,7 x 1,411
= 3,81052 m 3,811 m
Jarak buffel blocks dengan chute balok (La)
La = 0,82 x Yb
= 0,82 x 1,344
= 3,629 m
Tinggi (ac), panjang (pc), lebar (bc), jarak (sc) antara chute balok
Yu = Yj
= 0,112 m
Jarak chute balok dengan dinding (dc)
dc = 0,5 x Yu
= 0,5 x 0,112
= 0,056 m
Tinggi blok halang :
n3 =
( )
+
6
4 FrYj
-
7/16/2019 bab 3 rizky
27/35
=( )
+
6
818,84112,0
= 0,240 m
Lebar dan jarak antara balok halang (n)
n = 0,75 x n3
= 0,75 x 0,240
= 0,180 m
Tebal Ujung Block Halang (tb)
tb = 0,2 x n3
= 0,2 x 0,240
= 0,048
Jarak antara blok halang dengan dinding (db)
db = 0,375 x n3
= 0,375 x 0,240
= 0,090 m
Tinggi end sill (ambang ujung)
As =( )18
18 FrYu +
=( )18
818,818112,0 +
= 0,167 m
3.8. Perencanaan Apron (Lantai Bendung)
3.8.1. Perencanaan Tebal Apron
Apron Hulu
Tebal apron di hulu bendung direncana untuk menahan gaya uplift pada pondasi
serta mengurangi penetapan panjang lantai. Apron hulu lebih ditujukan untuk
menjaga stabilitas aliran di hulu bendung.
Apron Hilir
-
7/16/2019 bab 3 rizky
28/35
Sama halnya dengan apron hulu, apron hilir juga direncana untuk menahan
gaya uplift pada pondasi serta mencegah terjadinya gerusan di hilir bendung.
Perencanaan panjang apron ditujukan untuk menahan bahaya piping. Bahaya
piping atau erosi bawah tanah disebabkan karena naiknya dasar galian atau rekahnya
pangkal hilir bendung. Karena penambahan tebal apron saat ini kurang ekonomis, maka
alternatif turap cukup baik untuk dilaksanakan karena menambah trayektori aliran.
Data Perencanaan
1. Up stream
Elevasi dasar = + 107,705
Elevasi mercu = + 110,950
Tinggi air di atas mercu (Hd) = 0,61
Tinggi garis energi (He) = 0,61
Elevasi muka air di atas mercu = El.Mercu + Hd
= +110,950 + 0,61
= +111,560
2. Down stream
Elevasi lantai = + 107,205
Panjang kolam olak = 3,629 m
Panjang loncatan = 8 m
Tinggi air sebelum loncatan (Y1) = 0,112 m
Tinggi air sesudah loncatan (Y2) = 1,344m
Elevasi muka air setelah loncatan = El. Lantai + Y2
= + 107,205+ 1,344
= +108,549
3. Data aliran
Q = 45,5 m3/dt
H = beda muka air hulu dan hilir = El. Muka air hulu El. Muka air hilir
= 111,560 108,549
= 3,011 m
4. Karakteristik material
-
7/16/2019 bab 3 rizky
29/35
Jenis material =Fine Sand
Koefisien rayapan Lane = 6
Koefisien rayapan Bligh = 0
Exit gradien yang diijinkan = 1/4 - 1/6
Silt factor (f) = 1,25
5. Perhitungan Panjang Apron
Panjang apron hulu = 10,00 m (direncanakan)
Panjang bendung = 13,613 m
Panjang apron hilir (kolam olak) = 3,629 m
3.9. Desain Dinding Penahan
Dinding penahan dibangun di bagian kanan dan kiri bendung yang berfungsi
untuk menahan tanah yang ada di samping kiri dan kanan bendung supaya tidak
longsor.
Perhitungan terhadap stabilitas dinding penahan pada tubuh bendung dipilih
pada bagian tertinggi. Perhitungan dengan memperhatikan keadaan air normal dan pada
perencanaan ini tidak diperhitungkan gempa. Dimana, Perhitungan menggunakan Q25h.
Stabilitas terhadap gulingSF = MT / MG > 1,5
Dimana : SF = angka keamanan
MT = momen tahan
MG = momen guling
Stabilitas terhadap geser
Sf = (f . V) / H > 1,5
Dimana : f = koefisien geser (tg )
V = jumlah gaya vertikal
H = jumlah gaya horisontal
e = ( M / V) (L/2) < 1/6
maka :
tanah = ( V / L) * [1 (6.e)/ L] < ijin
dimana :
e = eksentrisitas
-
7/16/2019 bab 3 rizky
30/35
M = Mz Ma (tanah)
Tekanan tanah
Pa = Ka . t . h2 + . Ka . z . h2
Dimana :
Pa = tekanan tanah (tm)
H = tinggi jatuh (m)
z = berat jenis tanah
Koefisien tanah (Ka)
Ka = ( 1 sin ) / ( 1 + sin )
Dimana = sudut geser tanah
Koefisien tanah pasif (Kp)
Kp = 1 / Ka
Rencana Dinding Penahan
Data-data tanah di lokasi bendung :
Q 50 tahun = 45,5 m3/dt
Sudut geser dalam ( ) = 36
Spesific Gravity (Gs) = 2,3
Hh = P +Hd
2
1/3 h
0,26 H
0,425 H
-
7/16/2019 bab 3 rizky
31/35
Void ratio (e) = 29 %
Koefisien kohesi ( c ) = 1,91
Jenis batuan = Medium Sand
Data Teknis :
P = 3,245 m
Hd = 0,61 m
h = P + Hd
= 3,745 m
w = 1/3*h
= 1,270 m
H = 2 + w + h
= 7,078 m
b = 0,26*H= 1,840 m
B = 0,425*H
= 3,008 m
Perhitungan
2596,036sin1
36sin1
sin1
sin1=
+
=
+
=
Ka
Kp = 1 / Ka = 1 / 0,2596 = 3,8519
f = tg = tg 36 = 0,72654
t = [( 1 + w ) / ( 1 + e)]. w. Gs
e = (w . Gs) / Sr ; Sr = 1
w = (e . Sr) / Gs = 0,29 / 2,30 = 0,1261
t = [(1 + 0,1261)/ (1 + 0,29)] . 1 . 2,30 = 2,0078 t/m3
sat = [w . (Gs + 1)] / (1+e)
= [1. (2,30 + 1)] / ( 1 + 0,29)
= 2,5581
sub = sat w
= 2,5581 1 = 1,5581 t/m3
Tinggi muka air tanah :
Dari lapangan didapat tinggi muka air tanah sebesar = 2,18 m
Gaya Vertikal
-
7/16/2019 bab 3 rizky
32/35
Tabel Perhitungan Gaya Vertikal
W3W4
W6W5
W7
W9
W10
W11
W8
Tabel Perhitungan Gaya
Vertikal
Notasi Volume per meter (m3)g
(t/m
3
)
Gaya
(t)
Lengan
(m)
Momen
Tahan
(t.m)
w1 3.008 x2.00
0x 1 = 6.016 2.400
14.43
81.504 21.715
w2 3.806 x1.27
0x 1 = 4.834 2.400
11.60
10.635 7.366
w3 0.500 x1.27
0x 1 = 0.635 2.400 1.524 0.251 0.383
w4 0.770 x1.00
6x 1 = 0.775 2.008 1.555 0.882 1.372
w5 0.770 x0.26
4x
0.
5= 0.102 2.400 0.244 0.757 0.185
w6 0.770 x0.26
4
x0.
5
= 0.102 2.008 0.204 1.013 0.207
w7 1.738 x1.27
0x 1 = 2.207 2.008 4.432 2.136 9.467
w8 0.205 x0.49
9x
0.
5= 0.051 2.008 0.103 1.406 0.144
w9 1.533 x0.44
9x 1 = 0.688 2.008 1.382 2.238 3.093
w10 1.533 x3.35
6x
0.
5= 2.572 1.558 4.008 2.494 9.995
w11 1.737 x3.80
8x
0.
5= 3.307 2.400 7.937 1.846 14.652
Jumlah 47.42
9 68.580
Gaya Horisontal Pasif
Pp
Pw
-
7/16/2019 bab 3 rizky
33/35
Tabel Perhitungan Horizontal Pasif
P Volume per meter (m3)Gaya per
m (t)
Lengan
(m)
Momen
Tahan
(tm )
Pw 2.809 x 3.809 x 0.5 5.350 1.284 6.869
Pp 6.002 x 1.000 x 0.5 3.001 0.333 0.999
Jumlah 8.351 7.868
Gaya Horisontal Aktif
PA1
PA2
PA3PA4
Tabel Perhitungan Horizontal Aktif
Pan Volume per meter (m3)
Gaya per
m (t)
Lengan
(m)
Momen
Tahan
(tm )
Pa1 0.809 x 1.733 x 0.5 0.701 0.263 0.184Pa2 0.809 x 5.346 x 1 4.325 0.002 0.009
Pa3 0.695 x 5.346 x 0.5 1.858 1.041 1.934
Pa4 0.446 x 5.346 x 0.5 1.192 1.421 1.694
Jumlah 8.076 3.821
Tekanan UpLift
Pv1
Pv2
-
7/16/2019 bab 3 rizky
34/35
Tabel Tekanan UpLift
Pvn Volume per meter (m3)Gaya per
m (t)
Lengan
(m)
Momen
Tahan
(tm )
Pv1 3.009 x 2 x 1 6.018 1.504 9.051Pv2 3.009 x 3.809 x 0.5 5.731 0.944 5.410
Jumlah 11.749 14.461
Tabel Momen dan Gaya
Gaya vertikal Gaya Horisontal Momen Tahan Momen Guling
11.749 47.429 8.076 8.351 68.580 3.821
7.868 14.461
76.448 18.282
35.680 0.275 58.167
Kontrol stabilitas terhadap guling
Sf = ( MT / MG ) > 1,5
= ( 109,830 / 66,846 )= 1,6430 . > 1,5 (Aman !! )
Kontrol stabilitas terhadap geser
Sf = tan (2/3) * ( V / H)
= tan (2/3.36) * ( 36,834 / 3,556 )
= 4,6115 .> 1,5 (Aman !! )
Kontrol stabilitas terhadap daya dukung tanah
e = ( M / V) ( L / 2 ) .. < L / 6
= (42,984 / 36,834 ) ( 3,446 / 2 ) < ( 3,446 / 6 )
= -0,5560 .< 0,57 (Aman !! )
-
7/16/2019 bab 3 rizky
35/35
tanah = ( V / L) * [ 1 (6e / L) ] < ijin
= (36,834/ 3,446) * [ 1 (6*0,5560 / 3,446) ]
max = 10,6889 * ( 1 + 0,22026 ) = 17, t/m2
min = 14,341 * ( 1 - 0,22026 ) = 11,18309 t/m2
Syarat aman : max < ijin
ijin =( ) ( ) ( )
fk
NsatNqDsatNcc ..5,0... ++
dengan :
fk : faktor keamanan (diambil 3)
c : angka kohesi = 0
D : dalam pondasi = 1 m
B : lebar pondasi = 3,008 m
sat = 2,558 t/m3
Untuk = 36, dari tabel didapat :
Nc = 63,05
Nq = 47,20
N = 56,70
Sehingga :
ijin =( ) ( ) ( )
fk
NsatNqDsatNcc ..5,0... ++
=( ) ( ) ( )
3
70,565781,25,020,475,1558,205,630 ++
=3
195,254
= 84,7318
max = 17,4997 t/m2< 84,7318 t/m2 ..... (Aman !! )
,min = 11,18309 t/m2< 84,7318 t/m2 ..... (Aman !! )