BAB 5 DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN · PDF filepelimpah utama (main spillway) dan...

BAB V – DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN PELENGKAP 5-1

BAB 5 DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN PELENGKAP

5.1 BANGUNAN PELIMPAH

Bangunan pelimpah adalah bangunan pelengkap dari suatu bendungan yang

berguna untuk mengalirkan kelebihan air reservoar agar bendungan tetap aman bila

terjadi banjir. Bangunan pelimpah harus didesain secara hati-hati dan jangan

sampai berdampak merugikan terhadap tubuh bendungan, pondasi dan reservoar.

Penentuan tipe bangunan pelimpah harus memipertimbangkan kondisi geologi,

topografi, segi keamanan, sosial dan ekonomi, cara operasi dan pemeliharaan dan

juga tipe bendungannya. Penentuan letak bangunan pelimpah, harus dipilih pada

kondisi geologi yang memenuhi syarat. Namün demikian perlu juga

dipertimbangkan terhadap kondisi topografi, hidrolis dan fasilitas lainnya yang terkait

dan pemanfaatan hash bahan galian untuk timbunan perlu dipertimbangkan pula.

Secara umum bangunan pelimpah terdiri dari saluran pengarah, pelimpah, saluran

peluncur dan pemecah energi. Kapasitas bagian pengarah dan bagian peluncur

harus mampu menampung debit banjir maksimum yang direncanakan sedemikian

sehingga elevasi muka air banjir di reservoar tetap terkendali di bawah rencana

muka air banjir maksimum, sedangkan suatu pemecah energi dibanguan guna

melindungi dasar sungai, tebing dan fasilitas Iainnya.

Untuk membuat desain bangunan pelimpah, diperlukan debit banjir rencana yang

realistis. Untuk perencanaan bendungan biasa digunakan banjir rencana dengan

kala Ulang 2, 5, 10, 25, 50, 100, 1000 tahun dan Banjir Maksimum Boleh jadi (BMB)

atau dikenal sebagai “Probable Maximum Flood” (PMF). Bangunan pelimpah harus

direncanakan untuk debit banjir maximum boleh jadi (BMB) dan elevasi puncak

dinding saluran pengarah dan saluran yang dibangun harus telah

rnempertirnbangkan debit banjir tersebut.

“Perencanaan Bendungan Cibanten Untuk Peyediaan Air Baku Dan Irigasi di Kabupaten Serang”


Dalam merencanakan pemecah energi harus telah mempertimbangkan terhadap

aliran air sungai di hilirnya sebelum bendungan itu dibangun dan biasanya dengan

menggunakan banjir rencana 100 tahun atau 1000 tahun. Pemecah energi harus

dipasang secukupnya agar selalu dapat memperkecil energi setiap aliran yang

melimpah dan kapasitas pemecah enersi tidak hams sama dengan recana debit

banjir maksimum.

Bendungan sungai Cibanten direncanakan memiliki dua pelimpah, yaitu bangunan

pelimpah utama (main spillway) dan pelimpah darurat (emergency spillway).

Gambaran umum tata letak pelimpah utama, saluran peluncur dan ruang olak pada

bendungan sungai Cibanten ditunjukan pada Gambar 5-1.



Gam

bar

5-1

. Tat

a le

tak

pel

imp

ah u

tam

a



5.1.1 TIPE BANGUNAN PELIMPAH

Bendungan Cibanten adalah bendungan jenis urugan batu dengan tinggi

bendungan sebesar 45 meter dan dihilirnya terdapat kota Serang dengan penduduk

yang padat. Menurut buku Panduan Perencanaan bendunganan Urugan (Volume-II,

Hidrologi), Bendungan Gelam termasuk kategori bendungan sedang (tinggi

bendungan antara 40 meter s/d 80 meter) dan dengan konsekuensi besar.

Selanjutnya menurut SNI 03-3432-1994 (Pedoman Perencanaan Pelimpah), untuk

bendungan sedang dengan konsekuensi besar, pelimpah harus dapat melewatkan

banjir rencana Q1000 dan QBMB (lihat Gambar 5-2).

Gambar 5-2 . Bagan alir penentuan banjir disain dan Kapastas Pelimpah Bendungan Sesuai SNI-03-3432-1994



5.1.2 DEBIT BANJIR RENCANA

Pelimpah direncanakan mampu melimpaskan debit banjir rencana yaitu 25% dari

QBMB. = 25% x 850.40 m3/s = 212.6 m3/s. Perencanaan pelimpah ini tanpa

memperhitungkan kemampuan reservoir dalam menurunkan puncak banjir. Ruang

olak dan saluran terbuka akan direncanakan pada bagian hilir dari bendung

pelimpah.

5.1.3 KAPASITAS PELIMPAH

Pelimpah pada Bendungan Cibanten direncanakan dengan ambang tipe ogee.

Bentuk mercu ini tidak akan memberikan tekanan sub-atmosfir pada permukaan

mercu sewaktu bendung mengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit yang lebih

rendah, air akan memberikan tekanan ke bawah pada mercu. Kapasitas debit yang

melewati pelimpah ogee dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

1,5C.L.HQ

dimana :

Q = debit yang lewat pelimpah (m 3/dt)

C = koefisien limpasan pelimpah

L = lebar efektif pelimpah (m)

H = tinggi air di atas pelimpah (m)

Untuk bendungan tipe urugan tanah atau batu, pelimpah utama harus direncanakan

cukup untuk mengalirkan debit banjir rencana Q1000 dan QBMB. Untuk Bendungan

Cibanten, pelimpah direncanakan dengan lebar 24 meter dan dapat mengalirkan

debit desain sebesar 250 m3/sec yang nilainya melebihi debit banjir rencana yaitu

25% dari QBMB. = 25% x 850.40 m3/s = 212.6 m3/s dengan tinggi air maksimum

sebesar 3 meter diatas puncak pelimpah.

5.1.4 KONDISI PERENCANAAN

Data perencanaan pelimpah Bendungan Cibanten adalah sebagai berikut :

Elevasi puncak bendungan = + 125,00 m

Elevasi puncak pelimpah = + 120,00 m

Elevasi dasar pelimpah = +117,00 m

Tinggi dari dasar (P) = 3,00 m



Lebar pelimpah (L) = 24,00 m

Kemiringan pelimpah bagian hulu = 1 : 3

Kemiringan pelimpah bagian hilir = 1 : 1

Debit desain = 250 m 3/det

5.1.5 PERHITUNGAN DEBIT DI ATAS PELIMPAH

Debit yang melewati di atas pelimpah dihitung dengan menggunakan persamaan :

1,5C.L.HQ

Asumsi tinggi muka air di atas pelimpah (H o) :

oH = 2.850 meter = 9.334 ft

oH

P=

2

3= 1,05

Dari Lampiran V-1, lengkung koefisien debit untuk :

oH

P= 1,05 diperoleh oC = 3,93

Panjang efektif pelimpah :

776,78334,9*93,3

8828.345

C.H

QLeff

5,11,5o

d ft = 24,01 m

Diambil harga L = 24 m

Contoh perhitungan debit yang lewat pelimpah untuk tinggi muka air di atas

pelimpah He = 0,2 m.

o

e

H

H=

85.2

2,0= 0.070

Dari Lampiran V-2, lengkung oC

C versus

o

e

H

H didapatkan :

oC

C= 0.812

Koefisien debit untuk He = 0,2 m adalah



3,189812,0.93,3.0,812CC o

Koreksi koefisien debit akibat kemiringan pelimpah bagian hulu = 1 : 3 dapat dilihat

pada Lampiran V-3, dimana :

003,1C

C' maka C’ = 3,199

Debit di atas pelimpah untuk He = 0,2 m

1,5eC'.L.HQ

5,12,0*24*199,3Q

Q 6,867 m3/det

Perhitungan debit yang melewati pelimpah selengkapnya dapat dilihat pada Tabel

5.1 dan lengkung kapasitas debit dapat dilihat Gambar 5-3.

Tabel 5-1. Kapasitas pelimpah Bendungan Cibanten

Elevasi Water Depth (He)

Discharge Coeff Discharge (Q) Velocity (V)

(m) (ft) (m) He/Ho

C/Co

C C' (ft3/s)

(m3/s)

(ft/s)

(m/s)

120.00 0.000 0.000 0.000 0.800 3.144 3.153 0.000 0.000 0.000 0.000

120.10 0.030 0.100 0.035 0.800 3.144 3.153 0.123 2.393 0.551 1.806

120.20 0.061 0.200 0.070 0.812 3.189 3.199 0.352 6.867 0.790 2.591

120.30 0.091 0.300 0.105 0.823 3.233 3.243 0.656 12.788 0.981 3.217

120.40 0.122 0.400 0.141 0.833 3.275 3.285 1.023 19.944 1.147 3.763

120.50 0.152 0.500 0.176 0.844 3.316 3.325 1.447 28.217 1.298 4.259

120.60 0.183 0.600 0.211 0.854 3.354 3.365 1.925 37.529 1.439 4.721

120.70 0.213 0.700 0.246 0.863 3.392 3.402 2.453 47.820 1.571 5.156

120.80 0.244 0.800 0.281 0.872 3.428 3.438 3.029 59.046 1.698 5.570

120.90 0.274 0.900 0.316 0.881 3.463 3.473 3.650 71.170 1.819 5.968

121.00 0.305 1.000 0.351 0.890 3.496 3.507 4.317 84.158 1.936 6.351

121.10 0.335 1.100 0.387 0.898 3.528 3.539 5.026 97.983 2.049 6.723

121.20 0.366 1.200 0.422 0.906 3.559 3.570 5.777 112.620 2.159 7.083

121.30 0.396 1.300 0.457 0.913 3.589 3.599 6.568 128.046 2.266 7.434

121.40 0.427 1.400 0.492 0.920 3.617 3.628 7.398 144.239 2.370 7.776

121.50 0.457 1.500 0.527 0.927 3.645 3.656 8.267 161.179 2.472 8.110

121.60 0.488 1.600 0.562 0.934 3.671 3.682 9.174 178.850 2.571 8.436

121.70 0.518 1.700 0.598 0.941 3.697 3.708 10.116 197.233 2.669 8.756

121.80 0.549 1.800 0.633 0.947 3.721 3.732 11.095 216.313 2.764 9.070

121.90 0.579 1.900 0.668 0.953 3.745 3.756 12.109 236.074 2.858 9.377

122.00 0.610 2.000 0.703 0.959 3.767 3.779 13.157 256.504 2.950 9.679

122.10 0.640 2.100 0.738 0.964 3.789 3.801 14.238 277.589 3.041 9.976



Elevasi Water Depth (He)

Discharge Coeff Discharge (Q) Velocity (V)

122.20 0.671 2.200 0.773 0.970 3.811 3.822 15.353 299.317 3.130 10.268

122.30 0.701 2.300 0.808 0.975 3.831 3.843 16.500 321.678 3.217 10.555

122.40 0.732 2.400 0.844 0.980 3.851 3.862 17.678 344.662 3.304 10.838

122.50 0.762 2.500 0.879 0.985 3.870 3.882 18.889 368.260 3.389 11.117

122.60 0.792 2.600 0.914 0.990 3.889 3.901 20.130 392.464 3.472 11.392

122.70 0.823 2.700 0.949 0.994 3.907 3.919 21.403 417.268 3.555 11.664

122.80 0.853 2.800 0.984 0.999 3.925 3.937 22.705 442.667 3.637 11.932

122.90 0.884 2.900 1.019 1.003 3.942 3.954 24.038 468.655 3.718 12.196

123.00 0.914 3.000 1.054 1.007 3.959 3.971 25.401 495.231 3.797 12.458

123.10 0.945 3.100 1.090 1.012 3.976 3.988 26.795 522.392 3.876 12.718

123.20 0.975 3.200 1.125 1.016 3.992 4.004 28.218 550.137 3.955 12.975

123.30 1.006 3.300 1.160 1.020 4.009 4.021 29.671 578.467 4.032 13.229

123.40 1.036 3.400 1.195 1.024 4.025 4.037 31.154 607.384 4.109 13.482

123.50 1.067 3.500 1.230 1.028 4.041 4.053 32.667 636.891 4.186 13.733

123.60 1.097 3.600 1.265 1.032 4.057 4.069 34.211 666.993 4.262 13.983

123.70 1.128 3.700 1.301 1.036 4.072 4.085 35.786 697.696 4.338 14.231

123.80 1.158 3.800 1.336 1.040 4.088 4.101 37.392 729.008 4.413 14.479

123.90 1.189 3.900 1.371 1.044 4.104 4.117 39.030 760.938 4.488 14.725

124.00 1.219 4.000 1.406 1.048 4.120 4.133 40.700 793.497 4.563 14.971

124.10 1.250 4.100 1.441 1.053 4.137 4.149 42.403 826.695 4.638 15.217

124.20 1.280 4.200 1.476 1.057 4.153 4.166 44.139 860.549 4.713 15.463

124.30 1.311 4.300 1.511 1.061 4.170 4.183 45.910 895.072 4.788 15.710

124.40 1.341 4.400 1.547 1.065 4.187 4.200 47.716 930.282 4.864 15.957

124.50 1.372 4.500 1.582 1.070 4.205 4.217 49.558 966.198 4.939 16.204

124.60 1.402 4.600 1.617 1.074 4.223 4.235 51.438 1002.840

5.015 16.453

124.70 1.433 4.700 1.652 1.079 4.241 4.254 53.356 1040.231

5.091 16.704

124.80 1.463 4.800 1.687 1.084 4.260 4.273 55.313 1078.394

5.168 16.956

124.90 1.494 4.900 1.722 1.089 4.279 4.292 57.312 1117.356

5.246 17.210

125.00 1.524 5.000 1.757 1.094 4.300 4.312 59.352 1157.145

5.324 17.466



GRAFIK LENGKUNG DEBIT PELIMPAH BENDUNGAN CIBANTEN

119.00

120.00

121.00

122.00

123.00

124.00

125.00

126.00

0 200 400 600 800 1000 1200

Debit (m3/dt)

Ele

vasi

(m

)

Gambar 5-3. Lengkung debit pelimpah Bendungan Cibanten

5.1.6 BENTUK PENAMPANG PELIMPAH

Penampang bagian atas pelimpah direncanakan berbentuk ogee, dimana pelimpah

ini didesain agar dapat mengalirkan debit rencana sebesar 250 m 3/det ( > 25%

QBMB. = 212.6 m3/s ). Adapun data perencanaan bentuk ambang pelimpah utama

adalah sebagai berikut :

Elevasi puncak bendungan = + 125,00 m

Elevasi muka air maksimum = + 123,00 m

Elevasi puncak pelimpah = + 120,00 m

Elevasi dasar pelimpah = + 117,00 m

Tinggi dari dasar (P) = 3,00 m

Tinggi muka air (ho) = 2,85 m

Lebar pelimpah (L) = 24,00 m

Kemiringan pelimpah bagian hulu = 1 : 3

Kemiringan pelimpah bagian hilir = 1 : 1

Debit rencana (Qd) = 250 m3/det

Debit per satuan lebar (q) L

Qd

24

250= 10,42 m3/det

Kecepatan aliran di atas pelimpah (V) :



85.23

42.10

)h(P

q

o

= 1,782 m/det

Tinggi kecepatan (Ha)

81,9*2

782,1

2g

V 22

= 0,162 m

Tinggi energi (Ho) = ho+Ha = 2,85+0,162 = 3,007 m

Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir, United States Army

Corps or Engineers telah mengembangkan persamaan berikut :

n

oo H

XK

H

Y

dimana :

Y = jarak vertical dari titik tertinggi mercu ke titik dipermukaan

mercu sebelah hilirnya.

X = jarak horizontal dari titik tertinggi mercu ke titik dipermukaan

mercu sebelah hilirnya.

Ho = tinggi energi rencana diatas mercu

K,n = koefisien yang merupakan fungsi hidrolis

Nilai-nilai dari koefisien di atas dapat dilihat dari grafik yang terdapat pada

Lampiran V-4. Dari data di atas, dapat kita hitung :

054,0007,3

162,0

H

H

o

a

Dari Lampiran V-5, diperoleh :

K = 0,510

n = 1,825

Persamaan ambang pelimpah menjadi :

1,825

3,007

X0,510.

3,007

Y

1,825X0,206.Y



Persamaan titik temu antara ambang pelimpah dengan kemiringan pelimpah bagian

hilir :

11:1X5.0,206.1,82dx

dy 0,825

Sehingga diperoleh titik pertemuan antara kurva dengan garis :

X = 3,250 m

Y = -1,767 m

Dari Lampiran V-6, didapat elemen pembentuk ambang yaitu :

0,707X0,235H

X1

o

1 m

0,247Y0,082H

Y1

o

1 m

1,678R0,558H

R1

o

1 m

0,544R0,181H

R2

o

2 m

Koordinat profil pelimpah ditunjukkan pada Tabel 5-2.



Tabel 5-2. Koordinat profil pelimpah

X X/Ho Y/Ho Y dy/dx Elevasi Pelimpah

-1.6250 -3.0017 3.0000 117.00 -1.6000 -2.9267 3.0000 117.07 -1.5000 -2.6267 3.0000 117.37 -1.4000 -2.3267 3.0000 117.67 -1.3000 -2.0267 3.0000 117.97 -1.2000 -1.7267 3.0000 118.27 -1.1000 -1.4267 3.0000 118.57 -1.0000 -1.1267 3.0000 118.87 -0.9000 -0.8267 3.0000 119.17 -0.8000 -0.5267 3.0000 119.47 -0.7066 -0.2466 0.3489 119.75 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 120.00 0.1000 0.0333 -0.0010 -0.0031 -0.0562 120.00 0.2000 0.0665 -0.0036 -0.0109 -0.0995 119.99 0.3000 0.0998 -0.0076 -0.0228 -0.1390 119.98 0.4000 0.1330 -0.0128 -0.0386 -0.1762 119.96 0.5000 0.1663 -0.0193 -0.0580 -0.2119 119.94 0.6000 0.1995 -0.0269 -0.0810 -0.2462 119.92 0.7000 0.2328 -0.0357 -0.1073 -0.2796 119.89 0.8000 0.2661 -0.0455 -0.1369 -0.3122 119.86 0.9000 0.2993 -0.0564 -0.1697 -0.3441 119.83 1.0000 0.3326 -0.0684 -0.2056 -0.3753 119.79 1.1000 0.3658 -0.0814 -0.2447 -0.4060 119.76 1.2000 0.3991 -0.0954 -0.2868 -0.4362 119.71 1.3000 0.4323 -0.1104 -0.3319 -0.4660 119.67 1.4000 0.4656 -0.1264 -0.3800 -0.4954 119.62 1.5000 0.4989 -0.1433 -0.4310 -0.5244 119.57 1.6000 0.5321 -0.1613 -0.4849 -0.5531 119.52 1.7000 0.5654 -0.1801 -0.5416 -0.5814 119.46 1.8000 0.5986 -0.1999 -0.6012 -0.6095 119.40 1.9000 0.6319 -0.2207 -0.6635 -0.6373 119.34 2.0000 0.6651 -0.2423 -0.7286 -0.6649 119.27 2.1000 0.6984 -0.2649 -0.7965 -0.6922 119.20 2.2000 0.7317 -0.2884 -0.8671 -0.7193 119.13 2.3000 0.7649 -0.3127 -0.9403 -0.7461 119.06 2.4000 0.7982 -0.3380 -1.0163 -0.7728 118.98 2.5000 0.8314 -0.3641 -1.0949 -0.7993 118.91 2.6000 0.8647 -0.3911 -1.1761 -0.8255 118.82 2.7000 0.8979 -0.4190 -1.2600 -0.8517 118.74 2.8000 0.9312 -0.4478 -1.3464 -0.8776 118.65 2.9000 0.9645 -0.4774 -1.4355 -0.9034 118.56 3.0000 0.9977 -0.5079 -1.5271 -0.9290 118.47 3.1000 1.0310 -0.5392 -1.6213 -0.9545 118.38 3.2000 1.0642 -0.5714 -1.7180 -0.9798 118.28 3.3000 1.0975 -0.6044 -1.8172 -1.0050 118.18 3.4000 -1.9172 -1.0000 118.08 3.5000 -2.0172 -1.0000 117.98



X X/Ho Y/Ho Y dy/dx Elevasi Pelimpah

3.6000 -2.1172 -1.0000 117.88 3.7000 -2.2172 -1.0000 117.78 3.8000 -2.3172 -1.0000 117.68 3.9000 -2.4172 -1.0000 117.58 4.0000 -2.5172 -1.0000 117.48 4.1000 -2.6172 -1.0000 117.38 4.2000 -2.7172 -1.0000 117.28 4.3000 -2.8172 -1.0000 117.18 4.4000 -2.9172 -1.0000 117.08 4.5000 -3.0172 -1.0000 116.98 4.6000 -3.1172 -1.0000 116.88 4.7000 -3.2172 -1.0000 116.78 4.8000 -3.3172 -1.0000 116.68 4.9000 -3.4172 -1.0000 116.58 5.0000 -3.5172 -1.0000 116.48 5.1000 -3.6172 -1.0000 116.38 5.2000 -3.7172 -1.0000 116.28 5.3000 -3.8172 -1.0000 116.18 5.4000 -3.9172 -1.0000 116.08 5.5000 -4.0172 -1.0000 115.98 5.6000 -4.1172 -1.0000 115.88 5.7000 -4.2172 -1.0000 115.78 5.8000 -4.3172 -1.0000 115.68 5.9000 -4.4172 -1.0000 115.58 6.0000 -4.5172 -1.0000 115.48 6.1000 -4.6172 -1.0000 115.38 6.2000 -4.7172 -1.0000 115.28 6.3000 -4.8172 -1.0000 115.18 6.4000 -4.9172 -1.0000 115.08 6.5000 -5.0172 -1.0000 114.98

5.1.7 PERHITUNGAN PROFIL MUKA AIR DI ATAS PELIMPAH

Perhitungan profil muka air di atas pelimpah didasarkan pada perhitungan-

perhitungan hidrolika untuk memperoleh gambaran kondisi pengaliran melalui

saluran tersebut pada debit-debit tertentu.



Gambar 5-4. Bagian saluran prismatik

Gambar 5-4 melukiskan bagian saluran prismatik sepanjang ?x. Samakan tinggi

tekanan total di kedua ujung penampang 1 dan 2, maka dapat ditulis persamaan

sebagai berikut :

2 21 2

1 1 o 2 2 f

V Vy á S .Ä y á S .Ä

2g 2g

dimana :

y = kedalaman

V = kecepatan rata-rata

a

= koefisien energi

?x = jarak antara penampang 1 dan 2

So = kemiringan dasar

Sf = kemiringan kekasaran =2 2

4/3

n .V

R

hf = kehilangan energi anatara penampang 1 dan 2 = fS . x

Perhitungan profil muka air di atas pelimpah adalah sebagai berikut :

Debit desain yang melalui pelimpah (Q) = 250 m 3/det

Lebar pelimpah (L) = 24 m



Debit per satuan lebar (q) =L

Q= 10,42 m2/det

Kedalaman kritis di atas mercu (Yc) = 3

2

g

q= 2,23 m

Titik tertinggi pada puncak pelimpah (x = 0)

Tinggi muka air (untuk puncak pelimpah h = Y c) = 2,230 m

Radius hidrolik (R) =P

A=

2.hL

L.h= 1.879 m

Radius hidrolik pangkat 4/3 (R4/3) = 2.319 m4/3

Kemiringan kekasaran (Sf) = 4/3

22

R

.Vn= 0.0038

Elevasi pelimpah dari dasar saluran pelimpah (z) = + 120 m

Kecepatan rata-rata (V) =A

Q= 4.673 m/det

Tinggi kecepatan (2g

V2

) = 1.114 m

Tinggi energi (E1) = z + h + 2g

V 2

= 123.343 m

Bilangan Froude = 1,00

Tipe aliran = Kritis

Titik pada jarak 0,1 m arah hilir dari puncak pelimpah

Dengan metode trial dan error, dicoba tinggi muka air (h) = 2.166 m

Selisih jarak horizontal (?x) = 0,1 m

Radius hidrolik (R) =P

A=

2.hL

L.h= 1.835 m

Radius hidrolik pangkat 4/3 (R4/3) = 2.247 m4/3

Kemiringan kekasaran (Sf) = 4/3

22

R

.Vn= 0.0041



Kemiringan kekasaran rata-rata ( fS ) =2

SfSf 21 = 0.0039

Kehilangan tekanan akibat gesekan (hf) = Sf. ?x = 0.0004 m

Tinggi energi (E2) = E1 – hf = 123.342 m

Elevasi pelimpah dari dasar saluran pelimpah (z) = 119.996 m

Kecepatan rata-rata (V) =A

Q= 4.807 m/det

Tinggi kecepatan (2g

V2

) = 1.179 m

Tinggi energi (E2) = z + h + 2g

V 2

= 123.342 m

Bilangan Froude = 1,04

Tipe aliran = Superkritis

Perhitungan profil muka air di atas pelimpah ditunjukkan pada Tabel 5.3.

Tabel 5-3. Perhitungan profil muka air di atas pelimpah

X ? X

R hf E z h V V2 / 2g E

(m)

(m)

(m)

Sf Sf rata

(m)

(m) (m) (m)

(m/s)

(m) (m) Fr Type

Aliran

0.0 0.00

1.88

0.004

0.000

0.00

123.34

120.00

2.23

4.67 1.11 123.34

1.00

Kritis

0.1 0.10

1.84

0.004

0.004

0.00

123.34

120.00

2.17

4.81 1.18 123.34

1.04

Super Kritis

0.2 0.10

1.80

0.004

0.004

0.00

123.34

119.99

2.11

4.93 1.24 123.34

1.08

Super Kritis

0.3 0.10

1.76

0.005

0.005

0.00

123.34

119.98

2.06

5.06 1.31 123.34

1.13

Super Kritis

0.4 0.10

1.72

0.005

0.005

0.00

123.34

119.96

2.01

5.18 1.37 123.34

1.17

Super Kritis

0.5 0.10

1.69

0.006

0.005

0.00

123.34

119.94

1.96

5.30 1.43 123.34

1.21

Super Kritis

0.6 0.10

1.66

0.006

0.006

0.00

123.34

119.92

1.92

5.42 1.50 123.34

1.25

Super Kritis

0.7 0.10

1.62

0.006

0.006

0.00

123.34

119.89

1.88

5.54 1.57 123.34

1.29

Super Kritis

0.8 0.10

1.59

0.007

0.007

0.00

123.34

119.86

1.84

5.66 1.64 123.34

1.33

Super Kritis

0.9 0.10

1.57

0.007

0.007

0.00

123.34

119.83

1.80

5.78 1.71 123.34

1.38

Super Kritis

1.0 0.10

1.54

0.008

0.008

0.00

123.34

119.79

1.76

5.91 1.78 123.34

1.42

Super



X ? X

R hf E z h V V2 /

2g E

(m)

(m)

(m)

Sf Sf

rata (m)

(m) (m) (m)

(m/s)

(m) (m)

Fr Type Aliran

Kritis

1.1 0.10

1.51

0.008

0.008

0.00

123.34

119.76

1.73

6.03 1.85 123.34

1.46

Super Kritis

1.2 0.10

1.48

0.009

0.009

0.00

123.34

119.71

1.69

6.15 1.93 123.34

1.51

Super Kritis

1.3 0.10

1.46

0.009

0.009

0.00

123.33

119.67

1.66

6.27 2.01 123.33

1.55

Super Kritis

1.4 0.10

1.43

0.010

0.010

0.00

123.33

119.62

1.63

6.39 2.08 123.33

1.60

Super Kritis

1.5 0.10

1.41

0.011

0.010

0.00

123.33

119.57

1.60

6.51 2.16 123.33

1.64

Super Kritis

1.6 0.10

1.39

0.011

0.011

0.00

123.33

119.52

1.57

6.64 2.25 123.33

1.69

Super Kritis

1.7 0.10

1.37

0.012

0.012

0.00

123.33

119.46

1.54

6.76 2.33 123.33

1.74

Super Kritis

1.8 0.10

1.34

0.013

0.012

0.00

123.33

119.40

1.51

6.88 2.42 123.33

1.79

Super Kritis

1.9 0.10

1.32

0.014

0.013

0.00

123.33

119.34

1.49

7.01 2.51 123.33

1.83

Super Kritis

2.0 0.10

1.30

0.014

0.014

0.00

123.33

119.27

1.46

7.13 2.59 123.33

1.88

Super Kritis

2.1 0.10

1.28

0.015

0.015

0.00

123.33

119.20

1.44

7.26 2.69 123.33

1.93

Super Kritis

2.2 0.10

1.26

0.016

0.016

0.00

123.32

119.13

1.41

7.38 2.78 123.32

1.98

Super Kritis

2.3 0.10

1.24

0.017

0.016

0.00

123.32

119.06

1.39

7.51 2.87 123.32

2.03

Super Kritis

2.4 0.10

1.23

0.018

0.017

0.00

123.32

118.98

1.36

7.63 2.97 123.32

2.09

Super Kritis

2.5 0.10

1.21

0.019

0.018

0.00

123.32

118.91

1.34

7.76 3.07 123.32

2.14

Super Kritis

2.6 0.10

1.19

0.020

0.019

0.00

123.32

118.82

1.32

7.88 3.17 123.32

2.19

Super Kritis

2.7 0.10

1.17

0.021

0.020

0.00

123.31

118.74

1.30

8.01 3.27 123.31

2.24

Super Kritis

2.8 0.10

1.16

0.022

0.021

0.00

123.31

118.65

1.28

8.14 3.38 123.31

2.30

Super Kritis

2.9 0.10

1.14

0.023

0.022

0.00

123.31

118.56

1.26

8.27 3.49 123.31

2.35

Super Kritis

3.0 0.10

1.12

0.024

0.024

0.00

123.31

118.47

1.24

8.39 3.59 123.31

2.41

Super Kritis

3.1 0.10

1.11

0.025

0.025

0.00

123.31

118.38

1.22

8.52 3.70 123.31

2.46

Super Kritis

3.2 0.10

1.09

0.027

0.026

0.00

123.30

118.28

1.20

8.65 3.82 123.30

2.52

Super Kritis

3.3 0.10

1.08

0.028

0.027

0.00

123.30

118.18

1.19

8.78 3.93 123.30

2.57

Super Kritis

3.4 0.10

1.07

0.029

0.028

0.00

123.30

118.08

1.17

8.90 4.04 123.30

2.63

Super Kritis

3.5 0.10

1.05

0.030

0.030

0.00

123.29

117.98

1.15

9.03 4.16 123.29

2.68

Super Kritis

3.6 0.10

1.04

0.032

0.031

0.00

123.29

117.88

1.14

9.15 4.27 123.29

2.74

Super Kritis

3.7 0.10

1.03

0.033

0.032

0.00

123.29

117.78

1.12

9.27 4.38 123.29

2.79

Super



X ? X

R hf E z h V V2 /

2g E

(m)

(m)

(m)

Sf Sf

rata (m)

(m) (m) (m)

(m/s)

(m) (m)

Fr Type Aliran

Kritis

3.8 0.10

1.02

0.034

0.034

0.00

123.28

117.68

1.11

9.38 4.49 123.28

2.84

Super Kritis

3.9 0.10

1.01

0.036

0.035

0.00

123.28

117.58

1.10

9.50 4.60 123.28

2.90

Super Kritis

4.0 0.10

0.99

0.037

0.037

0.00

123.28

117.48

1.08

9.61 4.71 123.28

2.95

Super Kritis

4.1 0.10

0.98

0.039

0.038

0.00

123.27

117.38

1.07

9.72 4.82 123.27

3.00

Super Kritis

4.2 0.10

0.97

0.040

0.039

0.00

123.27

117.28

1.06

9.83 4.93 123.27

3.05

Super Kritis

4.3 0.10

0.96

0.041

0.041

0.00

123.27

117.18

1.05

9.93 5.03 123.27

3.10

Super Kritis

4.4 0.10

0.96

0.043

0.042

0.00

123.26

117.08

1.04

10.04 5.14 123.26

3.15

Super Kritis

4.5 0.10

0.95

0.044

0.044

0.00

123.26

116.98

1.03

10.14 5.25 123.26

3.19

Super Kritis

4.6 0.10

0.94

0.046

0.045

0.00

123.25

116.88

1.02

10.24 5.35 123.25

3.24

Super Kritis

4.7 0.10

0.93

0.047

0.046

0.00

123.25

116.78

1.01

10.34 5.46 123.25

3.29

Super Kritis

4.8 0.10

0.92

0.049

0.048

0.00

123.24

116.68

1.00

10.44 5.56 123.24

3.34

Super Kritis

4.9 0.10

0.91

0.050

0.049

0.00

123.24

116.58

0.99

10.54 5.67 123.24

3.38

Super Kritis

5.0 0.10

0.91

0.052

0.051

0.01

123.23

116.48

0.98

10.64 5.77 123.23

3.43

Super Kritis

5.1 0.10

0.90

0.053

0.052

0.01

123.23

116.38

0.97

10.73 5.87 123.23

3.48

Super Kritis

5.2 0.10

0.89

0.055

0.054

0.01

123.22

116.28

0.96

10.82 5.98 123.22

3.52

Super Kritis

5.3 0.10

0.88

0.056

0.055

0.01

123.22

116.18

0.95

10.92 6.08 123.22

3.57

Super Kritis

5.4 0.10

0.88

0.058

0.057

0.01

123.21

116.08

0.95

11.01 6.18 123.21

3.61

Super Kritis

5.5 0.10

0.87

0.059

0.058

0.01

123.21

115.98

0.94

11.10 6.28 123.21

3.66

Super Kritis

5.6 0.10

0.86

0.061

0.060

0.01

123.20

115.88

0.93

11.19 6.39 123.20

3.70

Super Kritis

5.7 0.10

0.86

0.062

0.062

0.01

123.19

115.78

0.92

11.28 6.49 123.19

3.75

Super Kritis

5.8 0.10

0.85

0.064

0.063

0.01

123.19

115.68

0.92

11.36 6.59 123.19

3.79

Super Kritis

5.9 0.10

0.85

0.066

0.065

0.01

123.18

115.58

0.91

11.45 6.69 123.18

3.83

Super Kritis

6.0 0.10

0.84

0.067

0.066

0.01

123.17

115.48

0.90

11.53 6.79 123.17

3.88

Super Kritis

6.1 0.10

0.83

0.069

0.068

0.01

123.17

115.38

0.90

11.62 6.89 123.17

3.92

Super Kritis

6.2 0.10

0.83

0.070

0.070

0.01

123.16

115.28

0.89

11.70 6.99 123.16

3.96

Super Kritis

6.3 0.10

0.82

0.072

0.071

0.01

123.15

115.18

0.88

11.79 7.09 123.15

4.00

Super Kritis

6.4 0.10

0.82

0.074

0.073

0.01

123.15

115.08

0.88

11.87 7.19 123.15

4.04

Super



X ? X

R hf E z h V V2 /

2g E

(m)

(m)

(m)

Sf Sf

rata (m)

(m) (m) (m)

(m/s)

(m) (m)

Fr Type Aliran

Kritis

6.5 0.10

0.81

0.075

0.074

0.01

123.14

114.98

0.87

11.95 7.28 123.14

4.09

Super Kritis

5.1.8 GAMBAR PROFIL PELIMPAH DAN PROFIL MUKA AIR DI ATAS PELIMPAH

Profil pelimpah dan profil muka air di atas pelimpah ditunjukkan pada Gambar 5-5 di

bawah ini :

114.00

115.00

116.00

117.00

118.00

119.00

120.00

121.00

122.00

123.00

124.00

125.00

126.00

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pilar

Lantai Muka

Muka Air

Gambar 5-5. Profil pelimpah dan profil muka air di atas pelimpah

5.2 KOLAM OLAKAN

Pada kegiatan yang melibatkan banyak kolam olakan, seringkali diperlukan

rancangan umum untuk memenuhi persyaratan ekonomi dan spesifikasi yang

diinginkan. Rancangan-rancangan ini dapat dikembangkan melalui percobaan dan

pengamatan pada struktur yang ada, atau penelitian pada model, atau dengan

kedua cara tersebut. Biasanya rancangan tersebut dilengkapi dengan peralatan

khusus, terdiri dari blok-blok muka kolam olakan, ambang dan pilar gelombang.



5.2.1 LOMPATAN HIDROLIK

Dari perhitungan profil muka air pada saluran pelimpah, didapat :

Kedalaman muka air di ujung hilir saluran pelimpah (d 1) = 0.872 m

Kecepatan (V1) = 11.948 m/det

Bilangan Froude (F1) =g.d

V= 4,085

d2 =2

1 1

1d . ( 1 8.F 1)

2

= 4,620 m

Debit per satuan panjang (q) = 10.417 m 3/det

Sesuai dengan referensi dari United States Bureau of Reclamation (USBR), tipe

kolam olakan yang sesuai adalah kolam olakan datar tipe III. Kolam olakan ini

dianjurkan digunakan untuk loncatan hidrolik yang mempunyai nilai bilangan Froude

(F1) lebih besar dari 4,5, mempunyai debit per satuan lebar (q) kurang dari 18,5

m3/det, dan kecepatan aliran (V 1) kurang dari 18 m/det. Kolam olakan tipe ini

biasanya untuk bangunan pelimpah pada bendungan urugan yang rendah.

Gambar 5-6. Dimensi kolam olakan tipe III



5.2.2 DIMENSI KOLAM OLAKAN

Dari Gambar 5-6, karakteristik kolam olakan tipe III, diperoleh dimensi kolam olakan

adalah sebagai berikut :

a. Panjang Kolam Olakan

Dari Lampiran V-7 mengenai grafik panjang lompatan hidrolik (L), untuk F 1 =

4,085 dan d2 = 4,620 m didapatkan:

- 2

L

d= 2,2. Maka dapat kita peroleh nilai L = 10.256 m.

- Direncanakan panjang kolam olakan = 11.00 m.

b. Blok Peluncuran (Chute Blocks)

Tinggi chute blocks sama dengan kedalaman aliran masuk kolam olakan (d 1).

Lebar dan selang sebaiknya sama dengan d1, akan tetapi dapat juga

divariasikan untuk menghindari pemakaian blok yang tidak utuh. Kalau bisa

lebar selang 0,5 kali d1 untuk memperkecil semburan dan mempertahankan

tekanan yang diinginkan.

Untuk d1 = 0.872 m didapatkan dimensi blok peluncuran :

- Tinggi chute blocks (h1) = Kedalaman air di ujung hilir saluran peluncur

(d1)

= 0.872 m

- Direncanakan tinggi chute blocks = 1.00 m

- Lebar chute blocks (h1) = Kedalaman air di ujung hilir saluran peluncur

(d1)

= 0.872 m

- Direncanakan lebar chute blocks = 1.00 m

- Jarak antar chute blocks = Kedalaman air di ujung hilir saluran peluncur

(d1)

= 0.872 m

- Direncanakan jarak antar chute blocks = 1.00 m



- Jarak chute blocks ke dinding = 1d

2= 0,436 m

- Direncanakan jarak chute blocks ke dinding = 0,50 m

c. Blok Peredam (Baffle Blocks)

Dari Lampiran V-8 mengenai grafik tinggi baffle blocks dan tinggi end sill,

untuk F1 = 4,085 dan d1 = 0.872 m, dari grafik tinggi blok peredam dan

ambang hilir didapatkan :

- 3

1

h

d= 1,25. Maka dapat kita peroleh nilai h 3 = 1,089 m

- Tinggi baffle blocks = h3

= 1,089 m

- Direncanakan tinggi baffle blocks = 1.00 m

- Lebar baffle blocks = 0,75.h3

= 0,817 m

- Direncanakan lebar baffle blocks = 1,00 m

- Jarak antar baffle blocks = 0,75.h3

= 0,817 m

- Direncanakan jarak antar baffle blocks = 1,00 m

- Jarak baffle blocks ke dinding =2

h 3 = 0,545 m

- Direncanakan jarak baffle blocks ke dinding = 0,50 m

- Lebar puncak baffle blocks = 0,2.h3

= 0,218 m

- Direncanakan lebar baffle blocks = 0,20 m

- Jarak chute blocks ke baffle blocks = 20.8 d = 3,696 m

- Direncanakan L2 = 4 m



d. Ambang Hilir (End Sills)

Untuk F1 = 4,085 dan d1 = 0.872 m, dari Lampiran V-8 mengenai grafik tinggi

blok peredam dan ambang hilir didapatkan :

- 4

1

h

d= 1,25. Maka dapat kita peroleh nilai h 4 = 1,089 m.

- Direncanakan tinggi ambang hilir = 1,00 m.

5.3 PERHITUNGAN PROFIL ALIRAN PELIMPAH

Untuk mendapat profil aliran yang menerus mulai dari awal sampai akhir pelimpah,

perhitungan hidrolika pelimpah bendungan Sungai Cibanten akan dilakukan dengan

perangkat lunak HEC-RAS (Hydraulic Engineering Center - River Analysis System).

Dasar prosedur perhitungan dengan program HEC-RAS yang digunakan adalah

didasarkan pada pemecahan persamaan kekekalan energi satu dimensi.

Kehilangan energi dievaluasi dengan gesekan (persamaan Manning) dan kontraksi

maupun ekspansi. Persamaan momentum digunakan pada situasi dimana profil

permukaan air berubah secara cepat.

5.3.1 PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN

Profil permukaan air dihitung dari suatu potongan melintang saluran ke potongan

selanjutnya dengan memecahkan persamaan kekekalan energi dengan prosedur

interaktif yang disebut Metode Tahapan Standar (Standard Step method).

Persamaan kekekalan energi ditulis sebagai berikut:

e

211

11

222

22 hg2

VZY

g2

VZY

dimana:

Y1, Y2 = kedalaman air pada potongan melintang

Z1, Z2 = elevasi pada saluran utama

V1, V2 = kecepatan rata-rata (jumlah total debit)

1, 2 = koefisien tinggi kecepatan

g = percepatan gravitasi

he = kehilangan energi



Kehilangan energi dievaluasi dengan gesekan (persamaan Manning) dan kontraksi

maupun ekspansi. Kehilangan energi antara dua potongan melintang diakibatkan

oleh kehilangan energi akibat gesekan dan ekspansi maupun kontraksi. Persamaan

kehilangan tinggi energi dituliskan sebagai berikut:

g2

V

g2

VCSLh

211

222

fe

dimana:

L = jarak sepanjang bentang yang ditinjau

Sf = kemiringan gesekan (friction slope) antara dua potongan melintang

C = koefisien ekspansi atau kontraksi

Jarak sepanjang bentang yang ditinjau, L, dihitung dengan persamaan:

robchlob

robrobchchloblob

QQQ

QLQLQLL

dimana :

robchlob L,L,L = jarak sepanjang potongan melintang pada aliran yang

ditinjau di pinggir kiri sungai/left overbank (lob), saluran

utama/main channel (ch), dan pinggir kanan

sungai/right overbank (rob).

robchlob Q,Q,Q = jarak sepanjang potongan melintang pada aliran yang

ditinjau di pinggir kiri sungai (lob), saluran utama (ch),

dan pinggir kanan sungai (rob).

5.3.2 HASIL PERHITUNGAN

Perhitungan profil aliran dilakukan dengan program HEC-RAS dilakukan untuk debit

banjir rencana mulai dari Q2, s/d QPMF. Pada Gambar 5-7 diperlihatkan skema HEC-

RAS untuk selimpah dan saluran peluncur dan ruang olak Bendungan Sungai

Cibanten. Gambar typical salah satu potongan penampang saluran pada saluran

peluncur yang digunakan dalam perhitungan ditunjukan pada Gambar 5-8.

Pada Gambar 5-9 ditunjukan prespektive 3-dimensi aliran sepanjang spillway,

ruang olak saluran peluncur dan ruang olak ditunjukan untuk berbagai harga debit.



Pada Gambar 5-10 dan Gambar 5-11 ditunjukan gambaran yang lebih detail dari

gambar prespektive 3-dimensi aliran sekitar bendung pelimpah dan ruang olak.

Profil memanjang muka air sepanjang spillway, ruang olak saluran peluncur dan

ruang olak ditunjukan untuk berbagai harga debit pada Gambar 5-12. Gambaran

detail profil muka air sekitar bendung ditunjukan pada Gambar 5-13 sedang profil

detail muka air pada ruang olak ditunjukan pada Gambar 5-14.

Dari hasil tersebut diatas terlihat dimensi pelimpah, saluran peluncur dan ruang olak

seperti yang direncanakan memiliki dimensi yang mencukupi. Selanjutnya kapasitas

pelimpah yang dihitung secara manual seperti ditunjukan pada bagian 5.1.1 dan

hasil perhitungan HEC-RAS untuk pemampang dipuncak mercu bendung, diawal

saluran pengarah dan harga rata-ratanya ditunjukan pada Error! Reference source

not found.. Dari gambar tersebut terlihat bahwa harga kapasitas pelimpah rata-rata

hasil perhitungan HEC-RAS sangat mendekati hasil perhitungan manual.

Gambar 5-7. Skema HEC-RAS untuk selimpah dan saluran peluncur dan ruang olak Bendungan Sungai Cibanten



-20 -10 0 10 20

77

80

83

85

88

91

94

96

99

102

105

107

110

113

116

118

121

124

127

129

Cibanten-2 Plan: Plan 06 1/4/2007

Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

WS BMB=277.59 m3/s

WS Q-1000= 115.88 m

WS Q-100= 92.711 m3

WS Q-25= 66.701 m3/

WS Q-2= 41.746 m3/s

Ground

Bank Sta

.04 .03 .03

-20 -10 0 10 20

77

80

83

85

88

91

94

96

99

102

105

107

110

113

116

118

121

124

127

129


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

WS BMB=277.59 m3/s

WS Q-1000= 115.88 m

WS Q-100= 92.711 m3

WS Q-25= 66.701 m3/

WS Q-2= 41.746 m3/s

Ground

Bank Sta

.03 .03 .03

(a) Saluran Pengarah (b) Saluran Peluncur Atas

-20 -10 0 10 20

77

80

83

85

88

91

94

96

99

102

105

107

110

113

116

118

121

124

127

129


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

WS BMB=277.59 m3/s

WS Q-1000= 115.88 m

WS Q-100= 92.711 m3

WS Q-25= 66.701 m3/

WS Q-2= 41.746 m3/s

Ground

Bank Sta

.04 .03 .03

-20 -10 0 10 20

77

80

83

85

88

91

94

96

99

102

105

107

110

113

116

118

121

124

127

129


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

WS Q-1000= 115.88 m

WS Q-100= 92.711 m3

WS Q-25= 66.701 m3/

WS Q-2= 41.746 m3/s

WS BMB=277.59 m3/s

Ground

Bank Sta

.04 .03 .03

(c) Saluran Peluncur Atas (d) ruang Olak

Gambar 5-8. Beberapa potongan penampang pelimpah yang digunakan dalam perhitungan.

Cibanten-2 Plan: Plan 06 1/4/2007 Legend

WS Q-1000= 115.88 m

Ground

Bank Sta

Ground

Gambar 5-9. Perpektif 3 dimensi Saluran Peluncur dan Kolam Olak.




Legend

WS Q-1000= 115.88 m

Ground

Bank Sta

Ground

Gambar 5-10. Perpektif 3 aliran disekitar pelimpah utama.

Cibanten-2 Plan: Plan 06 1/4/2007 Legend

WS Q-1000= 115.88 m

Ground

Bank Sta

Ground

Gambar 5-11. Perpektif 3 dimensi aliran disekitar ruang olak.



0 50 100 150 200 250 30070

80

90

100

110

120

130

Spillway Bendungan Cibanten Plan: Plan 07 4/15/2007

Main Channel Distance (m)

Ele

vati

on (

m)

Legend

WS 25% PMF

Ground

LOB

Spillway Cibanten

Gambar 5-12. Profil memanjang muka air sepanjang saluran pengarah, bendung pelimpah, saluran seluncur dan ruang olak.

240 250 260 270 280

105

110

115

120

125

130



Ele

vatio

n (m

)

Legend

WS 25% PMF

Ground

LOB

Spillway Cibanten

Gambar 5-13. Profil Memanjang Muka sekitar pelimpah.



0 20 40 60

74

76

78

80

82

84

86



Ele

vatio

n (m

)

Legend

WS 25% PMF

Ground

LOB

Spillway Cibanten

Gambar 5-14. Profil Memanjang Muka Air Pada Ruang Olak

120.0

121.0

122.0

123.0

124.0

125.0

126.0

0 100 200 300 400 500 600 700

Debit (m3/det)

Ele

vasi

(m

)

Perhitungan Manual

Kapasitas Rata-Rata (HEC-RAS)

Mercu Bendung Pelimpah (HEC-RAS)

Awal Saluran Pengarah (HEC-RAS)

Gambar 5-15. Lengkung Kapasitas (Rating Curve) Bendung Pelimpah Utama



5.4 ANALISA STABILITAS

5.4.1 ANALISA PEMBEBANAN

Dalam perhitungan pembebanan ditinjau dari gaya-gaya yang bekerja pada

bangunan. Gaya- gaya tersebut adalah :

1. Tekanan air statis

2w

1PW= ã .H

2

dimana :

PW = tekanan air statis (ton)

wã

= berat jenis air (ton/m3)

H = kedalaman air (m)

2. Tekanan air dinamis

2 1.5h 2

7PD= ãw.K .H .(1-Z )

12

2.5

2 1.5

3 1-ZY=H .[1-( . )]

5 1-Z

dimana :

PD = tekanan air dinamis (ton)

wã

= berat jenis air (ton/m3)

Kh = koefisien gempa (0.15)

H1 = tinggi air di atas crest (m)

H2 = tinggi air dari dasar pelimpah (m)

Z = rasio perbandingan untuk 1

2

H

H

Y = jarak terhadap pusat tekanan (m)

3. Berat konstruksi sendiri

bW=V.ã



dimana :

V = volume bangunan (m 3)

bã

= berat jenis bahan bangunan (ton/m 3)

4. Tekanan tanah aktif

2a a

1PA= .K .ã.H -2.C. K H

2

dimana :

PA = tekanan tanah aktif (ton)

ã

= berat jenis tanah (ton/m3)

H = tinggi tanah (m)

C = kohesi tanah (ton/m2)

Ka = tekanan tanah aktif

a

1-sinöK =

1+sinö

5. Tekanan tanah pasif

2p p

1PP= .K .ã.H +2.C. K H

2

dimana :

PP = tekanan tanah pasif (ton)

ã

= berat jenis tanah (ton/m3)

H = tinggi tanah (m)

C = kohesi tanah (ton/m2)

Kp = tekanan tanah pasif

p

1+sinöK =

1-sinö

6. Gaya akibat pengaruh gempa

Berat bangunan :



hWE=W.K

dimana :

WE = gaya akibat pengaruh gempa (ton)

W = berat sendiri bangunan akibat gaya vertikal (ton)

Kh = koefisien gempa horizontal (=0.15)

7. Tekanan up lift

w 1 w 2ã .H +ã .HUP= .A

2

dimana :

UP = tekanan up lift (ton)

H1 = tinggi permukaan air dari dasar penampang pada potongan 1

H2 = tinggi permukaan air dari dasar penampang pada potongan 2

A = luas penampang per meter lebar (m 2)

5.4.2 KONTROL STABILITAS

Pada perencanaan ambang pelimpah perlu dilakukan kontrol-kontrol stabilitas yang

meliputi :

1. Stabilitas terhadap guling

Kontrol stabilitas terhadap momen guling menggunakan rumus :

a. Keadaan normal : t

g

MSF= >1,5

M

b. Keadaan gempa : t

g

MSF= >1,1

M

Dalam hal ini :

SF = angka keamanan

Mt = momen tahan (kN.m)

Mg = momen guling (kN.m)



2. Stabilitas terhadap geser

Untuk mengetahui stabilitas terhadap geser digunakan persamaan :

C.A+ÓV.tanöSF= >1,1

ÓH

dimana :

SF = angka keamanan

SV = jumlah gaya-gaya vertikal

SH = jumlah gaya-gaya horizontal

F = sudut geser tanah antara pondasi dengan tanah pondasi

C = kohesi antara pondasi dengan tanah pondasi

A = luas pembebanan efektif

3. Stabilitas terhadap daya dukung tanah

Untuk menentukan stabilitas terhadap daya dukung tanah biasanya

berdasarkan anggapan bahwa tanah pondasi merupakan bahan elastis

(Sosrodarsono, 1981 :89)

v hÓM -ÓM Le= -

ÓV 2

jika e<L

6, maka : max min

ÓV 6eó /ó = 1± ó

A B

jika e>L

6, maka : max

2.ÓVó = ó

L.X

BX=3. -e

2

dimana :

s = besar reaksi daya dukung tanah (ton/m 3)

e = eksentrisitas pembebanan (m)

SV = jumlah gaya vertikal (ton)



B = lebar pondasi

A = luas dasar pondasi per meter panjang (m 2)

X = lebar efektif dari kerja reaksi pondasi (m)

ó = daya dukung tanah yang diijinkan (ton/m 2)

5.4.3 PERHITUNGAN STABILITAS PELIMPAH KONDISI BANJIR GEMPA

5.4.3.1 Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Banjir Gempa

Tabel 5-4. Perhitungan gaya vertikal dan momen tahan

Volume

Berat Jenis Gaya Lengan

Momen Tahan Gaya Uraian

(m3) (t/m3) (ton) (m) (ton.m) Akibat berat sendiri pelimpah

W 1 1x1x1 3.059 2.400 7.342 14.823 108.825 W 2 1x1x1 1.300 2.400 3.120 13.147 41.019 W 3 0.5x1x3x1 1.500 2.400 3.600 12.980 46.728 W 4 1.5x4x1 9.490 2.400 22.776 11.543 262.903 W 5 0.5x4x4x1 9.245 2.400 22.188 9.440 209.455 W 6 2x1x1 9.467 2.400 22.721 5.569 126.532 W 7 0.5x1x1x1 0.845 2.400 2.028 4.132 8.380 W 8 2x1x1 4.808 2.400 11.539 1.849 21.336

Akibat berat air di atas pelimpah WA 1 1x4.543x1 13.767 1.000 13.767 14.823 204.068 WA 2 0.5x1x3x1 1.500 1.000 1.500 13.313 19.970 WA 3 2.5x1.543x1 9.140 1.000 9.140 12.043 110.073 WA 4 0.5x5x(1.543+0.5334)x1 14.800 1.000 14.800 8.001 118.415 WA 5 0.5334x1x1 2.074 1.000 2.074 1.220 2.530

Akibat gaya up lift Up Lift 1

(5.543+5.543)/2x3.5x1 39.755 1.000 -39.755 13.220 -525.561 Up Lift 2

(5.543+3.1392)/2x2x1 10.555 1.000 -10.555 9.714 -102.531 Up Lift 3

(3.1392+2.7353)/2x2x1 21.742 1.000 -21.742 6.615 -143.823 Up Lift 4

(2.7353+1.5334)/2x1x1 3.696 1.000 -3.696 3.174 -11.731 Up Lift 5

(1.5334+1.5334)/2x1x1 5.245 1.000 -5.245 1.220 -6.399 Total 55.602 490.187



Tabel 5-5. Perhitungan gaya horizontal dan momen tahan

Gaya Lengan Momen Tahan Gaya Uraian (ton) (m) (ton.m)

Akibat tekanan air statis

PW 2 0.5x1x0.8502 -0.361 1.583 -0.572

Akibat tekanan tanah pasif

PP 1 0.5 x Kp x g x 1.302 -4.954 0.433 -2.147

CP 1 2 x c x Kp0.5 x 1.30 -7.038 0.650 -4.575

Total -12.354 -7.294

Tabel 5-6. Perhitungan gaya horizontal dan momen guling

Volume Berat Jenis Berat Koeff Gaya Lengan

Momen Guling Gaya Uraian

(m3) (t/m3) (ton) Gempa (ton) (m) (ton.m)

Akibat berat sendiri pelimpah dan gempa

WE 1 1x1x1 3.059 2.400 7.342 0.150 1.101 5.650 6.222

WE 2 1x1x1 1.300 2.400 3.120 0.150 0.468 5.650 2.644

WE 3 0.5x1x3x1 1.500 2.400 3.600 0.150 0.540 7.300 3.942

WE 4 1.5x4x1 9.490 2.400 22.776 0.150 3.416 7.150 24.427

WE 5 0.5x4x4x1 9.245 2.400 22.188 0.150 3.328 6.433 21.410

WE 6 2x1x1 9.467 2.400 22.721 0.150 3.408 3.150 10.736

WE 7 0.5x1x1x1 0.845 2.400 2.028 0.150 0.304 0.867 0.264

WE 8 2x1x1 4.808 2.400 11.539 0.150 1.731 0.650 1.125


PW 1 0.5x1x5.8502 17.111 8.250 141.168

Akibat tekanan air dinamis

PD 7/12x1x0.15x5.8502

x(1-0.33961.5) 2.402 9.225 22.157

Akibat tekanan tanah aktif

PA 1 0.5 x Ka x g x 1.302 0.467 5.433 2.537

CA 1 2 x c x Ka0.5 x 1.30 -2.161 5.650 -12.209

PA 2 0.5 x Ka x g x 52 6.908 1.667 11.513

CA 2 2 x c x Ka0.5 x 5 -8.311 2.500 -20.778

Total 30.713 215.158

Keterangan : Sudut geser tanah (?) = 32.000 Koefisien Tekanan Tanah Aktif (Ka) = 0.307 Koefisien Tekanan Tanah Pasif (Kp) = 3.257 Nilai SPT (N) = 15.000 Kohesi Tanah c = 1.500 ? tanah = 1.800



5.4.3.2 Skema Pembebanan Pelimpah Kondisi Banjir Gempa

Gambar 5-16. Skema pembebanan pelimpah kondisi banjir gempa

5.4.3.3 Perhitungan Daya Dukung Batas

Untuk perhitungan daya dukung batas rumus yang digunakan adalah rumus

Terzhaghi :

_c ã qu

á.c.N +â.ã.B.N +ã.Df.Nqó = =

FS FS

dimana :

= 32

sat = 1.8 ton/m3

c = 1.5

FS = 3



Tabel 5-7. Faktor bentuk pondasi

Bentuk pondasi

Faktor Bentuk

Menerus Bujur Sangkar Persegi Lingkaran

? 1.0 1.3 1 + 0.3 x (B/L) 1.3

? 0.5 0.4 0.5 + 0.1 x (B/L) 0.3

Sumber : Suyono Sosrodarsono, Ir. Mekanika Tanah & Teknik Pondasi

Untuk ‘ Pondasi Menerus ‘ dari Tabel 5-7 didapat :

= 1

= 0.5

Tabel 5-8. Koefisien daya dukung

F

Nc N

Nq

0

5.3 0 1 5

5.3 0 1.4 10

5.3 0 1.9 15

6.5 1.2 2.7 20

7.9 2 3.9 25

9.9 3.3 5.6 28

11.5 4.4 7.1 32

20.9 10.6 14.1 36

42.2 30.5 31.6 40

95.7 115.7 81.3 45

172 325.8 173 50

348 1073 415 Sumber : Suyono Sosrodarsono, Ir. Mekanika Tanah & Teknik Pondasi

Untuk sudut geser ( ) = 32 dari Tabel 5-8 didapatkan :

Nc = 20.9

N = 10.6

Nq = 14.1

Df = 1

Sehingga dapat kita peroleh :

ó = 69.79 ton/m2



5.4.3.4 Analisa Stabilitas

Analisa stabilitas pada pelimpah meliputi :


t

g

MSF= >1,1

M

dimana :

Mt = 482.894 ton.m

Mg = 215.158 ton.m

SF = 2.244 > 1.1 Aman



ÓH

dimana :

V = 55.602 ton

H = 18.359 ton

SF = 3.146 > 1.1 Aman

3. Stabilitas terhadap gaya dukung

v hÓM -ÓM Le= -

ÓV 2

dimana :

Mv = 490.187 ton.m

Mh = 207.864 ton.m

V = 55.602 ton

B = 16 m

e = 6.922 m > L/6

= 6.922 m > 2.667 m



BX=3. -e

2 = 3.233 m

maks = 2.ÓV

L.X

= 1.433 ton/m2 < ó = 69.79 ton/m2 Aman

5.4.4 PERHITUNGAN STABILITAS PELIMPAH KONDISI KOSONG GEMPA

5.4.4.1 Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Kosong Gempa

Tabel 5-9. Perhitungan gaya vertikal dan momen tahan

Volume Berat Jenis Gaya Lengan

Momen Tahan Gaya Uraian

(m3) (t/m3) (ton) (m) (ton.m) Akibat berat sendiri pelimpah

W 1 1x1x1 3.059 2.400 7.342 14.823 108.825

W 2 1x1x1 1.300 2.400 3.120 13.147 41.019

W 3 0.5x1x3x1 1.500 2.400 3.600 12.980 46.728

W 4 1.5x4x1 9.490 2.400 22.776 11.543 262.903

W 5 0.5x4x4x1 9.245 2.400 22.188 9.440 209.455

W 6 2x1x1 9.467 2.400 22.721 5.569 126.532

W 7 0.5x1x1x1 0.845 2.400 2.028 4.132 8.380

W 8 2x1x1 4.808 2.400 11.539 1.849 21.336

Akibat berat air di atas pelimpah

WA 1 1x4.543x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

WA 2 0.5x1x3x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

WA 3 2.5x1.543x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

WA 4 0.5x5x(1.543+0.5334)x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

WA 5 0.5334x1x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

Akibat gaya up lift

Up Lift 1 (5.543+5.543)/2x3.5x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

Up Lift 2 (5.543+3.1392)/2x2x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

Up Lift 3 (3.1392+2.7353)/2x2x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

Up Lift 4 (2.7353+1.5334)/2x1x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

Up Lift 5 (1.5334+1.5334)/2x1x1 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000

Total 95.314 825.177



Tabel 5-10. Perhitungan gaya horizontal dan momen tahan

Gaya Lengan Momen Tahan Gaya Uraian (ton) (m) (ton.m)


PW 2 0.5x1x0.8502 0.000 0.000 0.000

Akibat tekanan tanah pasif

PP 1 0.5 x Kp x g x 1.302 4.954 0.433 2.147

CP 1 2 x c x Kp0.5 x 1.30 7.038 0.650 4.575

Total 11.992 6.722

Tabel 5-11. Perhitungan gaya horizontal dan momen guling

Volume Berat Jenis Berat Koeff Gaya Lengan

Momen Guling Gaya Uraian

(m3) (t/m3) (ton) Gempa (ton) (m) (ton.m)

Akibat berat sendiri pelimpah dan gempa

WE 1 1x1x1 3.059 2.400 7.342 0.150 1.101 5.650 6.222

WE 2 1x1x1 1.300 2.400 3.120 0.150 0.468 5.650 2.644

WE 3 0.5x1x3x1 1.500 2.400 3.600 0.150 0.540 7.300 3.942

WE 4 1.5x4x1 9.490 2.400 22.776 0.150 3.416 7.150 24.427

WE 5 0.5x4x4x1 9.245 2.400 22.188 0.150 3.328 6.433 21.410

WE 6 2x1x1 9.467 2.400 22.721 0.150 3.408 3.150 10.736

WE 7 0.5x1x1x1 0.845 2.400 2.028 0.150 0.304 0.867 0.264

WE 8 2x1x1 4.808 2.400 11.539 0.150 1.731 0.650 1.125


PW 1 0.5x1x5.8502 0.000 0.000 0.000

Akibat tekanan air dinamis

PD

7/12x1x0.15x5.8502

x(1-0.33961.5) 0.000 0.000 0.000

Akibat tekanan tanah aktif

PA 1 0.5 x Ka x g x 1.302 0.467 5.433 2.537

CA 1 2 x c x Ka0.5 x 1.30 2.161 5.650 12.209

PA 2 0.5 x Ka x g x 52 6.908 1.667 11.513

CA 2 2 x c x Ka0.5 x 5 8.311 2.500 20.778

Total 32.144 117.807

Keterangan : Sudut geser tanah (?) = 32.000 Koefisien Tekanan Tanah Aktif (Ka) = 0.307 Koefisien Tekanan Tanah Pasif (Kp) = 3.257 Nilai SPT (N) = 15.000

Kohesi Tanah c = 1.500

tanah = 1.800



5.4.4.2 Skema Pembebanan Pelimpah Kondisi Kosong Gempa

Gambar 5-17. Skema pembebanan pelimpah kondisi kosong gempa

5.4.4.3 Perhitungan Daya Dukung Batas

Untuk perhitungan daya dukung batas rumus yang digunakan adalah rumus

Terzaghi :

_c ã qu

á.c.N +â.ã.B.N +ã.Df.Nqó = =

FS FS

dimana :

= 32

sat = 1.8 ton/m3

c = 1.5

FS = 3

Tabel 5-12. Faktor bentuk pondasi

Bentuk pondasi Faktor Bentuk

Menerus Bujur Sangkar Persegi Lingkaran

? 1.0 1.3 1 + 0.3 x (B/L) 1.3

? 0.5 0.4 0.5 + 0.1 x (B/L) 0.3

Sumber : Suyono Sosrodarsono, Ir. Mekanika Tanah & Teknik Pondasi



Untuk ‘ Pondasi Menerus ‘ dari Tabel 5.12 didapat :

= 1

= 0.5

Tabel 5-13. Koefisien daya dukung

F

Nc N

Nq

0

5.3 0 1 5

5.3 0 1.4 10

5.3 0 1.9 15

6.5 1.2 2.7 20

7.9 2 3.9 25

9.9 3.3 5.6 28

11.5 4.4 7.1 32

20.9 10.6 14.1 36

42.2 30.5 31.6 40

95.7 115.7 81.3 45

172 325.8 173 50

348 1073 415 Sumber : Suyono Sosrodarsono, Ir. Mekanika Tanah & Teknik Pondasi

Untuk sudut geser ( ) = 32 dari Tabel 5.13 didapatkan :

Nc = 20.9

N = 10.6

Nq = 14.1

Df = 1

Sehingga dapat kita peroleh :

ó = 69.79 ton/m2

5.4.4.4 Analisa Stabilitas

Analisa stabilitas pada pelimpah meliputi :


t

g

MSF= >1,1

M

dimana :

Mt = 831.899 ton.m

Mg = 117.807 ton.m

SF = 7.062 > 1.1 Aman





ÓH

dimana :

V = 95.314 ton

H = 44.136 ton

SF = 1.903 > 1.1 Aman

3. Stabilitas terhadap gaya dukung

v hÓM -ÓM Le= -

ÓV 2

dimana :

Mv = 825.177 ton.m

Mh = 124.528 ton.m

V = 95.314 ton

B = 16 m

e = 4.649 m > L/6

= 4.649 m > 2.667 m

maks = 6

1v e

A B

= 5.8861 ton/m2 < ó = 49.1200 ton/m2 Aman

maks = 2.ÓV

L.X

= 10.053 ton/m2 < ó = 69.79 ton/m2 Aman

This document was created with Win2PDF available at http://www.daneprairie.com.The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.

http://www.daneprairie.com

BAB 5 DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN · PDF filepelimpah utama (main spillway) dan...

Documents

Transcript of BAB 5 DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN · PDF filepelimpah utama (main spillway) dan...