BAB IIIPEMBAHASAN3.1.Konstruksi Model

Beberapa bagian prototipe yang ditirukan ke dalam model dengan menggunakan jenis dan besarnya nilai skala tersebut di atas terdiri dari :

1. Bendungan Utama yang dibuat dari pasangan batu bata dan semen.

2. Untuk ambang pelimpah, dan peredam energi (stilling basin) dibuat dari kayu yang diperhalus dan dicat untuk kesamaan kekasaran dengan kedaan lapangan, sedangkan untuk dinding saluran samping dan peredam energi (stilling basin) dibuat dari bahan fiber glass. Dengan menerapkan skala tertentu (skala tanpa distorsi) pada uji model fisik hidrolika bangunan pelimpah samping Bendungan, maka secara garis besar ukuran dari konstruksi model ini adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1. Besaran-besaran di modelDeskripsiPrototype

(m)RatioModel

(cm)

I. Bendungan Utama Tinggi

Lebar puncak

II. Pelimpah- Tinggi ambang pelimpah

- Lebar Pelimpah

III. Saluran Samping

Lebar saluran hulu

Lebar saluran hilir

IV. Saluran Transisi

Lebar saluran hulu

Lebar saluran hilir

V. Saluran Peluncur

- Panjang

- Lebar

VI. Peredam Energi (USBR Tipe II)

Panjang

Lebar

52,00

10,00

2,50

28,00

12,00

14,00

14,00

14,00

83,69

14,00

38,00

14,001 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50

1 : 50104,00

20,00

5,00

56,00

24,00

28,00

28,00

28,00

167,38

28,00

76,00

28,00

3.2.Pengukuran Debit

Untuk mengetahui apakah debit di model sudah sesuai dengan kondisi prototype, perlu dilakukan uji pendahuluan (running test). Elevasi di hulu bendung dicapai hingga konstan kemudian akan diperoleh debit di alat ukur debit Rechbox, hasil debit tersebut akan dibandingkan dengan kondisi debit di prototype.

Debit aliran yang masuk ke model diukur dengan ambang lebar tipe Rechbox dengan dimensi sebagai berikut:

D = 2,47 m

B = 2,60 m

b = 0,60 m

h = tinggi muka air Debit aliran teoritik yang melalui Rechbox dapat dihitung dengan rumus:Q = k.b.h3/2Dengan :

Q= debit (m3/dt)

k= koefisien debit (m1/2/menit)

= 107,1 + +14,2-25,7 x + 2,04

b= lebar mercu (m)

h= kedalaman air diatas mercu (m)

B= lebar saluran (m)

D= tinggi dari dasar saluran ke mercu (m)

Harga k dimasukkan dalam rumus alat ukur debit, maka dihitung besarnya debit percobaan.Langkah Pengukuran :

a. Tentukan Indek Point Gauge (IPG) dengan menyentuhkan ujung jarum point gauge pada crest alat ukur debit.

b. Stel nonius sehingga angka nol tepat pada angka meteran taraf pada angka 52 sehingga IPG = 0 = 52c. Ukur tinggi muka air pada alat ukur dengan menyentuhkan ujung jarum point gauge pada muka air, meteran taraf (point gauge) dibaca dan dicatat.Perhitungan Debit Debit IDengan h= h1 Rechbok IPG Rechbok

= 54,15 cm 52,00 cm

= 2,15 cm

= 0,0215 m

k= 107,1 + +14,2-25,7 x + 2,04

=107,1 + +14,2-25,7 x + 2,04

= 115,446 m1/2/menit

Sehingga :

Qm= k.b.h3/2

= 115,446 x 0,60 . (0,0215)3/2

= 0,2184 m3/menit

= 3,64 L/detQp= (50)5/2 . Qm

= (50)5/2 . 3,64 L/det

= 64.346,717 L/det

= 64,346 m3/det

Debit IIDengan h= h1 Rechbok IPG Rechbok

= 58,25 cm 52,00 cm

= 6,25 cm

= 0,0625 m

k= 107,1 + +14,2-25,7 x + 2,04

=107,1 + +14,2-25,7 x + 2,04

= 108,799 m1/2/menit

Sehingga :

Qm= k.b.h3/2

= 108,799 x 0,60 . (0,0625)3/2

= 1,020 m3/menit

= 16,998 L/detQp= (50)5/2 . Qm

= (50)5/2 . 16,998 L/det

= 300.485,998 L/det

= 300,486 m3/detTabel 3.2 Perhitungan DebitDebitTinggi Air di atas ambang Pelimpah RechboxKoefisien Pelimpah Rechbox (K) (m0,5/menit)Debit Rechbox

Q modelQ prototype

HH

(cm)(m)m3/menitm3/detlt/detlt/detm3/det

12,150,0215115,446 0,21840,003643,6464.346,71764,347

26,250,0625108,799 1,0200,016916,998300.485,998300,486

3.3. Perhitungan Tinggi Muka Air

Perhitungan tinggi muka air diukur dengan menggunakan meteran taraf (point gauge) atau dengan alat ukur sipat datar (waterpass). Indeks point alat ukur ini yaitu 93,6 yang digunakan untuk mengukur muka air pada titik-titik yang akan ditinjau.

Elevasi muka air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:Dengan skala model 1 : 50 maka :

Elx = Eldasar x -

Dengan :

Elx= Elevasi muka air prototype (m)Eldasar x= Elevasi dasar prototype (m)a

= Bacaan pada sipat datar (waterpass)IPG

= Indeks point sipat datar (waterpass)Contoh Perhitungan

Elevasi dan Tinggi Muka Air Prototype:

Diketahui

: IPG = 0 = 93,6 elevasi = 308,2Hasil pembacaan: 87,5 (section III-Kiri pada pelimpah debit 1)

Elevasi dasar

: 301,00Penyelesaian

:

Elx = Eldasar x -

Elx = 308,20 -

Elx = 311,250Tinggi Muka Air= Elx El Dasar

= 311,250 - 301

= 10,250 m Elevasi dan Tinggi Muka Air Model:Diketahui

: IPG = 0 = 93,6 elevasi = 308,2Hasil pembacaan: 87,5 (section III-Kiri pada pelimpah debit 1)

Elevasi dasar

: 301,00

Penyelesaian

: Elx = Eldasar x ( a IPG )

= 308,20 ( 87,5 93,6 )

= 314,300Tinggi Muka Air Model = Tinggi muka air prototype :

= 10,25 :

= 20,5 cm(Perhitungan selanjutnya terdapat pada tabel 3.3.1 dan 3.3.2.)3.4. Perhitungan Kecepatan AirPerhitungan kecepatan air diukur dengan menggunakan tabung pitot (pitot tube) dan small current meter. Untuk menghitung kecepatan di prototype menggunakan persamaan :Vm= Cp x (kecepatan aliran model)

Vp= Vm x nh1/2 (kecepatan aliran prototype)

Dengan :

Vm= kecepatan di model

Cp= koefisien pitot tube = 3,992 . h0,488

h= tinggi muka air di pitot tube (m)

Vp= kecepatan di prototype

nh = skala model

Contoh Perhitungan:

Pengukuran kecepatan aliran menggunakan pitot tube. Pengukuran di nomor section 0 Kiri pada pelimpah.

Data :

h1= 0,055 m (h rerata pada kedalaman 0,2h)

h2= 0,04 m (h rerata pada kedalaman 0,6h)

h3= 0,03 m (h rerata pada kedalaman 0,8h)

Cp= 0,98

g= 9,81 m/dt2Maka :

Vm1= Cp x

= 0,98 x= 1,018 m/dt

Vm2= 0,868 m/dtVm3= 0,752 m/dtPengukuran kecepatan aliran menggunakan pitot tube. Pengukuran di nomor section 0 As pada pelimpah.

Data :

h1= 0,042 m (h rerata pada kedalaman 0,2h)

h2= 0,045 m (h rerata pada kedalaman 0,6h)

h3= 0,047 m (h rerata pada kedalaman 0,8h)

Cp= 0,98

g= 9,81 m/dt2Maka :

Vm1= Cp x

= 0,98 x= 0,890 m/dt

Vm2= 0,921 m/dtVm3= 0,941 m/dtPengukuran kecepatan aliran menggunakan pitot tube. Pengukuran di nomor section 0 Kanan pada pelimpah.

Data :

h1= 0,043 m (h rerata pada kedalaman 0,2h)

h2= 0,049 m (h rerata pada kedalaman 0,6h)

h3= 0,052 m (h rerata pada kedalaman 0,8h)

Cp= 0,98

g= 9,81 m/dt2Maka :

Vm1= Cp x

= 0,98 x= 0,900 m/dt

Vm2= 0,961 m/dtVm3= 0,990 m/dtVm1 rerata =

= = 0,936 m/dt Vm2 rerata =

= = 0,917m/dt Vm3 rerata =

= = 0,894 m/dt Vm rerata =

= = 0,916 m/dt Vp= Vm . nh1/2 (nh=nL=50)

= 0,916 x (50)1/2

= 6,474 m/dt (Perhitungan selanjutnya terdapat pada tabel 3.4.1 dan 3.4.2)3.5. Kondisi Aliran

Kondisi aliran dapat dikategorikan setelah kita menghitung bilangan Froude dan reynoldnya.

Dengan rumus sebagai berikut:

Bilangan Froude :Fr =

dengan :

F= Froude,F1 Aliran Super Kritis

V= Kecepatan (m/dt)

g= Percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)

h= Tinggi muka air (m)Bilangan Reynold :

Re =

Dengan :

Re = Reynold, Re4000= Aliran Turbulent

Contoh Perhitungan Bilangan Froude:

Pada Section 0 PelimpahData :

Vrerata

= 6,474 m/dt

hrerata

= 2,50 m

Frprototype =

=

= 1,307Karena Bilangan Froudenya lebih dari satu, maka jenis alirannya adalah Aliran Super Kritis.Contoh Perhitungan Bilangan Reynold:

Pada Section 0 (Debit I)

Re=

=

= 16.185.813,14Karena Bilangan Reynoldnya lebih besar dari 4000, maka jenis alirannya adalah Aliran Turbulen.

(Perhitungan selanjutnya terdapat pada tabel 3.5.)

3.6 Perhitungan Kavitasi

Untuk mengetahui gejala kavitasi pada permukaan bangunan seperti pelimpah, saluran peluncur dan saluran samping perlu dilakukan pengamatan dari perilaku tekanan hidrostatis yang dibaca pada pipa/selang piezometer. Rumus indeks kavitasi:

Dengan: = indeks kavitasi

Po = ambient pressure (kPa)

= Pa + Pg

Pa = Tekanan atmosfir (=101 kPa)

Pg = . g . h

= tekanan setempat (kPa)

h = tinggi muka air (m)

Pv = tekanan uap (kPa)

= massa jenis cairan (kg/m3)

Vo = kecepatan aliran (m/dt)

Angka 1 ( batas kavitasi) dapat dihitung dengan rumus berikut:

Dalam hal ini 1 = - Cp, dengan : P = Pg = tekanan setempat (kPa)

Kriteria timbulnya kavitasi dengan syarat:

1. > 1 : tidak terjadi kavitasi2. 1 : terjadi kavitasiContoh perhitungan (pada section III pelimpah) :

Diketahui :

h = 10,27

Vrerata = 1,21 m/dt

g = 9,8 m/s2

= 1000 Kg/m3Ditanya : tinjauan kavitasi pada permukaan bangunan?

Jawab : 1. Mencari indeks kavitasi

Rumus :

Pg = . g . h

= 1000. 9,8 . 10,27= 100716,00 kPa

Po = Pa + Pg

= 101 + 100716,00 = 100817,00 kPa

= 1,3361082. Mencari nilai Cp

Rumus :

Cp = - 0,001377 maka nilai 1 = 0,001377 sehingga > 1 : tidak terjadi kavitasi

(Perhitungan selanjutnya terdapat pada tabel 3.6.)3.7 Perhitungan Penggerusan Setempat

Untuk menentukan kedalaman gerusan perlu dilakukan pengukuran dengan menembak tinggi salah satu kedalaman gerusan tersebut.

Hasil penembakan: pada gerusan 1

Tinggi elevasi sebelum pengaliran = +262,0Titiki A = 133,8IPG = 131,2Kedalaman gerusan 1=

=

= 1,3 cm

Elevasi gerusan 1 = +262,00 1,3

= +260,07Maka kedalaman gerusan 1 = 262,0 -260,07= 1,93 cm

Hasil penembakan: pada gerusan 2

Titik B = 134,1

IPG = 131,2Kedalaman gerusan 2=

=

= 1,45 cm

Elevasi gerusan 2 = +262,00 1,45= +260,055Maka kedalaman gerusan 2 = 262,00 -260,055= 1,945 cm

Hasil penembakan: pada gerusan 3

Titik C = 133,2

IPG = 131,2

Kedalaman gerusan 2=

=

= 1 cm

Elevasi gerusan 2 = +262,00 1

= +261,0

Maka kedalaman gerusan 2 = 262,00 -261,00

= 1,00 cm

B

DD

h

b

_1382203690.unknown

_1385835743.unknown

_1385836015.unknown

_1386437674.unknown

_1386438707.unknown

_1386441668.unknown

_1386441671.unknown

_1386438558.unknown

_1385836141.unknown

_1385836182.unknown

_1385835883.unknown

_1385835912.unknown

_1385835804.unknown

_1382205553.unknown

_1385835634.unknown

_1385835698.unknown

_1382214568.unknown

_1385835397.unknown

_1382214428.unknown

_1382204236.unknown

_1382204245.unknown

_1382204220.unknown

_1194191476.unknown

_1350756125.unknown

_1382199701.unknown

_1382203668.unknown

_1382203680.unknown

_1354556562.unknown

_1354557498.unknown

_1354557433.unknown

_1350846314.unknown

_1348643053.unknown

_1350325127.unknown

_1350417173.unknown

_1350417194.unknown

_1350327175.unknown

_1348643543.unknown

_1348642965.unknown

_1348642994.unknown

_1193903636.unknown

_1194191407.unknown

_1193423572.unknown