BAB V

DASAR PERENCANAAN

5.1 Desain kreteria

5.1 .1 Tegangan yang dizinkan untuk material;

1) Baja struktur

Mateial baja struktur steel SS41 & SM 41B

t ≤ 40 mm

SM 50 B t < 40 mm

Axial tensile stress 1200 kg/cm2

1600 kg/cm2

A Axial Compress Stress 1200 kg/ cm2

1600 kg/cm2

Bending stress

-girder tensile

-gireder comp.

1200 kg/ cm2

1200 kg/ cm2

1600 kg/cm2

1600 kg/cm2

Shearing 700 kg/ cm2

900 kg/cm2

Note: t ≥ 40 mm T ≥ 40 mm

0.92 stress t ≤

40 mm

0.94 .92 stress t ≤ 40

mm

2). Baja Cor

STRESS STEEL CASTING SC 46

STEEL FORGING

SF 45

1.Axial Tensile stress 1350 kg/cm2

1350 kg/cm2

2.Axial compressive stress 1350 kg/cm2

1350 kg/cm2

3.Bending stress 1350 kg/cm2

1350 kg/cm2

4.Shearing stress 800 kg/cm2

800 kg/cm2

5.Bearing stress 1900 kg/cm2

1900 kg/cm2

5.1.2 Faktor-faktor mekanis

1) Koefisien gesek

Baja dengan baja karbon, tanpa pelumas 0.5 0.1

Baja dengan baja karbon, berpelumas 0.18 0.08

Baja dengan baja anti karat Tidak bisa diterima

Bronze dengan baja anti karat tanpa pelumasan 0.4 0.1

Bronze dengan baja anti karat berpelumasan 0.2 0.07

Bantalan tanpa pelumasan dengan baja anti karat 0.2 0.06

Banatalan rol ( roller baering) 0.010 0.00

Karet dengan baja 1.0 0.3

Karet dengan baja anti karat 0.8 0.15

Bronze dengan bronze atau besi cor 0.4 0.10

2) Factor keamanan

Type

Faktor keamanan

tension compression shearing

1. Baja struktur 5 5 8.7

2. Baja tempa 5 5 8.7

3 Baja karbon struktur mesin

5 5 8.7

4. Baja anti karat 5 5 8.7

5. Baja cor 5 5 8.7

6. Besi cor 10 3.4 10

7. Bronze 8 8 10

wirerope 8 ( for static operating load )

3) Korosi yang dizinkan

Peralatan/ Konstruksi baja Korosi yang diizinkan

Pelat untuk draft tube, stoplog 1.0 mm

Semua bagian trash rake yang tengelam 2.0 mm

Semua jenis pintu 2.0 mm

Shell plate penstock 1.5 mm

Katup ; daun dan body 2.0 mm

4) Effisiency

Komponen

Efisiensi mekanis

Sheave having plain bearing 0.95

Sheave having roller bearing 0.98

Roda gigi lurus (Spur gear : gear and pinion) , terbuka 0.95

Roda gigi lurus (Spur gear : gear and pinion), tertutup 0.97

Roda gigi cacing (worm gear ) self locking type 0.5

Roda gigi cacing (worm gear ) anti self locking type 0.75

Draat stang ( Spindle ) 0.2 sampai 0.4

5.1.3 Kondisi desain pintu/katup

Pintu/katup harus didesain sesuai dengan kondisi berikut ini:

Aman menahan beban yang telah diperhitungkan

Kerapatan/kedap air yang cukup

Mudah dan andal dalam operasinya

Mempunyai ketahanan yang tinggi

Tidak terjadi getaran atau sentakan saat dioperasikan

Mudah perawatannya.

Untuk memnuhi kondisi diatas maka dalam mendesain pintu diusahakan :

supaya sedikit mungkin terjadi tegangan tambahan akibat adanya struktur yang

eksentrik pada tiap rangka, panel harus kaku, dan tidak terjadi perubahan yang

yajam pada persilangan struktur.

Untuk mendapatkan kedap air yang baik, maka karet seal yang digunakan sebagai

perapat harus cukup elastic, tahan terendam air ( tidak cepat keras ).

Pada saat pintu dioperasikan maka gaya-gaya yang bekerja adalah gaya gesek

roda dan seal, gaya tarik kebawah ( down pull force ), berat pintu. Untuk itu

dalam mendesain perhatikan desian sistim alat angkat terutama kemampuan

angkatnya dan penggeraknya harus cukup kuat mengangkat beban yang telah

diperhitungkan.

Untuk mencapai ketehanan yang tinggi dalam mendesain pintu harus diprhatikan

kondisi air/kualitas air yang ada guna mengantisipasi kemungkinan terjadinya

corosi pada pintu.

Korosi dapat dikendalikan melalui perencanaan dengan menghindari bentuk-

bentuk konstruksi ( smabungan las, sambungan baut, bimetal dsb ) yang

memudah terjadinya korosi.

Getaran terjadi umumnya karena aliran air yang mengalir dibawah pintu bergolak

akibat adanya struktur/ bentuk dasar daun pintu tidak streamline, atau sistim

ventilasi udara (dibelakang pintu/katup ) kapasitas tidak mencukupi. Untuk itu

dalam mendesain pintu/katup agar memperhatikan bentuk dasar pintu agar tidak

terjadi olakan atau benturan air kedaun pintu, untuk sistim ventilasi supay

didesain agar kapasitas cukup.

Pemerliharaan/perawatan pintu dilakukan untuk pelumasan bagian-bagiaan yang

berpitar/gesek ( bushing roda, bushing trunion , daraat stang beulir dan kabel baja

) , pemeriksaan pintu, serta pengecatan bagia-bagian yang karat. Untuk

memudahkan pelaksanaan pemeliharaan maka dalam mendesain pintu/bagian-

bagiannya harus mempertimbangkan agar mudah dilumasi, atau melengkapi

dengan sarana-sarana ( tangga, handrail pengaman ) pada daun pintu atau pada

bangunan sipilnya.

5.2 Dasar perencanaan bagian-bagian pintu

5.2.1 Pintu gerak vertical ( roda tetap )

1) Gelagar/balok penumpu

Semua gelagar sebaiknya mempunyai bentuk sama dan tiap gelagar menerima

beban tekanan air yang sama. Dengan demikian jarak antar gelagar direncana

sedemikian sehingga kelengkungan yang terjadi pada tiap gelagar sama. Jumlah

gelagar ditentukan sedemikian sehingga tidak menyulitkan konstruksinya,

perletakan roda utama, maupun dalam menhitung tebal pelat luranya (skin plate).

2) Roda utama

Ukuran, jumlah, dan perletakan roda utama didesain sedemikian sehingga dapat

aman meneruskan beban tekanan air dan berat sendiri ke rangka pengarah (guide

frame ). Pada saat ada beban/tekana air roda utama harus dapat berputar dengan

mulus. Untuk pintu yang bentangnya > 2 meter dengan head desain > 2 meter

permukaan kontak roda utama harus dibuat melengkung dengan jari-jari R’= 15 x

R. ( R= jari-jari luar roda ). Sedang untuk pintu dibawa bentang dan head tersebut

permukaan kontak roda dapat dibuat lurus.

3) Roda pengarah (samping)

Roda pengarah dibutuhkan untuk memperlancar operasinya pintu diman roda

pengarah menahan gerakan daun pintu kesamaping. Roda pengarah didesain harus

kuat menahan beban akibat goyangan daun pintu kesamaping .Desain roda

pengaarah dapat menggunakan per sepiral guna menekan roda sehingg roda selelu

menemper ke rangka pengarah sehingga dapat mengurangi goyangan pintu.

4) Rangka pengarah ( Guide frame )

Struktur rangka pengarah harus didesain cukup kuat menahan beban tekanan air

yang diteruskan oleh roda utama dan roda pengarah. Oleh karena pemeliharaan

rangka pengarah cukup sulit ( karena lokasi dan kondisi air ) maka pemilihan

material untuk rail roda harus mempunyai kekerasan yang lebih tinggi dari roda

roda

Seal karet

utama. Untuk mengatisipasi kerusakan karena korosi maka raial roda maupu

landasan untukseal dipakai material baja antikorosi.

5) Bagian seal

Bahan seal dapat dibuata dari metal ( bronze, stainless steel ) dan karet. Pemilihan

seal dari karet lebih menguntungkan karen mudah penggantiannya, gesekan tidak

begitu besar saat operasi, kerapatan terhadap permukaan lebih baik, katahanan

cukup.

Bentuk seal karet umumnya : datar (flat), note balok, caisson

5.2.2 Merencanakan Alat angkat

1) Beban angkat

Dalam mendesain alat angkat maka perlu terlebih dahulu menentukan komponen

beban apa saja yang diperhitungkan dan ini tergantung kondisi bangunan

setempat. Secara umum beban – beban yang ada :

Berat pintu sendiri,

Gaya gesek daun pintu dengan sedimen,

Note balok

Tipe flat

Tipe caison

landasan

landasan

Gaya gesek roda pada rel,

Gaya apung,

Gaya gelincir roda pada rel ,

Gaya uplift dan downpull ( overflow ),

Gaya gesek karet seal pada landasan,

Gaya uplift dan downpull ( underflow.

2) Kecepatan operasi

Kecepatan angkat pintu air umumnya berkisar antara 0,3 – 0,5 m/menit

teragantung dari pengaruh di hulu dan dihilir akibat pengeluaran air. Untuk katup

dengan tekanan tinggi umumnya berkisar 0,05 sampai 0,1 m/menit. Sedang untuk

penutupan emergency berkisar 1.0 sampai 5.0 m/menit.

3) Kabel baja dan drum

Ukurandiameter dan tipe pilin kabel baja harus mampu menahan beban angkat

dengan factor keamanan 8 dan dengan mempertibangkan frequesi penggunaan

dan lingkungan yang dapat mempengaruhi kondisi kabel.

Diameter drum umumnya didesain 19 kali dimeter kabel baja sedangkan

diameter sheave didesain 17 kali dimeter kabel baja.

4) Motor listrik pengerak alat angkat harus memenu kondisi:

Kapasitas lebih besar dari 100 % hasil perhitungan tenaga untuk operasi

Torsi awal harus 200 % dari rata-rata torsi

Maximum torsi kurang dari 300 %

5.3 Perhitungan bagian-bagian pintu

5.3.1 Data teknis pintu

Tipe pintu :

Lebar/span pintu : B m

Tinggi pintu : H m

Desain head : H1 m

Tinggi air normal : h m

5.3.2 Gaya yang bekeja pada pintu:

1) Gaya hidrostatis:

P = ρ x ( B x H2 )/2 (t) ---------- H = H1

P = ρ x { B x ( H12 – H2

2 ) (t ) - H1 > H , H2 = H1 – H

2) Beban sedimen

Beban sedimen adalah yang sedimen berada didepan pintu.

P = Ce. W1 d

Dimana:

Pe = Gaya horizontal akibat tekanan sedimen ( tf/m2 )

Ce = Faktor tekaan sedimen ------ ( 0.4 --- 0.6 )

We = Berat jaenis sedimen ( tf/m3)----- ( 1.5 -- 1.8 ) ( tf/m

3 0

D = tinggi endapan sedimen ( m )

3) Tinggi gelombang akibat gempa

he=

dimana : he : stengan tinggi gelombang

Kτ

2

√ g H

k :: intenstas gempa desain

τ : periode gempa ( s )

g : kecepatan gravitasi ( m / s2

H : tinggi muka air dari dasar sungai

4) Beban dinamik akibat gempa

Pd = wo K

Dimana : Pd : Tekanan dinamik ( tf/m2 )

ωo : Berat jenis air ( tf/ m3 )

k : Intensitas gempa dari desain

H : Tinggi muka air waduk dari dasar pondasi bendungan

H : tinggi muka air waduk dari titik yang ditentukan

5.3.3 Perhitungan gelagar

5.3.5 HOIST

Beban angkat :

G = W + Fs + Fb

Dimana : G : beban angkat

W : berat pintu

Fs : beban gesek seal

Fb : beban gesek bronze sepatu luncur

Tipe pengangkat : draat stang berulir diameter luar : d, diameter dalam: d1

Torsi =

Spesifikasi draat stang:

Nominal diameter : TR 50

Diameter luar : d

Effektif diameter : d1

Diameter dalam : d2

Pitch : p

Lead : l

Sudut uluir : 300 β = Cos (/2)

Torsi spindle nut

Tr = W.

µ = koefisien gesek nutdengan spindle

Torsi penggerak manual

Tm = R cm x p kg = Rp Kgcm

R: jari-jari roda putar/engkol,

p = 15 kg tenaga manusia.

Ratio x

x< 4 pakai satu bevel gear.

4 < x < 12 pakai dua bevel gear

1 tingkat bevel gear 2 tingkat bevel gear

Roda tangan

Gear motor Listrik