BAB VII BANGUNAN PEMBAWA

A. TUJUAN STRUKSIONAL KHUSUS (TM) Adapun yang menjadi tujuan instruksional khusus dalam bab ini adalah bahwa setelah mengikuti kuliah, mahasiswa akan dapat : 1. Menjelaskan tentang fungsi, lokasi penempatan serta kriteria bangunan pembawa. 2. Menjelaskan dan merencanakan bangunan gorong gorong. 3. Menjelaskan dan merencanakan bangunan sipon 4. Menjelaskan dan merencanakan bangunan terjun 5. Menjelaskan dan merencanakan bangunan got miring 6. Menjelaskan dan merencanakan bangunan pelimpah samping. 7. Mengetahui dan menjelaskan bagian bagian bangunan pembawa . Dalam bab ini mahasiswa diharapkan mengikuti materi kuliah dengan memiliki literatur pokok yaitu Bahan Ajar Irigasi I, Kriteria Perencanaan Irigasi (KP), Petunjuk Perencanaan Irigasi serta literatur lain yang berkaitan dengan materi materi yang dibahas dalam perkuliahan ini serta dalam perkuliahan menggunakan metode ceramah dan tanya jawab serta pembahasan soal - soal.

B. PENDAHULUAN Dalam saluran terbuka, ada berbagai bangunan yang digunakan untuk membawa air dari suatu ruas hulu ke ruas hilir. Bangunan-bangunan ini bisa dibagi menjadi dua kelompok, yaitu: (i) (ii) bangunan-bangunan dengan aliran subkritis, dan bangunan-bangunan dengan aliran superkritis.

Contoh untuk kelompok bangunan pertama adalah gorong-gorong (lihat Gambar 7.1), flum (lihat Gambar 7.2), talang (lihat Gambar 7.3) dan sipon (lihat Gambar 7.4). Contoh untuk kelompok kedua adalah bangunan - bangunan pengukur dan pengatur debit (akan dibahas

173

pada MK. Irigasi II), bangunan terjun serta got miring. Kelompok subkritis bangunan pembawa akan dibicarakan dalam pasal 7.2 sampai 7.5, bangunan terjun dan got miring dalam pasal 7.7 dan 7.8..

C. MATERI 7.1 Kelompok Bangunan Sub Kritis. Perencanaan Hidrolis A. Kecepatan di bangunan pembawa Untuk membatasi biaya pelaksanaan bangunan pembawa subkritis, kecepatan aliran di bangunan tersebut dibuat lebih besar daripada kecepatan di ruas saluran hulu maupun hilir. Untuk menghindari terjadinya gelombang-gelombang tegak di permukaan air dan untuk mencegah agar aliran tidak menjadi kritis akibat berkurangnya kekasaran saluran atau gradien hidrolis yang lebih curam, maka bilangan Froude dari aliran yang dipercepat tidak boleh lebih dari 0,5.

Dengan istilah lain,Fr = Va 0,50 g. ( A / B)

Dimana: Fr va g A B = = = = = bilangan Froude kecepatan rata-rata dalam bangunan, m/dt percepatan gravitasi, m/dta (c_- 9,8) luas aliran, m2 lebar permukaan air terbuka, m.

174

Kecepatan aliran rata-rata di saluran pembawa terbuka dapat dihitung dengan persamaan Strickler/Manning. Untuk pipa sipon beraliran penuh, lebar permukaan air sama dengan nol, jadi bilangan Froude tidak bisa ditentukan. Kecepatan yang diizinkan di dalam pipa diakibatkan olh optimasi ekonomis bahan konstruksi, biaya, mutu konstruksi dan kehilangan tinggi energi yang ada. Untuk sipon yang relatif pendek, biasanya kecepatan alirannya kurang dari 2 m/dt.

B. Kehilangan akibat gesekan Kehilangan energi akibat gesekan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

V 2. L V 2 .L V 2 Hf = 2 = 2 x C . R C .R 2gdimana : Hf v L R A P C k g = = = = = = = = = kehilangan akibat gesekan, m kecepatan dalam bangunan, m/dt panjang bangunan, m jari-jari hidrolis, m (A/P) luas basah, m2 keliling basah, m koefisien Chezy (= k R1/6) koefisien kekasaran Strickler, m1/3/dt (lihat tabel 8.1) percepatan gravitasi, m/dt2 (9,8).

175

Tabel 7.1 Koefisien Kekasaran Strickler Bahan Baja beton Beton, bentuk kayu, tidak selesai Baja Pasangan batu k (m1/3/dt) 76 70 80 60

C. Kehilangan energi pada peralihan Untuk peralihan dalam saluran terbuka di mana bilangan Froude aliran yang dipercepat tidak melebihi 0,5, kehilangan energi pada peralihan masuk dan peralihan keluar Hmasuk atau Hkeluar dinyatakan dengan rumusan Borda :

Va V1 H masuk = masuk x 2.g Va V1 H keluar = keluar x 2. g Dimana :

2

Keluar , masukVa V1, V2

= faktor kehilangan energi yang bergantung kepada bentuk hidrolis peralihan dan apakah kehilangan itu pada peralihan masuk atau keluar

= kecepatan rata-rata yang dipercepat dalam bangunan pembawa, m/dt

= kecepatan rata-rata di saluran hulu (v1) atau hilir (v2), m/dt.

Harga-harga faktor kehilangan energi untuk peralihan yang biasa dipakai dengan permukaan air bebas diperlihatkan pada Gambar 5.1. Faktor-faktor yang diberikan untuk perencanaanperencanaan ini tidak hanya berlaku untuk gorong-gorong, tetapi juga untuk peralihan talang dan saluran flum pembawa. Disini ditunjukkan tiga tipe peralihan yang dianjurkan. Anjuran ini didasarkan pada kekuatan peralihan, jika bangunan dibuat dari pasangan batu. Jika

176

peralihan itu dibuat dari beton bertulang, maka akan lebih leluasa dalam memilih tipe yang dikehendaki, dan pertimbanganpertimbangan hidrolik mungkin memainkan peranan penting. Bila permukaan air di sebelah hulu gorong-gorong sedemikian sehingga pipa gorong-gorong itu mengalirkan air secara penuh, maka bangunan ini biasa disebut sipon. Aliran penuh demikian sering diperoleh karena pipa sipon condong ke bawah di belakang peralihan masuk dan condong ke atas lagi menjelang sampai di peralihan keluar. Kehilangan peralihan masuk dan keluar untuk "sipon" seperti ini, atau saluran pipa pada umumnya, lain dengan kehilangan untuk peralihan aliran bebas. Harga-harga emasuk dan ekeluar untuk peralihan-peralihan yang biasa digunakan dari saluran trapesium ke pipa, dan sebaliknya, ditunjukkan pada Gambar 8.2. Alasan dianjurkannya penggunaan tipe-tipe tersebut adalah, karena dipandang dari segi konstruksi tipe-tipe itu mudah dibuat dan kuat

177

Gambar 7.1

178

Gambar 7.2

179

D. Bagian siku dan tikungan Bagian siku dan tikungan dalam sipon atau pipa menyebabkan perubahan arah aliran dan, sebagai akibatnya, perubahan pembagian kecepatan pada umumnya. Akibat perubahan dalam pembagian kecepatan ini, ada peningkatan tekanan piesometris di luar bagian siku atau tikungan, dan ada penurunan tekanan di dalam. Penurunan ini bisa sedemikian sehingga aliran terpisah dari dinding padat (solid boundary), dan dengan demikian menyebabkan bertambahnya kehilangan tinggi energi akibat turbulensi/ olakan (lihat Gambar 7.3).

Gambar 7.3. Peralihan Aliran Pada Bagian Siku

Kehilangan energi pada bagian siku dan tikungan, DHb, yang jumlahnya lebih besar dari kehilangan akibat gesekan (lihat Persamaan kehilangan energi akibat gesekan), bisa dinyatakan sebagai fungsi tinggi kecepatan di dalam pipa itu: Va Hb = Kb. 2.g 2

dimana Kb adalah koefisien kehilangan energi, yang harga-harganya akan disajikan di bawah ini.

180

Bagian Siku Untuk perubahan arah aliran yang mendadak (pada bagian siku), koefisien kehilangan energi Kb ditunjukkan pada tabel 7.2. Seperti tampak pada tabel, harga-harga Kb untuk profil persegi ternyata lebih tinggi daripada untuk profil bulat. Hal ini disebabkan oleh pembagian kecepatan yang kurang baik dan turbulensi yang timbul di dalam potongan segi empat.

Tabel 7.2 Harga harga Kb untuk bagian siku sebagai fungsi sudut dan potongannya POTONGAN 5 Bulat Segi empat 10 15 22.5 0,05 0,06 SUDUT 30 0,11 0,14 45 0,24 0,3 60 0,47 0,6 75 0,8 1 90 1,1 1,4

0,02 0,03 0,04 0,02 0,04 0,05

Tikungan Kehilangan energi pada tikungan di dalam saluran pipa tekan (conduit) yang mengalirkan air secara penuh, di samping kehilangan akibat gesekan dalam Persamaan akibat gesekan dapat dinyatakan sebagai fungsi nilai banding Rb/D, di mana Rb adalah jari-jari tikungan dan D adalah diameter pipa atau tinggi saluran segi empat pada tikungan tersebut. Gambar 7.4a menyajikan harga-harga Kb yang cocok untuk tikungan saluran berdiameter besar dengan tikungan 90. Gambar tersebut menunjukkan bahwa jika nilai banding Rb/D melebihi 4, maka harga Kb menjadi hampir konstan pada 0,07, jadi, tikungan berjarijari lebih besar tidak lebih menghemat energi. Untuk tikungan-tikungan yang tidak 90, harga Kb pada Gambar 7.4a dikoreksi dengan sebuah faktor seperti yang disajikan pada Gambar 7.4b. Harga-harga faktor ini diberikan sebagai fungsi sudut .

181

Gambar 7.4.a

Gambar 7.4.b

7.2 Gorong-gorong A. Umum Gorong-gorong adalah bangunan yang dipakai untuk membawa aliran air (saluran irigasi atau pembuang) melewati bawah jalan air lainnya (biasanya saluran), bawah jalan, atau jalan kereta api. Gorong-gorong (lihat Gambar 7.5) mempunyai potongan melintang yang lebih kecil daripada luas basah saluran hulu maupun hilir. Sebagian dari potongan melintang mungkin berada di atas muka air. Dalam hal ini gorong-gorong berfungsi sebagai saluran terbuka dengan aliran bebas. Pada gorong-gorong aliran bebas, benda-henda yang hanyut dapat lewat dengan mudah, tetapi biaya pembuatannya umumnya lebih mahal dibanding gorong-gorong tenggelam. Dalam hal gorong-gorong tenggelam, seluruh potongan melintang berada di bawah permukaan air. Biaya pelaksanaan lebih murah, tetapi bahaya tersumbat lebih besar.

182

Karena alasan-alasan pelaksanaan, harus dibedakan antara gorong-gorong pembuang silang dan gorong-gorong jalan ; pada gorong-gorong pembuang silang, semua bentuk kebocoran harus dicegah. Untuk ini diperlukan sarana-sarana khusus gorong-gorong jalan harus mampu men ahan berat beban kendaraan.

B. Kecepatan aliran Kecepatan yang dipakai di dalam perencanaan gorong-gorong bergantung pada jumlah kehilangan energi yang ada dan geometri lubang masuk dan keluar. Untuk tujuan-tujuan perencanaan, kecepatan diambil : 1,5 m/dt untuk gorong-gorong di saluran irigasi dan 3 m/dt untuk gorong-gorong di saluran pembuang.

C. Ukuran-ukuran standar Hanya diameter dan panjang standar saja yang mempunyai harga praktis. Diameter minimum pipa yang dipakai di saluran primer adalah 0,60 m.

Gambar 7.5. Perlintasan Dengan Jalan Kecil (Gorong - Gorong) 183

Gambar 7.6 Standard Pipa Beton

184

D. Penutup minimum Penutup di atas gorong-gorong pipa di bawah jalan atau tanggul yang menahan berat kendaraaan harus paling tidak sama dengan diameternya, dengan minimum 0,60 m. Gorong-gorong pembuang yang dipasang di bawah saluran irigasi harus memakai penyambung yang kedap air, yaitu dengan ring penyekat dari karet. Seandainya sekat penyambung ini tidak ada, maka semua gorong-gorong di bawah saluran harus disambung dengan beton tumbuk atau pasangan.

E. Gorong-gorong segi empat Gorong-gorong segi empat dibuat dari beton bertulang atau dari pasangan batu dengan pelat beton bertulang sebagai penutup. Gorong-gorong tipe pertama terutama digunakan untuk debit yang besar atau bila yang dipentingkan adalah gorong-gorong yang kedap air. Goronggorong dari pasangan batu dengan pelat beton bertulang sangat kuat dan pembuatannya mudah. Khususnya untuk tempat-tempat terpencil, goronggorong ini sangat ideal. Gambar 7.7 menyajikan contoh tipe gorong-gorong yang telah dijelaskan di atas.

Gambar 7.7 Gorong - Gorong segi Empat

F. Kehilangan tinggi energi untuk gorong-gorong yang mengalir penuh Untuk gorong-gorong Rendek (L < 20 m) seperti yang biasa direncana dalam jaringan irigasi, harga-harga seperti yang diberikan pada tabel 7.3. dapat dianggap sebagai mendekati benar untuk rumus:

185

Q

=

m. A. 2.g.z

dimana: Q A g z = = = = = debit, m3/dt koefisien debit (lihat Tabel 7.3) luas pipa, m2 percepatan gravitasi, m/dt2 (~ 9,8) kehilangan tinggi energi pada gorong-gorong, m.

Tabel 7.1 Harga-harga dalam gorong-gorong pendek Tinggi dasar di bangunan sama dengan di saluran Sisi segi empat bulat 0,8 0,9 Tinggi dasar di bangunan lebih tinggi daripada di saluran Ambang segi empat bulat bulat Sisi segi empat segi empat bulat 0,72 0,76 0,85

Untuk gorong-gorong yang lebih, panjang dari 20 m atau di tempat-tempat di mana diperlukan perhitungan yang lebih teliti, kehilangan tinggi energi berikut dapat diambil: Kehilangan Pada Bagian Masuk

H masuk = masuk

Va V1 x 2.g

2

Kehilangan Pada Bagian Keluar

Va V1 H keluar = keluar x 2. g

186

Kehilangan akibat gesekan Kehilangan energi akibat gesekan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

V 2. L V 2 .L V 2 Hf = 2 = 2 x C . R C .R 2gDimana : Hf v L R A P C k g = = = = = = = = = kehilangan akibat gesekan, m kecepatan dalam bangunan, m/dt panjang bangunan, m jari-jari hidrolis, m (A/P) luas basah, m2 keliling basah, m koefisien Chezy (= k R1/6) koefisien kekasaran Strickler, m1/3/dt (lihat tabel 8.1) percepatan gravitasi, m/dt2 (9,8). = faktor kehilangan energi yang bergantung kepada bentuk hidrolis peralihan dan apakah kehilangan itu pada peralihan masuk atau keluar Va = kecepatan rata-rata yang dipercepat dalam bangunan pembawa, m/dt kecepatan rata-rata di saluran hulu (v1) atau hilir (v2), m/dt.

Keluar

,

masuk

V1, V2 =

187

Contoh Soal : 01. Sebuah Gorong - gorong L = 15,00 m, dia. Pipa gorong gorong = 80cm, ditanya berapa besarnya Q yang dapat melewati gorong gorong tersebut ? = 0,90

Jawab : Q v A = m. A. 2.g.z = = = = = 1,50 0,90 0,25 0,25 0,503 V2 Hf = 2.g 1 m2 x (1 + a + b (L/D)) m/Dtk x p x p 2 m x x d2 0,64

a

= =

-

1

=

1 0,81

-

1

0,235 1,5 0,031 V2 0,01989 + 0,0005078 0,80

b

= =

Hf =

2.g 2,25

x

(1 + a + b + (L/D)) 15,00 x m (1 + 0,235 + 0,031 0,80

= =

19,6 0,208

Q

= m. A. = = 0,90 0,913

(2.g.z)0,50 x 0,503 3/ m Dtk x 2 x 9,8 x 0,208

188

02.

Sebuah Gorong - gorong

L

=

25,00

m.

Dengan dimensi saluran sebagai berikut : b h v Q = = = = 0,79 0,73 0,33 0,37 m m m/Dtk m3/Dtk

Ditanya berapa besar debit yang dapat melewati gorong - gorong tersebut ? Jawab : Q v m = = = m. A. 2.g.z

1,50 0,80

m/Dtk (Segi Empat) 0,45 h 0,45 x 0,45

Coba Gorong - gorong Uk. A = = = P R = = b 0,45 0,203 b A P + x x m2 2.h =2

= 0,203 1,35

0,45 =

+ 0,15

0,9 m

H masuk = masukhmasuk =

Va V1 x 2.g masuk

1,50 x 1,50 x m2

19,6 19,6

0,33

2

= =

0,50 0,0347

0,33

2

Va V1 H keluar = keluar x 2.g

189

Dhkeluar

=

keluar

x

1,50

19,6

0,33

2

= =

1,0 0,0694

1,50 x m

19,6

0,33

2

V 2. L V 2 .L V 2 Hf = 2 = 2 x C . R C .R 2gR1/6 x 0,729

C

= = =

k 70

x

51,02 V2 C2 2,25 2604 0,144 m m

hf

=

x x x x m +

L R 25,00 0,15

= = Z = =

0,0347 0,2481

0,0694

m

+

0,1440

m

Q

= m. A. 2.g.z

= =

0,80 0,357

x m3/Dtk

0,203

x

2

x

9,8

x

0,2481

190

7.3 Sipon Sipon (Gambar 8.9) adalah bangunan yang membawa air melewati bawah saluran lain (biasanya pembuang) atau jalan. Pada sipon air mengalir karena tekanan. Perencanaan hidrolis sipon harus mempertimbangkan kecepatan aliran, kehilangan pada peralihan masuk, kehilangan akibat gesekan, kehilangan pada bagian siku sipon serta kehilangan pada peralihan keluar. Diameter minimum sipon adalah 0,60 m untuk memungkinkan pembersihan dan inspeksi. Karena sipon hanya memiliki sedikit fleksibilitas dalam mengangkut lebih banyak air daripada yang direncana, bangunan ini tidak akan dipakai dalam pembuang. Walaupun debit tidak diatur, ada kemungkinan bahwa pembuang mengangkut lebih banyak benda-benda hanyut. Agar pipa sipon tidak tersumbat dan tidak ada orang atau binatang yang masuk secara kebetulan, maka mulut pipa ditutup dengan kisi-kisi penyaring (trashrack). Biasanya pipa sipon dikombinasi dengan pelimpah tepat di sebelah hulu agar air tidak meluap di atas tanggul saluran hulu. Di saluran-saluran yang lebih besar, sipon dibuat dengan pipa rangkap (double barrels) guna menghindari kehilangan yang lebih besar di dalam sipon jika bangunan itu tidak mengalirkan air pada debit rencana. Pipa rangkap juga menguntungkan dari segi pemeliharaan dan mengurangi biaya pelaksanaan bangunan. Sipon yang panjangnya lebih dari 100 m harus dipasang dengan lubang periksa (manhole) dan pintu pembuang, jika situasi memungkinkan, khususnya untuk jembatan sipon. Pemasangan sipon (yang panjangnya lebih dari 100 m) memerlukan seorang ahli mekanik dan hidrolik.

A. Kecepatan aliran Untuk mencegah sedimentasi kecepatan aliran dalam sipon harus tinggi. Tetapi, kecepatan yang tinggi menyebabkan bertambahnya kehilangan tinggi energi. Oleh sebab itu keseimbangan antara kecepatan yang tinggi dan kehilangan tinggi energi yang diizinkan harus tetap dijaga. Kecepatan aliran dalam sipon harus dua kali lebih tinggi dari kecepatan normal aliran dalam saluran, dan tidak boleh kurang dari 1 m/dt, lebih disukai lagi kalau tidak kurang dari 1,5 m/dt. Kecepatan maksimum sebaiknya, tidak melebihi 3 m/dt.

191

B. Perapat pada lubang masuk pipa Bagian atas lubang pipa berada sedikit di bawah permukaaan air normal. ini akan mengurangi kemungkinan berkurangnya kapasitas sipon akibat masuknya udara ke dalam sipon. Kedalaman tenggelamnya bagian atas lubang sipon disebut air perapat (water seal). Tinggi air perapat bergantung kepada kemiringan dan ukuran sipon, pada umumnya: 1,1 hv < air perapat < 1,5 hv (sekitar 0,45 m, minimum 0,15 m) dimana: hv = beda tinggi kecepatan pada pemasukan.

C. Kehilangan tinggi energi Kehilangan tinggi energi pada sipon terdiri dari: . - kehilangan masuk - kehilangan akibat gesekan - kehilangan pada siku - kehilangan keluar. Kehilangan-kehilangan ini dapat dihitung dengan kriteria yang diberikan dalam pasal 7.1

Gambar 7.8 Contoh Sipon

192

D. Kisi-kisi penyaring Kisi-kisi penyaring (lihat Gambar 7.9) harus dipasang pada bukaan/lubang masuk bangunan di mana benda-benda yang menyumbat menimbulkan akibat-akibat yang serius, misalnya pada sipon dan gorong-gorong yang panjang. Kisi-kisi penyaring dibuat dari jeruji-jeruji baja dan mencakup seluruh bukaan. Jeruji tegak dipilih agar bisa dibersihkan dengan penggaruk (rake).

Kehilangan tinggi energi pada kisi-kisi penyaring dihitung dengan: V2 hf = c s b 2.g4/3

c

=

Sin

Dimana : hf v g c = = = = Kehilangan tinggi energi (m) Kecepatan melalui kisi - kisi (m/dtk) Percepatan gravitasi (m/Dtk2) Koefisien berdasarkan : s b = = = = Faktor bentuk (2,4 untuk segi empat dan 1,8 untuk jeruji bulat) Tebal jeruji Jarak bersih antar jeruji (m) Sudut kemiringan dari bidang horisontal

Gambar 7.9 Kisi - kisi Penyaring

193

E. Pelimpah Biasanya sipon dikombinasi dengan pelimpah tepat di hulu bangunan itu (lihat Gambar 7.8) Pelimpah samping adalah tipe paling murah dan sangat cocok untuk ini. Debit rencana pelimpah sebaiknya diambil 60% atau 120% dari Qrencana.

Gambar 7.10 Profil Memanjang Perlintasan Sungai Contoh Perencanaan : Karakteristik saluran adalah : Qmaks b h I m v = = = = = = 2,88 5,77 1,65 0,14 1,5 0,46 m/Dtk0/00

m3/Dtk m

Sipon persegi akan dibuat dengan menggunakan beton bertulang. Untuk mencegah sedimentasi dalam sipon selama debit renda, diperlukan sipon tipe rangkap, pipa yang satu ditutup selama debit rendah (Q < 0,50 Qmaks).

194

a. Potongan Melintang (Luas Basah Sipon) Luas basah sipom (A) dihitung dengan kecepatan rencana V = 2 m/Dtk agar sedimen dapat terangkut melalui Sipon. A = Q V = 2,88 2,0 = 1,44 m2

Karena dipakai sipon pipa persegi, dimensinya menjadi : A A = = = 1,44 = b = 2(h x b) - 4 x (0,5 x 0,25 x h 2) 2,0 h2 - 0,25 h2 1,750 h2 1,750 h2 h = 0,907 m

Gambar 7.11 Potongan Melintang Sipon

Jika dipakai sipon pipa persegi tunggal, dimensinya menjadi : A A = 1,0 (h x b) - 4 x (0,5 x 0,25 x h 2) = 1,0 h2 - 0,125 h2 = 0,8750 h2 1,44 b = 0,8750 h2 = h = 1,283 m

195

b. Profil Memanjang Sebelum profil memanjang sipon ditentukan, kondisi-kondisi berikut harus

dipertimbangkan : 1. Sipon dalam keadaan kosong harus menahan gaya tekan ke atas, dengan demikian diperlukan penutup tanah yang memadai. Situasi kritis untuk gaya tekan ke atas terjadi jika muka air tanah setinggi pipa sipon. Gaya tekan keatas : Fu = w x g x B x H(HK. Achimedes)

Gaya resistensi 1. 2.

: F1 F2 = = s x g x x hc Vct ct x g

Penutup Tanah Sipon beban mati

Dimana : Fu F1 F2 w s ct B H hc Vct fs g = = = = = = = = = = = = Gaya tekan keatas, KN Tekanan tanah, KN Beban mati, KN Berat jenis spesifik, Berat jenis tanah, Berat jenis beton, Lebar total sipon Tinggi total sipon Tinggi penutup tanah Volume beton sipon Faktor keamanan, 1,50 = 1,82 t = 0,45 m = 1000 1700 2400 kg/m3 kg/m3 kg/m3 2,70 m = 1,5000 m

Percepatan gravitasi, 9.80 m/Dtk2

196

Untuk Keseimbangan : 1,50 1,50 Fu < F1 + F2 g s x B x x g x H < s x g x hc + ct x g x Vct x Vct hc + ct x g 42.865,20 16.660,00 hc w x < <

16.660,0 42.865,20 16.660,0 m

hc + < hc

1,001

Jadi penutup tanah minimum sipon

=

1,001

m

2.

Pipa sipon harus ditempatkan cukup dalam di bawah dasar sungai - atau saluran pembuang berhubung adanya kemungkinan degradasi sungai dan penggerusan lokal akibat dasar sungai yang terganggu. Jika sipon terlalu dekat dengan permukaan, tanah penutupnya dapat terkikis oleh aliran sungai yang deras, karena tanah penutup itu adalah tanah tak terganggu. Untuk mencegah terjadinya hal di atas, penutup sipon) hendaknya dibuat dari bronjong bukan pasir atau kerikiL Membuat perkiraan yang tepat mengenai degradasi sungai yang akan terjadi merupakan pekerjaan yang sulit, karena hal ini betbeda-beda untuk ruas yang satu dengan ruas yang lain pada sungai yang sama.

3.

Dalam contoh ini diandaikan bahwa bagian atas sipon harus berada di bawah lebih dari 1,50 m di bawah titik terdalam di dasar sungai (mengandaikan degradasi 030). Harus dipertimbangkan pula bahwa dasar sungai mungkin berpindah ke samping, sehingga palungnya dapat berpindah pada potongan melintang dasar sungai. Oleh sebab itu pipa sipon di bawah sungai harus direncana secara horisontal, dan pan janganya ke masingmasing tebing sungai harus cukup, karena pada tebing sungai itu dapat terjadi erosi.

4. 5.

Untuk memenuhi persyaratan ini, dianjurkan untuk membuat lindungan tebing sungai. Untuk mengurangi gays tarik radial pada potongan melintang sipon, dapat dipakai tanah penutup

6.

Untuk mengurangi kehilangan akibat gesekan, jumlah siku atau tikungan harus minimaL Dengan pertimbangan itu, profil memanjang sipon dapat dibuat

197

Gambar 7.12 Potongan Memanjang Sipon

C.

Perhitungan Hidrolis

Kehilangan energi 1. Akibat Gesekan. hf dimana : DHf v L R k = kehilangan akibat gesekan, m = kecepatan dalam bangunan, m/dt = panjang bangunan, m = jari-jari hidrolis, m (A/P) = Kofisien kekasaran srickler k = 70 m1/3/ Dtk = V2 k2 x x L R4/3

Beton tidak halus V A O = = = 2,00 1,44 2 4 x

m/Dtk = 0,5.h 0,72 + m2 4 (Dua pipa) x 0,25 h

=

2,00

h

+

1,00

h

198

= = R L =

1,81 2,72 A O

m

+

0,91

m

= +

0,72 2,72 L3

=

0,265

m

= L1 + L2 = = 19,40 59,05 V2 k2 4,00 4900 0,284 + m x x x x m

17,40

+

22,25

hf

=

L R4/3 59,05 0,17

= =

2.

Bagian Siku : Kehilangan energi pada bagian siku dinyatakan sebagai fungsi kecepatan : hb Dimana : hb Kb a 15o 16,5o Kb = = hb = Kehilangan energi dibagian siku = Koefisien (andaikan aliran melingkar) = Kb. V2 2.g

Harga - harga Kb = = 0,04 0,082 = 0,082 V2 2.g 4,00 19,6 = 0,017 m 0,04 0,042 + 0,042

=

0,082

199

3.

Bagian Peralihan : emasuk ekeluar = = 0,20 0,402

Dhmasuk =

emasuk

0,46 x 0,46 x m

19,6 19,6

2,00

= =

0,20 0,0242

2,00

2

Dhkeluar

=

ekeluar

2,00 x 2,00 x m

19,6 19,6

0,46

2

= = 4.

0,40 0,0484 V2 2.g s b4/3

0,46

2

Kisi - kisi penyaring hf = c

c

=

b

Sin d

Dimana : hf = Kehilangan tinggi energi (m) v g c = Kecepatan melalui kisi - kisi (m/dtk) = Percepatan gravitasi (m/Dtk2) = Koefisien berdasarkan : b s b d = = = = 1,80 10 100 75 mm mm Derajat

200

c

= =

1,80 0,081 0,081 0,016 m

10 100

4/3

0,966

hf = =

4,00 19,6

Jumlah kehilangan energi Z = = = DHf 0,284 0,3896 + + Dhb 0,017 ambil + + = Dhmasuk + 0,0242 0,3900 + m Dhkeluar + 0,0484 + hf 0,016

Muka air di sebelah hulu sipon menjadi : 14,36 + 0,3900 = 14,7500 m

7.4 Pelimpah Samping Metode numeris didasarkan pada cara pemecahaan masalah analitis yang diperkenalkan oleh Marchi. Pelimpah samping dibuat di sebelah hulu sipon yang diterangkan di atas. Debit rencana pelimpah samping adalah beda debit masuk (Q1) dan debit keluar (Q2) Q1 = = = 1,8 1,8 5,184 x x m3/Dtk Qrenc 2,88

Q2

= = =

1,2 1,2 3,456 = = = Q1

x x m3/Dtk -

Qrenc 2,88

Qpelimpah

Q2 3,456

5,184 1,728

m3/Dtk

201

Aliran subkritis dan panjang bangunan pelimpah dapat dihitung sebagai berikut : 1. Di dekat ujung bangunan pelimpah, kedalaman aliran dan debit Q0 sama dengan kedalaman tersebut, dan debit saluran bagian hula bangunan pelimpah (iihat gambar 4.10 untuk memperoleh keterangan simbol). Dengan Ho = ho + vo2/2g beda tinggi energi di ujung bangunan pelimpah dapat dihitung.

Gambar 7.13 Sketsa Defenisi Bangunan Pelimpah Samping

Debit di sebelah hilir bangunan pelimpah adalah 120% dari debit rencana. Debit ini mempengaruhi muka air ho akibat debit itu sendiri tetapi juga akibat bertambahnya kehilangan tinggi energi di dalam sipon. Kemudian muka air Qa adalah : 14,75 > > > h0 + 0,20 + 0,15 = 15,10 m

kedalaman air ditambah (dari kurve saluran Q - h) kehilangan tinggi energi ditambah pada sipon muka air rencana (Q100%). = = 15,10 1,56 m 13,54

Kemudian kecepatannya adalah : Vo Ao = Qo/ Ao = = = Vo b.ho 9,001 12,65 + + m.ho2 3,65

= Q1/ Ao

202

= Ho

0,41 Vo2/2.g + m 0,009

= ho + = = 1,56 1,57

2. Pada jarak ox di sebelah hulu ujung hilir bangunan pelimpah, tinggi energi juga Ho karena telah diandaikan bahwa tinggi energi di sepanjang bangunan pelimpah adalah konstan.

Contoh Perhitungan Andaikan Dx = 2,00 m. Koefisien debit () untuk pelimpah yang dipilih adalah 0,38. Untuk pelimpah samping, diambil 95% jadi persamaan untuk pelimpah tersebut menjadi : x (ho - c)3/2 . x (ho - c)3/2 . x

qx

=

x

2.g

qx

= =

0,95 1,598

x

0,38

x

1,0

x

19,6

(ho - c)3/2 . x

ho c

= = =

1,56 14,36 1,32

m m 13,09 + 0,05

(0,05 m di atas muka air rencana)

qx

= = =

1,598 1,598 0,376

(ho - c)3/2 . x x m3/Dtk 0,118 x 2,0

Qx1

= = =

Qo 3,456 3,832

+ + m3/Dtk

qx1 0,376

203

Ax

=

ho

x

(B + m. ho)

= =

1,56 8,21

x

2,92

+

1,5

x

1,56

hx

= = =

Ho 1,57

-

Qx12/(2.g .Ax2) 0,011

1,5589

3. Setelah hx dan Qx kedalaman air h2x dan Q2x dapat dihitung untuk bagian sejauh lox di sebelah hulu ujung pelimpah dengan cara seperti yang telah diuraikan pada (2) Qo dan ho harus diganti dengan Qx dan hx ; Qx , qx dan hx dalam langkah kedua ini mcnjadi Q2x, a2x dan hsx. 4. Perhitungan-perhitungan ini harus diteruskan sampai Qnx adalah sama dengan debit banjir rencana ruas saluran di sebelah hulu bangunan samping. Panjang bangunan pelimpah adalah nox dan jumlah kelebihan air yang akan dilimpahkan adalah Qnx - Q0. Hasil-hasil perhitungan ini diberikan pada tabel berikut :

Tabel 7.2 Hasil - hasil perhitungan bangunan pelimpah sampingDx 2,00 2,00 2,00 1,00 Qo 3,46 3,83 4,21 4,57 Ho 1,57 1,57 1,57 1,57 ho 1,56 1,56 1,56 1,55 (ho-c)3/2 0,118 0,117 0,115 0,113 qx 0,376 0,373 0,368 0,181 Qo +qx 3,832 4,205 4,573 4,754 Ax 8,206 8,197 8,180 8,160 Vx 0,467 0,513 0,559 0,583 hx 1,559 1,557 1,554 1,553 Dx 2,00 4,00 6,00 7,00

Jumlah

1,298

Panjang total bangunan pelimpah Dengan kapasitas

= =

7,0 m 1,298 m3/Dtk

204

7.5 Talang dan Flum Talang (Gambar 7.14) dan flum (Gambar 7.15) adalah saluran-saluran buatan yang dibuat dari pasangan, beton, baja atau kayu. Di dalamnya air mengalir dengan permukhan bebas, dibuat melintas lembah, saluran pembuang, saluran irigasi, sungai, jalan atau rel kereta api, atau di sepanjang lereng bukit dan sebagainya.

A. Potongan melintang Potongan melintang bangunan tersebut ditentukan oleh nilai banding b/h, di mana b adalah lebar bangunan dan h adalah kedalaman air. Nilai-nilai banding berkisar antara 1 sampai 3 yang menghasilkan potongan melintang hidrolis yang lebih ekonomis.

B. Kemiringan dan kecepatan Kecepatan di dalam bangunan lebih tinggi daripada kecepatan di potongan saluran biasa. Tetapi, kemiringan dan kecepatan dipilih sedemikian rupa sehingga tidak akan terjadi kecepatan superkritis atau mendekati kritis, karena aliran cenderung sangat tidak stabil. Untuk nilai banding potongan melintang pada pasal 8.6.A, ini memberikan kemiringan maksimum i = 0,002.

C. Tinggi jagaan Tinggi jagaan untuk air yang mengalir dalam talang atau flum didasarkan pada debit, kecepatan dan faktor-faktor lain. Harga-harga tinggi jagaan dapat diambil dari KP - 03 Saluran, pasal 4.3.6 Saluran Pasangan. Untuk talang yang melintas sungai atau pembuang, harus dipakai hargaharga ruang bebas berikut: Pembuang intern Q5 + 0,50 m Pembuang ekstern Q25 + 1,00 m

Sungai: Q25 + ruang bebas bergantung kepada keputusan perencana, tapi tidak kurang dari 1,50 m. Perencana akan mendasarkan pilihannya pada karakteristik sungai yang akan dilintasi, seperti kemiringan, bendabenda hanyut, agradasi atau degradasi.

205

D. Bahan Pipa-pipa baja sering digunakan untuk talang kecil karena mudah dipasang dan sangat kuat. Untuk debit kecil, pipa-pipa ini lebih ekonomis daripada tipe-tipe bangunan atau bahan lainnya. Tetapi baja memiliki satu ciri khas yang harus mendapat perhatian khusus: baja mengembang (eksponsi) jika kena panas. Ekspansi baja lebih besar dari bahan-bahan lainnya. Oleh sebab itu harus dibuat sambungan ekspansi. Sambungan ekspansi hanya dapat dibuat di satu sisi saja atau di tengah pipa, bergantung kepada bentang dan jumlah titik dukung (bearing point).Pipa-pipa terpendam tidak begitu memerlukan sarana-sarana semacam ini karena variasi temperatur lebih kecil dibanding untuk pipa-pipa di udara terbuka. Flum dibuat dari kayu, baja atau beton. Untuk menyeberangkan air lewat saluran pembuang atau irigasi yang lain, petani sering menggunakan flum kayu. Flum baja atau beton dipakai sebagai talang. Untuk debit-debit yang besar, lebih disukai flum beton. Kedua tipe bangunan tersebut dapat berfungsi ganda jika dipakai sebagai jembatan orang (baja) atau kendaraan (beton). Flum merupakan saluran tertutup jika dipakai sebagai jembatan jalan.

Gambar 7.14 Contoh Gambar Talang

206

E. Perencanaan Talang Pada Saluran Primer Atau Sekunder Untuk perlintasan saluran dapat dipakai talang. Untuk memperkecil biaya pelakasanaan, kemiringan talang harus dibuat setinggi mungkin, tetapi aliran tidak boleh menjadi kurang stabil atau superkritis (Fr < 0,7). Dengan mengandaikan kecepatan 1,50 m/dt dengan debit rencana = 2,88 m3/dt luas basah menjadi : A = Q V = 2,88 1,5 = 1,92 m2

Untuk mengurangi efek pengempangan di ruas saluran hulu, kedalaman air rencana di dalam talang diambil sama dengan kedalaman air rencana di saluran yakni : h = hrenc. Sal b x = 1,27 m

Lebar talang dapat dihitung sebagai berikut : A b = = h m = 1,27 m x h

1,512

Kemiringan yang diperlukan dihitung dengan rumus Strickler : V k v p = = = = = = R = A P b 1,5 4,1 = k x 70 1,5 + + m 1,92 4,1 = 0,474 m R2/3 x I1/2 m1/3/dtk m/dtk 2 h 2,54

207

Jadi : V I = = k x R2/32

1,5=

2

70

x

0,608

0,0012429

Bilangan Froude ialah F = V (g.h)0.5 = 1,5 3,528 = 0,4 < 0,7 OK !

Jadi kehilangan tinggi energi dibagian peralihan dapat diperoleh dengan rumus :2

hmasuk

=

masuk

1,50x

19,6

0,46

= = hkeluar =

0,20 0,0110 keluar

1,50x

19,6

0,46

2

m 0,46x

19,6

1,50

2

= =

0,40 0,0221

0,46x

19,6

1,50

2

m

Kehilangan energi total pada talang adalah : h = = = IxL 0,001 0,072 + x m hmasuk 31,00 diambil + + hkeluar 0,0110 Dh + = 0,0221 0,0800 m

208

Gambar 7.15 Potongan Memanjang Talang

Talang Pada Saluran Tersier Talang pada saluran tersier melewati saluran pembuang (lihat gambar 7.16). Diketahui : Saluran Tersier b Qd EL1 EL3 El4 V = = = = = = h1 85 15,8 16,3 16,6 0,2 = 0,50 Ltr/Dtk m m m m/dtk m Saluran Pembuang B m h EL6 El7 = = = = = 2,0 1 1,25 13,8 15,05 m m m m

Hitunglah dimensi dan kehilangan energi pada talang untuk Flum Beton Perhitungan : 1. Panjang Flum L = B + 2.m. (EL4 - EL6) = 2,0 + 2 x 1 x (16,6 - 13,8) = 7,60 m ambil L = 8,00 m (Standard)

209

2. Dimensi Flum Beton Lebar minimum flum (b3) adalah 0,50 m h1 = A = = O = = = Jadi : v dan R = A O = 0,2 1,4 = = b3 x 0,20 b + 0,4 1,4 Q A = h1 = 0,4 2 m 2 h + 1,00 m 0,085 0,2 =

0,4

m

dari kedalaman air disaluran

x

0,50

0,425 m/Dtk

0,143 m

Kemiringan yang diperlukan dihitung dengan rumus Strickler : V2/3 = k x R 2

I

=

0,4 70 x 0,273

2

= 0,0004936 Jadi kehilangan tinggi energi dibagian peralihan dapat diperoleh dengan rumus : hmasuk = = masuk 0,20 0,43 - 0,20 19,6 0,43 - 0,20 19,62

x x

2

= 0,0005 m hkeluar = = keluar 0,40 0,20 - 0,43 19,6 0,20 - 0,43 19,62

= =

2

= 0,0010 m

210

Kehilangan energi total pada talang adalah : h = I x L + hmasuk + hkeluar = 5E-04 x 12,00 + 0,0005 + 0,0010 = 0,007 m diambil h = 0,0100 m 4. Pondasi t2 = 0,5 x = 0,5 x = 1,40

(EL4 - EL6) (16,6 m

13,8)

Gambar 7.16 Potongan Memanjang Talang Pada Saluran Tersier

7.6 Bangunan Terjun Bangunan terjun mempunyai 4 bagian fungsional yaitu : 1. Bagian gengontrol, berfungsi untuk mencegah penurunan muka air secara berlebihan diruas saluran hulu. 2. Bagian pembawa ke elevasi yang lebih rendah 3. Peredam energi, berfungsi untuk meredam energi yang berlebihan di ruas saluran hulu. 4. Lindungan aliran keluar, berfungsi untuk mencegah kerusakan akibat gerusan dan erosi

211

Bagian pengontrol Agar sesuai dengan besaran kedalaman air di saluran irigasi, bagian pengontrol dibuat sedemikian rupa sehingga akan terjadi peninggian dan penurunan muka air yang minimum. Aliran irigasi mengangkut sedimen yang berupa sedimen dasar atau layang. Meningginya muka air akan menyebabkan terjadinya sedimentasi dan menurunnya muka air akan menyebabkan erosi di ruas saluran sebelah hulu. Oleh sebab itu harus dibuat kurve Q - h saluran dan bagian pengontrol. Untuk bagian pengontrol ada dua alternatif: 1. Mempersempit luas basaah tanpa ambang, 2. Pemakaian ambang dengan permukaan hulu miring. Mempersempit luas basah berarti memperbaiki kurve Q-h bahkan bagian pengontrol segi tiga bisa sesuai dengan kurve Q-h saluran. Tetapi bagian pengontrol segi empat lebih murah. Pemberian ambang memberikan pengaruh yang baik terhadap besaran debit di sebelah hulu. Pada debit rendah, efek pengempangan sangat besar. Untuk saluran yang mengangkut aliran dengan kandungan sedimen tinggi, tidak perlu dibuat ambang, agar tidak terjadi sedimentasi ; dengan demikian mengurangi biaya pemeliharaan.

212

Contoh : Qmaks Y1 b I m k = = = = = = 7,50 1,65 5,77 m3/Dtk m m

0,00014 1,5 42,30

Gambar 7.17 Kondisi Batas Bangunan Terjun

Kurve Q-h saluran. diiberikan pada gambar 8.19. Lebar bagian peagontrol segi empat ditentukan dengan menggunakan kriteria bahwa pada 70% dari debit rencana saluran (0,7 x Q100%) tidak diperkenankan terjadi penurunan muka air. Q70% Y70% A70% = = = = = 0,7 1,36 b.Y 5,77 10,62 x m + x m2 7,50 m. y2 1,36 + 1,50 x 1,85 = 5,25 m3/Dtk (Lihat Kurva Q - H)

213

V70%

=

Q A Y70%

=

5,25 10,62 V02 2.g

=

0,494

m/dtk 0,244 19,6

H70%

=

+

=

1,36

+

=

1,372

m

di mana : Q B H g L = = = = = debit, m3/dt lebar bagian pengontrol, m kedalaman energi, m gravitasi konstan, 9,8 m/dt2 Cd= 0,93 + 0,10 H/L panjang bagian pengontrol [m] 1,50 0,93 0,93 koefisien debit pada Q7o menjadi + + 0,10 (0,10 (H70%/L) x 0,91)

Dengan L = Cd70 = = =

1,021 m 2/3 g x B x H70%1,5 2/3 x 9,80 x B x 1,6079

Sekarang lebar bagian pengontrol dapat dihitung Q70% 5,25 5,25 B = = = = Cd70 x 2/3 x 2/3 x

1,021 x 2,799 B 1,876

214

Gambar 7.18 Lebar Bagian Pengontrol Untuk lebar air (B =1,90 m), crapat digambar kurve Q-h bagian pengontrol (gambar 7.18) dapat dilihat bahwa pada debit di bawah Q70%, penurunan muka air dapat terjadi maksimum 0,07 m. Untuk saluran-saluran irigasi, harga-harga ini adalah marginal, dengan mempertimbangkan asumsiasumsi mengenai kekasaran saluran dan ketelitian dimensi setelah pelaksanaan .

Gambar 7.19 Q - Y1 Bagian Pengontrol

215

Bagian pengontrol trapesium Perencanaan bagian pengontrol trapesium didasarkan pada rumus untuk flum trapesium Q = Cd x (b. Yc + S. Yc2) ( 2g . (H - Yc))0,50 debit, m3/dt Koefisien debit Cd = 1,05 Lebar dasar celah (m) Kedalaman kritis bagian pengontrol (m) Kemiringan samping celah Tinggi energi di saluran, (m) Percepatan gravitasi

Dimana : Q Cd b Yc S H g = = = = = = =

Untuk mempermudah perencanaan, telah- dikembangkan beberapa grafik Kisaran validitas diambil dari Q20% sampai Q100% (atau 1,51 sampai 7,57 ms/dt. Untuk kondisi tertentu

biasanya terdapat lebih dari satu celah yang dapat memberikan kontrol yang kurang lebih sama untuk besaran debit yang dikontrol. Untuk memulai proses pemilihan celah kontrol yang akan dipakai, ambillah gntfik yang mempunyai harga b terkecil yang akan memberikan besaran debit penuh dari 1,57 sampai 7,57 m3/dt. Dalam contoh ini akan dipilih dahulu grafik dengan harga b = 1,00 m (lihat gambar 7.20)

Gambar 7.20 Celah Kontrol Trapesium B = 1,00 m

216

Masukan ke grafik H =1,67 m dan kemudian teruskan ke arah vertikal ke.titik potong dengan garis horisontal 7,57 m3/dt. Bacalah harga S untuk kurve kemiringan yang terletak tepat di sebelah KANAN titik ini Kurve ini untuk kemiringan S = 0,75. Dengan cara yang sama, ceklah kurve mana yang mengontrol Q =1,51 m3/dt dan H = 0,64 m. Inilah kurve S = L Kurve kemiringan ini harus sama untuk kedua debit, namun ini tidak terjadi:

Gambar 7.21 Celah Kontrol Trapesium B = 1,25 m

Contoh Pembuatan Grafik ; Cd S b Q H Yc = = = = = = 1,05 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 1.50 1,25 m Cd x (b. Yc + S. Yc2) ( 2g . (H - Yc))0,50 Variabel 0,7 x H

217

Tabel 7.3 Contoh Perhitungan Celah Trapesium B = 1,25Cd S1 b m 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 H m 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 Yc m 0,07 0,14 0,21 0,28 0,35 0,42 0,49 0,56 0,63 0,70 0,77 0,84 0,91 0,98 1,05 1,12 1,19 1,26 1,33 1,40 Q1 m /Dtk 0,07 0,20 0,38 0,60 0,84 1,12 1,43 1,77 2,14 2,54 2,97 3,42 3,90 4,41 4,95 5,52 6,11 6,74 7,39 8,07 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,503

S2

Q2 m /Dtk 0,07 0,21 0,40 0,63 0,90 1,21 1,56 1,95 2,38 2,85 3,36 3,91 4,50 5,14 5,81 6,53 7,29 8,09 8,94 9,833

S3

Q3 m /Dtk3

S4

Q4 m /Dtk3

S5

Q5 m /Dtk3

0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

0,07 0,22 0,41 0,66 0,95 1,30 1,69 2,13 2,62 3,16 3,76 4,40 5,11 5,86 6,67 7,54 8,46 9,45 10,49 11,59

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

0,07 0,22 0,43 0,69 1,01 1,38 1,82 2,31 2,86 3,48 4,15 4,90 5,71 6,58 7,53 8,55 9,64 10,80 12,04 13,36

1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50

0,08 0,23 0,46 0,75 1,12 1,56 2,07 2,67 3,34 4,10 4,95 5,88 6,91 8,03 9,25 10,57 11,99 13,51 15,15 16,89

218

GRAFIK CELAH KONTROL TRAPESIUM B = 1,25 M18,00 17,00 16,00 15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25

S = 0,25

S = 0,50

S = 0,75

S = 1,00

S = 1,50

Bagian Pembawa Pemilihan bagian pembawa hanya bergantung kepada tinggi terjun saja. Jika tinggi terjun lebih dari 1,50 m akan dipakai bangunan terju miring. Untuk tinggi terjun yang lebih rendah, dapat dipakai bangunan terjun tegak.

Kolam Olak Untuk Bangunan Terjun Miring Segi Empat Untuk menentukan tipe kolam olak yang akan dipakai, pertama tama harus dihitung bilangan Froude pada bagian masuk kolam olak.

219

Vu Fru = g.Yu

Vu

=

q Yu Q B

q

=

Dimana : Hu Q q B Yu H H1 H2 H H1 = = = = = Tinggi energi pada u, (m) Debit (m3/Dtk) Debit persatuan lebar (m2/Dtk) Lebar bukaan bangunan terjun (m) Kedalaman air di bagian masuk kolam olak

Diketahui : = = = 1,61 1,65 1,65 m m m

maka : = 1,61 1,65 = 0,976

220

Tabel 7.22 Perbandingan Tanpa Dimensi Untuk Loncatan Air

Dari Tabel 7.22 diperoleh = 0,26 Yu/H1 Hu/H1 = 2,44 = 1,46 Hd/H1 Yd/H1 = 1,38

maka maka maka maka

Yu Hu Hd Yd

= = = =

0,26 2,44 1,46 1,38

x x x x

1,65 1,65 1,65 1,65

= = = =

0,429 4,026 2,409 2,277

m m m m

Elevasi dasar kolam sekarang dapat diperkirakan EL. Dsr = = = n = = 13,96 13,96 11,55 m 13,96 1,01 m 1,65 Hd 2,409 diambil = 11,30 11,30 m

221

Bilangan Froude, dihitung sebagai berikut : Hu q q = = = 4,026 Q B 3,998 m H = Yu + Vu2/2.g 4,861 3,762 4,162 4,034 4,034 m = 7,50 1,876

Langkah 1 2 3 4 5

Yu 0,429 0,500 0,470 0,479 0,479

v = q/Yu 9,320 7,996 8,507 8,347 8,347

Vu Fru = g.Yu = 9,80

8,347 = x 0,479 3,853

Tipe yang dianjurkan pada kolam olak untuk bilangan Froude tersebut adalah USBR Tipe IV atau Vlugther USBR Tipe IV Panjang kolam : Fru2 8 x

L = = =

2,0 x Yu 2,0 x 9,525 m 0,479

1,0 + x 1,0

8 +

-

1,0 14,84 1,0

Kedalaman muka air hilir minimum : Y2 1,65 2,66 + + > n 1,01 2,65 > > 1,10 1,10 x x Yd 2,409

OK ! DAPAT DILANJUTKAN

222

Gambar 7.22 Kolam Olak USBR Tipe IV

Tipe Vlugterq2=1/3

hc z hc t = =

15,99=

1/3

g 1,61 1,177 2,40 3,25 x m =

9,80 m

=

1,177

m

=

1,368

hc

+

0,42

=

2,40

x

1,177

+

0,42

Elevasi dasar kolak sekarang menjadi : EL. Dsr = = = D = 13,94 13,94 10,69 m = = t 3,25 diambil = 13,94 3,25 m 10,69 m

R = L

10,69

223

Gambar 7.23 Kolam Olak Tipe Vlugther

BANGUNAN TERJUN TEGAK Saluran tersier b1 Z q q = h1 = 85,00 0,80 = = = q2 = = g 2,50 + Q 0,8 x B 212,5 0,2131/3

0,50 Ltr/Dtk m = Ltr/Dtk m3/Dtk

m

Qd = =

85,00 0,40

Dari grafik diperoleh hc 0,045 = 9,80 Hc 1,1 1,1 Z 0,166 0,80 + + 0,71/3

= Hc Z 0,73

0,166

m

C1

=

2,50

+

0,166 0,80

3

=

2,73

224

L2

= = =

C1

x 2,73 x m

Z

x 0,80

hc x

+ 0,166

0,25 + 0,25

1,247

L1 a

= = = =

3 2,40 0,50 0,08

x

Z m x m

=

3,00

x

0,80

hc

= diambil

0,50 a

x =

0,17 0,10

t1

=

0,5 x

h1 x

+

Z

= = B = =

0,5 0,65 0,8 0,64

0,50 + 0,80 m

x

Z m

=

0,80

x

0,80

225

Gambar 7.26 Grafik Perencanaan Untuk Panjang Kolam Olak

Gambar 7.27 Bangunan Terjun

226

7.7 Bangunan Got Miring Diketahui Saluran Tersier Qd I b1 Muka air hulu Muka air hilir Beda Z Panjang Got Miring = = = = = = = 102 0,00024 h1 166,59 154,49 12,1 128,00 = 0,50 m m m m m Ltr/Dtk

Hitung dimensi got miring dan kolam olak tersebut. Jawab : h11,5

a).

Bagian Masuk dimana : Qd b1 h1 Cd

Q

=

Cd x

1,7 x

b

x

= Debit rencana (102 Ltr/ Dtk) = Lebar bukaan = Kedalaman air = Koefisien Debit = = = = = 0,85 0,51 0,20 2 3 x m h1 = 2 3 x 0,50 x b = 1,70 0,85 x b x 0,501,5

0,102 0,102 b z

0,333 bc x z m, = m/dtk 0,102 0,067 = 0,20 x 0,333

A1

= =

0,067 Q A1 1,533

V1

= =

227

b).

Bagian Untuk Aliran Normal ambil n = Kt Tg Sin a Ko Kt = = = = = = = = Q Q 0,102 0,102 0,102 hb b2 = = = = = = = = = = = = = = = = = = Ko I 0,095 5,4 5 0 0,094 x =

2 atau ( 1 - Sin a) Z L Derajat 24,0

b2

=

2 hb

=

12,1 128,00

"

Fb Ob Rb

50 m1/3/ Dtk (Pasangan Batu) Ko x ( 1 - Sin a) 1 50 x 0,094 1/3 45,29 m / Dtk 2 n . Hb b + 2.hb = n.hb + 2.hb Fb n . Hb2 = = Ob (n + 2). Hb 2.Hb = 0,5 x hb (2 + 2) Fb x 2 n . Hb 2 hb2 17,51 17,51 0,145 2 hb 2 x 0,30 x hb2 hb m Vs x

=

(n + 2). Hb n.Hb (n + 2)

Kt . Rb2/3 . (Sin a) 1/2 x2/3

45,29 x hb8/3

0,5 =

hb 17,51 =

2/3

x

hb6/3 0,15

0,094 x hb m

0,5 2/3

diambil

hb

0,15 m

Fb

n . Hb2 2 x 0,15 2 0,045 m

2

228

Fb

= = = = = = = =

Vs Rb Ob

b2 0,30 0,045 Qb Fb 0,5 x

x x = hb

Hb 0,15 0,102 0,045 = = = 0,5 4,0 2,267 x x m/Dtk

0,15 0,15

0,075 m (n + 2). Hb 0,60 m

c).

Bagian Peralihan Vs - V1 = = = m x (2.g.h)0,50 H0,5

2,267 H0,5 H

1,533 0,195 0,442

=

0,85

x

4,427

m

Panjang bagian peralihan H I 4,693 0,442 0,094

l1 =

=

= m

Panjang bagian aliran normal

l2 =

=

L 123,31

m

l1

=

128,00

-

4,693

229

d).

Kolam Olak Bukaan Peredam Gelombang Q dengan z g Q Q 0,102 0,102 F Dipakai = = = = = = = 0,03 9,8 0,102 m 0,85 0,652 0,156 m/dtk2 m3/Dtk x x F m2 0,30 x 0,30 = 0,180 m2 F 2.g.z F 2,00 x 9,8 x 0,03 = m x F 2.g.z

2 Bukaan

Panjang kolam olak Kedalaman h3 = = = Lebar b3 = = = Panjang l3 = = = 3 3 0,90 1,5 1,5 1,350 x x h + 0,50 0,80 x x h0 + m b2 0,30 m b3 0,90 m dipakai l3 = 1,450 m 0,30

230

Gambar 7.28 Got Miring

Gambar 8.28 Kolam Olak Dengan Peredam Gelombang

231