Perencanaan Saluran Pasangan, Elevasi Saluran Rencana dan

Saluran Tertutup

Dr. Ir. Yadi Suryadi, MT.

Kelompok Keahlian Teknik Sumber Daya Air

Fakultas Teknik Sipil dan LingkunganInstitut Teknologi Bandung

• Perencanaan Saluran

Pasangan

• Elevasi Saluran

Rencana dan

• Saluran Tertutup

1

SKETSA SALURAN DAN PETAK IRIGASI

Jenis-jenis Saluran

Kegunaan Saluran Pasangan

Saluran pasangan (lining) dimaksudkan

untuk :

- Mencegah kehilangan air akibat

rembesan

- Mencegah gerusan dan erosi

- Mencegah merajalelanya tumbuhan

air

- Mengurangi biaya pemeliharaan

- Memberi-kelonggaran untuk lengkung

yang lebih besar

- Tanah yang dibebaskan lebih kecil

http://www.hdesignideas.com/2010/12/pasangan-

beton-ferocemen-untuk-saluran.html

Jenis – jenis Pasangan

Banyak bahan yang dapat dipakai untuk

pasangan saluran (FAO Kraatz, 1977).

Tetapi pada prakteknya di Indonesia

hanya ada empat bahan yang dianjurkan

pemakaiannya :

- Pasangan batu

- Beton,

- Tanah

- Dapat juga menggunakan Beton Ferro

cement

• Pasangan batu dan betonlebih cocok untuk semuakeperluan, kecuali untukperbaikan stabilitas tanggul.

• Pasangan tanah hanya cocokuntuk pengendalianrembesan dan perbaikanstabilitas tanggul.

• Tersedianya bahan di dekat

tempat pelaksanaan

konstruksi merupakan faktor

yang penting dalam

pemilihan jenis pasangan.

Lining Permukaan Keras

Lining Permukaan keras, dapat terdiri dari plesteran pasangan batu kali atau

beton. Tebal minimum untuk :

• pasangan batu diambil 30 cm.

• beton tumbuk tebalnya paling tidak 8 cm, untuk saluran kecil yang

dikonstruksi dengan baik (sampai dengan 6 m3/dt), dan

• 10 cm untuk saluran yang lebih besar.

• pasangan beton bertulang adalah 7 cm.

• pasangan beton ferrocement adalah 3 Cm.

• pasangan semen tanah atau semen tanah yang dipadatkan, tebal

minimum diambil 10 cm untuk saluran kecil dan 15 cm untuk saluran

yang lebih besar.

Lining Ferrocemen

Ferrocement adalah suatu tipe dinding tipisbeton bertulang yang dibuat dari mortarsemen hidrolis diberi tulangan dengankawat anyam/kawat jala (wiremesh) yangmenerus dan lapisan yang rapat sertaukuran kawat relatif kecil.

Anyaman ini bisa berasal dari logam ataumaterial lain yang tersedia. Kehalusan dankomposisi matriks mortar seharusnyasesuai dengan sistem anyaman danselimut (pembungkusnya). Mortar yangdigunakan dapat juga diberi serat / fiber.

Bahan ferrocemen terdiri dari campuran semen, pasir yang diberi tulangan besi beton dengan diameter 6 mm atau 8 mm dan kawat ayam. Perbandingan semen dan pasir yang umum digunakan adalah 1:3.

http://tebeceria09.blogspot.co.id/2012/

12/teknologi-ferrocement-2.html

Kelebihan dari linning saluran

menggunakan ferrocemen ini antara

lain:

• biaya konstruksi lebih rendah

daripada linning konvensional

lainnya

• dari segi kekuatan beton

ferrocemen mempunyai kekuatan

lebih tinggi

• dan dari segi berat konstruksi,

beton ferrocemen mempunyai

konstruksi lebih ringan sehingga

dapat digunakan di tanah yang

mempunyai daya dukung yang

rendah

Kecepatan Maksimum

Kecepatan-kecepatan maksimum untuk aliran subkritis berikut ini dianjurkan

pemakaiannya:

- pasangan batu : kecepatan maksimum 2 m/dt

- pasangan beton : kecepatan maksimum 3 m/dt

- pasangan tanah : kecepatan maksimum yang diizinkan

seperti tertuang dalam bab sebelumnya

- Ferrocemen : kecepatan 3 m/dt

Koefisien Kekasaran

Koefisien kekasaran Strickler k (m1/3/dt)

yang dianjurkan pemakaiannya adalah :

- Pasang batu 60 (m1/3/dt)

- Pasang beton 70 (m1/3/dt)

- Pasang tanah 35 – 45 (m1/3/dt)

- Ferrocemen 70 (m1/3/dt)

Untuk potongan melintang dengan kombinasi

berbagai macam bahan pasangan, kekasaran

masing-masing permukaan akan berbeda-beda

(bervariasi). Koefisien kekasaran campuran

dihitung dengan rumus berikut:

3/2

1

5,1

3/2

−

=

n

ik

Pipk

Di mana:

k = koefisien kekasaran Strickler untuk

potongan melintang, m1/3/dt

p = keliling basah, m

Pj = keliling basah bagian i dari

potongan melintang, m

kj = koefisien kekasaran bagian i dari

potongan melintang, m1/3/dt.

Kemiringan talud saluran pasangan

Untuk saluran pasangan, kemiringan talut bisa dibuat lebih curam. Untuk saluran yang

lebih kecil (h < 0.40 m) kemiringan talut dibuat vertikal.

Saluran-saluran besar mungkin juga mempunyai kemiringan talut yang tegak dan

direncanakan sebagai flum.

Untuk saluran yang lebih besar, kemiringan samping minimum 1: 1 untuk h sampai

dengan 0,75 m. Untuk saluran yang lebih besar, harga-harga kemiringan talut pada Tabel

dianjurkan pemakaiannya

Jenis tanah h < 0,75 m 0,75 m < h < 1,5 m

Lempung pasiran

Tanah pasiran kohesif

Tanah pasiran, lepas

Geluh pasiran, lempung berpori

Tanah gambut lunak

1

1

1

1,25

1

1,25

1,5

1,5

Harga-harga kemiringan talut untuk saluran pasangan

Lengkung Saluran

Jari-jari minimum lengkung untuk saluran pasangan diambil tiga kali lebar permukaan air.

http://www.sumbarprov.go.id/details/news/3390

R ≥ 3.BB

Tinggi Jagaan

Harga-harga minimum untuk tinggi jagaan adalah seperti yang disajikan

pada Tabel sebelumnya. Harga-harga tersebut diambil dari USBR.

Tabel ini juga menunjukkan tinggi jagaan tanggul tanah yang sama

dengan tanggul saluran tanah tanpa pasangan.

Debit

m3/dt

Tanggul (F)

m

Pasangan (F1)

m

< 0,5

0,5 – 1,5

1,5 – 5,0

0,5 – 10,0

10,0 – 15,0

> 15,0

0,40

0,50

0,60

0,75

0,85

1,00

0,20

0,20

0,25

0,30

0,40

0,50

Tinggi Jagaan untuk saluran Pasangan

Tabel nilai b/h dan kemiringan talud

Q (m3/det) b/h V (m/det) m

0,00 - 0,15 1,0 0,25 - 0,30 1 : 1

0,15 - 0,30 1,0 0,30 - 0,45 1 : 1

0,30 - 0,40 1,5 0,35 - 0,40 1 : 1

0,40 - 0,50 1,5 0,40 - 0,45 1 : 1

0,50 - 0,75 1,0 0,45 - 0,50 1 : 1

0,75 - 1,50 2,0 0,50 - 0,55 1 : 1

1,50 - 3,00 2,5 0,55 - 0,60 1 : 1,5

3,00 - 4,50 3,0 0,60 - 0,65 1 : 1,5

4,50 - 6,00 3,5 0,65 - 0,70 1 : 1,5

6,00 - 7,50 4,0 0,70 1 : 1,5

7,50 - 9,00 4,5 0,70 1 : 1,5

9,00 - 11,00 5,0 0,70 1 : 1,5

11,00 - 15,00 6,0 0,70 1 : 1,5

15,00 - 25,00 8,0 0,70 1 : 1,5

1m

b

h

KOEFISIEN KEKASARAN

Perencanaan SaluranTertutup(Terowongan)

EDUNEX ITB

KK Teknik Sumberdaya Air – Teknik Sipil – FTSL

• Pemakaian terowongan atau saluran tertutup

dianjurkan apabila trase saluran akan mengaki-

batkan potongan melintang berada jauh di

dalam galian.

• Saluran tertutup (juga disebut saluran gali-timbun)

merupakan pemecahan yang dianjurkan pada bahan

tanah di mana penggalian talut yang dalam

sangat mungkin menyebabkan terjadinya

longsoran.

• Saluran tertutup di sepanjang tepi sungai dengan

tinggi muka air saluran di bawah tinggi muka

banjir sering dijumpai.

• Pembuang silang ke dalam saluran bawah

tanah mungkin juga membutuhkan sebuah saluran

tertutup.

Kriteria-kriteria penting untuk terowongan dan

saluran tertutup adalah:

1. Topografi.

2. Geologi

3. Kedalaman tanah

4. Kondisi air tanah.

1. Topografi

• Trase saluran terpendek mungkin melintasidataran/ tanah tinggi atau, daerah berbukit-bukit.

• Dalam hal ini akan dipertimbangkan penggalianyang dalam atau pembuatan terowongansebagai alternatif dari pembuatan trase yangpanjang dengan tinggi muka tanah yang lebihrendah.

• Biaya pembuatan saluran juga akan,dibandingkan dengan biaya per meter untukpembuatan terowongan atau saluran tertutup.

2. Geologi

Tipe serta kualitas tanah dan batuan penutup mempengaruhi cara pelaksanaan dan biayanya.

Dibutuhkan keterangan mengenai tanah dan batuan pada trase yang dipertimbangkan, guna mengevaluasi alternatif perencanaan.

3.Kedalaman galian

Pada umumnya, galian sedalam 10 m akanmengacu pada dibuatnya terowongan.sebagai cara pemecahan paling efektif.Panjang total terowongan serta kondisigeologi teknik dapat sedikit mempengaruhiangka penutup 10 m tersebut.

4. Kondisi Air tanah

Aspek-aspek berikut harus diperhatikan kondisi air tanah :

* tekanan total di dalam trase akan memerlukan pasangan yang cukup kuat disepanjang bangunan dan hal ini secara langsung menambah biaya pelaksanaan.

* air yang membawa partikel-partikel tanah bisa mempersulit pelaksanaan terowongan.

* aliran air di permukaan dapat mempersulit pelaksanaan penggalian dan penimbunansaluran.

http://umared.blogspot.co.id/2010/09/airtanah-airtanah.html

Kondisi Aliran

Terowongan yang dipakai dalam jaringan irigasi akan direncana sebagai aliran

bebas (sebagian penuh).

Persamaan kontinyuitas:

Q = A1V1 = A2V2 = AiVi

Persamaan energi (Bernoulli):

hZP

g

VZ

P

g

V+++=++ 2

2

2

21

1

2

1

22

dimana :

A = Luas penampang tegak lurus arah aliran (m2)

Q = Debit (m3/det)

V = kecepatan (m/det)

g = gravitasi (m2/det)

P = tekanan

Z = datum

= .g

hf = kehilangan tinggi tekan akibat friksi/gesekan (m)

Recall Mekfludan Hidraulika

Bentuk tapal kuda dan portal bulat tersebut

memiliki karakteristik hidrolis yang bagus

untuk kondisi aliran bebas. Jagaan dapat

diperoleh tanpa terlalu banyak kehilangan luas

potongan melintang, dan langit-langit yang

bulat memberikan penyangga bangunan.

Bentuk yang bulat lebih cocok untuk pipa tekan

di mana tekanan dalam dan/atau luar, tinggi.

Sebagai terowongan aliran bebas, karakteristik

hidrolisnya tidak sebaik bentuk tapal kuda dan

portal bulat. Akan tetapi, jika dijumpai adanya

beban luar, maka bentuk terowongan bulat

dapat dipilih karena sifat-sifat bangunannya

yang lebih baik.

Terowongan tradisional dengan bentuk segiempat

tanpa lining/pasangan yang dibuat masyarakat

setempat, kurang dapat dipertanggungjawabkan

dari sisi kualitas dan keamanan bangunan

Ukuran Minimum

Untuk memungkinkan penggalian dan penempatan peralatan mekanis dalam terowongan,

diametemya tidak boleh kurang dari 1,8 - 2,0 m. Untuk saluran pipa dengan debit rencana yang

rendah hal ini menghasilkan potongan melintang yang besar dan biaya pelaksanaan yang lebih tinggi.

Jika terowongan itu pendek saja, maka diameternya dapat dibuat lebih kecil sampai 0,70 m dengan

menerapkan berbagai teknik pelaksanaan.

Lengkungan

As terowongan biasanya dibuat mengikuti garis lurus untuk menghemat biaya pelaksanaan. Jika harus

dibuat lengkungan, maka radius horisontalnya harus cukup besar untuk memungkinkan eksploitasi

semua peralatan. Akan tetapi, jari-jari minimum diambil tidak kurang dari 5 kali diameter

terowongan, jika tidak dipakai alat-alat khusus untuk membuat terowongan

Tipe Terowongan

Kondisi Geologi Tipe Penyangga Tipe Pasangan

ABatu candi yang segar dengan

sedikit retakan

Tanpa penyangga atau

batu – batu

Beton siraman (mortar

atau pasangan beton

tanpa tulangan)

B Batu lapuk dengan sedikit

retakan atau tanah keras yang

sangat dipadatkan

Penyangga baja bentukbusur terowongan

Pasangan beton tanpa

tulangan

CBatu lapuk, daerah patahan dantanah keras

Penyangga baja bentukbusur

Pasangan beton tanpa

tulangan

DBatu sangat lapuk, tanah patahdan tanah lunak

Penyangga baja bentukbusur

Pasangan beton dengan

atau tanpa tulangan

Klasifikasi Tipe Terowongan

Tipe A dapat dipakai untuk terowongan yangdigali di dalam batuan terbaik tanparetakan, dan juga untuk terowongan-terowongan yang mampu berdiri cukup lamauntuk pemasangan penyangga tanpamengendorkan batu besar yang bisamenyebabkan keruntuhan bangunan. Pasanganyang diperlukan untuk tipe terowongan padaumumnya ini adalah beton tumbuk.

Tipe B dapat dipakai untuk terowongan yangdigali didalam batu dengan sedikit retakan,dan juga untuk terowongan-terowongan yangtidak mampu berdiri cukup lama untukmemungkinkan pemasangan penyangga denganmengendorkan batu besar dan bisamenyebabkan runtuhnya bangunan. Biasanyadibutuhkan penyangga baja bentuk busurterowongan. Pasangannya adalah beton tumbuk.

Tipe C dipakai untuk terowongan yang digalidi dalam tanah keras, batuan lapuk dandaerah tanah patahan (fracture zones);membutuhkan pemasangan penyangga secaracepat, segera setelah dilakukan peledakan.

Tipe D dipakai untuk terowongan yang digalidi dalam batu yang sangat lapuk (lapukhingga lapisan yang dalam), daerah tanahpecahan dan patahan, serta tanah lunakyang mengandung air tanah.

Saluran Tertutup

Apabila diperkirakan akan timbul terlalu banyak kesulitan perencanaan dan konstruksi

untuk menggunakan terowongan maka dapat dipertimbangkan pemakaian saluran

tertutup. Hal ini terutama karena lapisan tanah yang ada terlalu sedikit untuk

dibangun sebuah terowongan.

Pertimbangan-pertimbangan perencanaan untuk saluran tertutup (atau saluran gali-

dan-timbun) sama dengan pertimbangan-pertimbangan untuk perencanaan

terowongan seperti yang telah dibahas sebelumnya

Ukuran Minimum

Karena dipakai metode pelaksanaan galian terbuka, maka ukuran minimum boleh

diambil 1,0 m dan 0,70 m untuk saluran pendek.

Rumus aliran

Untuk penghitungan aliran hidrolis di dalam terowongan atau saluran

tertutup dipakai rumus Strickler :

Va = k R2/3 I1/2

Dimana :

va = kecepatan aliran yang dipercepat didalam terowongan atau

saluran terututup, m/dt

k = koefisien kekasaran strickler, m1/2/dt

R = jari – jari hidrolis, m

I = garis kemiringan energi (kemiringan hidrolis)

Koefisien kekasaran dan kecepatan maksimum

Koefisien kekasaran Strickler (k) dan kecepatan maksimum ditunjukkan pada

Tabel di bawah. Harga-harga yang diberikan di sini sudah cukup lama di-

gunakan konservatif; untuk konstruksi-konstruksi besar boleh diambil harga-

harga yang lebih tinggi tergantung pada metode pelaksanaannya.

Bahan

konstruksi

vmaks,m/dt k, m1/3/dt

Pasangan batu

Beton

2

3

60

70

Tinggi jagaan

Ditinjau dari segi hidrolika, tinggi jagaan sebuah terowongan 0,2 D dengan

ukuran minimum sekitar 0,5 m umumnya dapat diterima secara internasional.

Ini akan memberikan sekitar 10 % kapasitas cadangan yang dinilai terlalu rendah

untuk ketidakpastian perencanaan di Indonesia pada umumnya. Oleh karena itu

dipakai tinggi jagaan 0,25 D yang berarti menambah kapasitas cadangan sampai

kurang lebih 15 persen dari debit rencana untuk terowongan bentuk tapal kuda

Kehilangan total tinggi energi

Kehilangan total tinggi energi di terowongan atau saluran tertutup adalah :

H = Hmasuk + Hfr + HB + Hkeluar

dimana :

Hmasuk, keluar = kehilangan tinggi energi masuk dan keluar, m

Hfr = kehilangan tinggi energi akibat gesekan di

sepanjang pipa, m

HB = kehilangan tinggi energi pada tikungan, m

Kehilangan Energi Akibat Gesekan

g

v

RC

Lg

RC

LvH f

2

2 2

22

2

==

dimana :

fH = kehilangan akibat gesekan, m

v = kecepatan dalam bangunan, m/dt

L = panjang bangunan, m

R = jari-jari hidrolis, m

P

A

A = luas basah, m2 P = keliling basah, m

C = koefisien Chezy

= 6

1

Rk

k = koefisien kekasaran Strickler, dt

m 31

(lihat tabel 5.1)

g = percepatan gravitasi, m/dt2 ( )8.9

33

Tabel 5.1 Harga-harga

dtmk

31Bahan

Baja beton

Beton, bentuk kayu, tidakselesaiBajaPasangan batu

76708060

Harga-harga Kb untuk tikungan 90o pada saluran tertutup ( USBR)

Harga – harga koefisien kehilangan tinggi energi masuk dan keluar

Faktor koreksi untuk koefisien kehilangan di tikungan pada saluran tertutup