Perencnaan ssSiphon & Talang

7/21/2019 Perencnaan ssSiphon & Talang

http://slidepdf.com/reader/full/perencnaan-sssiphon-talang 1/13

1

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Agus Suroso MTIRIGASI DAN BANGUNAN AIR

Perencanaan Bangunan (Lanjutan)

Bangunan Persilangan

Jalur saluran irigasi mulai dari intake hingga bangunan sadap terakhir kadang-

kadang harus berpotongan atau bersilangan dengan berbagai rintangan antara lain

jalan, saluran/alur alamiah, sungai bahkan jurang. Untuk itu diperlukan bangunan

persilangan agar dapat menyeberangkan debit yang dialirkan oleh saluran dari sisi

hulu ke sisi hilirnya.

Bangunan Siphon

Bangunan siphon merupakan salah satu bangunan persilangan yang dibangun untuk

mengalirkan debit yang dibawa oleh saluran yang jalurnya terpotong oleh lembah

dengan bentang panjang atau terpotong oleh sungai. Bangunan siphon berupa

saluran tertutup yang dipasang mengikuti bentuk potongan melintang sungai atau

lembah untuk menyeberangkan debit dari sisi hulu ke sisi hilir. Bangunan siphon

(berupa saluran tertutup berpenampang lingkaran atau segi empat) dipasang

dibawah dasar sungai, atau bisa juga dipasang di atas permukaan tanah jika

melintasi lembah (cekungan).

Konstruksi siphon jika penampang melintang berupa segi empat biasanya dibuat

dari beton bertulang (reinforced concrete), jika penampang melintang berupa

lingkaran biasanya dibuat dari baja. Untuk mencegah adanya sedimentasi pada saat

debit di dalam siphon mengecil, biasanya digunakan tipe pipa rangkap. Pada saat

debit di dalam siphon mengecil, jalur satu ditutup, jalur lainnya dibuka sehingga

kecepatan aliran didalam siphon tetap bisa mengangkut sediment ke hilirnya.

Konstruksi siphon harus dipilih pada lokasi yang panjang bentang sungainya

minimum, agar biaya konstruksinya hemat, serta kehilangan energinya kecil.

Didalam perencanaan siphon ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, antara

lain : (untuk kasus siphon melintasi dasar sungai)

1. Siphon harus mampu menahan gaya uplift pada saat kondisi airnya kosong.

Kondisi yang paling berbahaya pada konstruksi siphon adalah pada saat

siphon dalam keadaan kosong. Pada saat kondisi ini gaya uplift yaitu gaya

yang disebabkan oleh tekanan hidrostatis dari bawah konstruksi siphon,

menekan konstruksi siphon ke arah atas. Gaya ini cenderung mengangkatkonstruksi siphon. Sedangkan untuk mengimbanginya diperlukan gaya



2


penahan yang arahnya vertikal ke bawah yaitu gaya berat akibat berat sendiri

konstruksi siphon dan gaya berat akibat berat lapisan penutup siphon.

2. Siphon harus dibuat pada kedalaman yang cukup di bawah dasar sungai.

Pada kondisi ini konstruksi siphon harus aman terhadap bahaya gerusan

tanah dasar sungai (degradasi) maupun bahaya gerusan lokal akibat dasar

sungai yang terganggu. Jika konstruksi siphon berada terlalu dekat dengan

permukaan dasar sungai, maka tanah penutup di atas siphon kemungkinan

akan terkikis. Untuk itu konstruksi siphon harus dibuat pada kedalaman yang

cukup terhadap dasar sungai. Pada bagian dasar palung sungai, konstruksi

siphon sebaiknya dalam posisi horisontal dan panjangnya ke arah tebing

sungai harus cukup, karena tebing sungai keungkinan bisa juga terjadi erosi. ,

Sedangkan pada bagian lereng sungai bisa dibuat miring. Lapisan penutup

dasar sungai (di atas konstruksi siphon) sebaiknya berupa pasangan gabion

(bronjong).

3. Untuk mengurangi kehilangan energi maka lokasi siphon diusahakan pada

bentang sungai terpendek, serta memperkecil jumlah belokan pada

konstruksi siphon.

Gambar 1. profil memanjang perlintasan sungai



3


Gambar 2. profil memanjang siphon

Berikut ini contoh perhitungan hidraulika bangunan siphon:

Data-data :

- Debit saluran (Qmaksimum) = 2.88 m3/dt

- Lebar dasar saluran B = 5.77 m

- Kedalaman aliran h = 1.27 m

- Kecepatan aliran di sal. V = 0.46 m/dt

- Elevasi dasar saluran hilir = +13.09

- Elevasi muka air hilir = +14.36

- Panjang siphon = 59.05 m

- Penampang siphon = segi empat

- Siphon melintasi sungai, sehingga konstruksi siphon diletakkan di bawah

dasar sungai.

- Siphon direncanakan mempunyai 2 jalur (double barrel).

Gambar 3. Potongan melintang siphon :

B = h

0.25h

0.25h



4


- Kecepatan aliran di dalam siphon direncanakan 2 m/dt agar sediment di

dalam siphon bisa terangkut keluar siphon.

- Maka luas penampang basah siphon adalah :

244.12/88.2 mvQ A

)]25.025.05.0(4)..[(2 hhx xh B A

)125.0.(2 22 hh A

275.144.1 h

mh 90.0

- Kehilangan energi akibat gesekan dihitung dengan rumus :

3/42

2

.

.

Rk

Lv Hf

Dengan :

Hf = kehilangan energi akibat gesekan (m).

V = kecepatan aliran, (v = 2 m/dt)

L = panjang siphon, (L = 59.05 m)

K = koefisien kekasaran Strickler (k = 70)

R = jari-jari hidraulik (m)

- Luas penampang basah untuk tiap barrel A = 1.44 / 2 = 0.72 m2

- Keliling basah P = (4 x 0.5h) + (4 x 0.354h)

= 2h + 1.41h

= 3.41h

= 3.41 x 0.90 = 3.07 m

- Jari-jari hidraulik R = A/P

= 0.72 / 3.07

= 0.23 m

- 3/42

2

23.070

05.592

x

x Hf = 0.34 m

- Kehilangan energi akibat belokan :

g

vkb Hb

2

Dengan : Hb = kehilangan energi di bagian belokan (m)

V = kecepatan aliran, (v = 2 m/dt)



5


Kb = koefisien akibat belokan

Kb = 0.04, untuk belokan 15º ( 1 kali belokan)

= 0.042, untuk belokan 16.5º (1 kali belokan)

Hb = (0.040+0.042) . 2 2 /(2x9.81)

= 0.017 m

- Kehilangan energi akibat peralihan :

g vav H 2/)( 2

Dengan : H masuk = kehilangan energi di bagian inlet (m)

V = kecepatan aliran di dalam siphon, (v = 2 m/dt)

Va = kecepatan aliran di saluran, (v = 0.46 m/dt)

= koefisien akibat peralihan masuk = 0.20

keluar = 0.40

g H masuk 2/)46.02(20.0 2

m H masuk 024.0

g H masuk 2/)46.02(40.0 2

m H masuk 048.0

- Kehilangan energi akibat saringan (trashrack ) :

sin.2

.)(2

3

4

g

v

b

s H r

Dengan : H r = kehilangan energi akibat saringan (m)

V = kecepatan aliran di siphon, (v = 2 m/dt) = koefisien berdasarkan bentuk profil batang

jeruji saringan (φ = 1.8, untuk jeruji bulat)

s = tebal batang jeruji saringan (s = 10 mm)

b = jarak antar batang jeruji (b = 100 mm)

= kemiringan batang jeruji terhadap horisontal

( = 75˚)



6


75sin.2

46.0.)

1.0

01.0(8.1

2

3

4

g H r

m H r 016.0

-

Jadi total kehilangan energi adalahHtotal = Hb Hf masuk H +

keluar H +r H

m.

- Sehingga muka air di bagian hulu siphon adalah :

Elevasi muka air hilir + H total

= +14.36 + 0.445

= +14.81

Bangunan Talang

Bangunan talang merupakan salah satu bangunan persilangan yang dibangun untuk

mengalirkan debit yang dibawa oleh saluran yang jalurnya terpotong oleh lembah

dengan bentang panjang atau terpotong oleh sungai. Bangunan talang berupa

saluran terbuka yang dipasang membentang dari tebing sisi hulu ke tebing sisi hilir.

untuk menyeberangkan debit. Aliran di dalam talang harus dalam kondisi yang stabil

(Fr < 0.7) atau dalam kondisi sub kritis Berikut ini contoh perhitungan hidraulik

bangunan talang:

Data-data :

- Debit saluran (Qmaksimum) = 2.88 m3/dt

- Kedalaman aliran di saluran = 1.27 m (sebelum bangunan talang)

- Elevasi dasar saluran = +13.17 (sebelum bangunan talang)

- Elevasi muka air di saluran = +14.44 (sebelum bangunan talang)

- Panjang bentang talang L = 31 m

- Koefisien Strickler k = 70

Kecepatan aliran v di dalam talang direncanakan 1.5 m/dt, sehingga luas

penampang basah talang menjadi :

2.92.15.1

88.2m

v

Q A

Lebar dasar talang menjadi :



7


A = B x h

1.92 m2 = B x 1.27, sehingga B = 1.51 m

Kemiringan dasar bangunan talang yang diperlukan bisa dihitung dengan rumus

kecepatan aliran menurut Strickler :

2/13/2 .. i Rk v atau

2

3/2.

Rk

vi

Sedangkan :

P = B + 2 h

= 1.51 + (2 x 1.27)

= 4.05 m

R = A/P

= 1.92 / 4.05

= 0.47 m

Sehingga :

2

3/2.

Rk

vi

2

3/2)47.0.(70

5.1

i

i = 0.0013

Bilangan Froude menjadi :

h g

v Fr

. =

)27.1.(81.9

5.1 = 0.42 < 0.70 ok.

Kehilangan energi pada bagian peralihan antara saluran dan bagian talang dihitung

dengan rumus :

g vsaluranvtalang H masuk 2/)(20.0 2

g H masuk 2/)46.05.1(20.0 2 = 0.011 m

Elevasi muka air di talang bagian hulu = elevasi muka air di saluran –

= +14.44 – 0.011 = 14.13

Elevasi dasar talang bagian hulu = elevasi muka air talang – kedalaman aliran

= +14.13 – 1.27 = +13.16



8


Elevasi muka air di talang hilir = elevasi muka air talang hulu – (i x L)

= +14.43 – (0.0013 x 31) = +14.38

Elevasi dasar talang bagian hilir = elevasi muka air talang hilir – kedalaman aliran

= +14.38 – 1.27 = +13.11

g vsaluranvtalang H keluar 2/)(40.0 2

g H keluar 2/)46.05.1(40.0 2 = 0.022 m

Elevasi muka air di saluran hilir = elevasi muka air talang hilir – keluar H

= +14.38 – 0.022 = +14.36

Elevasi dasar saluran hilir = elevasi muka air saluran hilir – kedalaman aliran

= +14.36 – 1.27 = +13.09

Kehilangan energi total di talang manjadi :

keluar masuk H H ixL H

= (0.0013 x 31) + 0.011 + 0.022 = 0.073 dibulatkan 0.08 m

Berikut ini potongan memanjang bangunan talang.

Gambar 4. Potongan memanjang bangunan talang

+13.17+13.16 +13.11

+13.09

+14.36+14.38+14.43

+14.44

i = 0.0013

1.27 m1.27 m

1.27 m

L = 31 m

abutment

abutment

pilar

http://c/Documents%20and%20Settings/TOSHIBA/2007/FOTO%20bendung%20pamulang/Date(139).jpg






9


Bangunan Terjun

Bangunan terjun dibangun untuk mengatasi kemiringan medan yang terlalu curam,

sementara kemiringan yang dibutuhkan oleh saluran tergolong landai. Bangunan

terjun biasanya dibangun pada daerah yang kondisi topografinya memiliki

kelerengan yang curam.

Ada 4 bagian dari bangunan terjun yaitu :

- Bagian pengontrol, berada di hulu sebelum terjunan, berfungsi untuk

mencegah penurunan muka air yang berlebihan.

- Bagian pembawa, berfungsi sebagai penghubung antara elevasi bagian atas

dengan bagian bawah.

- Peredam energi, berfungsi untuk mengurangi energi yang dikandung oleh

aliran sesudah mengalami terjunan sehingga tidak berpotensi merusak

konstruksi bangunan terjun.

- Perlindungan dasar bagian hilir, berfungsi untuk melindungi dasar dan

dinding saluran dari gerusan air sesudah mengalami terjunan.

Bagian Pengontrol

Bagian ini terletak sebelah hulu (sebelum terjunan), dengan adanya bagian

pengontrol ini, maka penurunan muka air yang berlebihan bisa dicegah. Ada 2

alternatif mekanisme untuk mengendalikan muka air di bagian hulu, yaitu :

- Memperkecil luas penampang basah.

- Memasang ambang (sill ) dengan permukaan hulu miring.

Untuk saluran yang kandungan sedimennya tinggi disarankan tidak

memasang ambang (sill ), karena akan mempercepat sedimentasi di

saluran bagian hulu.

Bagian Pembawa

Bagian ini berupa terjunan dengan bentuk terjunan tegak (vertikal) atau

terjunan miring. Jika beda tinggi (tinggi terjunan) lebih dari 1.5 m, maka bagian

pembawa berupa terjunan miring, jika beda tinggi (tinggi terjunan) kurang dari

1.5 m maka dipakai bangunan terjun tegak (vertikal).

Peredam Energi

Peredam energi berfungsi untuk mengurangi potensi kerusakan akibat energi

yang terkandung dalam aliran, sehingga tidak merusak konstruksi bangunan

terjun. Tipe peredam energi yang akan dipilih tergantung dari bilangan Froude

yang terjadi di dalam aliran.



10


Berikut ini tipe peredam energi berupa kolam olakan USBR :

1. Kolam Olak USBR Type I untuk bilangan Fr < 1.7

2. Kolam Olak USBR Type II untuk bilangan Fr > 4.5

3. Kolam Olak USBR Type III untuk 4.5 < Fr < 13

4. Kolam Olak USBR Type IV untuk 2.5 < Fr < 4.5

Perlindungan Dasar

Segera sesudah aliran mengalami terjunan, kecepatan aliran tergolong masih

tinggi meskipun sudah dipasang bangunan peredam energi, sehingga masih

diperlukan perlindungan dasar saluran yang biasanya berupa pasangan

bronjong (gabion) untuk menghindari gerusan pada dasar saluran atau pada

dinding saluran.

Berikut ini contoh perhitungan hidraulik bangunan terjun :

Pada suatu saluran irigasi akan dibangun bangunan terjun karena kondisi topografi

yang curam. Ddata-data dari saluran tersebut antara lain :

- Debit rencana Q = 7.57 m3/dt

- Lebar dasar B = 5.77 m

- Kedalaman aliran y1 = 1.65 m

- Kemiringan dasar saluran i = 0.00014

- Kemiringan dinding m = 1.5 (sisi horizontal)

- Koefisien Strickler k = 42.5

- Kondisi saluran banyak mengangkut sedimen.

- Beda tinggi antara muka air di hulu dan hilir (terjunan ) z = 1.61 m

- Kedalaman aliran sesudah terjunan y2 = 1.65 m.

- Disyaratkan pada saat terjadi Q70, tidak diperbolehkan terjadi penurunan air.

- Berikut ini sketsanya :

Gambar 5. Sketsa bangunan terjun



12


Bagian pengontrol berupa penyempitan lebar dasar dengan penampang segi empat.

Besar Q70% = 70 % x Q rencana = 70% x 7.57 = 5.30 m3/dt

Kedalaman aliran berkaitan dengan debit Q70%, diplot di kurva ketemu y70 = 1.357 m

Maka :

A70 = B. y70 + m. y70222 = (5.77 x 1.36) + (1.5 x 1.362) = 10.59 m2

v70 = Q70% / A70 = 5.30 / 10.59 = 0.50 m/dt

H70 = y70 + v702/(2g) = 1.357 + (0.502/2 x 9.81) = 1.37 m

Untuk bagian pengontrol hubungan antara Q ~ H ditentukan dari humus berikut :

5.1..)3/2(3/2 H B g Cd Q

Cd = 0.93 + 0.1 (H70/L)

L = panjang bagian pengontrol ( L = 1.5 m)

Untuk L = 1.50 m, maka pada saat Q70% :

Cd70 = 0.93 + 0.1 ( 1.37 / 1.50) = 1.021, sehingga lebar dasar bisa dicari :

5.1..)3/2(3/2 H B g Cd Q

5.1)37.1.(.)3/2()3/2(021.13.5 B g , maka B = 1.90 m

Kurva Q ~ y

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00Q (m3/dt)

y ( m )

saluran

pengontrol



13


Gambar 6. Denah Bagian pengontrol

Perencnaan ssSiphon & Talang

Documents

Transcript of Perencnaan ssSiphon & Talang