Tugas Besar Banguan Air

BAB I

NORMALISASI SUNGAI

Data Sungai :

Nomor Patok = 12

Bentuk Penampang Sungai = Lebar

Lebar Dasar Sungai (b) = 13 m

Material Dasar Sungai = Lempung

Koefisien Kekasaran = Chezy

Kemiringan Dasar Sungai (I) = 0,040894

Debit Banjir Rencana 100 tahun (Q100th) = 275 m3/det

Elevasi dasar sungai di Udik Bendung = +64,52 m

Elevasi dasar sungai terdalam 300 m di Hilir Bendung = +59,49 m

Patok Jarak Elevasi Beda tinggi Slope

11 0 67,4 0 0

12 25 72 4,6 0,184

13 40 66,4 5,6 0.14

14 45 63,5 2,9 0.06444

15 17 61 2,5 0.17857

∑ 127 rerata slope 0.113402

h (m) A (m2)

R^4/6 (m)

V (m/s)

Q (m3/s)

0 0 0,000 0,000 0,0000,1 1,3 0,215 3,351 4,3570,3 3,9 0,448 6,971 27,1870,5 6,5 0,630 9,799 63,696

0,7 9,1 0,788 12,264

111,599

0,9 11,7 0,932 14,500

169,655

1,1 14,3 1,066 16,576

237,038

1,203 15,639

1,131 17,595

275,173

1,5 19,5 1,310 20,38 397,48

SI-311 Bangunan Air

4 0

1,7 22,1 1,424 22,157

489,679

Tabel 1 Perhitungan h coba-coba (Hb)

0 100 200 300 400 500 600 7000

0.5

1

1.5

2

2.5

Lengkung Debit Sebelum Ada Bendung

Lengkung Debit Se-belum Ada Bendung

Debit (m3/det)

Ting

gi (m

)

Grafik 1 Lengkung Debit pada sungai sebelum ada bendung

Contoh Perhitungan :

b = 13 m, h = 1,203 m R = h

A = b * h = 13 * 1,203 = 15,639 m2

V = C√ R × I dimasukan rumus : C = 1n∗R

16 dengan

=1n∗R

46∗I

12 n = 0,013 (dari tabel)

= 10,013

∗(1,203)46∗(0,040894)

12

= 17,595 m/det

Q = V * A = 17,595 * 15,639 = 275,173 m3/det

Kesimpulan :

SI-311 Bangunan Air

Dengan menggunakan Tabel 1 Perhitungan h coba-coba (Hb), di dapat Hb = 1,203 m

dengan Q100th = 275,173 m3/det

BAB II

HIDRAULIK DAN MERCU BENDUNG

2.1 Tinggi Mercu Bendung/Pengempang (P)

o Elevasi muka air Bangunan Bagi I = +67,52m

o Kehilangan energi akibat :

Kemiringan saluran = I * L = 0,00017 * 350 = 0,0595

Alat ukur debit = 0,25

Bangunan bilas = 0,19

Bangunan pengambil = 0,28

Faktor keamanan = 0,1

+

Elevasi Mercu Bendung = +68,3995 m +68,4 m

Tinggi Mercu Bendung (P) :

P = Elevasi Mercu – Elevasi dasar sungai di udik

= 68,4 – 64,52

= 3,88 m

2.2 Lebar Pintu Pembilas (Bpp) dan Lebar Pilar (Bp)

Syarat untuk Bb : B < Bb < 1,2 B

Syarat untuk Bpp : 1/6 Bb – 1/10 Bb

Syarat untuk Bp : 0,8 m – 1,2 m

- Lebar Bruto (Bb)

SI-311 Bangunan Air

B = 13 m

1,2 B = 1,2 * 13 = 15,6 m 16 m

13 m < Bb < 16 m maka direncanakan Bb = 14,5 m

- Lebar Pintu Pembilas (Bpp) dan Lebar Pilar (Bp)

Bpp = 1/6 * 14,5 = 2,42 m

Bpp = 1/10 *14,5 = 1,45 m

2,42 m – 1,45 m

Diambil Lebar Pintu Pembilas (Bpp) = 2 m

Karena Jumlah Pintu (n) = 1 , maka diambil Lebar pintu (T) = 1 m dan Lebar

Pilar (Bp) = 1 m

1 m 1 m

2.3 Lebar Efektif Bendung (Beff)

- Lebar Netto (Bn)

Bn = Bb – n*T = 14,5 – (1 * 1) = 13,5 m

- Lebar Efektif Bendung (Beff)

Rumus Lebar Efektif Bendung :

Beff = Bn – 2 (nKp + Ka ) H1

Dimana :

Beff = lebar efektif bendung

Bn = lebar bendung (lebar total – lebar pilar)

SI-311 Bangunan Air

Pintu PembilasPilar

n = jumlah pilar

Kp = koef. Kontraksi pilar

Ka = koef. Kontraksi pangkal bendung

H1 = tinggi energy di atas mercu

Tabel 2.1 Harga Koefisien Kontraksi

Beff = Bn – 2(nKp + Ka )H1

= 13,5 – 2(1* 0,01 + 0,1)H1

= 13,5 – 0,22H1

2.4 Tinggi Muka Air di atas Mercu Bendung

Q100th = 275 m3/det

Q = Cd * 23

* √ 23∗g Beff * H1

1,5

Cd awal dengan bentuk mercu bulat 2 rad = 2,0 – 2,2

Asumsi Cd awal = 2

275 = 2,0 * 23

* √ 23∗9,81 (13,5 – 0,22H1) * H1

1,5

275 = 46,0322H11,5 – 0,75H1

2,5 H1 = 4,772 m

Jari-jari untuk mercu bendung bentuk bulat dengan bahan beton, r = 0,7H1

SI-311 Bangunan Air

r = 0,7 * 4,772 = 3,3404 m

Grafik 2.1 Koefisien C0

Grafik 2.2 Koefisien C1

H1/r = 4,772/3,3404 = 1,43 C0 = 1,24 (dari grafik 2.1)

P/H1 = 3,88/4,772 = 0,813 C1 = 0,96 (dari grafik 2.2)

C2 = 1 (tegak)

Maka, Cd = C0 * C1 * C2 = 1,24 * 0,96 * 1 = 1,1904 tidak sama dengan

asumsi Cd awal

SI-311 Bangunan Air

Cd awal H1 r H1/r P/H1 C0 C1 C2Cd

akhir

2 4,772 3,3404 1,43 0,813 1,24 0,96 1 1,1904

1,1904 4,9193 3,4435 1,43 0,789 1,24 0,95 1 1,178

1,178 4,956 3,4692 1,43 0,783 1,24 0,95 1 1,178Tabel 2.2 Mencari Cd Awal = Cd Akhir

Lengkung Debit Setelah Ada Bendung

H1 Cd g Q100th

0 1,178 9,81 01 1,178 9,81 26,6712 1,178 9,81 74,1883 1,178 9,81 133,9954 1,178 9,81 202,765

4,956 1,178 9,81 274,9805 1,178 9,81 278,432

Tabel 2.3 Perhitungan Q100th setelah dapat H1

Q100th = 1,178 * 23

* √ 23∗9,81 (13,5 – (0,22 * 4,956)) * 4,9561,5

= 274,980 m3/det

0 50 100 150 200 250 3000

1

2

3

4

5

6



Grafik 2.3 Lengkung Debit pada sungai setelah ada bendung

Jadi, H1 = 4,956 m Beff = 13,5 – 0,22 * 4,956

= 12,41 m

SI-311 Bangunan Air

Tinggi muka air di atas mercu (Hd)

Syarat : Hd < H1

H1 = 4,956 m

H1 = Hd + Q2

¿¿

4,956 = Hd +2752

¿¿

Hd = 4,61 m Jadi, 4,61 m < 4,956 m OK!

h = Hd + v2

2 gv =

QA

= Q

( Hd+P ) Beff =

275(4,61+3,88 ) 12,41

= 2,61

m/det

= 4,61 + 2,612

2∗9,81 = 4,956 m h = H1 cocok!

Elevasi muka air di udik bendung

Emau = Elevasi Mercu + Hd

= 68,4 + 4,61 = +73,01 m

Elevasi garis energi di udik bendung

Egeu = Emau + v2

2 g

= 73,01 + 2,612

2∗9.81 = +73,36 m

Pengaruh back water

SI-311 Bangunan Air

L = 2 ∆ h

I

L = 2(P+h−H b)

I=

2(3,88+4,956−1,203)0,040894

= 373,306 m

Dimana :

L = panjang pengaruh pengempangan ke arah udik dari suatu bendung

I = kemiringan dasar sungai

∆h= tinggi kenaikan muka air di bendung akibat pengempangan (P + h − Hb)

Elevasi muka air di hilir bendung

Degradasi = (1 ~ 2 m) asumsi diambil 1 m

Emah = Elevasi dasar sungai terdalam 300m hilir bendung + Hb – degradasi

= 59,49 + 1,203 - 1 = +59,693 m

Elevasi garis energi di hilir bendung

Egeh = Emah + H1 - Hd

= 59,693 + 4,956 – 4,61 = +60,039 m

2.5 Perencanaan Mercu Bentuk Bulat 2 Radius

R1 = 0,7 H1

= 0,7 * 4,772 = 3,3404 m

R2 = 0,5 R1

= 0,5 * 3,3404 = 1,6702 m

SI-311 Bangunan Air

BAB III

PEREDAM ENERGI BENDUNG

Peredam Energi Tipe USBR

Diketahui :

Emau = +73,01 m Bb = 14,5 m

Emah = +60,693 m q = Q100

Beff =

27512,41

= 22,16 m3/det/m

Hd = 4,61 m

Kecepatan air di kaki bendung (V1)

- Kecepatan air di kaki bendung sebelum tinggi muka air di kaki bendung

diketahui :

V1 = √2g (z−12

H d)

Dimana :

V1 = kecepatan awal loncatan Hd = tinggi muka air di atas mercu

g = percepatan gravitasi z = tinggi jatuh (Emau – Emah)

SI-311 Bangunan Air

z = Emau – Emah = 73,01 – 60,693 = 12,317 m

V1 = √2∗9,81(12,317−12

4,61)

= 14,7 m/det

- Tinggi muka air di kaki bendung (y1)

y1 = Q

V 1∗Bb =

27514,7∗14,5

= 1,29 m

- Kecepatan air di kaki bendung yang sebenarnya setelah tinggi muka air di

kaki bendung diketahui :

V1 = √2g (z− y1)

= √2∗9,81(12,317−1,29)

= 15,361 m/det

Tinggi rating jump (y2)

y2 = 12

y1(√1+ (8 Fr2)−1) dimana : Fr = V 1

√g y1

= 12∗1,29(√1+(8∗4,3182)−1) =

15.361

√9,81∗1,29

= 7,259 m = 4,318

- Berdasarkan hasil perhitungan parameter di atas, dipilih tipe ruang

olak/peredam energi USBR IV. Karena sesuai ketentuan 2,5 < Fr < 4,5

Ukuran cutblock

w = lebar maks gerigi = y1 = 1,29 m

jarak antar block = 2,5 w = 2,5 * 1,29 = 3,225 m

tinggi block = 2 y1 = 2 * 1,29 = 2,58 m

Tinggi endsill / ambang hilir

SI-311 Bangunan Air

Tinggi endsill = 1,25 y1 = 1,25 * 1,29 = 1,613 m

Panjang ruang olak (Lj)

L = 2 y1(√1+( 8Fr2 )−1)

= 2∗1,29(√1+ (84,3182 )−1)

= 29,035 m

BAB IV

BANGUNAN PENGAMBIL, BANGUNAN PEMBILAS, DAN

KANTONG LUMPUR

4.1 Bangunan Pengambil / Intake

Diketahui :

Letak pengambilan intake di kiri

Qintake (Qi) = 9 m3/det

Elevasi Mercu = + 68,4 m

Dengan adanya kantong lumpur, debit rencana pengambilan ditambah 20%,

sehingga debit rencana pengambilan menjadi :

Qrencana (Qr) = 1,2 * 9 = 10,8 m3/det

Kehilangan tinggi energi pada bukaan (z)

Dapat dihitung dengan menggunakan rumus tersebut :

V = √2g∗z

SI-311 Bangunan Air

Jika kecepatan rencana diasumsikan 1,5 m/det,

1,5= 0,8 √2∗9,81∗z

z = 0,18 m

didapatkan kehilangan tinggi energi pada bukaan yang diperlukan 0,18 m.

Tinggi bukaan (a)

Dengan menggunakan persamaan :

Qrencana = * Bpi * a * √2g∗z

Dimana :

Qrencana= debit rencana pengambilan

= koefisien debit (0,8)

Bpi = lebar pintu pengambil

a = tinggi bukaan pada pintu

g = percepatan gravitasi

z = kehilangan tinggi energi pada bukaan

maka rumus tinggi bukaan menjadi :

a = Qrencana

μ∗Bpi∗√2 g∗z

jika lebar pintu pengambil (Bpi) diambil 1,5 m dengan jumlah pintu (n) = 3 buah,

a = 10,8

0,8∗3∗1,5∗√2∗9,81∗0,18

a = 1,597 m 1,6 m

SI-311 Bangunan Air

sehingga digunakan 3 pintu dengan lebar (Bpi) 1,5 m dan tinggi (hpi) 1,6 m.

Tinggi ambang pengambilan (p)

Syarat : 0 < p < 0,2 m

maka tinggi ambang pengambilan (p) diambil 0,2 m diatas pelat saluran

pembilas bawah.

4.2 Bangunan Pembilas (under sluice)

Diketahui :

Pintu pembilas hanya terdiri dari satu bagian

Tinggi mercu (P) = 3,88 m

Diameter butiran (d) = 0,04 mm

Lubang under sluice

Dimensi under sluice ditentukan berdasarkan ketentuan-ketentuan sebagai

berikut (KP-02, 1986) :

• Tinggi saluran pembilas bawah hendaknya lebih besar dari 1,5 kali diameter

terbesar sedimen dasar sungai

• Tinggi saluran pembilas bawah sekurang-kurangnya 1,00 m,

• Tinggi sebaiknya diambil 1/3 sampai 1/4 dari kedalaman air didepan

pengambilan selama debit normal.

Maka ukuran saluran under sluice diambil :

Tinggi saluran (Tus) = 1,6 m, dengan tebal pelat = 0,3 m

Lebar saluran (Bus) = 1 m

SI-311 Bangunan Air

Pintu penguras under sluice 1 buah dengan tinggi = 3,88 m, lebar = 1 m

Kecepatan air kritis yang diperlukan untuk pembilasan (Vc)

Dengan rumus sebagai berikut :

Vc = 1,5C√d Dimana : C = koefisien sedimen antara

= 1,5*4√0,04 3,2 – 5,5. (diambil 4)

= 1,2 m/det

Kecepatan air saat pintu dibuka setengah/setinggi under sluice (Vus)


Q = * b * Tus √2g∗(P−0,5 T us)

Dimana :

= koefisien kontraksi (0,62) P = tinggi mercu

b = lebar pintu pembilas

Tus = tinggi under sluice

Q = 0,62 * 1 * 1,6 √2∗9,81∗(3,88−0,5∗1,6)

Q = 7,71 m3/det

A = Tus * Bus

= 1,6 * 1

= 1,6 m2

Vus = QA

= 7,711,6

= 4,82 m/det

Maka, Vus > Vc

4,82 m/det > 1,2 m/det OK! (sedimen dapat terkuras)

SI-311 Bangunan Air

Kecepatan air saat pintu dibuka sepenuhnya/setinggi mercu (Vup)


Q = * b * H √2g∗z

Dimana :

= 0,75

H = P

z = 1/3 H

Q = 0,75 * 1 * 3,88 √2∗9,81∗1,293

Q = 14,65 m3/det

A = H * B

= 3,88 * 1

= 3,88 m2

Vup = QA

= 14,653,88

= 3,77 m/det

Maka, Vup > Vc

3,77 m/det > 1,2 m/det OK! (sedimen dapat terkuras)

SI-311 Bangunan Air

4.3 Kantong Lumpur

Diketahui :

Waktu bilas lumpur (T) = 5 hari = 5 * 24 *3600 = 432000 detik

Qintake (Qi) = 9 m3/det

Qrencana (Qr) = 1,2 * 9 = 10,8 m3/det

d0 = 0,07 (faktor bentuk butir)

t = 30o (temperatur suhu normal d indonesia)

w = kecepatan endap (didapat dari grafik w = 0,005 m/det)

Volume kantong lumpur

V = 0,0002 * Qr * T

= 0,0002 * 10,8 * 432000 = 933,12 m3

Luas rata – rata kantong lumpur

Syarat :LB

8

L * B = Qi

w =

90,005

= 1800 m2 maka, L = 1800

B

Dimana : L = panjang bidang pengendapan

SI-311 Bangunan Air

B = lebar bidang pengendapan

Jadi, 1800

B2 8 maka diperoleh, B = 15 m

Didapat, L 1800

15 = 120 m

Eksploitasi normal, kantong lumpur hampir penuh (In)

Asumsi : Vn = 0,5 m/det (untuk mencegah vegetasi dan partikel-partikel yang

lebih besar tidak langsung menghadap hilir intake)

Ks = koefisein kekasaran = 40 m1/3 /detik

An = Qi

V n =

90,5

= 18 m2

hn = An

B =

1815

= 1,2 m

Pn = B + 2√2 hn = (15) + (2)√ (2 )(1,2) = 18,1 m

Rn = An

Pn =

1818,1

= 1 m

Maka kemiringan permukaan air di kantong lumpur saat Qintake,

In = vn2

¿¿¿¿ = 0,52

¿¿¿ = 0,000156

Pembilasan, kantong lumpur kosong (Is)

Asumsi : Vs = 1 m/det (untuk pasir halus)

Ks = koefisein kekasaran = 40 m1/3 /detik

SI-311 Bangunan Air

As = Qr

V s =

10,81,0

= 10,8 m2

hs= A s

B =

10,815

= 0,72 m

Ps = B + 2√2 hs = (15) + (2)√ (2 )(0,72) = 17,4 m

Rs = A s

P s =

10,817,4

= 0,621 m

Maka kemiringan dasar kantong lumpur,

Is = v s2

¿¿¿¿ = 1,02

¿¿¿ = 0,0012

Panjang kantong lumpur

V = (0,5BL) + 0,5(Is - In)L2 B

933,12 = (0,5 * 15 * L ) + (0,5 * (0,0012 – 0,000156) * L2 * 15)

L = 111,5 m

SI-311 Bangunan Air

Grafik 4.1 hubungan diameter ayak dengan kecepatan endap di air tenang

BAB V

PONDASI DAN LANTAI MUKA BENDUNG

SI-311 Bangunan Air

Diketahui :

Koefisien Bligh (Cbligh) = 7

Koefisien Lane (Clane) = 4,5

Elevasi muka air udik = +73,01 m

Elevasi muka air hilir = +59,693 m

Elevasi mercu = +68,4 m

Elevasi ambang hilir = elevasi dasar sungai terdalam 300m hilir bendung +

tinggi ambang hilir – degradasi

= 59,49 + 1,613 – 1 = +60,103 m

ΔHn = Elevasi mercu – Elevasi ambang hilir

= 68,4 – 60,103 = 8,3 m

ΔHb = Elevasi Muka Air di Udik − Elevasi Muka Air di Hilir Bendung

= 73,01 – 59,693 = 13,32 m

Maka, ΔH = max (ΔHn ; ΔHb)

ΔH = ΔHb = 13,32 m

Rumus yang digunakan :

- Metode Bligh - Metode Lane

ƩLv + ƩLh ≥ CBligh * ΔH * 1,5 ƩLv + 1/3ƩLh ≥ CLane * ΔH

ΔHBligh = (Ʃ Lh+ƩLv)

C BlighΔHLane =

(Ʃ Lv+ Ʃ Lh3

)

C Lane

Gradien hidrolis sebelum ada lantai muka

SEGMEN Lv Lh 1/3Lh Lv+Lh Lv+1/3Lh H Bligh H Lane

0 ~ 1 7,00 0,00 0,000 7,00 7,000 1,000 1,556

1 ~ 2 0,00 3,00 1,000 3,00 1,000 0,429 0,222

2 ~ 3 3,00 3,00 1,000 6,00 4,000 0,857 0,889

SI-311 Bangunan Air

3 ~ 4 0,00 18,97 6,323 18,97 6,323 2,710 1,405

4 ~ 5 3,00 3,00 1,000 6,00 4,000 0,857 0,889

5 ~ 6 0,00 3,53 1,177 3,53 1,177 0,504 0,261

6 ~ 7 3,92 0,00 0,000 3,92 3,920 0,560 0,871

7 ~ 8 0,00 2,50 0,833 2,50 0,833 0,357 0,185

8 ~ 9 2,50 0,00 0,000 2,50 2,500 0,357 0,556

9 ~ 10 0,00 2,50 0,833 2,50 0,833 0,357 0,185

10 ~ 11 2,50 0,00 0,000 2,50 2,500 0,357 0,556

11 ~ 12 0,00 2,50 0,833 2,50 0,833 0,357 0,185

12 ~ 13 4,00 0,00 0,000 4,00 4,000 0,571 0,889

13 ~ 14 0,00 2,00 0,667 2,00 0,667 0,286 0,148

14 ~ 15 5,50 0,00 0,000 5,50 5,500 0,786 1,222

31,42 41,00 13,667 72,420 45,087 10,346 10,019

Penentuan Lantai Muka :

- Metode Bligh

ƩLv + ƩLh ≥ CBligh * ΔH * 1,5

72,42 ≥ 7 * 13,32 * 1,5

72,42 < 139,86

Perlu lantai muka sepanjang : 139,86 – 72,42 = 67,44 m

- Metode Lane

ƩLv + 1/3ƩLh ≥ CLane * ΔH

45,1 ≥ 4,5 * 13,32

45,1 < 59,94

Perlu lantai muka sepanjang : 59,94 – 45,09 = 15,04 m

Maka, diambil panjang lantai muka yang diperlukan 67,44 m 68 m

Gradien hidrolis setelah ada lantai muka

SEGMEN Lv Lh 1/3Lh Lv+Lh Lv+1/3LhH

BlighH Lane

0 ~ 1 7,00 0,00 0,000 7,00 7,000 1,000 1,556

1 ~ 2 0,00 3,00 1,000 3,00 1,000 0,429 0,222

2 ~ 3 3,00 3,00 1,000 6,00 4,000 0,857 0,889

3 ~ 4 0,00 18,97 6,323 18,97 6,323 2,710 1,405

SI-311 Bangunan Air

4 ~ 5 3,00 3,00 1,000 6,00 4,000 0,857 0,889

5 ~ 6 0,00 3,53 1,177 3,53 1,177 0,504 0,261

6 ~ 7 4,92 0,00 0,000 4,92 4,920 0,703 1,093

7 ~ 8 0,00 2,50 0,833 2,50 0,833 0,357 0,185

8 ~ 9 2,50 0,00 0,000 2,50 2,500 0,357 0,556

9 ~ 10 0,00 2,50 0,833 2,50 0,833 0,357 0,185

10 ~ 11 2,50 0,00 0,000 2,50 2,500 0,357 0,556

11 ~ 12 0,00 2,50 0,833 2,50 0,833 0,357 0,185

12 ~ 13 4,00 0,00 0,000 4,00 4,000 0,571 0,889

13 ~ 14 0,00 2,00 0,667 2,00 0,667 0,286 0,148

14 ~ 15 4,00 0,00 0,000 4,00 4,000 0,571 0,889

15 ~ 16 0,00 5,00 1,667 5,00 1,667 0,714 0,370

16 ~ 17 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

17 ~ 18 0,00 3,00 1,000 3,00 1,000 0,429 0,222

18 ~ 19 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

19 ~ 20 0,00 13,00 4,333 13,00 4,333 1,857 0,963

20 ~ 21 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

21 ~ 22 0,00 3,00 1,000 3,00 1,000 0,429 0,222

22 ~ 23 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

23 ~ 24 0,00 13,00 4,333 13,00 4,333 1,857 0,963

24 ~ 25 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

25 ~ 26 0,00 3,00 1,000 3,00 1,000 0,429 0,222

26 ~ 27 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

27 ~ 28 0,00 13,00 4,333 13,00 4,333 1,857 0,963

28 ~ 29 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

29 ~ 30 0,00 3,00 1,000 3,00 1,000 0,429 0,222

30 ~ 31 3,00 0,00 0,000 3,00 3,000 0,429 0,667

31 ~ 32 0,00 7,00 2,333 7,00 2,333 1,000 0,519

32 ~ 33 4,50 0,00 0,000 4,50 4,500 0,643 1,000

33 ~ 34 0,00 5,00 1,667 5,00 1,667 0,714 0,370

34 ~ 35 6,00 0,00 0,000 6,00 6,000 0,857 1,333

65,42 109,00 36,33 174,42 101,75 24,92 22,61

Penentuan Lantai Muka :

- Metode Bligh

ƩLv + ƩLh ≥ CBligh * ΔH * 1,5

174,42 ≥ 7 * 13,32 * 1,5

SI-311 Bangunan Air

174,42 ≥ 139,86

Tidak perlu lantai muka , karena Lada ≥ Lperlu

- Metode Lane

ƩLv + 1/3ƩLh ≥ CLane * ΔH

101,75 ≥ 4,5 * 13,32

101,75 ≥ 59,94

Tidak perlu lantai muka , karena Lada ≥ Lperlu

BAB VI

STABILITAS BENDUNG

Gaya – gaya yang bekerja dalam penghitungan stabilitas bendung :

SI-311 Bangunan Air

5.1 Akibat Berat Sendiri

Yaitu berat dari kontruksi bendung dengan arah gaya vertikal ke bawah dari

titik berat. Rumus yang digunakan dalam menghitung gaya pada berat sendiri

yaitu Luas Bidang dikalikan dengan berat jenis pasangan beton (2,4 t/m 3 ) .

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat berat sendiri

Gaya Besar Gaya (T)Lengan

Momen (m)

Momen Terhadap X

(T.m)

G1 0,32 X 7,00 X 2,40 = 5,38 0,16 0,86

G2 0,5 X 1,61 X 1,61 X 2,40 = 3,12 0,86 2,68

G3 2,68 X 5,39 X 2,40 = 34,65 1,66 57,52

G4 0,5 X 3,00 X 3,00 X 2,40 = 10,80 4,00 43,20

G5 24,97 X 2,39 X 2,40 = 143,05 15,49 2215,10

G6 0,5 X 3,00 X 3,00 X 2,40 = 10,80 26,97 291,28

G7 3,53 X 5,39 X 2,40 = 45,64 29,74 1357,07

G8 2,46 X 2,35 X 2,40 = 13,90 31,50 437,75

G9 0,5 X 0,22 X 2,46 X 2,40 = 0,65 31,91 20,76

G10 2,50 X 4,04 X 2,40 = 24,24 33,98 823,65

G11 0,5 X 2,50 X 2,39 X 2,40 = 7,18 34,40 247,03

G12 2,50 X 3,93 X 2,40 = 23,60 36,48 861,05

G13 0,5 X 2,50 X 2,50 X 2,40 = 7,50 36,90 276,72

G14 2,50 X 3,93 X 2,40 = 23,60 38,98 920,06

G15 0,5 X 2,50 X 1,43 X 2,40 = 4,29 39,40 169,01

G16 0,5 X 2,00 X 1,65 X 2,40 = 3,97 40,90 162,27

G17 2,00 X 7,71 X 2,40 = 37,01 41,23 1525,79

G18 5,00 X 1,50 X 2,40 = 18,00 44,73 805,12

∑ 417,38 (–) 10216,91

5.2 Akibat Gempa

Gaya gempa memiliki arah horizontal ke arah yang merugikan dari titik

berat. Rumus yang digunakan dalam menghitung gaya gempa yaitu gaya berat

sendiri dikalikan nilai koefisien gempa (1,1).

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat gempa

SI-311 Bangunan Air

Gaya Besar Gaya (T)Lengan

Momen (m)

Momen Terhadap X

(T.m)

K1 1,10 X 5,38 = 5,91 3,50 20,70

K2 1,10 X 3,12 = 3,43 5,93 20,35

K3 1,10 X 34,65 = 38,11 2,69 102,66

K4 1,10 X 10,80 = 11,88 2,00 23,76

K5 1,10 X 143,05 = 157,35 4,19 659,86

K6 1,10 X 10,80 = 11,88 2,00 23,76

K7 1,10 X 45,64 = 50,20 2,69 135,22

K8 1,10 X 13,90 = 15,29 6,56 100,34

K9 1,10 X 0,65 = 0,72 6,64 4,75

K10 1,10 X 24,24 = 26,66 5,94 158,30

K11 1,10 X 7,18 = 7,90 8,79 69,44

K12 1,10 X 23,60 = 25,96 8,38 217,69

K13 1,10 X 7,50 = 8,25 11,18 92,27

K14 1,10 X 23,60 = 25,96 10,88 282,60

K15 1,10 X 4,29 = 4,72 13,55 63,95

K16 1,10 X 3,97 = 4,36 13,45 58,68

K17 1,10 X 37,01 = 2,53 8,77 22,20

K18 1,10 X 18,00 = 0,67 9,67 6,48

∑ 398,61 (+) 2063,00

5.3 Akibat Tekanan Lumpur

Endapan lumpur dianggap setinggi mercu bendung dengan sudut geser

dalam diambil () = 290 dan berat jenis tanah () = 1,75 t/m3. Perhitungan

menggunakan rumus berikut ini :

SI-311 Bangunan Air

Ka = tg 2(45o−φ2 )

Ps = 12

γ s . h2 . Ka

Dimana : Ps = gaya akibat tekanan lumpur (Ton)

lumpur= - air = 1,75 – 1,00 = 0,75 t/m3

h = kedalaman lumpur (m)

= sudut geser dalam lumpur

Ka = koefisien tekanan tanah aktif

Perhitungan :

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat tekanan lumpur

Besar Gaya (T)

Lengan Momen (m)

Momen Terhadap X (T.m)

Horizontal Vertikal V H V H

Ps 0,5 x 0,75 x 3,882 x 0,347 = 1,96 11,71 22,96

(+) 1,96 (+) 22,95

5.4 Akibat Tekanan Tanah

Perhitungan menggunakan rumus berikut ini :

SI-311 Bangunan Air

Ka = tg2(45o−φ2 ) = tg2 (45o−29

2 ) = 0 ,347

Pa = 12

γ . h2. KaKa = tg 2(45o−φ2 )

Pp = 12

γ .h2 . K pK p = tg2(45o+ φ2 )

Dimana : Pa = gaya akibat tekanan tanah aktif (Ton)

Pp = gaya akibat tekanan tanah pasif (Ton)

= berat jenis tanah (1,75 t/m3)

h = kedalaman tanah (m)

= sudut geser dalam (29o)

Ka = koefisien tekanan tanah aktif

Kp = koefisien tekanan tanah pasif

Perhitungan :

’ = 1,7 – 1,00 = 0,7 t/m3

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat tekanan tanah

Besar Gaya (T)

Lengan Momen (m)

Momen Terhadap X

(T.m)Horizontal Vertikal V H V H

Pa 0,5 x 0,75 x 8,922 x 0,347 = 10,354 2,973 30,782

Pp 0,5 x 0,75 x 32 x 2,882 = 9,73 1 9,72

(+) 10,354

(+) 30,782

(–) 9,73 (–) 9,72

5.5 Akibat Hidrostatis

Perhitungan akibat gaya hidrostatis ditinjau terhadap waktu muka air normal

dan muka air banjir, dengan menggunakan rumus berikut :

SI-311 Bangunan Air

Ka = tg2(45o−φ2 ) = tg2 (45o−29

2 ) = 0 ,347

K p = tg2(45o−φ2 ) = tg2 (45o+29

2 ) = 2 ,882

PH = 12

γ w .h2

Dimana : PH = gaya akibat tekanan hidrostatis (Ton)

h = tinggi air (m)

γw = berat jenis air (1 Ton/m3)

Perhitungan :

- Pada Waktu Muka Air Normal

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat hidrostatis waktu muka air normal

Besar Gaya (T)

Lengan Momen (m)

Momen Terhadap X (T.m)

Horizontal Vertikal V H V H

Ph 0,5 x 1 x 3,882 = 7,53 11,71 88,14

(+) 7,53 (+) 88,14

- Pada Waktu Muka Air Banjir

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat hidrostatis waktu muka air banjir

Besar Gaya (T)

Horisontal Vertikal V H

H 0.50 x 1.00 x 8.49 x 8.49 = 36.04 13.25

V1 0.50 x 1.00 x 4.03 x 3.76 = 7.58 39.75

V2 1.00 x 4.03 x 0.85 = 3.43 38.98

V3 1.00 x 2.82 x 0.36 = 1.02 30.84

V4 1.00 x 29.03 x 1.21 = 35.13 15.49

Lengan Momen (m)

5.6 Akibat Uplift Pressure

Perhitungan akibat gaya uplift pressure ditinjau terhadap waktu muka air

normal dan muka air banjir, dengan menggunakan rumus berikut :

SI-311 Bangunan Air

U x = [H x−Lx ΔH

Ltot]γ w

Dimana : Ux = gaya angkat pada x (t/m2)

Ltot = panjang total bidang kontak bangunan dan tanah bawah (m)

Lx = jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai x (m)

Hx = tinggi energi dihulu bendung (m)

∆H = beda tinggi energi (m)

γw = berat jenis air (1 t/m3)

Perhitungan :

- Pada Waktu Muka Air Normal

Ltot = 64,92 m

ΔH = Elevasi mercu – Elevasi ambang hilir = 68,4 – 61,103 = 7,297 m

Tabel perhitungan uplift pressure pada waktu air normal

Titik

Elevasi Muka air normal

Elevasi di tiap titik

Hx Lx ∆H Lt γw Ux

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (t/m3) (t/m2)

A 68,40 63,02 5,38 0,00 7,30 64,92 1,00 5,38

B 68,40 59,02 9,38 4,00 7,30 64,92 1,00 8,93

C 68,40 59,02 9,38 6,00 7,30 64,92 1,00 8,71

D 68,40 63,02 5,38 10,00 7,30 64,92 1,00 4,26

E 68,40 63,02 5,38 12,50 7,30 64,92 1,00 3,98

F 68,40 60,52 7,88 15,00 7,30 64,92 1,00 6,19

G 68,40 60,52 7,88 17,50 7,30 64,92 1,00 5,91

H 68,40 58,02 10,38 20,00 7,30 64,92 1,00 8,13

I 68,40 58,02 10,38 22,50 7,30 64,92 1,00 7,85

J 68,40 54,10 14,30 26,42 7,30 64,92 1,00 11,33

K 68,40 54,10 14,30 29,95 7,30 64,92 1,00 10,93

L 68,40 57,10 11,30 32,95 7,30 64,92 1,00 7,60

M 68,40 57,10 11,30 51,92 7,30 64,92 1,00 5,46

N 68,40 54,10 14,30 54,92 7,30 64,92 1,00 8,13

O 68,40 54,10 14,30 57,92 7,30 64,92 1,00 7,79

P 68,40 61,10 7,30 64,92 7,30 64,92 1,00 0,00

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat uplift horizontal waktu muka air normal

Besar Gaya (T)Lengan Momen

Momen terhadap X

(m) (T.m)

HA-B 5,38 x 4,00 = 21,52 6,92 148,92

H'A-B 0,5 x 4,00 ( 8,93 - 5,38 ) = 7,10 6,25 44,40

HC-D 8,71 x 4,00 = 34,82 6,92 240,97

SI-311 Bangunan Air

H'C-D 0,5 x 4,00 ( 4,26 - 8,71 ) = -8,90 6,25 -55,65

HE-F 3,98 x 2,50 = 9,94 7,67 76,22

H'E-F 0,5 x 2,50 ( 6,19 - 3,98 ) = 2,77 7,25 20,12

HG-H 5,91 x 2,50 = 14,78 5,17 76,43

H'G-H 0,5 x 2,50 ( 8,13 - 5,91 ) = 2,77 4,75 13,18

HI-J 7,85 x 3,92 = 30,78 1,96 60,32

H'I-J 0,5 x 3,92 ( 11,33 - 7,85 ) = 6,82 1,31 8,91

HK-L 10,93 x 3,00 = 32,80 1,50 49,20

H'K-L 0,5 x 3,00 ( 7,60 - 10,93 ) = -5,01 1,00 -5,01

HM-N 5,46 x 3,00 = 16,39 1,50 24,59

H'M-N 0,5 x 3,00 ( 8,13 - 5,46 ) = 4,00 1,00 4,00

HO-P 7,79 x 7,00 = 54,53 3,50 190,85

H'O-P 0,5 x 7,00 ( 0,00 - 7,79 ) = -27,25 2,33 -63,50

∑ (+) 239 (+) 958,11

(–) 40,25 (–) 124,15

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat uplift vertikal waktu muka air normal


Momen terhadap X

(m) (T.m)

HB-C 8,71 x 2,00 = 17,41 40,00 696,45

H'B-C 0,5 x 2,00 ( 8,93 - 8,71 ) = 0,22 40,33 9,07

HD-E 3,98 x 2,50 = 9,94 37,75 375,14

H'D-E 0,5 x 2,50 ( 4,26 - 3,98 ) = 0,35 38,17 13,41

HF-G 5,91 x 2,50 = 14,78 35,25 521,08

H'F-G 0,5 x 2,50 ( 6,19 - 5,91 ) = 0,35 35,67 12,53

HH-I 7,85 x 2,50 = 19,63 32,75 642,80

H'H-I 0,5 x 2,50 ( 8,13 - 7,85 ) = 0,35 33,17 11,65

HJ-K 10,93 x 3,53 = 38,60 29,74 1147,64

H'J-K 0,5 x 3,53 ( 11,33 - 10,93 ) = 0,70 30,32 21,24

HL-M 5,46 x 18,97 = 103,66 15,49 1605,11

H'L-M 0,5 x 18,97 ( 7,60 - 5,46 ) = 20,22 18,65 377,11

HN-O 7,79 x 3,00 = 23,37 1,50 35,05

H'N-O 0,5 x 3,00 ( 8,13 - 7,79 ) = 0,51 2,00 1,01

∑ (+) 250 (+) 5129,28

(–) (–)

- Pada Waktu Muka Air Banjir

Ltot = 64,92 m

ΔHb = Elevasi Muka Air di Udik − Elevasi Muka Air di Hilir Bendung

= 73,01 – 62,31 = 10,7 m

Tabel perhitungan uplift pressure pada waktu air banjir

SI-311 Bangunan Air

Titik

Elevasi Muka air normal

Elevasi di tiap titik

Hx Lx ∆H Lt γw Ux

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (t/m3) (t/m2)

A 73,01 63,02 9,99 0,00 10,70 64,92 1,00 9,99

B 73,01 59,02 13,99 4,00 10,70 64,92 1,00 13,33

C 73,01 59,02 13,99 6,00 10,70 64,92 1,00 13,00

D 73,01 63,02 9,99 10,00 10,70 64,92 1,00 8,34

E 73,01 63,02 9,99 12,50 10,70 64,92 1,00 7,93

F 73,01 60,52 12,49 15,00 10,70 64,92 1,00 10,02

G 73,01 60,52 12,49 17,50 10,70 64,92 1,00 9,61

H 73,01 58,02 14,99 20,00 10,70 64,92 1,00 11,69

I 73,01 58,02 14,99 22,50 10,70 64,92 1,00 11,28

J 73,01 54,10 18,91 26,42 10,70 64,92 1,00 14,56

K 73,01 54,10 18,91 29,95 10,70 64,92 1,00 13,97

L 73,01 57,10 15,91 32,95 10,70 64,92 1,00 10,48

M 73,01 57,10 15,91 51,92 10,70 64,92 1,00 7,35

N 73,01 54,10 18,91 54,92 10,70 64,92 1,00 9,86

O 73,01 54,10 18,91 57,92 10,70 64,92 1,00 9,36

P 73,01 61,10 11,91 64,92 10,70 64,92 1,00 1,21

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat uplift horizontal waktu muka air banjir


Momen terhadap X

(m) (T.m)

HA-B 9,99 x 4,00 = 39,96 6,92 276,52

H'A-B 0,5 x 4,00 ( 13,33 - 9,99 ) = 6,68 6,25 41,78

HC-D 13,00 x 4,00 = 52,00 6,92 359,87

H'C-D 0,5 x 4,00 ( 8,34 - 13,00 ) = -9,32 6,25 -58,27

HE-F 7,93 x 2,50 = 19,82 7,67 152,05

H'E-F 0,5 x 2,50 ( 10,02 - 7,93 ) = 2,61 7,25 18,93

HG-H 9,61 x 2,50 = 24,01 5,17 124,15

H'G-H 0,5 x 2,50 ( 11,69 - 9,61 ) = 2,61 4,75 12,40

HI-J 11,28 x 3,92 = 44,22 1,96 86,68

H'I-J 0,5 x 3,92 ( 14,56 - 11,28 ) = 6,42 1,31 8,38

HK-L 13,97 x 3,00 = 41,92 1,50 62,88

H'K-L 0,5 x 3,00 ( 10,48 - 13,97 ) = -5,24 1,00 -5,24

HM-N 7,35 x 3,00 = 22,06 1,50 33,09

H'M-N 0,5 x 3,00 ( 9,86 - 7,35 ) = 3,76 1,00 3,76

HO-P 9,36 x 7,00 = 65,55 3,50 229,41

H'O-P 0,5 x 7,00 ( 1,21 - 9,36 ) = -28,54 2,33 -66,49

∑ (+) 332 (+) 1410

(–) 43,10 (–) 130

Tabel perhitungan gaya dan momen akibat uplift vertikal waktu muka air banjir


Momen terhadap X

(m) (T.m)

HB-C 13,00 x 2,00 = 26,00 40,00 1040,09

H'B-C 0,5 x 2,00 ( 13,33 - 13,00 ) = 0,33 40,33 13,29

HD-E 7,93 x 2,50 = 19,82 37,75 748,37

H'D-E 0,5 x 2,50 ( 8,34 - 7,93 ) = 0,52 38,17 19,66

HF-G 9,61 x 2,50 = 24,01 35,25 846,50

SI-311 Bangunan Air

H'F-G 0,5 x 2,50 ( 10,02 - 9,61 ) = 0,52 35,67 18,37

HH-I 11,28 x 2,50 = 28,20 32,75 923,68

H'H-I 0,5 x 2,50 ( 11,69 - 11,28 ) = 0,52 33,17 17,08

HJ-K 13,97 x 3,53 = 49,33 29,74 1466,74

H'J-K 0,5 x 3,53 ( 14,56 - 13,97 ) = 1,03 30,32 31,14

HL-M 7,35 x 18,97 = 139,48 15,49 2159,84

H'L-M 0,5 x 18,97 ( 10,48 - 7,35 ) = 29,66 18,65 552,98

HN-O 9,36 x 3,00 = 28,09 1,50 42,14

H'N-O 0,5 x 3,00 ( 9,86 - 9,36 ) = 0,74 2,00 1,48

∑ (+) 348 (+) 7881,36

(–) (–)

Rekapitulasi Gaya dan Momen pada Bendung

ItemGaya Horisontal

(T)Gaya Vertikal

(T)Momen (T.m)

MT MG

Berat Sendiri 0,00 417,38 -10216,91 0,00

Gaya Gempa 398,61 0,00 0,00 2063,00

Tekanan lumpur 1,96 0,00 0,00 22,95

Tekanan tanah 0,62 0,00 0,00 21,06

Tekanan hidrostatis7,53 0,00 0,00 88,14

MAN

Tekanan hidrostatis36,04 93,31 -1646,33 477,53

MAB

Gaya uplift MAN 198,75 250,00 5129,28 833,96

Gaya uplift MAB (efektif 70%)

202,23 243,60 5516,95 896,00

Σ MAN 607,47 667,38 -5087,63 3008,05

Σ MAB 639,46 754,29 -6346,29 3459,48

Kontrol Stabilitas Bendung

- Kontrol terhadap guling

Momen Tahan (MT) harus lebih besar dari Momen Guling (MG), dihitung

dengan rumus :

SI-311 Bangunan Air

Sf = MTMG

Dimana : Sf = safety factor (faktor keamanan) = 1,5

MT = jumlah momen tahan

MG = jumlah momen guling

Maka,

Untuk air normal

Sf = MTMG

= 5087,633008,05

= 1,69 1,5 OK !

Untuk air banjir

Sf = MTMG

= 6346,293459,48

= 1,83 1,5 OK !

- Kontrol terhadap geser

Kontruksi tidak boleh bergeser, dihitung dengan rumus :

Sf = f VH

Dimana : Sf = safety factor (faktor keamanan) = 1,2

f = koefisien gesekan antara konstruksi dengan tanah dasar

V = jumlah gaya vertikal

H = jumlah gaya horizontal

SI-311 Bangunan Air

Digunakan f = 0,75 (pasangan batu)

kondisi saat Muka Air Normal ; gaya gempa diabaikan

Maka,

Untuk air normal

Sf = f VH

= 0,75 667,38208,86

= 3,19 1,2 OK !

Untuk air banjir

Sf = f VH

= 0,75 754,29639,46

= 1,21 1,2 OK !

SI-311 Bangunan Air

BAB VII

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil perhitungan Perencanaan Bendung Tetap, maka diperoleh :

o Lebar Efektif (Beff) = 12,41 m

o Tinggi Mercu (P) = 3,88 m

o Tinggi Muka Air diatas Mercu (Hd) = 4,61 m

o Tipe Kolam Olak/Peredam Energi USBR IV, direncanakan panjang

kolam olak/peredam energi 29,035 m

o Pintu Pengambil, direncanakan 3 buah pintu dengan lebar 1,5 m dan

tinggi 1,6 m

o Pintu Pembilas Bawah/Under Sluice, direncanakan 1 buah pintu

dengan lebar 1 m dan tinggi 3,88 m sedangkan untuk lubang pembilas

bawah/under sluice direncanakan 1 buah lubang saluran dengan

tinggi 1,6 m dan lebar 1 m

o Kolam Lumpur, direncanakan bentuk trapesium dengan lebar 15 m

dan panjang kolam lumpur 111,5 m

o Lantai Muka, direncanakan dengan panjang 68 m

o Bendung aman terhadap guling dan juga aman terhadap geser

SI-311 Bangunan Air

SI-311 Bangunan Air

Tugas Besar Banguan Air

Documents

Transcript of Tugas Besar Banguan Air