Get documents about "Perencanaan Bendungan
Shared by: djobel
-
Stats
- views:
- 11498
- posted:
- 7/18/2010
- language:
- Indonesian
- pages:
- 37
Document Sample
BAB VI
PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA
4.1 Tinggi Air Diatas Mercu Bendung
4.1.1 Rating Curve Sungai Sebelum Ada Bendung
1
1
20 m
Data-data :
- Kemiringan dasar sungai rata-rat (I) =0,004
- Jenis tanah pada lokasi bendung = pasir kasar
- Koefisien kekasaran manning (n) = 0,025
- Elevasi dasar sungai = + 484.747 m
Menghitung A,P,R,V dan Q
Luas penampang basah (A)
A = ( b + m*h ) *h Tg α = 1/m
= ( 20+ 1*1 ) *1 m=1
= 21m2
Keliling penampang basah (P)
P = b + 2*h √ m2 + 1
= 20 + 2*1 √ 12 + 1
= 22,828 m
Jari-jari hidraulis (R)
R=A/P
= 21/ 22,828 = 0,919 m
Kecepatan (V)
V = 1/n * R2/3 * I1/2
= (1/0,025) * 0,9192/3 * 0,0041/2
= 2,392 m/dt
Debit sungai (Q)
Q=A*V
= 21 * 2,392 = 50.236 m3/dt
untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan !!
Elevasi H A P R V Q
(m) (m2) (m) (m) (m) (m/dt) (m3/dt)
484.747 0 0 20 0 0 0
494.253 1 21 22.8284 0.9199 2.3922 50.2363
504.747 2 44 25.6569 1.7149 3.6311 159.7679
514.253 3 69 28.4853 2.4223 4.5764 315.7710
524.747 4 96 31.3137 3.0657 5.3588 514.4472
534.253 5 125 34.1421 3.6612 6.0355 754.4404
544.747 6 156 36.9706 4.2196 6.6377 1035.4866
554.253 7 189 39.7990 4.7489 7.1846 1357.8972
564.747 8 224 42.6274 5.2548 7.6889 1722.3146
574.253 9 261 45.4559 5.7418 8.1593 2129.5825
584.747 10 300 48.2843 6.2132 8.6022 2580.6709
594.253 11 341 51.1127 6.6715 9.0224 3076.6312
604.747 12 384 53.9411 7.1189 9.4234 3618.5675
Perhitungan ditabelkan sampai mencapai debit banjir rencana, Q100 = 200 m3/dt, maka
untuk mengetahui h diperoleh dengan interpolasi.
Menghitung kedalaman air (h)
Pada saaat Q = 200 m3/dt
( 200 159 .767 )
h 2 *( 3 2 )
( 315 .771 159 .767 )
= 2,257 m
4.1.2 Elevasi Mercu Bendung
Elevasi mercu bendung ditentukan oleh beberapa faktor antara lain :
o Elevasi sawah tertinggi : + 600.740 m
o Tinggi genangan : 0,10 m
o Kehilangan tekanan
- dari saluran tersier ke sawah : 0,10 m
- dari saluran induk ketersier : 0,10 m
- sepanjang saluran : 0,15 m
- pada bangunan ukur : 0,40 m
- pada bangunan pelimpah : 0,15 m
- pada bangunan pengambilan : 0,18 m
- untuk eksploitasi : 0,10 m
- kemiringan saluran : 0,117 m
total : 1,297 m
o Elevasi dasar sungai dilokasi bendung = + 484.747 m
o Elev bendung = Elev sawah tertinggi + total kehilangan tekan
= 600.740 + 1,297 + 0,10
= 602.137 m
Jadi ketinggian mercu bendung = elev bendung-elev dasar sungai
P = 602.137 – 600.740 = 1.397 m
Diambil P ~ 1.4 m
Hd
P= 1.4 m
∆Hf
d2
d1
4.1.3 Lebar Bendung
Lebar bendung adalah jarak tembok pangkal satu dengan tembok sisi lainnya.
Lebar bendung sebenarnya adalah lebar bendung total yang telah dikurangi oleh
tebal pilar.
Lebar efektif adalah lebar sebenarnya yang telah diperhitungkan dengan
koedisien pilar dan koefisien konstraksi.
Rumus :
L’ = B - ∑t
L = L’ – 2 *( n.Kp + Ka ) *He
Dimana :
L = lebar bendung efektif (m)
L’ = lebar bendung sebenarnya (m)
N = jumlah pilar
Kp = koefisien konstraksi pilar
Ka = koefisien konstraksi dinding samping
He = tinggi tekanan total diatas mercu
B = lebar bendung
∑t = jumlah tebal pintu penguras
Pada setiap bendung terdapat banunan penguras yang berfungsi mengurangi
banyaknya bahan padat yang masuk pintu pengambilan. Bangunan penguras
biasanya diletakkan pada sisi tegak lurus as bendung, dengan maksud supaya air
yang mengalir melewati bangunan penguras sejajar dengan mercu bendung
,sehingga :
~ lebar bendung (B) = 20+ ( 2 * 2,257 ) = 24.514 m
~ direncanakan dipakai 2 pilar dengan tebal pilar @ 1m
~ lebar bendung sebenarnya
L’ = 24.514 – 2 *1 = 22.514 m
~ Harga koefisien Kp & Ka dilihat pada tabel 4.1 ( KP.02 hal-40 )
Kp = 0,01 ( untuk pilar berujung bulat )
Ka = 0,10 ( untuk pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90o
Kearah aliran dengan 0,5 Hi > r > 0,15 Hi )
~ lebar bendung efektif
L = L’ – 2 *( n.Kp + Ka ) * He
= 22.514 – 2 * ( 2 *0,01 + 0,10 ) * He
= 22.514 – 0,24 He
4.1.4 Perhitungan Lebar Pintu Penguras
Beberapa pedoman yang dipakai dalam perencanaan
1. b = 0,5 * lebar bangunan utama
2. b = 1,5 m ( syarat minimum )
3. lebar pembilas ditambah tebal lebar pembagi sebaiknya sama dengan 1/6 –
1/10 dari lebar bersih bendung , untuk sungai yang lebarnya kurang dari 100
m ( KP. 02 hal-88 ).
Dalam perencanaan ini digunakan alternatif ketiga
b = 1/10 * 22.514 m = 2.2514 m
4.1.5 Perhitungan Tinggi Air Diatas Mercu
Bangunan ini direncanakan memakai mercu type Ogee, sehingga debit yang
melimpah diatas mercu ;
Q = C * L * He3/2
Dimana :
Q = debit rencana yang melewati mercu (m3/dt)
C = koefisien pengaliran
L = lebar efektif bendung (m)
He = tinggi energi diatas mercu (m)
Harga C dipengaruhi beberapa faktor antara lain :
- kedalam air disaluran hulu
- tinggi mercu bendung dari dasar sungai
- tinggi air diatas mercu bendung
- kemiringan permukaan bendung dibagian hulu
- tinggi muka air di bagian hilir
- bentuk mercu bendung
Besarnya harga C dihitung dengan rumus ;
0, 99
Hd
Cd 2,2 0,0416
P
1 2a He / Hd
C 1,6 *
1 a He / Hd
dimana :
Cd = koefisien debit pada saat He=Hd
Hd = tinggi tekan rencana diatas mercu (m)
P = tinggi bendung
C = koefisien pengaliran
a = konstanta yang didapat pada saat He=Hd dan Cd=C
dari persamaan diatas harga konstanta a bisa dihitung ;
1 2a He / Hd
0, 99
Hd
1,6 * 2,2 0,0416
1 a He / Hd P
0,6 0,0416 Hd / P
0, 99
a
1 0,0416 Hd / P
0, 99
dari rumus debit :
Q = C * L * He3/2
2/3
Q
C* L
He
Q direncanakan dengan kala ulang 100 th dan ditentukan sebesar 200 m3/dt,
dengan asumsi He=Hd dan C=Cd, maka;
2/3
Q
Hd dimana; L = 22.514 - 0,24 He
C*L
dengan trial and error diperoleh nilai Cd = 2,185 dan He = 2,424
sehingga untuk masing-masing nilai He bisa dihitung nilai C dan Q
Elevasi He C L Q
(m) (m) (m) (m3/dtk)
484 0 2.20 22.51 0.0
494 1 2.17 22.27 48.3
504 2 2.14 22.03 133.4
514 3 2.11 21.79 239.1
524 4 2.08 21.55 359.1
534 5 2.05 21.31 489.3
544 6 2.02 21.07 627.0
554 7 2.00 20.83 769.9
564 8 1.97 20.59 916.3
574 9 1.94 20.35 1064.8
584 10 1.91 20.11 1214.0
594 11 1.88 19.87 1363.0
604 12 1.85 19.63 1510.7
614 14 1.79 19.15 1799.5
4.1.6 Perhitungan Aliran Balik
Aliran balik adalah suatu bentuk aliran yang arahnya kehulu, diakibatkan oleh
adanya bendung di badan sungai.
Aliran balik ini dapat dihitung panjangnya mulai dari tubuh bendung sampai
kehulu.
Data-data :
~ Kemiringan dasar sungai (I) : 0,004
~ Kedalaman air banjir Q100 sebelum ada bendung : 2,123 m
~ Tinggi air banjir maksimum setelah pembendungan (He): 2,424 m
~ h = tinggi air diatas mercu + elev mercu – elev sebelum pembendungan
= 2,424 + 1.4 – 2,123 = 1.701 m
Persamaan panjang aliran balik
x2 I 2
xI h z 0
4h
x 2 * 0,004 2
x * 0,004 1.701 0 0
4 * 1.701
2.351.10-6x2 - 0,004x + 1.701 = 0
diperoleh x = 3555,55 m
jadi jarak kurva aliran balik adalah 3555,55 m dari as bendung ke arah hulu.
x =3555,55 m
4.2 Desain Penampang Lintang Dan Lengkung Bendung
Bentuk mercu ini direncanakan menggunakan type Ogee, dengan bagian muka
tegak. Sedangkan bagian lengkung dari mercu bendung diberikan persamaan :
X n k * Hd n 1 * Y (KP. 02 hal-46)
dimana :
x = jarak horisontal
y = jarak vertikal
Hd = tinggi tekan rencana
k = tergantung pada kemiringan permukaan hilir (lihat KP. 02 hal-48)
n = parameter
sehingga persamaan lengkungnya x1, 776 1,873 Hd 0, 776 y
X 1,776 1,873 * 2,424 0,776 Y
y 0,268 x1, 776
Tabel perhitungan.
Titik X (m) Y (m)
1 0.500 0.078
2 1.000 0.268
3 1.500 0.551
4 2.000 0.918
5 2.500 1.364
6 3.000 1.886
7 3.500 2.480
8 4.000 3.143
9 4.500 3.875
10 5.000 4.672
11 5.500 5.534
12 6.000 6.458
13 6.500 7.445
Diket :
Tinggi mercu (y) = 1.4 m
Dengan interpolasi diperoleh ;
x 2.5
1.886 1.364 * 0,5
2.480 1.364
= 2.73 m
lebar tubuh bendung = x + 0,282 Hd
= 2.73 + (0,282*2,424) = 3.41 m
Penampang lintang bagian muka :
R = 0,5 Hd = 1,212
r = 0,2 Hd = 0,485
x1 = 0,175 Hd = 0,424
x2 = 0,282 Hd = 0,683
Penampang lintang bagian belakang
Bagian belakang titik – titik koordinatnya telah dihitung dengan persamaan Y= 0,268
X1,776
Untuk menentukan lengkung akhir, harus memenuhi syarat dy/dx = 0
Kemiringan dibawah ambang rencana 1:1, maka :
dy/dx = 0,286 * 1,776 X0,776
x 0,776 = 2,101 m
x = 2,603 m
y = 1,466 m
jadi batas akhir lengkung belakang adalah (x,y) : (2,603 ; 1,446)
4.3 Desain Kolam Olak (Peredam Energi)
Aliran air yang telah melewati mercu pelimpah mempunyai kecepatan yang
sangat tinggi, dengan kondisi ini dapat menimbulkan kerusakan berupa penggerusan
pada bagian belakang pelimpah. Sehingga menyebabkan terganggunya kestabilan
bendung tersebut.
Untuk menghindari hal itu, upaya untuk mengubah kondisi aliran superkritis
menjadi subkritis yaitu dengan jaln meredam energi aliran tersebut.
Untuk pemilihan tipenya digunakan bilangan Froude :
V
Fr
g *d
dimana :
Fr = bilangan Froude
V = kecepatan aliran (m/dt)
g = percepatan gravitasi (9,8 m2/dt)
d = kedalaman air (m)
Hd V02/2g
∆Hf
V12/2g
P= 1.4 m
1
1
V22/2g
d2
d1
Berdasarkan bilangan Froude, dapat dibuat pengelompokan berikut :
1. Untuk Fr ≤ 1,7 tidak diperlukan kolam olak. Pada saluran tanah bagian hilir harus
dilindungi dari bahaya erosi, saluran pasangan batu atau beton tidak memerlukan
lindungan husus.
2. Bila 1,7 ≤ Fr ≤ 2,5 kolam olak diperlukan untuk meredam energi secara efektif.
Pada umumnya kolam olak dengan ambang ujung mampu bekerja dengan baik,
untuk penurunan muka air ∆z < 1,5 m dapat dipakai bangunan terjun tegak.
3. Jika 2,5 ≤ Fr ≤ 4,5 maka akan timbul loncatan yang tidak terbentuk dengan baik,
dan akan timbul gelombang sampai jarak yang jauh dari saluran. Cara
mengatasinya adalah dengan mengusahakan agar kolam olak untuk bilangan
froude ini mampu menimbulkan olakan (turbulensi) yang tinggi dengan blok
halngnya, atau menambah intensitas psarannya dengan pemasangan blok depan
kolam. Blok ini harus berukuran besar (USBR tipe IV)
4. kalau Fr ≥ 4,5 ini merupakan kolam olak yang paling ekonomis, karena kolam ini
pendek. Tipe ini termasuk USBR tipe III yang dilengkapi dengan blok depan dan
blok halang.
Kedalam air pada kaki belakang pelimpah diperoleh dengan persamaan energi
sepanjang suatu garis arus diantara tinggi air maksimum diatas mercu dan pada kaki
bendung pelimpah.
2
V1
P He d1
2g
dimana :
P = tinggi bendung (m)
He = ketinggian air maksimum diatas bendung (m)
d1 = kedalaman air pada kaki pelimpah (m)
V1 = kecepatan aliran rata-rata pada kaki belakng pelimpah pada saat Q100
Data-data :
P = 1.4 m
He = Hd = 2,424 m
Q100 = 200 m3/dt
L = 21.93 m
Kecepatan air dihulu bendung :
A = L * (P + Hd)
= 21.93 * ( 1.4 + 2,424 )
= 74.422 m2
jadi ;
Q
Vo =
A
= 200 / 74.422 = 2.687 m/dt
besarnya kecepatan aliran :
Q
V1 =
L*d
200
= = 9.119 /d1
21 .93 * d 1
dari persamaan energi :
2
V1
P He d1
2g
1.4 + 2,424 = d1 + (9.119*2 / 2*9,8 d12)
d3 – 3.393 d2 + 4.242 = 0
dengan trial and error diperoleh , d1 = 0,632 m
Kecepatan air pada penampang (V1)
9.119
V1 = = 14.428 m/dt
0,632
Jadi ;
2
V1 14.4282
= 10.621 m
2g 2 * 9,8
Tinggi Loncatan Air
Persamaan untuk menghitung tinggi loncatan air dapat digunakan persamaan
untuk kedalaman konjugasi
d2
1 / 2 1 8 Fr 2 1 …( KP.02 hal-56 )
d1
d1
d2 1 8 Fr 2 1
2
dimana :
d1 = kedalaman air diawal loncat air (m)
d2 = kedalaman air diatas ambang ujung (m)
Fr = bilangan Froude
g = percepatan gravitasi (9,8 m/dt2)
tinggi loncatan air :
V1
Fr =
g *d
14 .428
= = 5.799
9,8 * 0,632
0,632
d2 = 1 8 * 5,799 2 1
2
= 5.415 m
jadi kedalaman air pada kolam olak adalah kecepatan penampang 2 (V2) adalah :
9.119
V2 = = 1,684 m/dt
5.415
2
V2 1,684 2
Maka : = 0,144 m
2g 2 * 9,8
sehingga persamaan energi pada penampang 2 adalah
2
V2
P He d 2 hf
2g
1.4 + 2,424 = 5.415 + 0,144 + ∆ hf
∆ hf = 4,75 m
4.3.2 Elevasi Dasar Kolam Olakan .
d
Z D
P= 1.4 m
Dimana :
D = H + 1,1*Z
H = 1,5 * d
= 1,5 * 2,424 = 3,636 m
Z = ∆ hf + V22/2g
= 4,75 + 0,144= 4,894 m
sehingga ; D = 3,636 + (1,1*4,894)
= 9,019 m
elevasi dasar kolam olak = elev mercu – D
= 602.137 – 9,019
= 593.118 m
Untuk mendapatkan tipe kolam olak, harus berdasarkan bilangan Froude .
Dari nilai Fr = 5,799
Maka jenis kolam olak yang digunakan adalah USBR tipe III yang dilengkapi dengan
blok halang dan blok depan ( KP.02 hal-59 )
Untuk Fr = 5,799 diperoleh L/d2 = 4.049
Sedang d2 = 5.415 m
Maka L = 5.415 * 4.049 = 21.93 m ≈ 22 m
Desain Apron
Panjang dan tebal apron dibelakang serta didepan bendung direncanakan untuk
menahan gaya uplift pada kondisi serta mengurangi hidraulis.
Data-data :
Elevasi air dihulu pada saat banjir
= Elev mercu + Hd
= 602.137 + 2,424 = + 604.561 m
Elevasi air dihilir pada saat banjir
= Elev dasar kolam olak + d2
= 593.118 + 5.415 = + 598.533 m
maka ∆H banjir = 604.561 – 598.533
= 6.028 m
Elevasi air normal di hulu = + 602.137 m
Elevasi air normal di hilir = + 593.118 m
Maka ∆H normal = 602.137 – 593.118
= 9,019 m
Panjang Creep Line
Lv = 3,5 + (3*2) + 2,5 + (4*2) + 1 + 3,5 + (5*2) + 3,943
= 38,443 m
LH = 8 + 10 + 10,5
= 28,5 m
Harga mminimum angka rembesan clane (CL) untuk berbagai kondisi tanah (KP.02
hal-126) pada daerah rencana bendung. Untuk kondisi tanah pasir kasar CL= 5,0
sedangkan besarnya Z = 9,019m
Maka harga Creep line :
Lv 1 / 3LH
CL
Z
dimana :
CL = Angka rembesan line
Lv = jumlah panjang vertikal (m)
LH = jumlah panjang horisontal (m)
Z = beda tinggi muka air pada kondisi kering (m)
Lv 1 / 3LH
CL
Z
38,443 1 / 3 * 28,5
5,292 > 5 …. OK!!
9,019
4.5 Desain Tinggi jagaan
Tinggi jagaan pada bangunan pelimpah / bendung direncanakan untuk
menghindari adanya limpasan ombak maupun benda-benda padat yang terapung pada
aliran. Tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari muka air sampai keujung dinding /
deleserle.
Perhitungan untuk memperoleh tinggi jagaan digunakan Rumus :
Fb = 0,6 + 0,037 * V * d1/3 ( Teknik bendungan Pak Sastro)
Dimana :
Fb = tinggi jagaan (m)
V = kecepatan aliran (m/dt)
d = kedalaman air (m)
4.5.1 Desain Jagaan Pada Kolam Olakan
Kecepatan aliran pada kolam Olak (V2)
V2 = 1,684 m/dt
d2 = 5.415 m
Fb2 = 0,6 + ( 0,037 * 1,684 * 5.4151/3 )
= 0,709 m
4.5.2 Tinggi Jagaan Pada Chute (Penampang I)
Kecepatan aliran pada penampang I (V1)
V1 = 14.428 m/dt
d1 = 0,632 m
Fb1 = 0,6 + ( 0,037 * 14.428 * 0,6321/3 )
= 1,058m
4.5.3 Tinggi Jagaan Pada Upstream Bendung
Kecepatan aliran pada upstream (V0)
Vo = 2.687 m/dt
Hd = 2,424 m
Fb1 = 0,6 + ( 0,037 * 2.687 * 2,4241/3 ) = = 0,733 m
Keterangan :
Pada pelaksanaan konstruksi tinggi jagaan pada hasil perhitungan biasanya diambil 2
kalinya untuk menjaga keamanan.
4.6 Desain Pintu Pengambilan
Pintu pengambilan adalah pintu tempat masuknya air untuk dialirkan kesaluran
primer. Ukuran dari pintu harus sesuai dengan debit rencana untuk saluran irigasi.
4.6.1 Dimensi Pintu Pengambilan
Dapat dihitung dengan Rumus :
Q=V*A
=μ*b*a√2gZ (KP. 02 hal-84)
dimana :
Q = debit rencana yang masuk untuk saluran irigasi (m3/dt)
μ = koefisien debit ( = 0,8 )
b = lebar bukaan (m)
a = tinggi jagaaan (m)
g = percepatan gravitasi ( 9,8 m/dt2)
Z = kehilangan tinggi energi pada bukaan ( = 0,15 m )
Elevasi ambang bangunan pengambilan ditentukan dari tinggi dasar Sungai,
ambang direncana di atas dasar dengan ketentuan sebagai berikut :
- 0,50 m jika sungai hanya mengangkut lanau
- 1,0 m bila mengangkut pasir dan kerikil
- 1,50 m kalau sungai mengangkut bongkah batu
Data :
Kebutuhan air tanam : 1,1/dt/Ha
Luas daerah irigasi : 1901 Ha
Debit yang dibutuhkan : q * A * 1,2
: 1,1 * 1901 * 1,2
: 2.50932 m3/dt
μ : 0,8
tinggi bersih bukaan pintu direncanakan = 1m
lebar bersih bukaan dicari ….?
Maka ;
Q = 0,8 * b * 1 √ 2*9,8*0,2
b = 2.509 / 0,8 * 1,980
b= 1 m
karena Qrenc > Qdbtkan ,maka b diambil =1,2 m
4.6.2 Elevasi Pintu Pengambilan
Elevasi pintu pengambilan direncanakan terletak sejajar elevasi mercu bendung
dikurangi dengan tinggi bukaan.
Elev pintu pengambilan = elev mercu – tinggi bukaan
= 602.137 – 1,20
= 600.937 m
4.6.3 Kapasitas Bangunan Pengambilan
Berdasarkan data perencanaan yang ada, maka kapasitas bangunan pengambilan
direncanakan melebihi Qrencana yaitu direncanakan sebesar Q = 1,9 m3/dt ,
dengan ;
Tinggi bersih bukaan = 1,0 m
Direncanakan 2 bukaan pintu , maka @ tingginya = 0,5 m
Dengan lebar bukaan = 1,2 m
Jadi lebar total pintu pengambilan = (1,2 *2) + 1
= 3,40 cm
4.7 Desain Pintu Pembilas
Air yang mengalir pada sungai yang akan dibangun bendung banyak
mengandung atau membawa sedimen. Agar sedimen tidak masuk ke intake maka
perlu diadakan pembilasan. Dalam pembilasan ini sedimen yang mengendap di buang
kesungai utama, untuk melakukan pembilasan ini diperlukan bangunan pembilas.
4.7.1 Dimensi Pintu Pembilas
1. Kecepatan pembilasan
V = 1,5 * C * √d
C = koefisien sedimen ( = 3,2 )
d = diameter maksimum sedimen ( =0,2 )
V = 1,5 * 3,2 * √ 0,2
= 2,147 m/dt
2. Kecepatan kritis dan kedalam kritis
Kedalaman kritis
q2
hc 3
g
kecepatan kritis
Vc g * hc
Debit rencana permeter lebar
q = Q/L (sub Bab 4.1.3)
q = 1,9 / 1,25 = 1,52 m3/dt/m
maka :
1,52
hc 3
= 0,618 m
9,8
Vc 9,8 * 0,618
= 2,46 m/dt > 2,147 m/dt …. OK !!
3. Kemiringan lantai penguras
Untuk mempertahankan V= 2,46 m/dt
V = 1/n * R1/3 * S1/2
Pada saat R = hc maka V = Vc
Vc = Vg * hc
2
g * hc * n
S
R
2/3
2
9,8 * 0,618 * 0,025
0,0435
0,5472 / 3
4. Tinggi bukaan maksimum rencana
Dihitung pada keadaan Vc = 2,46 m/dt dengan Hd = 2,424 m
S= 0,0435
Desain Dimensi Kantong Lumpur
Pengertian kantong lumpur adalah sebagian dari bangunan utama atau
merupakan bangunan pelengkap yang mempunyai fungsi untuk mengendapkan
lumpur yang masuk kesaluran.
Kantong lumpur ditempatkan dibelakang intake kemudian hasil dari pembilasan
dibuang melalui saluran pembuang.
Langkah – langkah perencanaan
Ukuran partikel rencana
Menentukan ukuran partikel rencana yang akan masuk kejaringan irigasi, kantong
lumpur mengendapkan fraksi sedimen yang lebih besar dari fraksi pasir halus (0,06
– 0,07 mm)
Diperkirakan diameter sedimen 0,7μm = 0,07 mm (KP.02 hal-136)
Sedimen ini terangkut oleh aliran sebagai sedimen layang.
Volume kantong lumpur / volume tampungan
Volume bahan layang yang harus diendapkan , dimisalkan 0,5 0/00 (permil) dari
volume air yng mengalir melalui kantong lumpur (KP.02 hal-136)
Debit pengambilan rencana Qn = 1,90 m3/dt. Jarak waktu pembersihan /pembilasan
kantong lumpur untuk tujuan dan perencanaan biasanya diambil dua minggu
(KP.02 hal-145)
V = 0,0005 * Qn * T
= 0,0005 * 1,90 * (2*7*24*3600)
= 1149,12 m3
Luas rata- rata perkiraan kantong lumpur
Membuat perkiraan awal luas rata-rata permukaan kantong lumpur dengan rumus :
Qn
LB
W
dimana :
L = panjang kantong lumpur (m)
B = lebar rata-rata profil penampang (m)
Q = kebutuhan pengambilan rencana (m3/dt)
W = kecepatan endap partikel rencana (m/dt)
Untuk kecepatan endap (W) dapat dibaca dari Gbr. 7.4 (KP.02 hal-143)
- diameter partikel (d) = 0,07 mm
- faktor tekuk = 0,7 (untuk pasir alamiah)
- dipakai suhu air 20o
berdasarkan data tersebut dari grafik 7.4 diperoleh kecepatan endap
w = 4 mm/dt
maka LB = Qn / w
= 1,90 / 0,004 = 475 m2
L
L/B > 8 , maka >8
396 / L
L2 > 3800
L > 61,64 m
61,64 / B > 8
B < 7,705 m
Maka direncanakan :
L = 62 m
B = 7,5 m
L/B = 8,267 > 8 …. OK!!
Kemiringan energi dikantong lumpur selama eksploitasi normar (in)
Biasanya nilai Vn diambil 0,4 m/dt agar partikel-partikel yang lebih besar tidak
langsung mengendap dihilir pengambilan ( hulu kantong lumpur).
Harga Ks dapat diambil 45 (KP.03 hal-40) untuk beton.
Luas penampang basah (A)
Qn 1,90
An = 4,75 m2
Vn 0,4
dengan lebar rata-rata (B) = 7,5 m
kedalaman air (hn) menjadi
An
hn = 4,75 / 7,5 = 0,633 m
B
hn
b
B
Gbr. Potongan melintang kantong
lumpur dalam keadaan penuh Qn
sehingga :
b = B-2 (m*hn)
= 7,5 – 2 (1*0,633)
= 5,734 m
keliling basah (Pn)
Pn = b + 2*hn √1+m2
= 5,734 + 2*0,633*√2
= 7,524 m
jari-jari hidraulis (R)
Rn = An/Pn = 4,75/7,524 = 0,63 m
Sehingga :
Vn = k*R2/3*Sn12
2
Vn
k * R2 / 3
Sn
2
0,4
2/3
= 1,463.10-4
45 * 0,63
Kemiringan energi selama pembilasan (Ss)
Pada saat kantong lumpur dalam keadaan kosong, kecepatan rata-rat yang
diperlukan selama pembilasan untuk pasir kasar Vs = 1,5 m/dt. (KP.02 hal-146)
Debit untuk pembilasan :
Qs = 1,2 * Qn
= 1,2 * 1,90 = 2,28 m3/dt
Penampang basah pada saat pembilasan (As)
Qs
As = 2,28 / 1,5 = 1,52 m2
Vs
hs
b
B
Gbr. Potongan melintang kantong
lumpur dalam keadaan kosong Qs
Lebar dasar (b) = 5,734 m
As = bs*hs
1,52 = 5,734 * hs
hs = 0,265 m
Jari-jari hidraulis (Rs) :
As
Rs
Ps
1,52 *
= = 0,2426 m
5,734 (2 * 0,265 )
untuk pembilasan koefisien kekasaran adalah 40 (KP.03 hal-30), maka besarnya
kemiringan saluran pada saat pembilasan :
Vs = k * R2/3 * S1/2
2
Vs
Ss 2/3
k*R
2
1,5
2/3
= 9,294.10-3
40 * 0,243
pada saat pembilasan harus diusahakan kecepatan alirannya dalam subkritis (Fr <
1) hal ini untuk menghindari gerusan pada saluran akibat kecepatan aliran.
Vs
Fr
g * hs
1,5
= 0,93 < 1 …. OK!
9,8 * 0,265
Tegangan geser kritis
cr * g * hs * Ss
= 1000 * 9,8 * 0,265 * 9,294.10-3
= 24,136 N/m2
Panjang sand trap
volume sand trap yang diperlukan :
V = 1149 m3
Rumus volume sand trap :
V = (0,5*b*L) + 0,5 (Ss-Sn)*b*L2
= (0,5 * 5,734 L ) + 0,5 * ( 9,294.103-1,463.10-4)* 5,734 * L2
1149 - 2,867 L + 0,0224 L2 = 0
Sn=1,463.10-4
is= 9,294.10-3
L = 172 m
Gambar. Potongan memanjang kantong lumpur.
Dari persamaan diatas diperoleh :
L = 171,36 m ≈ 172 m
Pengecekan efisiensi
Efisiensi pengendapan partikel sedimen dapat dicek dengan menggunakan diagram
Camp.
Data-data :
L = 172 m
Hn = 0,633 m
Vn = 0,4 m/dt
Kecepatan endap rencana dapat disesuaikan :
hn L
W Vn
hn * Vn
W
L
= (0,633*0,4)/172 = 1,472.10-3 m/dt
Berdasarkan Gbr. 7.4 diperoleh nilai do = 0,046 mm
Farksi rencana 0,007 mm dengan kecepatan endap 0,004 m/dt
W = 0,004 m/dt
Wo = 0,001472 m/dt
Vo = 0,4 m/dt
W 0,004
= 2,72
Wo 0,001472
W 0,004
= 0,01
Vo 0,4
Dari grafik Camp diperoleh efisiensi = 0,94
STABILITAS BENDUNG
Bagian hulu bendung dibuat pada endapan sungai, karakteristik tanah diperkirakan
dari hasil tes laboratorium untuk endapan sungai berupa pasir diambil harga 300 dan
kohesi C= 5 KN/m, permaebilitas adalah 10 m3/dt
Stabilitas bendung dapat dicek:
1. Selama debit sungai rendah, pada waktu muka air hulu hanya mencapi elevasi mercu
+ 602.137 m dan pada waktu bak atau kolam olak dikeringkan.
2. Selama terjadi banjir rencana.
tinggi ujung kolam olak dihilir terhadap dsar kolam olak = 0,603 m. Setelah mencari
jalur rembesan dan tekanan air, maka dapat ditentukan gaya-gaya yang bekerja pada
bendung:
- tekanan air (W1 - W35)
- tekanan tanah (S1 - S2)
- beban mati bendung (G1 - G19)
Untuk mengetahui keamanan dari tubuh bendung harus diadakan analisa stabilitas.
Dalam analisa stabilitas bendung perlu dilakukan kontrol terhadap :
1. Stabilitas terhadap Guling
MT
Keadaaan gempa Sf
MG
dengan :
Sf = angka keamanan
untuk kondisi normal Sf = 1,50
untuk kondisi ekstrim Sf = 1,25
MT = jumlah momen penahan (t.m)
MG = jumlah momen guling (t.m)
2. Stabilitas terhadap Geser
V
Keadaan gempa * f Sf
H
dengan :
Sf = angka keamanan
f = koefisien geser (tg φ)
V = jumlah gaya vertikal (ton)
H = jumlah gaya horizontal (ton)
3. Stabilitas tehadap daya dukung tanah
M L L
V 2 6
e
3 * V
maka m ax/ m in
3 * ( L / 2 e) * L
dengan :
e = eksentrisitas akibat beban yang bekerja
M = MT MG (t.m)
V = jumlah gaya vertikal (ton)
L = panjang apron (m)
Gaya-gaya resultante adalah :
RV = -99,863 ton
RH = 64,769 ton
M = MV + M H
= -1512,302 + 292,649
= -1219,653 ton.m
garis tangkap (line of action) gaya resultante sekarang dapat ditentukan
sehubungan dengan titik Y.
M H 292 ,649
H 4,518
RH 64 ,769
M V 1512 ,302
V 15,144
RV 99 ,863
tekanan tanah dibawah bendung dapat dihitung sebagai berikut :
panjang telapak pondasi L= 20,5 m
eksentrisitas:
L M L
e
2 RV 6
20 ,5 1219 ,653
1 / 6. * 20 ,5
2 99 ,863
= 1,963 < 3,417
bangunan aman terhadap bahaya guling selama terjadi ebit rendah.
Tekanan tanah
Rv 6 e
1
L L
99,863 6 *1,963
1
20,5 20,5
maks = 7,670 t/m2
m in = 2,072 t/m2
Daya dukung tanah yang diijinkan untuk pasir dan kerikil adalah 20 – 60 t/m2 ,
sehingga tanah OK.
Keamanan terhadap guling tanpa tekanan tanah pasif
Keamanan terhadap gelincir meliputi bagian tekana pasif diujung hilir konstruksi.
Karena perkembangan tekanan pasif memerlukan gerak, maka hanya separuh dari
tekanan yang benar-benar dihitung.
Juga, dengan mempertimbangkan gerusan yang mungkin terjadi sampai setengah
kedalaman pondasi, tekanan tanah pasif eP1 menjadi :
eP1 = 0,5 (ρs – ρw) * g * 0,5h * tg2 (450 + φ/2)
= 0,5 * (1,8 – 1 ) * 10 * 0,5 * 3,943 * tg2 (450 + 30/2)
= 23,658 ton/m
Tekanan tanah pasif menjadi :
EP1 = 1/2 * (0,5h * eP1)
= 1/2 * (0,5 * 3,943 * 23,658) =23,321 ton
Tekanan tanah pasif juga berkembang pada koperan C-D,G-H,M-N,Q-R dan U-V
sebesar 3,06-3,79-5,38-6,29-7,20
Keamanan terhadap guling sekarang menjadi (dengan f=0,50)
RV
S f*
RH EP1
99 ,863
0,5 *
62 ,841 49 ,378
= 3,709 > 2 …. OK!
tanpa tekana tanah pasif, keamanan terhadap guling menjadi :
RV
S f*
RH
= 0,5 * (99,863 / 62,841)
= 0,794 ….OK!
Keamanan terhadap erosi bawah tanah (piping)
Untuk mencegah pecahnya bagian hilir bangunan, harga keamanan terhadap erosi
tanah harus sekurang – kurangnya 2, keamanan dapat dihitung dengan rumus
berikut :
s (1 a / s)
S
hs
dimana :
S = faktor tekanan (S=2)
s = kedalaman tanah (3,943 m)
a = tebal lapisan lindung (diandaikan 0 m)
hs = tekanan air pada titik 0 m (4,640 – 3,943 = 0,697 m)
keamanan terhadap erosi bawah tanah menjadi :
3,943
S 5,657 2 …OK!
0,697
Keamanan terhadap gempa.
Dari peta daerah – daerah gempa, dapat dihitung koefisien gempa (lihat KP.06
Parameter Bangunan)
ad a ac * z m
ad
E
g
dimana :
ad = percepatan gempa rencana (cm/dt2)
n,m = koefisien jenis tanah (1,56 dan 0,89)
ac = percepatan gempa dasar (160 cm/dt2)
E = koefisien gempa
G = percepatan gravitasi (cm/dt2) = 10
Z = faktor yang bergantung pada letak geografis (0,56)
ad = 1,56 * ( 160 *0,56)0,899 = 85
E = 85 / 1000 = 0,085 < 0,10 → ambil E = 0,10
Gaya horisontal tambahan kearah hilir adalah :
He = E * G
= 0,10 * 226,82 = 22,682 ton
Dan akan bekerja dari pusat gravitasiyang telah dihitung diatas Momen tambahan
yang dipakai adalah :
He * h = 22,682 * 4,518 = 102,477 ton.m
Jumlah momen sekarang menjadi :
M = - 1219,653 + 102,477 = - 1117,176 ton.m
Eksentrisitas (Guling)
L M L
e
2 RV 6
= 10,25 – 1117,176 / 99,863
= 0,937 < 1,53 …OK!
Tekanan tanah
Rv 6 e
1
L L
= 6,207 ton/m2 < 20 ton/m2 …OK!
Gelincir :
RV
S f*
RH H e EP
99 ,863
0,5 *
62 ,841 1,02 49 ,378
= 3,405 > 1,25 … OK!
Gaya-gaya resultante adalah :
RV = -97,967 ton
RH = 91,606 ton
M = MV + M H
= -1458,605 + 539,405
= - 919,2 ton.m
garis tangkap (line of action) gaya resultante sekarang dapat ditentukan
sehubungan dengan titik Y.
M H 539 ,405
H 5,888
RH 91,606
M V 1458 ,605
V 14 ,889
RV 97 ,967
tekanan tanah dibawah bendung dapat dihitung sebagai berikut :
panjang telapak pondasi L= 20,5 m
eksentrisitas:
L M L
e
2 RV 6
20 ,5 919 ,2
1 / 6. * 20 ,5
2 97 ,967
= 0,867 < 3,417
bangunan aman terhadap bahaya guling selama terjadi ebit rendah.
Tekanan tanah
Rv 6e
1
L L
97,967 6 * 0,867
1
20,5 20,5
maks = 5,991 t/m2
m in = 3,566 t/m2
Daya dukung tanah yang diijinkan untuk pasir dan kerikil adalah 20 – 60 t/m2 ,
sehingga tanah OK.
Keamanan terhadap guling tanpa tekanan tanah pasif
Keamanan terhadap gelincir meliputi bagian tekana pasif diujung hilir konstruksi.
Karena perkembangan tekanan pasif memerlukan gerak, maka hanya separuh dari
tekanan yang benar-benar dihitung.
Juga, dengan mempertimbangkan gerusan yang mungkin terjadi sampai setengah
kedalaman pondasi, tekanan tanah pasif eP1 menjadi :
eP1 = 0,5 (ρs – ρw) * g * 0,5h * tg2 (450 + φ/2)
= 0,5 * (1,8 – 1 ) * 10 * 0,5 * 7,723 * tg2 (450 + 30/2)
= 46,338 ton/m
Tekanan tanah pasif menjadi :
EP1 = 1/2 * (0,5h * eP1)
= 1/2 * (0,5 * 3,943 * 46,338) = 45,678 ton
Tekanan tanah pasif juga berkembang pada koperan C-D,G-H,M-N,Q-R dan U-V
sebesar 2,35-2,91-3,57-4,47-5,53
Keamanan terhadap guling sekarang menjadi (dengan f=0,60)
RV
S f*
RH EP1
97 ,967
0,6 *
91,606 64 ,508
= 2,169 > 2 …. OK!
tanpa tekana tanah pasif, keamanan terhadap guling menjadi :
RV
S f*
RH
= 0,6 * (97,967 / 91,606)
= 0,642 ….OK!
Keamanan terhadap erosi bawah tanah (piping)
Untuk mencegah pecahnya bagian hilir bangunan, harga keamanan terhadap erosi
tanah harus sekurang – kurangnya 2, keamanan dapat dihitung dengan rumus
berikut :
s (1 a / s)
S
hs
dimana :
S = faktor tekanan (S=2)
s = kedalaman tanah (3,943 m)
a = tebal lapisan lindung (diandaikan 0 m)
hs = tekanan air pada titik 0 m (8,86 – 7,723 = 1,137 m)
keamanan terhadap erosi bawah tanah menjadi :
3,943
S 3,468 2 …OK!
1,137
Keamanan terhadap gempa.
Dari peta daerah – daerah gempa, dapat dihitung koefisien gempa (lihat KP.06
Parameter Bangunan)
ad a ac * z m
ad
E
g
dimana :
ad = percepatan gempa rencana (cm/dt2)
n,m = koefisien jenis tanah (1,56 dan 0,89)
ac = percepatan gempa dasar (160 cm/dt2)
E = koefisien gempa
G = percepatan gravitasi (cm/dt2) = 10
Z = faktor yang bergantung pada letak geografis (0,56)
ad = 1,56 * ( 160 *0,56)0,899 = 85
E = 85 / 1000 = 0,085 < 0,10 → ambil E = 0,10
Gaya horisontal tambahan kearah hilir adalah :
He = E * G
= 0,10 * 226,82 = 22,682 ton
Dan akan bekerja dari pusat gravitasiyang telah dihitung diatas Momen tambahan
yang dipakai adalah :
He * h = 22,682 * 5,888 = 133,55 ton.m
Jumlah momen sekarang menjadi :
M = - 919,20 + 133,55 = - 785,648 ton.m
Eksentrisitas (Guling)
L M L
e
2 RV 6
= 10,25 – 785,648 / 97,967
= 2,23 …OK!
Tekanan tanah
Rv 6 e
1
L L
= 7,90 ton/m2 < 20 ton/m2 …OK!
Gelincir :
RV
S f*
RH H e EP
97 ,967
0,6 *
91,606 1,335 64 ,508
= 2,067 > 1,25 … OK!
Related docs
