Docstoc

Bangunan_Bendung_2

Document Sample
Bangunan_Bendung_2 Powered By Docstoc
					                                            Bangunan Bendung 2010

                                  BANGUNAN BENDUNG

       Apabila elevasi muka air normal atau elevasi muka air yang terjadi saat debit yang mengalir
sebesar debit andalan tidak memenuhi kebutuhan, maka elevasi muka air tersebut harus dinaikkan
dengan cara membendung air sungai tersebut. Bendungan akan menimbulkan tampungan,
bendungan yang tinggi akan menimbulkan tampungan yang besar, menutup suatu areal tertentu yang
disebut daerah genangan atau waduk.
       Bendungan yang rendah menimbulkan tampungan memanjang pada alur sungainya sendiri.
Agar elevasi muka air saat banjir terkendali, kelebihan air langsung dibuang ke hilir. Bendungan
rendah tersebut untuk selanjutnya disebut bendung yang mempunyai fungsi utama untuk menaikkan
muka air, sedang besarnya tampungan memanjang tidak memberikan manfaat khusus sebagai
penyimpan cadangan air.
       Menurut sistem alirannya, bendung dibagi menjadi tiga tipe yaitu :
    - Bendung pelimpah atau bendung tetap
    - Bendung gerak
    - Bendung karet

(A). Bendung Pelimpah (Tetap)
       Tipe bangunan peninggi muka air yang sesuai digunakan untuk daerah yang cukup tinggi
adalah bendung pelimpah. Bendung ini dibuat melintang sungai untuk menghasilkan elevasi air
minimum agar air tersebut dapat memenuhi kebutuhan di suatu areal irigasi. Perencanaan hidraulis
bendung pelimpah akan dibicarakan secara rinci pada sub bab 3.1.

(B). Bendung Gerak Pintu Air.
       Bendung gerak merupakan bangunan pintu-pintu (pintu sorong, pintu radial dan sebagainya)
yang berfungsi untuk mengatur muka air di sungai. Di daerah-daerah alluvial yang datar dimana
meninggikan muka air dengan bendung pelimpah mempunyai konsekuensi yang luas (pembuatan
tanggul banjir yang sangat panjang), pemakaian konstruksi bendung gerak tersebut dianjurkan.
Pembuatan tanggul untuk menanggulagi kenaikan air akibat bendung tidak dianjurkan, karen muka
air menjadi lebih tinggi dibanding lahan di sekitarnya.
       Karena pengaturan elevasi muka air yang dibutuhkan dan elevasi muka air banjir dilakukan
oleh pintu-pintu air, maka bendung tipe ini membutuhkan eksploitasi/ pengaturan secara teliti dan
terus menerus.
Penggunaan bendung gerak dapat digunakan jika :
    - kemiringan dasar sungai landai
    - palung sungai lebar dan dangkal
    - peninggian dasar sungai akibat konstruksi bendung pelimpah tidak dapat diterima karena
       akan mengganggu bangunan-bangunan air yang telah ada.
    - kenaikan muka air saat banjir tidak aman melalui atas bendung pelimpah
    - pondasi harus kuat, pilar untuk pintu harus kaku dan penurunan tanah akan menyebabkan
       pintu-pintu itu tidak dapat dioperasikan.

(C). Bendung Karet
        Bendung karet merupakan bendung gerak dengan cara menggembung dan mengempis yang
diatur secara otomatis. Dibandingkan dengan bendung gerak pintu, ada beberapa manfaat lebih yang
dapat diperoleh, antara lain :
    - Dengan jalan menggembungkan akan diperoleh elevasi muka air yang dibutuhkan.
    - Dengan mengempiskan bendung pada saat terjadi banjir, elevasi muka air bisa diatur
        sehingga banjir tidak membahayakan daerah sekitarnya.




Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                                 1
                                             Bangunan Bendung 2010

3.1. Bendung Tetap.
3.1.1 Bentuk ambang bendung.
        Konstruksi ambang bendung dibuat dari beton atau pasangan batu, atau pasangan batu yang
dilapisi beton. Konstruksi tersebut hendaknya dirancang sedemikian rupa sehingga memenuhi
kondisi hidraulis yang baik. Mengingat bendung ini merupakan penghalang banjir, maka bentuk
ambang dirancang sedemikian rupa agar limpasan air yang terjadi tidak terlalu tinggi atau air dengan
segera mengalir kehilir, hal ini sangat mungkin jika bentuk ambang dipilih yang mempunyai
koefisien debit yang besar.
        Bentuk bagian atas ambang ini dimodifikasi dari bentuk aliran melalui ambang tajam seperti
gambar 3.1.

                                                    H


                           udara
                udara



                                                              3
                                                    Q  CLH       2

    bentuk aliran melalui ambang tajam
                                                    C  koefisien spillway

                     Gambar 3.1 Ambang Ogee yang dimodifikasi dari ambang tajam.

        Kecepatan air lewat ambang Ogee tinggi sekali sehingga bentuk puncak ambang harus
dibuat sedemikian rupa sehingga aliran menjadi licin (smooth).
        Bentuk yang baik adalah yang lengkung seperti bentuk aliran lewat ambang tajam. Karena
bentuknya merupakan gabungan antara peluap ambang tajam dan peluap ambang lebar maka secara
umum debit pelimpah adalah :
        Q  CLH 2
                  3
                                                                                3.1
yang mana :
        C = koefisien debit yang besarnya biasanya 1,6 – 2,2
        Q  Cw 2 g LH 2
                         3



        Biasanya harga C dipengaruhi oleh kontraksi dan besarnya tergantung dari aliran (H w) dan
kondisi aliran dari bagian hilir bendung. (walau H sama)




       Gambar 3.1b Koefisien debit C untuk hulu vertikal (Varsney)




Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                                   2
                                                                         Bangunan Bendung 2010

Contoh bentuk bendung dan koefisien debitnya seperti gambar 3.2



                               H1
                      Hw            Hd
                                                      0,175
                                                                                   x/Hd

                                                    0,2       0,5
                                                                                                         1,85
                                                                                             y   x 
                                                                                           2        
                                                    0,282

                                                              y/Hd                           Hd   Hd 
                                    P




                                                                                                                 0,33 0,67     1,00
         1,3
         1,2
                                                                                                   P/Hd = 0,20
         1,1
                                                                                                                              1,33
         1,0                             muka hulu vertikal
         0,9
         0,8
perbandi 0,7
ngan     0,6
H1/Hd 0,5
         0,4
         0,3
         0,2
         0,1
          0
               0,70            0,75                 0,80                 0,85             0,90          0,95                 1,00
                                                                     faktor koreksi C1

                               Gambar 3.2 Profil pelimpah Ogee
      Untuk selanjutnya air akan melalui saluran tajam di bagian hilir bendung seperti terlihat pada
gambar 3.3

                                                E

                                                                                                         y
                          muka air waduk tetap
                          kec. (v) = 0
                                                                                      dgn y agar E = di upstream
                                                                                                                         3
                                                                                                                 Q  CLH 2
                                                                                                                        1  2     1
                                                                                                                 Q  A  R 3  S 2
                                                                                                                        n

                                                 mild slope
                                                            critical slope


                                                                     steep slope

                          yc
                      y                                                              Sehubungan steep slope
                                                                                     maka, q > daripada di puncak spillway




                                                            q


   Gambar 3.3. Saluran di hilir bendung




Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                                                                       3
                                                         Bangunan Bendung 2010

A. Contoh perhitungan bendung I
       Aliran dari suatu sungai dibangun suatu bendung dan saluran tersebut sangat panjang
berbentuk segi empat. Kemiringan dasar saluran 0,0005; lebar dasar 3 m; n = 0,02. Permukaan air
di sungai 2,5 m di atas ambang pelimpah.

Hitung debit yang pelimpah.
                                      v2
                      E          = y+                                                3.2
                                      2g
                                                     2
                                       Q1 
                                      
                                       B. y 
                                             
                                 = y+       
                                         2g
                                                 2
                                            Q1
                                 = y+
                                        B. y 2 .2 g
                      1 2/3 1/2
Pada saluran : Q2 =     .R .S .B.y
                      n

Mild slope  channel control discharge
Steep slope  spillway control discharge
              Didapat yc di spillway



      2,5 m



   V=0                                                         3,0 m


                      Spillway


                                        S = 0,0005
                                        n = 0,02




                      Gambar 3.4. Kondisi contoh bendung pada saluran segiempat.

Puncak pelimpah.
   E = 2,5 m
        2    2
   yc = E =  2,5 = 1,667 m
        3    3
      2
   vc     1    1
        = E =  2,5 = 0,833 m
    2g    3    3
    vc =   0,833  2  9,81 = 4,04 m/det

Saluran
      1 2/3
    vc =. R . Sc1/2      Rumus Manning                   Sc1/2 = Vc / (1/n x R2/3)
      n
      A        3  1,667
   R=    =                   = 0,789 m
      P    1,667  1,667  3


Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                              4
                                                                       Bangunan Bendung 2010

            vc  n 2           4,04 2  0,02 2
              2

   Sc =       4
                           =  4
                                   = 0,00895  0,009  mild slope
            R 3          0,789 3
Aliran pada saluran sub kritis  channel control discharge
- Untuk menghitung debit ditentukan dengan cara coba-coba sedemikian rupa sehingga energi
    spesifik di saluran sama dengan di crest spillway.


                                                       2/3                       v2
        y             A         P           R      R               v       Q            E
                                                                                2g
         1          3           5        0,6 0,711 0,795 2,385                 0,032   1,032
         2          6           7      0,857 0,902 1,008 6,048                 0,052   2,052
       2,2         6,6         7,4      0,89 0,93 1,04 6,84                    0,055    2,25
       2,4         7,2         7,8      0,92 0,95 1,06 7,63                    0,057    2,46
       2,45       7,35         7,9      0,93 0,95 1,07 7,83                    0,058    2,50

                           1 2/3 1/2
   Q        = A.             .R .S
                           n
                                                      2/3
                               7,35 
                                       0,0005
                           1
            = 2,45  3      
                                                   1/ 2

                         0,02  7,9 
                     3
            = 7,83 m /det
   Qc       = A x V = (yc x b) x V = (1,667  3)  4,04 = 20,20 m3/det

                                            mild slope
                           y pada saluran        critical slope


                                                             steep slope

                      yc

                  y




                                                  q

                                Gambar 3.5. Hubungan y dan q bila Energi Spesifik konstan

Muka air tidak kritis tetapi y lebih besar dari y kritis. Debitnya pada bendung sama dengan debit
pada saluran.

Menghitung tinggi air di saluran.
Qsaluran = Qspillway
Dengan q dicari pada grafik ternyata ysaluran > yc. Tidak terjadi tinggi kritis sebab salurannya bukan
steep  kalau steep di spillway.


B. Contoh perhitungan bendung II :

Saluran berbentuk trapesium dibuat bendung. Lebar dasar saluran 3 m ; kemiringan penampang V :
H = 1 : 2; kemiringan dasar saluran 0,0035 ; n = 0,013. Jika koefisien Corriolis  = 1,1; muka air
3,25 m di atas ambang pelimpah, hitung :
    a. Debit di saluran
    b. Kedalaman air di saluran
    c. Kedalaman air di atas ambang bendung
    d. Bila n dinaikkan 65%, bagaimana pengaruhnya terhadap jawaban a – c.

Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                                     5
                                                        Bangunan Bendung 2010


Penyelesaian



         3,25 m


                                                            b = 3,0 m




                      Gambar 3.6. Kondisi contoh bendung pada saluran trapesium.

Ambang bendung trapesium

   B’ = 3 + 4y
   A = 3  2 y  y
                             A
   P = 3  2 5y  R =
                             P
                                                        2
                                        Q
                                         
                                        A 
          .v 2
   E= y        = yc + (Vc2/2g) = y c   c                      v 2  E  y 2 g
          2g                             2g

                                                         v
                                                                        E  y 2 g
                                                                            
                            1                            1
   Qch (pada saluran) =        R 2 / 3  S 1/ 2  A =        R 2 / 3  0,00351 / 2  A
                            n                          0,013


   Qsp (pada spillway) = v  A = A 
                                              E  y 2 g      = 4,25 A        3,25  y 
                                                    

          y         A       P       R        R2/3        Qsp   Qch
          1         5      7,47    0,67      0,77       31,88 17,41
          2        14     11,94    1,17      1,11       66,52 70,83
         2,2      16,28   12,84    1,27      1,17       70,90 86,80
         2,5       20     14,18    1,41      1,26       73,61 114,47
         2,8      24,08   15,52    1,55      1,34       68,65 146,85
          3        27     16,42    1,64      1,39       57,38 170,79




Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                               6
                                                           Bangunan Bendung 2010

                                             Q saluran

            yc
             2,5


            y
                                  tinggi di saluran




                                             q
                   Gambar 3.7 hubungan antara y dan q pada saluran

Qsaluran  Qmax
Tinggi di saluran  y  antara 2 – 2,5 (karena Q = 73,61 antara 70,83 – 86,80)

Syarat saluran kritis pada penampang tidak segi empat :
    Q 2 .B'        Q 2 g. Ac
            1  2 
    g. A3          Ac      B'
                                         2
                     Q
                       .
                     A 
                                       g. Ac
                                             .
                                                      A .
               2

   E = yc  c = yc   c 
            v
                                = y c  B'      = yc  c
            2g         2g                2g            2 B'
             A .       1,1. Ac
   y c = E  c = 3,25 
              2 B'        2 B'

dimana : B’ = 3 + 4yc ; Ac = 3  2 yc yc
cara coba – coba :

              yc                                        yc
                            Ac               B’
            coba2                                     hitung
               2           14              11          2,55
              2,2         16,28           11,8         2,49
              2,4         18,72           12,6         2,43
             2,42         18,97          12,68         2,42

   yc = 2,42 m
        A    3  2. yc yc 3  2  2,42  2,42
   R=      =               =                      = 1,37 m
        P     3  2 5. y c     3  2 5  2,42
      2
    vc
        E  y c = 3,25 – 2,42 = 0,83
    2g
    vc  0,83  2  9,81 = 4,04 m/det.

Saluran :
                       1 2/3
          vc =           . R . Sc1/2 Rumus Manning
                       n
                         1
                              1,37 2 / 3  S c
                                                1/ 2
       4,04 =
                       0,013
                       0,013 2  4,04 2
          Sc =
                          1,37 4 / 3
          S c = 0,0018 < 0,0035  super kritis



Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                    7
                                                            Bangunan Bendung 2010
 Kontrol debit ambang bendung.
a. Q = Vc  Ac = 4,04  18,97 = 76,64 m3/det
                      1
b.         Q = A         R2/3  Sc1/2
                      n

                       3  2 y y. 1 . 3  2 y y 
                                                              2/3
                                                    
       76,64 =                                                      0,00351 / 2
                                   0,013  3  2 5 y 
                                                    
       diperoleh Kedalaman air di saluran, y = 2,07 m

        1  3  2  2,07   2,07 
                                             2/3

   v      .                                      0,0035
                                                                  1/ 2
                                                                         = 5,156 m/det
      0,013  3  2 5  2,07 
                                  
                  v2
   E = y+
                  2g

                       E
                                               garis energi




c. Kedalaman di puncak ambang bendung yc = 2,42 m

d. n' = 1,65 n  n naik 65%

            1,65  n2  vc 2       1,65  0,0132  4,04 2
   S c’ =                        =                                       = 1,652 x 0,0018
                 R 4 / 3                   1,374 / 3
   Sc’ = 0,0049 > S = 0,0035




                                                    dasar saluran // garis energi




   1. Mild Slope




Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                             8
                                                               Bangunan Bendung 2010

                                                       sub kritis


                                                          kritis
                   y

                                          super kritis

                                  qmax

                                                  q

       Gambar 3.8 Channel control discharge




                                                  sub kritis

                                                               kritis
                   y

                                          super kritis

                                  qmax

                                                  q




          kritis
                                dasar saluran tidak // garis energi



                                   super kritis




                       Gambar 3.9 Spillway Control Discharge


   2. Steep Slope
      (Spillway Control Discharge)
      debit dihitung berdasarkan keadaan kritis di crest spillway (puncak pelimpah)




Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                                        9
                                                   Bangunan Bendung 2010


                                    garis energi


                                   muka air


                                   dasar saluran



                    uniform flow




Elroy Koyari_Teknik Sipil UNCEN                                        10

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:1255
posted:12/21/2010
language:Indonesian
pages:10