7/16/2019 bab 3 rizky

1/35

BAB III

PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA

3.1. Perhitungan Kemiringan dan Kedalaman Sungai

3.1.1 Kemiringan Dasar Sungai Rerata

Perhitungan kemiringan dasar sungai rerata perlu dilakukan, karena pada setiap

penampang sungai mempunyai kemiringan yang berbeda.

Adapun cara yang dilakukan untuk mencari kemiringan rerata tersebut yaitu :

Gambar 3.1. Sketsa potongan memanjang sungai

Rumus yang digunakan dalam perhitungan :

1. Menghitung beda tinggi

H = Elevasi (n) Elevasi terendah

2. Slope = beda tinggi : jarak

Tabel 3.1 Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai Asli

No Patok Jarak Elevasi Beda tinggi Slope

1 P1 0,0 107,705 0,00 0,000

2 P2 29,95 107,296 0,41 0,014

3 P3 29,99 106,917 0,79 0,026

4 P4 26,89 106,622 1,08 0,040

5 P5 33,110 106,260 1,44 0,044

119,94

Jumlah 119,94 Rerata Slope 0,025

L1

P1

L3L2

P3P2 P4

7/16/2019 bab 3 rizky

2/35

Jarak : jarak antar patok

Elevasi : dari gambar

Beda tinggi : selisih antara patok dengan patok awal/acuan

Beda tinggi P1 dan P3 =107,705 106,917

=0,788

Slope : Beda tinggi dibagi dengan jarak antar patok

Slope di P3 = 0,788 /29,99

= 0,026

3.1.2 Kedalaman Sungai Maksimum

Debit sungai yang diperhitungkan untuk dimensi bendung adalah Q 25th. Untuk

menghitung kedalaman sungai maksimum, rumus yang digunakan adalah :

Q = A . V

V = 1/n . R2/3 . s0,5

dimana :

Q = debit aliran (m3/dt)

A = luas penampang basah saluran (m3)

V = kecepatan aliran (m/dt)

n = angka kekasaranManning

R = jari-jari hidrolis (m)

s = kemiringan saluran / slope

Untuk penentuan lebar bendung diambil lebar rata-rata dari bagian sungai yang

stabil. Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam penentuan lebar bendung ini,

yaitu :

1. Menentukan besar debit rencana, dalam hal ini dipakai Q50th = 45 m3/dt (ditentukan

oleh asisten ).

2. Mencoba-coba tinggi muka air (h) dengan Q50th, sehingga didapat luas penampang

basah melalui pengukuran secara langsung pada potongan melintang penampang

sungai per pias.

3. Penentuan keliling basah (P), dengan mengukur secara langsung pada potongan

melintang penampang sungai ( disini pada P2).

4. Penentuan jari-jari hidrolis ( R ), serta kecepatan aliran (V) dan debit (Q).

5. Setelah nilai h dan Q diketahui, maka dibuat lengkung debitnya. Dari sini akandiketahui nilai h pada Q50th = 45 m

3/dt, dimana keadaan sungai di sini masih dalam

7/16/2019 bab 3 rizky

3/35

keadaan asli. Dengan h yang diketahui tersebut akan kita dapatkan lebar muka air

sungai (T). Lebar muka air inilah yang akan dijadikan sebagai lebar bendung.

Hasil perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel 32.. Perhitungan Sungai Asli (P1)

NO` Elevasi H (m) A (m2) P R T D

(Dr

Gambar)

(Elev n- Elev n-

0,5)

(Dr

Gambar)(Dr Gambar) (A/P)

(Dr

Gambar)

0 107.705 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.000

I 108.205 0.500 6.0027 32.603 0.1841 16.172 0.371

II 108.705 1000 15.3995 42.8598 0.3593 21.101 0.730

III 109.205 1.500 27.19475 53.7163 0.5063 26.276 1.035

IV 109.705 2000 41.9343 66.575 0.6299 32.603 1.286

V 110.205 2.500 59.8628 80.0547 0.7478 39.195 1.527

VI 110.705 3000 81.15825 93.951 0.8638 46 1.764

VII 110.995 3.2900 95.07795 102.1139 0.9311 50 1.902

Sumber : Hasil perhitungan

Elevasi : Dari Gambar H = 108,205 107,705

= 0,5

A : Dari Gambar P : Dari Gambar R = 6,0027 / 32,603

= 0,1841 T = Dari Gambar D = 6,0027 / 8,615

= 0,697

Tabel 3.3. Perhitungan Sungai Asli (P2)

No

Elevasi H (m) A (m2) P R T D

(Dr

Gambar)(Elev n- Elev n-1)

(Dr

Gambar)(Dr Gambar) (A/P)

(Dr

Gambar)

0 107.296 0.000 0.0000 0.0000 0.0000 0.000 0.000

I 107.796 0.500 2.2933 15.0170 0.1527 7.350 0.312

II 108.296 1.000 7.2083 25.7472 0.2800 12.642 0.570

III 108.796 1.500 15.1819 40.2483 0.3772 19.638 0.773

IV 109.296 2.000 26.8228 54.9204 0.4884 26.838 0.999

V 109.796 2.500 41.9675 68.7693 0.6103 33.734 1.244

VI 110.296 3.000 60.6115 83.6118 0.7249 40.877 1.483

VII 110.727 3.431 79.6549 96.8627 0.8223 47.416 1.680

Keterangan:

Nilai n untuk medium sand = 0,025

Slope yang digunakan = 0,025

Jadi untuk Q50 = 45 m3/dt, didapat h = 0,952m

Dengan h = 3,134 dari gambar didapatkan b = 49,378 m (Berdasarkan gambar 3.11)

7/16/2019 bab 3 rizky

4/35

Tabel 3.4 Kondisi Hidrolis Sungai

No A (m2) V Q Fr Keterangan

(Dr Gambar) (1/n*R2/3*S1/2) (V*A) Aliran

0 0 0 0 0 0

I 6.0027 2.0373 12.22940.919

9 sub kritis

II 15.3995 3.1815 48.99421.015

8super kritis

III 27.1948 3.9987 108.74381.042

4super kritis

IV 41.9343 4.6256 193.97311.044

3super kritis

V 59.8628 5.1862 310.45871.047

2super kritis

VI 81.1583 5.7098 463.39741.052

5super kritis

VII 95.0780 6.0025 570.70261.056

6

super kritis

Hasil Perhitungan

Contoh perhitungan pada pias I:

A : Dari Gambar V : 1/n x R 2/3 x S1/2

: 1/ 0,025 x (0,1841) 2/3 x (0,025)

: 2,0373 m/dt

Q : V / A

: 2,0373 / 6,0027: 12,2294 m3/dt

Fr :h

v

81,9

: 0,9199 < 1 aliran Subkritis

7/16/2019 bab 3 rizky

5/35

Gambar 3.2. Lengkung Debit Sungai Asli

Dari perhitungan di atas dengan Q =45 m3/dt, diperoleh h = 0,952

Keterangan tabel :

1) Daerah piasan pada penampang sungai

2) Kedalaman sungai

3) Luasan sungai dengan menghitung pias-pias sungai,dengan cara :

-.Membagi tiap pias menjadi persegi dan sisanya adalah bagian yang tidak simetris.

- Tiap satu sentimeter persegi luasannya 1 m2 (untuk skala 1 : 100)

- Sisa dari pias yang berbentuk asimetri luasannya dihitung dengan menghitung

banyaknya kotak-kotak kecil dalam kertas grafik tersebut..

4) Keliling basah (P), pengukuran langsung pada potongan melintang saluran (dengan

menggunakan benang, lalu diukur panjang benang tersebut )

5) Jari-jari hidrolis (R), didapat : R = A/P

6) Kecepatan aliran (V), dipakai rumus Manning :

V = 1/n . R2/3 . S1/2

Dimana : n = 0,025 (jenis batuan medium sand)

S = Slope asli sungai = 0,025

7/16/2019 bab 3 rizky

6/35

7) Debit yang lewat, digunakan rumus :

Q = A x V

Contoh perhitungan :

Pada pias 1 m,1. A = 6,0027 m2

2. P = 32,6030 m

Nilai A dan P didapat dengan cara mengukur dari gambar

Maka,

3. R = A / P

R = 6,0027 / 32,6030 = 0,18411` m

4. v = 1/n x R2/3 x S0.5

v = 1/0,025 x 0,18411 2/3 x 0,0250,5 = 2,04683 m/dt

5. Q = v x A

Q = 2,04683 x 6,0027 = 12,28650 m3/dt

3.2. PenentuanSite Bendung

Pemilihan Lokasi Bendung

Gambar 3.4. Lokasi Site Bendung

Keterangan Gambar :

Pemilihan lokasi yang tepat untuk dibangunnya sebuah bendung adalah pada bagian

sungai yang lurus. Dimana pada bagian tersebut tidak terjadi adanya endapan

maupun gerusan.

Faktor faktor yang mempengaruhi penetuansite bendung adalah :

Data Geologi, meliputi :

1. Kondisi umum permukaan tanah daerah yang bersangkutan

2. Kondisi geologi lapangan

3. Kedalaman lapisan keras

Daerah yang sesuai untuk bendung

Daerah yang sesuai untuk bendung

endapan

endapan

gerusan

gerusan

7/16/2019 bab 3 rizky

7/35

4. Permeabilitas tanah

Data Mekanika Tanah, meliputi :

1. Bahan pondasi

2. Bahan konstruksi

3. Sumber bahan timbunan

4. Parameter tanah yang harus digunakan

Data Topografi, meliputi :

1. Peta daerah aliran sungai

2. Peta situasi untuk letak bangunan utama

3. Gambar potongan memanjang dan melintang sungai

Data morfologi, meliputi :

1. Kandungan sedimen

2. Distribusi ukuran butiran

3. Perubahan perubahan yang terjadi pada dasar sungai

3.3. Desain Saluran Pengelak Sementara

Saluran pengelak yaitu saluran yang dibuat untuk mengalihkan aliran air

selama pelaksanaan konstruksi bangunan (bendung). Biasanya terletak di dekat atau

turap baja. Kapasitas saluran pengelak direncanakan berdasar debit dengan kala ulang

10 - 20 tahun.

Gambar 3.4. Desain Saluran Pengelak Sementara

Turap

7/16/2019 bab 3 rizky

8/35

Urutan perencanaan :

Data yang diperlukan :

Q10tahun = 5,3 m3/dt ( rencana )

n = 0,025

b / h = 3,5 (Tabel De Voss)

m = 1,5 (Tabel De Voss)

v = 0,7 m/dt (Tabel De Voss)

Perhitungan :

A = (b + mh) h = (3,5h +1,5h)h = 5 h2

P = b + 2h (m2 + 1)0.5 = 3,5h + 2 h 3.25 = 7,1056 h

R = A / P = 5 h2 / 7,1056 h = 0,7037 h

Q = V . A

5,3 = 0,7 x 5 h2

h2 = 1,51429

h = 1,2306 m

Maka :

b = 3,5 h = 4,3070 m

A = 5 h2 = 5 x (1,2306 2)

= 7,5714 m2

P = 7,1056 h = 7,1056 x 1,2306

= 8,7438 m

R = 7,5714: 8,7438

= 0,9103

w = 1/3 x h

= 1/3 x 1,2306 = 0,4102 m

H = h + w

= 1,2306+ 0,4102

= 1,6408 m

T = b + 2.m.h

= 4,3070 + 2.1,5. 1,2306

= 7,9987 m

7/16/2019 bab 3 rizky

9/35

D = A/T

= 7,5714 / 7,9987= 0,9466 m

V = 5.032

1xSxR

n

0,7 =5.03

2

0,8659025,0

1xSx

maka S = 0,00037

Cek Aliran :

Dxg

FrV

=

= 9466,081,97,0

x

= 0,2297 < 1 aliran sub kritis

Tabel 3.5 Perhitungan Saluran Pengelak sementara

Q10(m3/dt) b/h m V(m/dt) n A(m2) h(m) b(m) P(m)

65,3 3,5 1,5 0,7000 0,0250 7,57141,230

6

4,307

08,7438

R(m) s T(m) D(m) Fr Aliran

0,866 0,00037 8,811 7,999 0,230 subkritis

3.4. Penentuan Elevasi Puncak Mercu Bendung

Elevasi puncak mercu bendung ditentukan berdasarkan elevasi sawah tertinggi

yang akan diairi, ditambah dengan total kehilangan tinggi tekan pada bangunan-

bangunan dan saluran-saluran yang ada pada jaringan tersebut.

Diketahui :

Elevasi dasar sungai = + 107,705

Elevasi sawah tertinggi = + 109,450............................. (ditentukan asisten)

7/16/2019 bab 3 rizky

10/35

Maka perhitungan elevasi mercu bendung :

1. Elevasi sawah tertinggi = + 109,450

2. Tinggi air di sawah = 0,10

3. Kehilangan tekanan dari saluran tersier ke sawah = 0,10

4. Kehilangan tekanan dari saluran tersier ke sekunder = 0,10

5. Kehilangan tekanan dari saluran primer ke sekunder = 0,10

6. Kehilangan tekanan akibat kemiringan saluran = 0,15

7. Kehilangan tekanan pada alat ukur = 0,40

8. Kehilangan tekanan dari sungai ke saluran primer = 0,20

9. Persediaan untuk eksploitasi = 0,10

10. Persediaan untuk lain-lain = 0,25 +

Elevasi Mercu Bendung = + 110,950

Tinggi bendung = Elevasi mercu bendung Elevasi dasar sungai

= 110,950 107,705

= 3,245 m

3.5. Penentuan Lebar Efektif Bendung

Lebar bendung adalah jarak antara pangkal bendung (abutment), sebaiknya

sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil.

Dalam menentukan lebar bendung, faktor utama yang dapat dipakai adalah

pertimbangan lebar sungai yang ada. Ketentuan untuk lebar maksimum bendung adalah

1.2 kali lebar rerata sungai pada ruas yang stabil. Hal ini mempunyai tujuan agar

setelah bendung dibangun, tidak terlalu banyak mengganggu aliran sungai.

Lebar efektif bendung (Be) dihubungkan dengan lebar bendung yang

sebenarnya / lebar mercu bendung (B) dengan persamaan :

Be = B 2.(n.Kp + Ka). He

B = b p - tDimana :

Be = lebar efektif bendung

B = lebar mercu bendung

b = lebar bendung (lebar sungai)

7/16/2019 bab 3 rizky

11/35

p = lebar pintu penguras

t = jumlah lebar pilar

Kp = koefisien kontraksi pilar

Ka = koefisien kontraksi dinding sampingHe = tinggi tekan total di atas mercu

n = jumlah pilar

Data perencanaan lebar bendung :

Lebar sungai asli = 49,378 m ( dari peta )

Lebar bendung/sungai (b) = 49,378 x 1,2 = 59,254 m

Jumlah pilar (n) = 3

Tebal pilar utama = 2 m

Tebal pilar penguras = 2 m

Lebar pintu penguras (p) = 59,254101sungaiLebarx)

101

61( x=

= 5,93 m, menggunakan 3 pintu masing-masing dengan lebar 1,98 m dan

keduanya dipisahkan oleh 2 buah pilar dengan tebal masing-masing pilar 1 m

Pilar direncanakan (dari tabel 4.3 KP-02 Bangunan Utama, hal.40)

Kp = 0.01 (pilar berujung bulat)

Ka = 0.1 (pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran

dengan 0,5 . H1 > F > 0,15 H1 )

Dengan tiga pintu pembilas yang masing-masing 1,98 m, sehingga lebar

mercu:

B = b ( pembilas + pilar ) pilar utama dinding penahan

= 59,254 (5,93 +2) 2 - (2 x 0,5)

= 48,33 m

Lebar efektif bendung :

Be = B 2.(n.Kp + Ka). He

= 48,33 2.(2.0,01 + 0,1). He

= 48,33 0,24 He

7/16/2019 bab 3 rizky

12/35

Perhitungan He :

Cd = 1,28 (asumsi)Rumus :

Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5

45,5 = 1,28 . 2/3. (2/3. 9,81)0.5. (48,33 0,24.He). He1.5

45,5 = 2,1823 (48,33 0,24.He). He1.5

20,84956 = ( 48,33 0,24.He). He1.5

Dengan cara coba-coba didapat He = 0,63 m

Be = 46,08 0,24.(0,63)

= 45,93 m

A = Be ( P + He )

= 45,93 (3,948 + 0,63)

= 210,268 m2

V =A

Q

=210,268

5,49

= 0,24 m2/dt

Hd = He - (V2 / 2g)

= 0,63 (0,242 / 2 . 9,81)

= 0,63 m

3.6. Perencanaan Mercu Bendung

3.6.1. Desain Mercu Bendung (Up Stream dan Down Stream)

Ada 2 tipe bendung yang biasa digunakan di Indonesia, yaitu :

Tipe Bulat

Tipe Ogee, ada 4 macam :

1. Ogee I 3. Ogee III

2. Ogee II 4. Ogee IV

7/16/2019 bab 3 rizky

13/35

Gambar 3.6. Bentuk-bentuk bendung mercu Ogee

Dalam perencanaan ini digunakan mercu bendung tipe Ogee II

Data-data teknis yang diketahui :

Lebar mercu bendung (B) = 48,33 m

Lebar bendung efektif (Be) = 48,33 m

Debit rencana (Q) = 45,5 m3/dt

Elevasi dasar sungai = + 107,705

Elevasi puncak bendung = + 110,950

Tinggi bendung (P) = 3,245 m

Persamaan Bentuk Pelimpah Ogee II

X1,810 = 1,939 . Hd0.810. Y Y = 1

X1.836 = 1,939 . (0,63)0.810. Y 1 = 1,439 . X0.810

Y = 0,784 . X1,810 X0.810 = 0,695

Y = 1,439 . X0.810 X = 0,647 m

Y = 0,784 . (1,090) 1.810

= 0,353 m

7/16/2019 bab 3 rizky

14/35

Tabel 3.5. Persamaan Bentuk Pelimpah Ogee II

X Y

0,100 0,011

0,200 0,041

0,300 0,086

0,400 0,146

0,500 0,219

0,600 0,307

0,647 0,353

Untuk Mercu Type Ogee II :

R1 = 0,21 x Hd Jarak R1 = 0,237 x Hd

= 0,21 x 0,61 = 0,237 x 0,61

= 0,1081 m = 0,0813

R2 = 0,68 x Hd Jarak R2 = 0,139 x Hd

= 0,68 x 0,61 = 0,139 x 0,61

= 0,3984 m = 0,1202 m

3.6.2. Tinggi Muka Air di atas Mercu Bendung Bagian Hulu dan Hilir

Pengukuran tinggi muka air di atas mercu bendung dilakukan sedikit agak ke

hulu, yaitu sebelum air berubah bentuk permukaannya mengikuti kelengkungan mercu.

Besar debit yang melewati bendung :

Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5

Dengan :

Be = lebar efektif bendung

He = tinggi total energi

Cd = C0 . C1 . C2

= koefisien debit

Koefisien debit (Cd) adalah hasil dari :

Co : konstanta (= 1,30)

C1 : fungsi P/Hd dan He/Hd

C2 : faktor koreksi untuk permukaan hulu

Langkah-langkah perencanaan Cd :

7/16/2019 bab 3 rizky

15/35

1. Asumsi Cd.

Menghitung Hd

V =A

Q=

( )HePBeQ

+

Hd =g

VHe

2

2

2. Co = 1.3 (konstanta)

3. Menghitung P / Hd

4. Menghitung He / Hd

5. Mencari C1 (KP 02 Bangunan Utama grafik 4.10 hal.49)

6. Menghitung P/He

7. Mencari C2 (KP 02 Bangunan Utama grafik 4.7 hal 45)

8. Menghitung Cd = Co . C1 . C2

9. Apabila Cd asumsi = Cd hitung asumsi benar.

Perhitungan penentuan nilai Cd

1. Cd = 1,28 He = 0,61 m

2. Be = 48,17 m

3. V = 0,24 m/dt Hd = He (V2/2g)

= 0,61 (0,242

/ 2 . 9,81)

= 0,61 m

4. Co = 1,3 (konstanta)

5. P / Hd = 3,948 / 0,63 = 5,35

6. He / Hd = 0,63 / 0,63 = 1,005

7. Dari grafik didapatkan C1 = 0,99

8. P / He = 3,948 / 0,63 = 5,33

9. Untuk kemiringan muka hulu bendung 1 : 0,67 dari grafik didapat C2 = 0,99810. Cd = Co . C1 . C2

= 1,3 x 0,99 x 0,998

= 1,28443 1,28

11.Cd hitung (=1,28) sama dengan Cd asumsi (=1,28) .. OK !!

12. Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5

= 1,28. 2/3. (2/3. 9,81)0.5. 48,17. 0,611,5

= 50,17 m3

/dt

Q hit Q rencana OK !!

7/16/2019 bab 3 rizky

16/35

3.6.3. Profil Muka Air di Atas Bendung

Loncatan hidrolis yaitu naiknya air secara tiba-tiba dari air yang mengalir

dengan kecepatan tinggi berkedalaman rendah bergabung dengan air yang mengalir

dengan kecepatan rendah dan berkedalaman tinggi.

Tinggi loncatan hidrolis tergantung dari kecepatan dan banyaknya air yang

meloncat. Untuk loncatan hidrolis harus diperhitungkan agar kedalaman air di hilir tidak

kurang dari kedalaman konjugasi, karena loncatan akan bergerak ke hilir sehingga

loncatan akan menghempas bagian sungai yang tidak terlindungi yang umumnya

menyebabkan penggerusan yang luas.

Langkah perhitungan :

1. Tentukan harga Z

2. Dengan coba-coba didapat nilai Yz

3. Hitung Vz dan Fz

4. Elevasi lereng bendung = elevasi mercu bendung z

5. Elevasi muka air = elevasi lereng bendung + Yz

Persamaan yang digunakan :

1. Perhitungan Yz

)(62,19 YzHeZVz +=

2. Perhitungan Vz

YzBe

QVz

.=

3. Perhitunga Fr

Yz

VzFr

.81,9=

4. Elevasi lereng bendung =110,950 Z

5. Elevasi muka air = Elevasi lereng bendung + Yz

7/16/2019 bab 3 rizky

17/35

m0,890

93,45

49,5

1,28

1

1

3/2

3/2

=

=

=

Be

Q

cHo

Yzg

VzFz

YzHezgYzBe

Q

YzBe

QVz

YzVzBe

Q

YzHezgVz

.

0(.2.

.

.

)(.2

=

=+

=

=

+=

Dengan :

Q = debit rencana yang mengalir = 45,5 m3/dt

Be = lebar efektif bendung = 48,33 m

Vz = kecepatan aliran air pada kedalaman kritis

Yc = kedalaman kritis

Fz = bilanganFroude

z = 0,50 m ( didaatkan dari peta )

Z = P + z = 3,245 + 0,5 = 3,745 m

Data Teknis :

Q = 45,5 m3/dt

Be = 48,33 m

He = 0,61 m

Hd = 0,61 m

P = 3,245 m

g = 9,81 m/dt2

Z = P + z

= 3,245 + 0,5

= 3,745 m

Perhitungan :

0Yz)(BeQ

Yz)-He(Zg2 =

+

7/16/2019 bab 3 rizky

18/35

0Yz)(48,33

49,5Yz)-63,0(4,44881,92 =

+

Dengan cara coba-coba didapatkan nilai Yz = Yu = 0,110 m

Vz =

BeYz

Q

=33,4811,0

5,45

= 9,25 m/dt

Fz =Yzg

Vz

=

11,081,9

25,9

= 8,82 m

Perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel 3.6. Perhitungan Profil Aliran

Z Yz (coba-coba) \/2.g.(z + He - Yz)\ Q/(B*Yz) Hasil Akhir

0.500 0.22413 4.16749030 4.16812483 0.00

1.000 0.17614 5.30278173 5.303687 0.00

1.500 0.15070 6.19908609 6.19909709 0.002.000 0.13405 6.96887872 6.96889172 0.00

2.500 0.12202 7.65579899 7.65581378 0.00

3.000 0.11279 8.28265980 8.28267624 0.00

3.500 0.10540 8.86326207 8.86328002 0.00

4.000 0.09931 9.40674721 9.40676659 0.00

4.500 0.09418 9.91955763 9.91957835 0.00

3.633 0.10367 9.01092912 9.01100533 0.00

3.6.4. Kontrol Terhadap Kavitasi

R = 0,68. Hd

= 0,68.0.61

= 0,4148 m

R

Hd=

4148,0

61,0= 1,4706

Dari gambar 4.4 (KP-02) bangunan utama halaman 43, maka didapatkan :

He

gP.

= 0,04

g

P

.= 0,04.He

= 0,04.0,63

g

P

.

= 0,0252 > -1 (aman)

7/16/2019 bab 3 rizky

19/35

3.7. Perencanaan Kolam Olakan

3.7.1 Kriteria Desain Kolam Olak

Tipe kolam olak yang akan direncanakan di sebelah hilir bangunan bergantung

pada tinggi energy air yang masuk, yang dinyatakan dengan bilangan Froude, dan pada

bahan konstruksi klam olka.

Berdasarkan bilangan Froude, dapat dibuat pengelompokan pengelompokan

berikut dalam kolam olak :

(1). Untuk Fru 1,7 tidak diperlukan kolam olak; pada saluran tanah, bagian hilir harus

dilindungi dari bahaya erosi ; saluran pasangan batu atau beton tidak memerlukan

lindungan kusus.

(2). Bila 1,7 < Fru 2,5 maka kolam olak diperlukan untuk meredam energy 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.

(3). Jika 2,5 < Fru 4,5 maka akan timbul situasi yang paling sulit dalam memilih

kolam olak yan tepat. Loncatan air tidak terbentuk dengan baik dan menimbulkangelombang sampai jarak yang jauh disaluran. Cara mengatasi adalah

mengusahakan agar kolam olak untuk bilangan Froude ini mampu menimbulkan

olakan ( turbulensi ) yang tinggi dengan blok halangnya atau menambah intensitas

pusaran dengan pemasangan blok depan kolam. Blok ini harus berukuran besar

( USBR tipe VI ).

Tetapi pada prakteknya akan lebih baik tidak merencanakan kolam olak jika 2,5 4,5

Untuk bilangan bilangan Froude diatas 4,5 loncatan airnya bisa mantap dan

peredaman energy dapat dicapai dengan baik. Kolam olak USBR tipe III kusus

dikembangkan untuk bilangan bilangan itu. Pada gambar 6.5 ditunjukkan dimensi

dimensi dasar kolam olak USBR tipe III.

Apabila penggunaan blok halang dan blok muka tidak layak ( karena bangunan itu

dibuat dari pasangan batu ) kolam harus direncanakan sebagai kolam loncatan air

dengan ambang ujung ( lihat pasal 3.4 ). Kolam ini akan menjadi panjang tetapi

dangkal.

7/16/2019 bab 3 rizky

22/35

Gambar 3.4 Kolam USBR Type III (KP-04,Hal:105)

Kedalaman Air Saat Mulai Meloncat

Pada dasar hilir didapatkan :

Yj = Y1 = Yz = 0,112 m

Dengan : Yj = kedalaman air saat mulai meloncat.

Hj = Yj + ( Vj2 / 2.g) Vj = 9,251 m/dt

= 0,112 + ( 9,2512 / 2x 9,81)

= 4,47436 m

q = Vjx Yj

= 9,251x 0,112

= 1,038 m3/dt

Yj = q / ).(.2 YjHjg

0,112 = 1,038 / )97849,4(81,92 Yjxx

Dengan cara coba-coba didapat Yj = 0,112 m

3.7.3. Kedalaman Konjugasi (Loncatan Air)

Data : Q = 45,5 m3/dt

Be = 48,33

g = 9,81 m2/dt

P = 3,245 m

7/16/2019 bab 3 rizky

23/35

Z = P + z = 3,245 + 0,5 = 3,745 m

Perhitungan :

Vz = BeYzQ

=33,48112,0

5,45

= 9,25 m/dt

Fz =Yzg

Vz

=112,081,9

25,9

= 8,82 (Superkritis)

Karena aliran superkritis, maka kedalaman air setelah loncatan adalah :

Y2 = ( )1812

1 2+ FrYj

= ( )1)33,7(81)112,0(2

1 2+

= 1,344 m

Maka, tinggi muka air di hilir bendung :

Y1 = 0,112 m

Y2 = 1,344 m

Sehingga,

hv1 =g

V

.2

2

1

=81,9.2

251,92

= 4,362

V2 =2.YBe

Q

=344,1.33,48

5,45

= 0,700 m/dt

hv2 =g

V.2

2

2

7/16/2019 bab 3 rizky

24/35

=81,9.2

700,0 2

= 0,0366

E1 = Y1 + hv1

= 0,112 + 4,362

= 4,975 m

E2 = Y2 + hv2

= 1,344 + 0,0366

= 1,3806 m

Energi di hilir setelah kolam olakan :

Y3 = Y2 + z

= 1,344 + 0,5

= 1,844 m

V3 =3.YBe

Q

=844,1.33,48

5,45

= 0,510 m/dt

hv3 =g

V

.2

23

=81,9.2

510,0 2

= 0,0133 m

E3 = Y3 + hv3

= 1,844 + 0,0133

= 1,8573 m

3.7.4. Panjang Loncatan Hidrolis

Loncatan hidrolis yaitu naiknya air secara tiba-tiba dari air yang mengalir

dengan kecepatan tinggi berkedalaman rendah bergabung dengan air yang mengalir

dengan kecepatan rendah dan berkedalaman tinggi.

Tinggi loncatan hidrolis tergantung dari kecepatan dan banyaknya air yang

meloncat. Untuk loncatan hidrolis harus diperhitungkan agar kedalaman air di hilir tidak

kurang dari kedalaman konjugasi, karena loncatan akan bergerak ke hilir sehingga

7/16/2019 bab 3 rizky

25/35

loncatan akan menghempas bagian sungai yang tidak terlindungi dan umumnya

menyebabkan penggerusan yang luas.

Panjang loncatan hidrolis dapat didefinisikan sebagai jarak antara permukaan

depan loncatan hidrolik sampai suatu titik pada permukaan depan suatu gulungan

ombak yang menuju ke hilir.

Rumus untuk perhitungan panjang loncatan hidrolis :

1. Rumus Menurut KP 02

Lj = 7,91958 ( Y2 Yu)

Dengan :

Lj = panjang loncatan

Yu = kedalaman air sebelum loncatan = 0,112 m

Y2 = tinggi loncatan di hilir = 1,344 m

Jadi :

Lj = 5 (Y2 Yu)

= 5 (1,344 0,112)

= 7,91958 m 8 m

3.7.5. Elevasi Dasar Kolam Olakan

Aliran yang melalui mercu pelimpah mempunyai kecepatan yang sangat tinggi,

dengan kondis aliran superkritis dapat menimbulkan kerusakan berupa penggerusan

pada bagian pelimpah (belakang), sehingga akan dapat menyebabkan terganggunya

stabilitas bendung tersebut. Untuk menghindari hal tersebut, perlu upaya untuk

mengubah kondisi aliran superkritis, yaitu dengan meredam energi aliran tersebut.

Untuk itu ada beberapa tipe peredam energi, antar lain :

- Type loncatan (Water jump Type)

- Type Kolam Olakan (stilling Bazin Type)

- Type Bak Pusaran (Roller Bucker type)

Pada percobaan bendung ini, untuk peredam energi dipilih type kolam olakan,

dalam hal ini kolam olakan datar. Kolam olakan datar mempunyai empat tipe yang

dibedakan menurut hidrolika alirannya dan konstruksi (kondisi).

Dari perhitungan sebelumnya diketahui :

Elevasi mercu bendung = + 110,570

Y1 = 0,112 mY2 = 1,344 m

7/16/2019 bab 3 rizky

26/35

P+z= 3,745 m

Maka : Elevasi dasar kolam olak = elevasi mercu bendung (P + z)

= + 110,950 3,745

= + 107,205

3.7.6. Dimensi Kolam Olakan

Data teknis :

Fr = 8,818

Y1 = 0,112 m/dt

V = 9,77 m/dt

Untuk 4,5 < Fr < 13 dan V < 18 m/dt, maka digunakan Kolam Olakan USBR Tipe III

Kedalaman air di kolam olakan

Yb = ( )1812

1 2+ FrYj

= ( )1)818,8(81)112,0(2

1 2+ = 1,344 m

Panjang kolam olakan

Lb = 2,7 x Yb

= 2,7 x 1,411

= 3,81052 m 3,811 m

Jarak buffel blocks dengan chute balok (La)

La = 0,82 x Yb

= 0,82 x 1,344

= 3,629 m

Tinggi (ac), panjang (pc), lebar (bc), jarak (sc) antara chute balok

Yu = Yj

= 0,112 m

Jarak chute balok dengan dinding (dc)

dc = 0,5 x Yu

= 0,5 x 0,112

= 0,056 m

Tinggi blok halang :

n3 =

( )

+

6

4 FrYj

7/16/2019 bab 3 rizky

27/35

=( )

+

6

818,84112,0

= 0,240 m

Lebar dan jarak antara balok halang (n)

n = 0,75 x n3

= 0,75 x 0,240

= 0,180 m

Tebal Ujung Block Halang (tb)

tb = 0,2 x n3

= 0,2 x 0,240

= 0,048

Jarak antara blok halang dengan dinding (db)

db = 0,375 x n3

= 0,375 x 0,240

= 0,090 m

Tinggi end sill (ambang ujung)

As =( )18

18 FrYu +

=( )18

818,818112,0 +

= 0,167 m

3.8. Perencanaan Apron (Lantai Bendung)

3.8.1. Perencanaan Tebal Apron

Apron Hulu

Tebal apron di hulu bendung direncana untuk menahan gaya uplift pada pondasi

serta mengurangi penetapan panjang lantai. Apron hulu lebih ditujukan untuk

menjaga stabilitas aliran di hulu bendung.

Apron Hilir

7/16/2019 bab 3 rizky

28/35

Sama halnya dengan apron hulu, apron hilir juga direncana untuk menahan

gaya uplift pada pondasi serta mencegah terjadinya gerusan di hilir bendung.

Perencanaan panjang apron ditujukan untuk menahan bahaya piping. Bahaya

piping atau erosi bawah tanah disebabkan karena naiknya dasar galian atau rekahnya

pangkal hilir bendung. Karena penambahan tebal apron saat ini kurang ekonomis, maka

alternatif turap cukup baik untuk dilaksanakan karena menambah trayektori aliran.

Data Perencanaan

1. Up stream

Elevasi dasar = + 107,705

Elevasi mercu = + 110,950

Tinggi air di atas mercu (Hd) = 0,61

Tinggi garis energi (He) = 0,61

Elevasi muka air di atas mercu = El.Mercu + Hd

= +110,950 + 0,61

= +111,560

2. Down stream

Elevasi lantai = + 107,205

Panjang kolam olak = 3,629 m

Panjang loncatan = 8 m

Tinggi air sebelum loncatan (Y1) = 0,112 m

Tinggi air sesudah loncatan (Y2) = 1,344m

Elevasi muka air setelah loncatan = El. Lantai + Y2

= + 107,205+ 1,344

= +108,549

3. Data aliran

Q = 45,5 m3/dt

H = beda muka air hulu dan hilir = El. Muka air hulu El. Muka air hilir

= 111,560 108,549

= 3,011 m

4. Karakteristik material

7/16/2019 bab 3 rizky

29/35

Jenis material =Fine Sand

Koefisien rayapan Lane = 6

Koefisien rayapan Bligh = 0

Exit gradien yang diijinkan = 1/4 - 1/6

Silt factor (f) = 1,25

5. Perhitungan Panjang Apron

Panjang apron hulu = 10,00 m (direncanakan)

Panjang bendung = 13,613 m

Panjang apron hilir (kolam olak) = 3,629 m

3.9. Desain Dinding Penahan

Dinding penahan dibangun di bagian kanan dan kiri bendung yang berfungsi

untuk menahan tanah yang ada di samping kiri dan kanan bendung supaya tidak

longsor.

Perhitungan terhadap stabilitas dinding penahan pada tubuh bendung dipilih

pada bagian tertinggi. Perhitungan dengan memperhatikan keadaan air normal dan pada

perencanaan ini tidak diperhitungkan gempa. Dimana, Perhitungan menggunakan Q25h.

Stabilitas terhadap gulingSF = MT / MG > 1,5

Dimana : SF = angka keamanan

MT = momen tahan

MG = momen guling

Stabilitas terhadap geser

Sf = (f . V) / H > 1,5

Dimana : f = koefisien geser (tg )

V = jumlah gaya vertikal

H = jumlah gaya horisontal

e = ( M / V) (L/2) < 1/6

maka :

tanah = ( V / L) * [1 (6.e)/ L] < ijin

dimana :

e = eksentrisitas

7/16/2019 bab 3 rizky

30/35

M = Mz Ma (tanah)

Tekanan tanah

Pa = Ka . t . h2 + . Ka . z . h2

Dimana :

Pa = tekanan tanah (tm)

H = tinggi jatuh (m)

z = berat jenis tanah

Koefisien tanah (Ka)

Ka = ( 1 sin ) / ( 1 + sin )

Dimana = sudut geser tanah

Koefisien tanah pasif (Kp)

Kp = 1 / Ka

Rencana Dinding Penahan

Data-data tanah di lokasi bendung :

Q 50 tahun = 45,5 m3/dt

Sudut geser dalam ( ) = 36

Spesific Gravity (Gs) = 2,3

Hh = P +Hd

2

1/3 h

0,26 H

0,425 H

7/16/2019 bab 3 rizky

31/35

Void ratio (e) = 29 %

Koefisien kohesi ( c ) = 1,91

Jenis batuan = Medium Sand

Data Teknis :

P = 3,245 m

Hd = 0,61 m

h = P + Hd

= 3,745 m

w = 1/3*h

= 1,270 m

H = 2 + w + h

= 7,078 m

b = 0,26*H= 1,840 m

B = 0,425*H

= 3,008 m

Perhitungan

2596,036sin1

36sin1

sin1

sin1=

+

=

+

=

Ka

Kp = 1 / Ka = 1 / 0,2596 = 3,8519

f = tg = tg 36 = 0,72654

t = [( 1 + w ) / ( 1 + e)]. w. Gs

e = (w . Gs) / Sr ; Sr = 1

w = (e . Sr) / Gs = 0,29 / 2,30 = 0,1261

t = [(1 + 0,1261)/ (1 + 0,29)] . 1 . 2,30 = 2,0078 t/m3

sat = [w . (Gs + 1)] / (1+e)

= [1. (2,30 + 1)] / ( 1 + 0,29)

= 2,5581

sub = sat w

= 2,5581 1 = 1,5581 t/m3

Tinggi muka air tanah :

Dari lapangan didapat tinggi muka air tanah sebesar = 2,18 m

Gaya Vertikal

7/16/2019 bab 3 rizky

32/35

Tabel Perhitungan Gaya Vertikal

W3W4

W6W5

W7

W9

W10

W11

W8

Tabel Perhitungan Gaya

Vertikal

Notasi Volume per meter (m3)g

(t/m

3

)

Gaya

(t)

Lengan

(m)

Momen

Tahan

(t.m)

w1 3.008 x2.00

0x 1 = 6.016 2.400

14.43

81.504 21.715

w2 3.806 x1.27

0x 1 = 4.834 2.400

11.60

10.635 7.366

w3 0.500 x1.27

0x 1 = 0.635 2.400 1.524 0.251 0.383

w4 0.770 x1.00

6x 1 = 0.775 2.008 1.555 0.882 1.372

w5 0.770 x0.26

4x

0.

5= 0.102 2.400 0.244 0.757 0.185

w6 0.770 x0.26

4

x0.

5

= 0.102 2.008 0.204 1.013 0.207

w7 1.738 x1.27

0x 1 = 2.207 2.008 4.432 2.136 9.467

w8 0.205 x0.49

9x

0.

5= 0.051 2.008 0.103 1.406 0.144

w9 1.533 x0.44

9x 1 = 0.688 2.008 1.382 2.238 3.093

w10 1.533 x3.35

6x

0.

5= 2.572 1.558 4.008 2.494 9.995

w11 1.737 x3.80

8x

0.

5= 3.307 2.400 7.937 1.846 14.652

Jumlah 47.42

9 68.580

Gaya Horisontal Pasif

Pp

Pw

7/16/2019 bab 3 rizky

33/35

Tabel Perhitungan Horizontal Pasif

P Volume per meter (m3)Gaya per

m (t)

Lengan

(m)

Momen

Tahan

(tm )

Pw 2.809 x 3.809 x 0.5 5.350 1.284 6.869

Pp 6.002 x 1.000 x 0.5 3.001 0.333 0.999

Jumlah 8.351 7.868

Gaya Horisontal Aktif

PA1

PA2

PA3PA4

Tabel Perhitungan Horizontal Aktif

Pan Volume per meter (m3)

Gaya per

m (t)

Lengan

(m)

Momen

Tahan

(tm )

Pa1 0.809 x 1.733 x 0.5 0.701 0.263 0.184Pa2 0.809 x 5.346 x 1 4.325 0.002 0.009

Pa3 0.695 x 5.346 x 0.5 1.858 1.041 1.934

Pa4 0.446 x 5.346 x 0.5 1.192 1.421 1.694

Jumlah 8.076 3.821

Tekanan UpLift

Pv1

Pv2

7/16/2019 bab 3 rizky

34/35

Tabel Tekanan UpLift

Pvn Volume per meter (m3)Gaya per

m (t)

Lengan

(m)

Momen

Tahan

(tm )

Pv1 3.009 x 2 x 1 6.018 1.504 9.051Pv2 3.009 x 3.809 x 0.5 5.731 0.944 5.410

Jumlah 11.749 14.461

Tabel Momen dan Gaya

Gaya vertikal Gaya Horisontal Momen Tahan Momen Guling

11.749 47.429 8.076 8.351 68.580 3.821

7.868 14.461

76.448 18.282

35.680 0.275 58.167

Kontrol stabilitas terhadap guling

Sf = ( MT / MG ) > 1,5

= ( 109,830 / 66,846 )= 1,6430 . > 1,5 (Aman !! )

Kontrol stabilitas terhadap geser

Sf = tan (2/3) * ( V / H)

= tan (2/3.36) * ( 36,834 / 3,556 )

= 4,6115 .> 1,5 (Aman !! )

Kontrol stabilitas terhadap daya dukung tanah

e = ( M / V) ( L / 2 ) .. < L / 6

= (42,984 / 36,834 ) ( 3,446 / 2 ) < ( 3,446 / 6 )

= -0,5560 .< 0,57 (Aman !! )

7/16/2019 bab 3 rizky

35/35

tanah = ( V / L) * [ 1 (6e / L) ] < ijin

= (36,834/ 3,446) * [ 1 (6*0,5560 / 3,446) ]

max = 10,6889 * ( 1 + 0,22026 ) = 17, t/m2

min = 14,341 * ( 1 - 0,22026 ) = 11,18309 t/m2

Syarat aman : max < ijin

ijin =( ) ( ) ( )

fk

NsatNqDsatNcc ..5,0... ++

dengan :

fk : faktor keamanan (diambil 3)

c : angka kohesi = 0

D : dalam pondasi = 1 m

B : lebar pondasi = 3,008 m

sat = 2,558 t/m3

Untuk = 36, dari tabel didapat :

Nc = 63,05

Nq = 47,20

N = 56,70

Sehingga :

ijin =( ) ( ) ( )

fk

NsatNqDsatNcc ..5,0... ++

=( ) ( ) ( )

3

70,565781,25,020,475,1558,205,630 ++

=3

195,254

= 84,7318

max = 17,4997 t/m2< 84,7318 t/m2 ..... (Aman !! )

,min = 11,18309 t/m2< 84,7318 t/m2 ..... (Aman !! )