BAB V PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA

5.1 PERHITUNGAN KEMIRINGAN DAN KEDALAMAN SUNGAI

5.1.1 Perhitungan Kemiringan Sungai

No Patok Elevasi Jarak ∆Hi = ElHi - El0 ∆i = ( ∆Hi + 1 + ∆Hi ) x L / 2 ( m ) ( m ) ( m ) ( m ) 1 P.1 145,8 50 1,55 72,5 2 P.2 145,6 50 1,35 66,25 3 P.3 145,55 50 1,3 64,75 4 P.4 145,54 50 1,29 64,25 5 P.5 145,53 50 1,28 63,5 6 P.6 145,51 50 1,26 62,75 7 P.7 145,5 50 1,25 62 8 P.8 145,48 50 1,23 61,25 9 P.9 145,47 50 1,22 59,25

10 P.10 145,4 50 1,15 55 11 P.11 145,3 50 1,05 50 12 P.12 145,2 50 0,95 46,25 13 P.13 145,15 50 0,9 43,75 14 P.14 145,1 50 0,85 41,25 15 P.15 145,05 50 0,8 38,75 16 P.16 145 50 0,75 35 17 P.17 144,9 50 0,65 27,5 18 P.18 144,7 50 0,45 20 19 P.19 144,6 50 0,35 16,25 20 P.20 144,55 50 0,3 12,5 21 P.21 144,45 50 0,2 8,75 22 P.22 144,4 50 0,15 6,25 23 P.23 144,35 50 0,1 3,75 24 P.24 144,3 50 0,05 1,25 25 P.25 144,25 50 0 0 1250 982,75

Contoh Perhitungan : a. ∆Hi = ElHi -El0

= H1-H0

= 145,8-144,25

= 1,55

b. ∆i = ( ∆Hi + 1 + ∆Hi ) x L / 2

= ( H2 + H1 ) x L / 2

= ( 1,35 + 1,55 ) x 50 / 2

= 72,5

∆H rata-rata = 2 x Σ ∆i

ΣLi

= 2 x 987,75

1250

= 1,57

S rata-rata = H rata-rata

ΣLi

= 1,57

1250

= 0,001256

Kesimpulan : Kemiringan rata-rata sungai tersebut sebesar 0,001256

5.1.2 Perhitungan Kedalaman Sungai Maksimum

Dalam menentukan kedalaman sungai maksimum perlu diketahui penampang melintangnya. Kemudian penampang sungai itu kita bagi dengan kedalaman air tertentu. Berdasarkan kedalaman tersebut kita akan mendapatkan luas penampang basah (A), keliling basah (P), kecepatan aliran (V) dan debit (Q). Untuk kecepatan memakai rumus MANNING.

V = 1/n*R⅔*S⅟2

Dan persamaan kontinuitas : Q = V*A Sketsa penampang sungai pada patok P.8 dimana bendung akan diletakan sebagai berikut

20

12

Gambar 5.1 Sketsa Penampang Sungai

Luas penampang basah A = ( B + mH ) H Keliling basah P = B + 2H √ ( 1 + M2 ) Jari-jari hidrolis R = A / P

Tabel hubungan antara tinggi muka air dengan debit, dihitung berdasarkan penampang melintang pada patok P.6

H ( m ) Elevasi muka air ( m ) A ( m² ) P (m ) R ( m) V ( m / det) Q ( m³ / det ) 0,20 145,71 4,08 20,89 0,20 0,48 1,95 0,40 145,91 8,32 21,79 0,38 0,75 6,23 0,60 146,11 12,72 22,68 0,56 0,97 12,30 0,80 146,31 17,28 23,58 0,73 1,16 19,98 1,00 146,51 22 24,47 0,90 1,32 29,14 1,20 146,71 26,88 25,37 1,06 1,48 39,73 1,32 146,83 29,99 25,92 1,16 1,57 47,00 1,40 146,91 31,92 26,26 1,22 1,62 51,70 1,60 147,11 37,12 27,16 1,37 1,75 65,02 1,74 147,25 40,81 27,77 1,47 1,84 75,00 1,80 147,31 42,48 28,05 1,51 1,88 79,67 2,00 147,51 48 28,94 1,66 1,99 95,64

Contoh perhitungan pada H = 0,20 A = ( B + mH ) H P = B + 2H √ ( 1 + M² )

R = A / P = ( 20 + 2 x 0,2 ) 0,2 = 20 + (2 x 0,2) √ ( 1 + 2 ² )

= 4,08 / 20,89

= 4,08 m² = 20,89 m

= 0,20 m

V = 1/n*R⅔*S⅟2

Q = V x A = 1 / 0,025 x 0,20⅔ x 0,001256⅟2

= 0,48 x 4,08

= 0,48 m/det

= 1,95 m³ / det Hasil perhitungan pada tabel di atas dapat disajikan dalam gambar grafik hubungan antara elevasi muka air dan debit pada patok P. 6 Dari tabel di atas diperoleh :

Untuk Q 10 = 47 m³/dt

H = 1,32 ( elevasi muka air = 146,83 )

Untuk Q 25 = 75 m³/dt

H = 1,74 ( elevasi muka air = 147,25 )

0

145,68145,88146,08146,28146,48146,68146,88147,08147,28147,48

1,956,2312,3019,98

29,14

39,73

51,70

65,02

79,67

95,64

47,00

146,83

147,25

75,00

Grafik Hubungan Antara Elevasi Muka Air DanDebit Pada Patok 6

Q ( m / detik )

Loka

si M

uka

Air

5.2 DESAIN COVER DAM HULU

Bendungan pengelak ( cover dam ) dibangun dengan maksud menutupi sungai agar aliran berbelok dan masuk ke saluran pengelak ( deversion channel ) sehingga tidak mengganggu pelaksaan konstruksi bendung yang sedang dibangun. Cover dam dibangun di bagian hulu dan hilir agar keseluruhan aliran tidak masuk ke lokasi proyek.

• Q 10 = 47 m³/dt

• Dari grafik hubungan Q dan H Q 10 = 47 m³/dt H = 146,83 – 145,51 = 1,32 m

• Kemiringan sungai rata-rata ( S ) = 0,001256

• Cover dam dibuat di bagian up stream dan down stream

• Elevasi dasar cover dam = elevasi dasar bendung + S . L = 145,51 + ( 0,001256 x 100 ) = 145,51 + 0,1256 = 145,64m

• Tinggi jagaan diambil 1 meter

• Elevasi crest cover dam = elevasi dasar cover dam + jagaan + H = 145,64 + 1 + 1,32

= 147,96m 1) Jadi tinggi cover dam hulu = elevasi crest cover dam – elevasi dasar cover dam

= 147,96 – 145,64 = 2,32m

H = 2,32TinggiCover DamHulu

Elevasi Dasar Cover Dam = + 145,64m

Tinggi Jagaan = 1m

Elevasi Muka Air = 146,83m

Elevasi Crest Cover Dam = 147,96

Gambar 5.2 Desain Cover Dam

5.3 DESAIN SALURAN PENGELAK SEMENTARA

Saluran pengelak dibuat dengan tujuan membelokan air sungai selama ada pembangunan bendung di sebelah hilirnya. Saluran pengelak biasanya terletak dekat cover dam atau turap baja yang dibangun untuk membelokan air.

Debit yang dipakai dengan kala ulang 10 tahun.

Data-data yang dipakai:

Q 10 tahun = 47 m³/dt Penampang rencana = b = 4 H Kecepatan rencana = 2m/dt Talud =1 : 1 Koefisien manning = 0,025

H

B

Gambar 5.3 Desain Saluran Pengelak Sementara

Luas penampang basah A = ( B + MH ) H = ( 4H + 1H ) H = ( 5H ) H A = 5H2 M2

Keliling basah P = B + 2H √( 1+ M2 )

= 4H + 2H √( 1+ 12 ) = 4H + 2H √2 = 4H + 2H . 1,41 = 4H + 2,82H P = 6,82H

Dari hukum kontinuitas A = Q /V

5H2 M2 = 47 m³/dt 2m/dt 5H2 M2 = 23,5 m2 H2 = 23,5 / 5 H = √4,7 H = 2,17m

Dari penampang rencana B = 4H, Jadi = 4 (2,17 ) = 8,68m

Jadi luas penampang basah A = 4H2 M2 = 4 ( 2,17 )2 = 18,84m2

Jadi keliling basah P = 6,82H

= 6,82 ( 2,17 ) = 14,8m

2,17

8,68

Gambar 5.4 Desain Saluran Pengelak Sementara

5.4 PENENTUAN ELEVASI MERCU BENDUNG

Elevasi mercu harus ditentukan secermat mungkin agar supaya semua petak yang dilayani dapat mendapatkan air dengan baik. Hal ini dapat dilakukan dengan pedoman elevasi sawah tertinggi ditambah dengan seluruh kehilangan tenaga diseluruh sistem pembawa. Tahapan perhitungan mercu bendung adalah sbb:

1. Tentukan dari sistim petak, elevasi sawah yang tertinggi yang akan dialiri. Muka air di sawah untuk penggenangan dan kehilangan tenaga biasanya diambil 0,12m.

2. Menghitung semua kehilangan tenaga disepanjang saluran mulai dari saluran kuarter, sub tersier, tersier, dan sekunder dan akhirnya saluran primer.

Kehilangan energi ditiap saluran berupa : • Kehilangan tenaga disepanjang saluran • Kehilangan tenaga ditiap banguna-banguna silang • Kehilangan tenaga di kotak-kotak • Kehilangan tenaga untuk alat ukur • Kehilangan tenaga untuk persediaan eksploitasi, misalnya kehilangan tenaga di pipa-

pipa dan pintu-pintu

Rumus yang digunakan adalah : ELM = ELS + ho Dimana : ELM = elevasi mercu bendung ELS = elevasi sawah tertinggi ( elevasi dasar sungai + H Q 25 ) ho = total kehilangan tinggi tekan kehilangan tinggi tekan yang terjadi :

a. Kehilangan tinggi tekan dari saluran tersier ke sawah 0,10m b. Kehilangan tinggi tekan dari saluran sekunder – saluran tersier 0,10m c. Kehilangan tinggi tekan dari saluran primer – saluran sekunder 0,10m d. Kehilangan tinggi tekan dari sungai-sungai primer 0,20m e. Tinggi genangan di sawah 0,10m f. Kehilangan tinggi tekan akibat kemiringan saluran 0,15m g. Kehilangan tinggi tekan akibat alat ukur 0,40m h. Persediaan tekanan untuk eksploitasi 0,10m i. Persediaan tekanan untuk bangunan-bangunan lain 0,25m

Perhitungan : ELS =elevasi dasar sungai + H Q 25 = 145,51 + 1,74 = 147,25 ho = 0,10 + 0,10 + 0,10 + 0,20 + 0,10 + 0,15 + 0,40 + 0,10 + 0,25 = 1,50m ELM = ELS + ho = 147,25 + 1,50 = 148,75m

5.5 PENENTUAN LEBAR BENDUNG Dalam menentukan lebar bendung, faktor utama yang dapat dipakai sebagai pertimbangan adalah lebar sungai yang ada dan debit yang direncanakan melimpah di atas mercu bendung. Lebar efektif bendung ( Be ) dihubungkan dingan lebar bendung yang sebenarnya ( B’ ), yakni jarak antara pangkal – pangkal bendung dan tiang pancang dengan persamaan : Be = B’ – 2 ( n . kp + ka ) He

Dimana :

Be = lebar efektif bendung B’ = lebar bendung sebenarnya Kp = koefisien kontraksi pilar Ka = koefisien kontraksi dinding He= tinggi tekan total n = jumlah pilar kp =0,01 ( untuk pilar bulat ) ka = 0,10 ( untuk pilar bulat ) Dengan :

B’ = B – b – Σt B = lebar bendung b = lebar pintu penguras Σt = jumlah lebar pilar Data :

- Lebar Bendung ( B ) = 1,1 . 20 = 22m - Jumlah Pilar = 4 - Jumlah Lebar Pilar = 1 x 4 = 4m - Lebar Pintu Penguras = 2m - Jarak Pilar ke Pilar = 4m

Perhitungan : Be = B’ – 2 ( n . kp + ka ) He

B’ = B – b – Σt = 22 – 2 – 4 = 16m

Be = B’ – 2 ( n . kp + ka ) He = 16 – 2 ( 4 . 0,01 + 0,10 ) He = 16 – 0,28 He

5.6 PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG 5.6.1 Data dan Tipe Bendung Bendung direncanakan dengan tipe Ogee III Data-data teknis

• Lebar bendung sebenarnya = 16m • Lebar efektif bendung = 16 – 0,28 He m • Debit rencana Q 25 = 75 m3/dt • Elevasi dasar sungai dimuka bendung = +145,51 • Elevasi mercu bendung = +148,75 • Tinggi bendung = elevasi dasar mercu bendung – elevasi dasar muka bendung

= ( +148,75 ) – ( + 145,51 ) = 3,24m

Gambar bendung tipe Ogee III

2

3

R = 0,48 Hd3

0,214 HdHe

Ha

Hd0,115 Hd

x

X1,810 = 1,939 Hd Y0,810

R = 0,22 Hd

Y

titik awal koordinat

Sumbu mercu

5.6.2 Tinggi muka air di hilir bendung Tinggi muka air di hilir bendung dipengaruhi oleh besar debit yang lewat dan kecepatan airnya. Perhitungan debit menggunakan rumus kontinuitas dan kecepatan air menggunakan rumus manning. Q 25 = A . V V = 1/n*R⅔*S⅟2

A = ( B + mH ) H P = B + 2H √ ( 1 + M² ) V = Q / A Q = 1 . R ⅔ . S ⅟2

A n Data-data teknis : -n = 0,025 -S = 0,001256 -m = 1 -Q 25 = 75m3/dt Perhitungan : A = ( B + mH ) H = ( 20 + 1 . H ) H = 20 H + H2

P = B + 2 H √(1 + m2 ) = 20 + 2 H √ ( 1 + 12 ) = 20 + 2 H ( 1,4 ) = 20 + 2,8 H

R = A = 20 H + H2

P 20 + 2,8 H Maka : Q = V. A Q = V A

QA

1N

R

2

3⋅ S

1

2⋅:=

75

20H H2+

10.025

H H2+( )

20 H+

2

3

⋅ 0.001256

1

2⋅:=

Dari perhitungan didapatkan H = 1,8

75

20 1.8× 1.82+

10.025

1.8 1.82+( )

20 1.8+

2

3

⋅ 0.001256

1

2⋅:=

7539.24

40 1.349( )

2

3⋅ 0.001256

1

2⋅:=

1,9 = 1,9 Maka :

A = 20H + H2

= 20 . 1,8+ 1,82

= 50.54 + 1,82

= 53,78m2 P = 20 + 2,8 H = 20 + 2,8 . 1,8 = 25,04m R = A P = 53,78 25,04 = 2,15 m