BAB 5 DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN PELENGKAP

BAB 5 DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN PELENGKAP 5.1

BANGUNAN PELIMPAH

Bangunan pelimpah adalah bangunan pelengkap dari suatu bendungan yang berguna untuk mengalirkan kelebihan air reservoar agar bendungan tetap aman bila terjadi banjir. Bangunan pelimpah harus didesain secara hati-hati dan jangan sampai berdampak merugikan terhadap tubuh bendungan, pondasi dan reservoar. Penentuan tipe bangunan pelimpah harus memipertimbangkan kondisi geologi, topografi, segi keamanan, sosial dan ekonomi, cara operasi dan pemeliharaan dan juga tipe bendungannya. Penentuan letak bangunan pelimpah, harus dipilih pada kondisi

geologi

yang

memenuhi

syarat.

Namün

demikian

perlu

juga

dipertimbangkan terhadap kondisi topografi, hidrolis dan fasilitas lainnya yang terkait dan pemanfaatan hash bahan galian untuk timbunan perlu dipertimbangkan pula. Secara umum bangunan pelimpah terdiri dari saluran pengarah, pelimpah, saluran peluncur dan pemecah energi. Kapasitas bagian pengarah dan bagian peluncur harus mampu menampung debit banjir maksimum yang direncanakan sedemikian sehingga elevasi muka air banjir di reservoar tetap terkendali di bawah rencana muka air banjir maksimum, sedangkan suatu pemecah energi dibanguan guna melindungi dasar sungai, tebing dan fasilitas Iainnya. Untuk membuat desain bangunan pelimpah, diperlukan debit banjir rencana yang realistis. Untuk perencanaan bendungan biasa digunakan banjir rencana dengan kala Ulang 2, 5, 10, 25, 50, 100, 1000 tahun dan Banjir Maksimum Boleh jadi (BMB) atau dikenal sebagai “Probable Maximum Flood” (PMF). Bangunan pelimpah harus direncanakan untuk debit banjir maximum boleh jadi (BMB) dan elevasi puncak dinding

saluran

pengarah

dan

saluran

yang

dibangun

harus

telah

rnempertirnbangkan debit banjir tersebut.

BAB V – DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN PELENGKAP

5 -1

“Perencanaan Bendungan Cibanten Untuk Peyediaan Air Baku Dan Irigasi d i Kabupaten Serang”

Dalam merencanakan pemecah energi harus telah mempertimbangkan terhadap aliran air sungai di hilirnya sebelum bendungan itu dibangun dan biasanya dengan menggunakan banjir rencana 100 tahun atau 1000 tahun. Pemecah energi harus dipasang secukupnya agar selalu dapat memperkecil energi setiap aliran yang melimpah dan kapasitas pemecah enersi tidak hams sama dengan recana debit banjir maksimum. Bendungan sungai Cibanten direncanakan memiliki dua pelimpah, yaitu bangunan pelimpah utama (main spillway) dan pelimpah darurat (emergency spillway). Gambaran umum tata letak pelimpah utama, saluran peluncur dan ruang olak pada bendungan sungai Cibanten ditunjukan pada Gambar 5-1.


5 -2

Gambar 5-1. Tata letak pelimpah utama



5 -3


5.1.1

T IPE BANGUNAN PELIMPAH

Bendungan Cibanten adalah bendungan jenis urugan batu dengan tinggi bendungan sebesar 45 meter dan dihilirnya terdapat kota Serang dengan penduduk yang padat. Menurut buku Panduan Perencanaan bendunganan Urugan (Volume-II, Hidrologi), Bendungan Gelam termasuk kategori bendungan sedang (tinggi bendungan antara 40 meter s/d 80 meter) dan dengan konsekuensi besar. Selanjutnya menurut SNI 03-3432-1994 (Pedoman Perencanaan Pelimpah), untuk bendungan sedang dengan konsekuensi besar, pelimpah harus dapat melewatkan banjir rencana Q 1000 dan QBMB (lihat Gambar 5-2).

Gambar 5-2 . Bagan alir penentuan banjir disain dan Kapastas Pelimpah Bendungan Sesuai SNI-033432-1994


5 -4


5.1.2

D EBIT BANJIR RENCANA

Pelimpah direncanakan mampu melimpaskan debit banjir rencana yaitu 25% dari QBMB. = 25% x

850.40 m 3/s = 212.6 m 3/s. Perencanaan pelimpah ini tanpa

memperhitungkan kemampuan reservoir dalam menurunkan puncak banjir. Ruang olak dan saluran terbuka akan direncanakan pada bagian hilir dari bendung pelimpah. 5.1.3

KAPASITAS PELIMPAH

Pelimpah pada Bendungan Cibanten direncanakan dengan ambang tipe ogee. Bentuk mercu ini tidak akan memberikan tekanan sub-atmosfir pada permukaan mercu sewaktu bendung mengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit yang lebih rendah, air akan memberikan tekanan ke bawah pada mercu. Kapasitas debit yang melewati pelimpah ogee dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Q

C.L.H1,5

dimana : Q = debit yang lewat pelimpah (m 3/dt) C = koefisien limpasan pelimpah L

= lebar efektif pelimpah (m)

H = tinggi air di atas pelimpah (m) Untuk bendungan tipe urugan tanah atau batu, pelimpah utama harus direncanakan cukup untuk mengalirkan debit banjir rencana Q1000 dan QBMB. Untuk Bendungan Cibanten, pelimpah direncanakan dengan lebar 24 meter dan dapat mengalirkan debit desain sebesar 250 m3/sec yang nilainya melebihi debit banjir rencana yaitu 25% dari QBMB. = 25% x 850.40 m 3/s = 212.6 m 3/s dengan tinggi air maksimum sebesar 3 meter diatas puncak pelimpah. 5.1.4

KONDISI PERENCANAAN

Data perencanaan pelimpah Bendungan Cibanten adalah sebagai berikut : Elevasi puncak bendungan

= + 125,00 m

Elevasi puncak pelimpah

= + 120,00 m

Elevasi dasar pelimpah

= +117,00 m

Tinggi dari dasar (P)

= 3,00 m


5 -5


Lebar pelimpah (L)

= 24,00 m

Kemiringan pelimpah bagian hulu = 1 : 3

5.1.5

Kemiringan pelimpah bagian hilir

=1:1

Debit desain

= 250 m 3/det

PERHITUNGAN DEBIT DI ATAS PELIMPAH

Debit yang melewati di atas pelimpah dihitung dengan menggunakan persamaan :

Q

C.L.H1,5

Asumsi tinggi muka air di atas pelimpah (H o) :

H o = 2.850 meter = 9.334 ft P 3 = = 1,05 Ho 2 Dari Lampiran V-1, lengkung koefisien debit untuk :

P = 1,05 diperoleh C o = 3,93 Ho Panjang efektif pelimpah :

Leff

Qd C.H o

1,5

8828.345 3,93 * 9,3341,5

78,776 ft = 24,01 m

Diambil harga L = 24 m Contoh perhitungan debit yang lewat pelimpah untuk tinggi muka air di atas pelimpah He = 0,2 m.

H e 0,2 = = 0.070 H o 2.85 Dari Lampiran V-2, lengkung

H C versus e didapatkan : Ho Co

C = 0.812 Co Koefisien debit untuk He = 0,2 m adalah


5 -6


C

C o .0,812

3,93.0,812

3,189

Koreksi koefisien debit akibat kemiringan pelimpah bagian hulu = 1 : 3 dapat dilihat pada Lampiran V-3, dimana :

C' C

1,003 maka C’ = 3,199

Debit di atas pelimpah untuk He = 0,2 m 1,5

Q

C'.L.H e

Q

3,199 * 24 * 0,21,5

Q

6,867 m 3/det

Perhitungan debit yang melewati pelimpah selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.1 dan lengkung kapasitas debit dapat dilihat Gambar 5-3. Tabel 5-1. Kapasitas pelimpah Bendungan Cibanten

Elevasi (m)

Water Depth (He) (ft) (m)

H e/Ho

C/Co

Discharge Coeff C C'

Discharge (Q)

Velocity (V)

(ft3/s)

(m3/s)

(ft/s)

(m/s)

120.00

0.000

0.000

0.000

0.800

3.144

3.153

0.000

0.000

0.000

0.000

120.10

0.030

0.100

0.035

0.800

3.144

3.153

0.123

2.393

0.551

1.806

120.20

0.061

0.200

0.070

0.812

3.189

3.199

0.352

6.867

0.790

2.591

120.30

0.091

0.300

0.105

0.823

3.233

3.243

0.656

12.788

0.981

3.217

120.40

0.122

0.400

0.141

0.833

3.275

3.285

1.023

19.944

1.147

3.763

120.50

0.152

0.500

0.176

0.844

3.316

3.325

1.447

28.217

1.298

4.259

120.60

0.183

0.600

0.211

0.854

3.354

3.365

1.925

37.529

1.439

4.721

120.70

0.213

0.700

0.246

0.863

3.392

3.402

2.453

47.820

1.571

5.156

120.80

0.244

0.800

0.281

0.872

3.428

3.438

3.029

59.046

1.698

5.570

120.90

0.274

0.900

0.316

0.881

3.463

3.473

3.650

71.170

1.819

5.968

121.00

0.305

1.000

0.351

0.890

3.496

3.507

4.317

84.158

1.936

6.351

121.10

0.335

1.100

0.387

0.898

3.528

3.539

5.026

97.983

2.049

6.723

121.20

0.366

1.200

0.422

0.906

3.559

3.570

5.777

112.620

2.159

7.083

121.30

0.396

1.300

0.457

0.913

3.589

3.599

6.568

128.046

2.266

7.434

121.40

0.427

1.400

0.492

0.920

3.617

3.628

7.398

144.239

2.370

7.776

121.50

0.457

1.500

0.527

0.927

3.645

3.656

8.267

161.179

2.472

8.110

121.60

0.488

1.600

0.562

0.934

3.671

3.682

9.174

178.850

2.571

8.436

121.70

0.518

1.700

0.598

0.941

3.697

3.708

10.116

197.233

2.669

8.756

121.80

0.549

1.800

0.633

0.947

3.721

3.732

11.095

216.313

2.764

9.070

121.90

0.579

1.900

0.668

0.953

3.745

3.756

12.109

236.074

2.858

9.377

122.00

0.610

2.000

0.703

0.959

3.767

3.779

13.157

256.504

2.950

9.679

122.10

0.640

2.100

0.738

0.964

3.789

3.801

14.238

277.589

3.041

9.976


5 -7


Elevasi

Water Depth (He)

Discharge Coeff

Discharge (Q)

Velocity (V)

122.20

0.671

2.200

0.773

0.970

3.811

3.822

15.353

299.317

3.130

10.268

122.30

0.701

2.300

0.808

0.975

3.831

3.843

16.500

321.678

3.217

10.555

122.40

0.732

2.400

0.844

0.980

3.851

3.862

17.678

344.662

3.304

10.838

122.50

0.762

2.500

0.879

0.985

3.870

3.882

18.889

368.260

3.389

11.117

122.60

0.792

2.600

0.914

0.990

3.889

3.901

20.130

392.464

3.472

11.392

122.70

0.823

2.700

0.949

0.994

3.907

3.919

21.403

417.268

3.555

11.664

122.80

0.853

2.800

0.984

0.999

3.925

3.937

22.705

442.667

3.637

11.932

122.90

0.884

2.900

1.019

1.003

3.942

3.954

24.038

468.655

3.718

12.196

123.00

0.914

3.000

1.054

1.007

3.959

3.971

25.401

495.231

3.797

12.458

123.10

0.945

3.100

1.090

1.012

3.976

3.988

26.795

522.392

3.876

12.718

123.20

0.975

3.200

1.125

1.016

3.992

4.004

28.218

550.137

3.955

12.975

123.30

1.006

3.300

1.160

1.020

4.009

4.021

29.671

578.467

4.032

13.229

123.40

1.036

3.400

1.195

1.024

4.025

4.037

31.154

607.384

4.109

13.482

123.50

1.067

3.500

1.230

1.028

4.041

4.053

32.667

636.891

4.186

13.733

123.60

1.097

3.600

1.265

1.032

4.057

4.069

34.211

666.993

4.262

13.983

123.70

1.128

3.700

1.301

1.036

4.072

4.085

35.786

697.696

4.338

14.231

123.80

1.158

3.800

1.336

1.040

4.088

4.101

37.392

729.008

4.413

14.479

123.90

1.189

3.900

1.371

1.044

4.104

4.117

39.030

760.938

4.488

14.725

124.00

1.219

4.000

1.406

1.048

4.120

4.133

40.700

793.497

4.563

14.971

124.10

1.250

4.100

1.441

1.053

4.137

4.149

42.403

826.695

4.638

15.217

124.20

1.280

4.200

1.476

1.057

4.153

4.166

44.139

860.549

4.713

15.463

124.30

1.311

4.300

1.511

1.061

4.170

4.183

45.910

895.072

4.788

15.710

124.40

1.341

4.400

1.547

1.065

4.187

4.200

47.716

930.282

4.864

15.957

124.50

1.372

4.500

1.582

1.070

4.205

4.217

49.558

966.198

4.939

16.204

124.60

1.402

4.600

1.617

1.074

4.223

4.235

51.438

1002.840

5.015

16.453

124.70

1.433

4.700

1.652

1.079

4.241

4.254

53.356

1040.231

5.091

16.704

124.80

1.463

4.800

1.687

1.084

4.260

4.273

55.313

1078.394

5.168

16.956

124.90

1.494

4.900

1.722

1.089

4.279

4.292

57.312

1117.356

5.246

17.210

125.00

1.524

5.000

1.757

1.094

4.300

4.312

59.352

1157.145

5.324

17.466


5 -8


GRAFIK LENGKUNG DEBIT PELIMPAH BENDUNGAN CIBANTEN 126.00

125.00

Elevasi (m)

124.00

123.00

122.00

121.00

120.00

119.00 0

200

400

600

800

1000

1200

Debit (m3/dt)

Gambar 5-3. Lengkung debit pelimpah Bendungan Cibanten

5.1.6

B ENTUK PENAMPANG PELIMPAH

Penampang bagian atas pelimpah direncanakan berbentuk ogee, dimana pelimpah ini didesain agar dapat mengalirkan debit rencana sebesar 250 m 3/det ( > 25% QBMB. = 212.6 m 3/s ). Adapun data perencanaan bentuk ambang pelimpah utama adalah sebagai berikut : Elevasi puncak bendungan

= + 125,00 m

Elevasi muka air maksimum

= + 123,00 m

Elevasi puncak pelimpah

= + 120,00 m

Elevasi dasar pelimpah

= + 117,00 m

Tinggi dari dasar (P)

= 3,00 m

Tinggi muka air (h o)

= 2,85 m

Lebar pelimpah (L)

= 24,00 m

Kemiringan pelimpah bagian hulu = 1 : 3 Kemiringan pelimpah bagian hilir

=1:1

Debit rencana (Q d)

= 250 m 3/det

Debit per satuan lebar (q)

Qd L

250 = 10,42 m 3/det 24

Kecepatan aliran di atas pelimpah (V) :


5 -9


q (P h o )

10.42 = 1,782 m/det 3 2.85 V2 2g

Tinggi kecepatan (H a) Tinggi energi (H o)

1,782 2 = 0,162 m 2 * 9,81

= h o+Ha = 2,85+0,162 = 3,007 m

Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir, United States Army Corps or Engineers telah mengembangkan persamaan berikut :

Y Ho

n

X K Ho

dimana : Y

=

jarak vertical dari titik tertinggi mercu ke titik dipermukaan mercu sebelah hilirnya.

X

=

jarak horizontal dari titik tertinggi mercu ke titik dipermukaan mercu sebelah hilirnya.

Ho

=

K,n =

tinggi energi rencana diatas mercu koefisien yang merupakan fungsi hidrolis

Nilai-nilai dari koefisien di atas dapat dilihat dari grafik yang terdapat pada Lampiran V-4. Dari data di atas, dapat kita hitung :

Ha Ho

0,162 3,007

0,054

Dari Lampiran V-5, diperoleh : K = 0,510 n = 1,825 Persamaan ambang pelimpah menjadi :

Y 3,007 Y

0,510.

0,206. X

X 3,007

1,825

1,825


5 -10


Persamaan titik temu antara ambang pelimpah dengan kemiringan pelimpah bagian hilir :

dy dx

0,206.1,825. X

0,825

1:1 1

Sehingga diperoleh titik pertemuan antara kurva dengan garis : X = 3,250 m Y = -1,767 m

Dari Lampiran V-6, didapat elemen pembentuk ambang yaitu :

X1 Ho

0,235

X1

0,707 m

Y1 Ho

0,082

Y1

0,247 m

R1 Ho

0,558

R1

1,678 m

R2 Ho

0,181

R2

0,544 m

Koordinat profil pelimpah ditunjukkan pada Tabel 5-2.


5 -11


Tabel 5-2. Koordinat profil pelimpah

X -1.6250 -1.6000 -1.5000 -1.4000 -1.3000 -1.2000 -1.1000 -1.0000 -0.9000 -0.8000 -0.7066 0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000 0.8000 0.9000 1.0000 1.1000 1.2000 1.3000 1.4000 1.5000 1.6000 1.7000 1.8000 1.9000 2.0000 2.1000 2.2000 2.3000 2.4000 2.5000 2.6000 2.7000 2.8000 2.9000 3.0000 3.1000 3.2000 3.3000 3.4000 3.5000

X/Ho

0.0000 0.0333 0.0665 0.0998 0.1330 0.1663 0.1995 0.2328 0.2661 0.2993 0.3326 0.3658 0.3991 0.4323 0.4656 0.4989 0.5321 0.5654 0.5986 0.6319 0.6651 0.6984 0.7317 0.7649 0.7982 0.8314 0.8647 0.8979 0.9312 0.9645 0.9977 1.0310 1.0642 1.0975

Y/Ho

0.0000 -0.0010 -0.0036 -0.0076 -0.0128 -0.0193 -0.0269 -0.0357 -0.0455 -0.0564 -0.0684 -0.0814 -0.0954 -0.1104 -0.1264 -0.1433 -0.1613 -0.1801 -0.1999 -0.2207 -0.2423 -0.2649 -0.2884 -0.3127 -0.3380 -0.3641 -0.3911 -0.4190 -0.4478 -0.4774 -0.5079 -0.5392 -0.5714 -0.6044

Y

dy/dx

Elevasi Pelimpah

-3.0017 -2.9267 -2.6267 -2.3267 -2.0267 -1.7267 -1.4267 -1.1267 -0.8267 -0.5267 -0.2466 0.0000 -0.0031 -0.0109 -0.0228 -0.0386 -0.0580 -0.0810 -0.1073 -0.1369 -0.1697 -0.2056 -0.2447 -0.2868 -0.3319 -0.3800 -0.4310 -0.4849 -0.5416 -0.6012 -0.6635 -0.7286 -0.7965 -0.8671 -0.9403 -1.0163 -1.0949 -1.1761 -1.2600 -1.3464 -1.4355 -1.5271 -1.6213 -1.7180 -1.8172 -1.9172 -2.0172

3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 0.3489 0.0000 -0.0562 -0.0995 -0.1390 -0.1762 -0.2119 -0.2462 -0.2796 -0.3122 -0.3441 -0.3753 -0.4060 -0.4362 -0.4660 -0.4954 -0.5244 -0.5531 -0.5814 -0.6095 -0.6373 -0.6649 -0.6922 -0.7193 -0.7461 -0.7728 -0.7993 -0.8255 -0.8517 -0.8776 -0.9034 -0.9290 -0.9545 -0.9798 -1.0050 -1.0000 -1.0000

117.00 117.07 117.37 117.67 117.97 118.27 118.57 118.87 119.17 119.47 119.75 120.00 120.00 119.99 119.98 119.96 119.94 119.92 119.89 119.86 119.83 119.79 119.76 119.71 119.67 119.62 119.57 119.52 119.46 119.40 119.34 119.27 119.20 119.13 119.06 118.98 118.91 118.82 118.74 118.65 118.56 118.47 118.38 118.28 118.18 118.08 117.98


5 -12


X

X/Ho

Y/Ho

3.6000 3.7000 3.8000 3.9000 4.0000 4.1000 4.2000 4.3000 4.4000 4.5000 4.6000 4.7000 4.8000 4.9000 5.0000 5.1000 5.2000 5.3000 5.4000 5.5000 5.6000 5.7000 5.8000 5.9000 6.0000 6.1000 6.2000 6.3000 6.4000 6.5000

5.1.7

Y

dy/dx

Elevasi Pelimpah

-2.1172 -2.2172 -2.3172 -2.4172 -2.5172 -2.6172 -2.7172 -2.8172 -2.9172 -3.0172 -3.1172 -3.2172 -3.3172 -3.4172 -3.5172 -3.6172 -3.7172 -3.8172 -3.9172 -4.0172 -4.1172 -4.2172 -4.3172 -4.4172 -4.5172 -4.6172 -4.7172 -4.8172 -4.9172 -5.0172

-1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000

117.88 117.78 117.68 117.58 117.48 117.38 117.28 117.18 117.08 116.98 116.88 116.78 116.68 116.58 116.48 116.38 116.28 116.18 116.08 115.98 115.88 115.78 115.68 115.58 115.48 115.38 115.28 115.18 115.08 114.98

PERHITUNGAN PROFIL MUKA AIR DI ATAS PELIMPAH

Perhitungan profil muka air di atas pelimpah didasarkan pada perhitunganperhitungan hidrolika untuk memperoleh gambaran kondisi pengaliran melalui saluran tersebut pada debit-debit tertentu.


5 -13


Gambar 5-4. Bagian saluran prismatik

Gambar 5-4 melukiskan bagian saluran prismatik sepanjang ?x. Samakan tinggi tekanan total di kedua ujung penampang 1 dan 2, maka dapat ditulis persamaan sebagai berikut : 2

y1

V á1 1 2g

2

So .Ä

y2

V á2 2 2g

Sf .Ä

dimana : y = kedalaman V = kecepatan rata-rata a = koefisien energi ?x = jarak antara penampang 1 dan 2 So = kemiringan dasar Sf = kemiringan kekasaran =

n 2 .V 2 R 4/3

hf = kehilangan energi anatara penampang 1 dan 2 = Sf . x Perhitungan profil muka air di atas pelimpah adalah sebagai berikut : Debit desain yang melalui pelimpah (Q) = 250 m 3/det Lebar pelimpah (L)

= 24 m


5 -14


Q = 10,42 m 2/det L

Debit per satuan lebar (q)

=

Kedalaman kritis di atas mercu (Yc)

=3

q2 = 2,23 m g

Titik tertinggi pada puncak pelimpah (x = 0) Tinggi muka air (untuk puncak pelimpah h = Y c) Radius hidrolik (R)

=

= 2,230 m

A L.h = = 1.879 m P L 2.h

Radius hidrolik pangkat 4/3 (R4/3) = 2.319 m 4/3 Kemiringan kekasaran (S f) =

n 2 .V 2 = 0.0038 R 4/3

Elevasi pelimpah dari dasar saluran pelimpah (z) = + 120 m Kecepatan rata-rata (V) =

Tinggi kecepatan (

Q = 4.673 m/det A

V2 ) = 1.114 m 2g

Tinggi energi (E1)

=z+h+

Bilangan Froude

= 1,00

Tipe aliran

= Kritis

V2 = 123.343 m 2g

Titik pada jarak 0,1 m arah hilir dari puncak pelimpah Dengan metode trial dan error, dicoba tinggi muka air (h) = 2.166 m Selisih jarak horizontal (?x) = 0,1 m Radius hidrolik (R)

=

A L.h = = 1.835 m P L 2.h

Radius hidrolik pangkat 4/3 (R4/3) = 2.247 m 4/3 Kemiringan kekasaran (S f) =

n 2 .V 2 = 0.0041 R 4/3


5 -15


Kemiringan kekasaran rata-rata ( Sf ) =

Sf 1 Sf 2 = 0.0039 2

Kehilangan tekanan akibat gesekan (hf) = Sf. ?x = 0.0004 m Tinggi energi (E2) = E1 – hf = 123.342 m Elevasi pelimpah dari dasar saluran pelimpah (z) = 119.996 m Kecepatan rata-rata (V) =

Tinggi kecepatan (

Q = 4.807 m/det A

V2 ) = 1.179 m 2g

Tinggi energi (E2)

V2 =z+h+ = 123.342 m 2g

Bilangan Froude

= 1,04

Tipe aliran

= Superkritis

Perhitungan profil muka air di atas pelimpah ditunjukkan pada Tabel 5.3.

Tabel 5-3. Perhitungan profil muka air di atas pelimpah

(m/s)

V2 / 2g (m)

(m)

2.23

4.67

1.11

123.34

1.00

120.00

2.17

4.81

1.18

123.34

1.04

123.34

119.99

2.11

4.93

1.24

123.34

1.08

0.00

123.34

119.98

2.06

5.06

1.31

123.34

1.13

0.005

0.00

123.34

119.96

2.01

5.18

1.37

123.34

1.17

0.006

0.005

0.00

123.34

119.94

1.96

5.30

1.43

123.34

1.21

1.66

0.006

0.006

0.00

123.34

119.92

1.92

5.42

1.50

123.34

1.25

0.10

1.62

0.006

0.006

0.00

123.34

119.89

1.88

5.54

1.57

123.34

1.29

0.8

0.10

1.59

0.007

0.007

0.00

123.34

119.86

1.84

5.66

1.64

123.34

1.33

0.9

0.10

1.57

0.007

0.007

0.00

123.34

119.83

1.80

5.78

1.71

123.34

1.38

1.0

0.10

1.54

0.008

0.008

0.00

123.34

119.79

1.76

5.91

1.78

123.34

1.42

X

?X

R

hf

E

z

h

V

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0.0

0.00

1.88

0.004

0.000

0.00

123.34

120.00

0.1

0.10

1.84

0.004

0.004

0.00

123.34

0.2

0.10

1.80

0.004

0.004

0.00

0.3

0.10

1.76

0.005

0.005

0.4

0.10

1.72

0.005

0.5

0.10

1.69

0.6

0.10

0.7

Sf

Sf rata


E

Type Aliran

Fr

Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super

5 -16


X

?X

R

(m)

(m)

(m)

Sf

Sf rata

hf

E

z

h

V

(m)

(m)

(m)

(m)

(m/s)

V2 / 2g (m)

E

Type Aliran

Fr

(m)

1.1

0.10

1.51

0.008

0.008

0.00

123.34

119.76

1.73

6.03

1.85

123.34

1.46

1.2

0.10

1.48

0.009

0.009

0.00

123.34

119.71

1.69

6.15

1.93

123.34

1.51

1.3

0.10

1.46

0.009

0.009

0.00

123.33

119.67

1.66

6.27

2.01

123.33

1.55

1.4

0.10

1.43

0.010

0.010

0.00

123.33

119.62

1.63

6.39

2.08

123.33

1.60

1.5

0.10

1.41

0.011

0.010

0.00

123.33

119.57

1.60

6.51

2.16

123.33

1.64

1.6

0.10

1.39

0.011

0.011

0.00

123.33

119.52

1.57

6.64

2.25

123.33

1.69

1.7

0.10

1.37

0.012

0.012

0.00

123.33

119.46

1.54

6.76

2.33

123.33

1.74

1.8

0.10

1.34

0.013

0.012

0.00

123.33

119.40

1.51

6.88

2.42

123.33

1.79

1.9

0.10

1.32

0.014

0.013

0.00

123.33

119.34

1.49

7.01

2.51

123.33

1.83

2.0

0.10

1.30

0.014

0.014

0.00

123.33

119.27

1.46

7.13

2.59

123.33

1.88

2.1

0.10

1.28

0.015

0.015

0.00

123.33

119.20

1.44

7.26

2.69

123.33

1.93

2.2

0.10

1.26

0.016

0.016

0.00

123.32

119.13

1.41

7.38

2.78

123.32

1.98

2.3

0.10

1.24

0.017

0.016

0.00

123.32

119.06

1.39

7.51

2.87

123.32

2.03

2.4

0.10

1.23

0.018

0.017

0.00

123.32

118.98

1.36

7.63

2.97

123.32

2.09

2.5

0.10

1.21

0.019

0.018

0.00

123.32

118.91

1.34

7.76

3.07

123.32

2.14

2.6

0.10

1.19

0.020

0.019

0.00

123.32

118.82

1.32

7.88

3.17

123.32

2.19

2.7

0.10

1.17

0.021

0.020

0.00

123.31

118.74

1.30

8.01

3.27

123.31

2.24

2.8

0.10

1.16

0.022

0.021

0.00

123.31

118.65

1.28

8.14

3.38

123.31

2.30

2.9

0.10

1.14

0.023

0.022

0.00

123.31

118.56

1.26

8.27

3.49

123.31

2.35

3.0

0.10

1.12

0.024

0.024

0.00

123.31

118.47

1.24

8.39

3.59

123.31

2.41

3.1

0.10

1.11

0.025

0.025

0.00

123.31

118.38

1.22

8.52

3.70

123.31

2.46

3.2

0.10

1.09

0.027

0.026

0.00

123.30

118.28

1.20

8.65

3.82

123.30

2.52

3.3

0.10

1.08

0.028

0.027

0.00

123.30

118.18

1.19

8.78

3.93

123.30

2.57

3.4

0.10

1.07

0.029

0.028

0.00

123.30

118.08

1.17

8.90

4.04

123.30

2.63

3.5

0.10

1.05

0.030

0.030

0.00

123.29

117.98

1.15

9.03

4.16

123.29

2.68

3.6

0.10

1.04

0.032

0.031

0.00

123.29

117.88

1.14

9.15

4.27

123.29

2.74

3.7

0.10

1.03

0.033

0.032

0.00

123.29

117.78

1.12

9.27

4.38

123.29

2.79


Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super

5 -17


X

?X

R

(m)

(m)

(m)

Sf

Sf rata

hf

E

z

h

V

(m)

(m)

(m)

(m)

(m/s)

V2 / 2g (m)

E

Type Aliran

Fr

(m)

3.8

0.10

1.02

0.034

0.034

0.00

123.28

117.68

1.11

9.38

4.49

123.28

2.84

3.9

0.10

1.01

0.036

0.035

0.00

123.28

117.58

1.10

9.50

4.60

123.28

2.90

4.0

0.10

0.99

0.037

0.037

0.00

123.28

117.48

1.08

9.61

4.71

123.28

2.95

4.1

0.10

0.98

0.039

0.038

0.00

123.27

117.38

1.07

9.72

4.82

123.27

3.00

4.2

0.10

0.97

0.040

0.039

0.00

123.27

117.28

1.06

9.83

4.93

123.27

3.05

4.3

0.10

0.96

0.041

0.041

0.00

123.27

117.18

1.05

9.93

5.03

123.27

3.10

4.4

0.10

0.96

0.043

0.042

0.00

123.26

117.08

1.04

10.04

5.14

123.26

3.15

4.5

0.10

0.95

0.044

0.044

0.00

123.26

116.98

1.03

10.14

5.25

123.26

3.19

4.6

0.10

0.94

0.046

0.045

0.00

123.25

116.88

1.02

10.24

5.35

123.25

3.24

4.7

0.10

0.93

0.047

0.046

0.00

123.25

116.78

1.01

10.34

5.46

123.25

3.29

4.8

0.10

0.92

0.049

0.048

0.00

123.24

116.68

1.00

10.44

5.56

123.24

3.34

4.9

0.10

0.91

0.050

0.049

0.00

123.24

116.58

0.99

10.54

5.67

123.24

3.38

5.0

0.10

0.91

0.052

0.051

0.01

123.23

116.48

0.98

10.64

5.77

123.23

3.43

5.1

0.10

0.90

0.053

0.052

0.01

123.23

116.38

0.97

10.73

5.87

123.23

3.48

5.2

0.10

0.89

0.055

0.054

0.01

123.22

116.28

0.96

10.82

5.98

123.22

3.52

5.3

0.10

0.88

0.056

0.055

0.01

123.22

116.18

0.95

10.92

6.08

123.22

3.57

5.4

0.10

0.88

0.058

0.057

0.01

123.21

116.08

0.95

11.01

6.18

123.21

3.61

5.5

0.10

0.87

0.059

0.058

0.01

123.21

115.98

0.94

11.10

6.28

123.21

3.66

5.6

0.10

0.86

0.061

0.060

0.01

123.20

115.88

0.93

11.19

6.39

123.20

3.70

5.7

0.10

0.86

0.062

0.062

0.01

123.19

115.78

0.92

11.28

6.49

123.19

3.75

5.8

0.10

0.85

0.064

0.063

0.01

123.19

115.68

0.92

11.36

6.59

123.19

3.79

5.9

0.10

0.85

0.066

0.065

0.01

123.18

115.58

0.91

11.45

6.69

123.18

3.83

6.0

0.10

0.84

0.067

0.066

0.01

123.17

115.48

0.90

11.53

6.79

123.17

3.88

6.1

0.10

0.83

0.069

0.068

0.01

123.17

115.38

0.90

11.62

6.89

123.17

3.92

6.2

0.10

0.83

0.070

0.070

0.01

123.16

115.28

0.89

11.70

6.99

123.16

3.96

6.3

0.10

0.82

0.072

0.071

0.01

123.15

115.18

0.88

11.79

7.09

123.15

4.00

6.4

0.10

0.82

0.074

0.073

0.01

123.15

115.08

0.88

11.87

7.19

123.15

4.04


Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super Kritis Super

5 -18


X

?X

R

(m)

(m)

(m)

6.5

5.1.8

0.10

0.81

Sf rata

Sf

0.075

0.074

hf

E

z

h

V

(m)

(m)

(m)

(m)

(m/s)

0.01

123.14

114.98

0.87

11.95

V2 / 2g (m)

E

Type Aliran

Fr

(m)

7.28

123.14

Kritis Super Kritis

4.09

G AMBAR PROFIL PELIMPAH DAN PROFIL MUKA AIR DI ATAS PELIMPAH

Profil pelimpah dan profil muka air di atas pelimpah ditunjukkan pada Gambar 5-5 di bawah ini : 126.00

125.00

124.00

Pilar

123.00

Muka Air 122.00

121.00

120.00

119.00

118.00

117.00

116.00

Lantai Muka

115.00

114.00 -5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Gambar 5-5. Profil pelimpah dan profil muka air di atas pelimpah

5.2

KOLAM OLAKAN

Pada kegiatan yang melibatkan banyak kolam olakan, seringkali diperlukan rancangan umum untuk memenuhi persyaratan ekonomi dan spesifikasi yang diinginkan. Rancangan-rancangan ini dapat dikembangkan melalui percobaan dan pengamatan pada struktur yang ada, atau penelitian pada model, atau dengan kedua cara tersebut. Biasanya rancangan tersebut dilengkapi dengan peralatan khusus, terdiri dari blok-blok muka kolam olakan, ambang dan pilar gelombang.


5 -19


5.2.1

L OMPATAN HIDROLIK

Dari perhitungan profil muka air pada saluran pelimpah, didapat : Kedalaman muka air di ujung hilir saluran pelimpah (d 1) = 0.872 m Kecepatan (V 1)

= 11.948 m/det

Bilangan Froude (F 1)

=

1 2

2

d2 = d1. ( 1 8.F1

V

= 4,085

g.d 1)

= 4,620 m

Debit per satuan panjang (q) = 10.417 m 3/det Sesuai dengan referensi dari United States Bureau of Reclamation (USBR), tipe kolam olakan yang sesuai adalah kolam olakan datar tipe III. Kolam olakan ini dianjurkan digunakan untuk loncatan hidrolik yang mempunyai nilai bilangan Froude (F1) lebih besar dari 4,5, mempunyai debit per satuan lebar (q) kurang dari 18,5 m3/det, dan kecepatan aliran (V 1) kurang dari 18 m/det. Kolam olakan tipe ini biasanya untuk bangunan pelimpah pada bendungan urugan yang rendah.

Gambar 5-6. Dimensi kolam olakan tipe III


5 -20


5.2.2

D IMENSI KOLAM OLAKAN

Dari Gambar 5-6, karakteristik kolam olakan tipe III, diperoleh dimensi kolam olakan adalah sebagai berikut : a. Panjang Kolam Olakan Dari Lampiran V-7 mengenai grafik panjang lompatan hidrolik (L), untuk F

1

=

4,085 dan d2 = 4,620 m didapatkan: -

L = 2,2. Maka dapat kita peroleh nilai L = 10.256 m. d2

-

Direncanakan panjang kolam olakan = 11.00 m.

b. Blok Peluncuran (Chute Blocks) Tinggi chute blocks sama dengan kedalaman aliran masuk kolam olakan (d 1). Lebar dan selang sebaiknya sama dengan d1, akan tetapi dapat juga divariasikan untuk menghindari pemakaian blok yang tidak utuh. Kalau bisa lebar selang 0,5 kali d1 untuk memperkecil semburan dan mempertahankan tekanan yang diinginkan. Untuk d1 = 0.872 m didapatkan dimensi blok peluncuran : -

Tinggi chute blocks (h 1)

=

Kedalaman air di ujung hilir saluran peluncur (d 1)

=

0.872 m

-

Direncanakan tinggi chute blocks = 1.00 m

-

Lebar chute blocks (h1)

=

Kedalaman air di ujung hilir saluran peluncur (d 1)

=

0.872 m

-

Direncanakan lebar chute blocks = 1.00 m

-

Jarak antar chute blocks =

Kedalaman air di ujung hilir saluran peluncur (d1)

= -

0.872 m

Direncanakan jarak antar chute blocks = 1.00 m


5 -21


d1 = 0,436 m 2

-

Jarak chute blocks ke dinding =

-

Direncanakan jarak chute blocks ke dinding = 0,50 m

c. Blok Peredam (Baffle Blocks) Dari Lampiran V-8 mengenai grafik tinggi baffle blocks dan tinggi end sill, untuk F1 = 4,085

dan d 1 = 0.872 m, dari grafik tinggi blok peredam dan

ambang hilir didapatkan : -

h3 = 1,25. Maka dapat kita peroleh nilai h 3 = 1,089 m d1

-

Tinggi baffle blocks

= h3 = 1,089 m

-

Direncanakan tinggi baffle blocks = 1.00 m

-

Lebar baffle blocks

= 0,75.h 3 = 0,817 m

-

Direncanakan lebar baffle blocks

= 1,00 m

-

Jarak antar baffle blocks = 0,75.h 3 = 0,817 m

-

Direncanakan jarak antar baffle blocks = 1,00 m

-

Jarak baffle blocks ke dinding =

-

Direncanakan jarak baffle blocks ke dinding = 0,50 m

-

Lebar puncak baffle blocks = 0,2.h3

h3 = 0,545 m 2

= 0,218 m -

Direncanakan lebar baffle blocks = 0,20 m

-

Jarak chute blocks ke baffle blocks = 0.8 d 2 = 3,696 m

-

Direncanakan L2 = 4 m


5 -22


d. Ambang Hilir (End Sills) Untuk F 1 = 4,085 dan d 1 = 0.872 m, dari Lampiran V-8 mengenai grafik tinggi blok peredam dan ambang hilir didapatkan : -

h4 = 1,25. Maka dapat kita peroleh nilai h 4 = 1,089 m. d1

-

Direncanakan tinggi ambang hilir = 1,00 m.

5.3

PERHITUNGAN PROFIL ALIRAN PELIMPAH

Untuk mendapat profil aliran yang menerus mulai dari awal sampai akhir pelimpah, perhitungan hidrolika pelimpah bendungan Sungai Cibanten akan dilakukan dengan perangkat lunak HEC-RAS (Hydraulic Engineering Center - River Analysis System). Dasar prosedur perhitungan dengan program HEC-RAS yang digunakan adalah didasarkan

pada

pemecahan

persamaan

kekekalan

energi

satu

dimensi.

Kehilangan energi dievaluasi dengan gesekan (persamaan Manning) dan kontraksi maupun ekspansi. Persamaan momentum digunakan pada situasi dimana profil permukaan air berubah secara cepat. 5.3.1

PERSAMAAN -PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN

Profil permukaan air dihitung dari suatu potongan melintang saluran ke potongan selanjutnya dengan memecahkan persamaan kekekalan energi dengan prosedur interaktif yang disebut Metode Tahapan Standar (Standard Step method). Persamaan kekekalan energi ditulis sebagai berikut:

Y2

Z2

V2 2g 2

2

Y1 Z1

V1 2g

2

1

he

dimana: Y1, Y2 = kedalaman air pada potongan melintang Z1, Z2 = elevasi pada saluran utama V1, V2 = kecepatan rata-rata (jumlah total debit) 1,

2

= koefisien tinggi kecepatan

g

= percepatan gravitasi

he

= kehilangan energi


5 -23


Kehilangan energi dievaluasi dengan gesekan (persamaan Manning) dan kontraksi maupun ekspansi. Kehilangan energi antara dua potongan melintang diakibatkan oleh kehilangan energi akibat gesekan dan ekspansi maupun kontraksi. Persamaan kehilangan tinggi energi dituliskan sebagai berikut:

he

L Sf

C

V2 2g

2

2

2 1 1

V 2g

dimana: L

= jarak sepanjang bentang yang ditinjau

Sf

= kemiringan gesekan (friction slope) antara dua potongan melintang

C

= koefisien ekspansi atau kontraksi

Jarak sepanjang bentang yang ditinjau, L, dihitung dengan persamaan:

L

L lob Qlob L ch Qch L rob Qrob Qlob Qch Qrob

dimana :

L lob , L ch , L rob = jarak sepanjang potongan melintang pada aliran yang ditinjau di pinggir kiri sungai/left overbank (lob), saluran utama/main

channel

(ch),

dan

pinggir

kanan

sungai/right overbank (rob).

Qlob , Qch , Qrob = jarak sepanjang potongan melintang pada aliran yang ditinjau di pinggir kiri sungai (lob), saluran utama (ch), dan pinggir kanan sungai (rob). 5.3.2

HASIL PERHITUNGAN

Perhitungan profil aliran dilakukan dengan program HEC-RAS dilakukan untuk debit banjir rencana mulai dari Q 2, s/d QPMF. Pada Gambar 5-7 diperlihatkan skema HECRAS untuk selimpah dan saluran peluncur dan ruang olak Bendungan Sungai Cibanten. Gambar typical salah satu potongan penampang saluran pada saluran peluncur yang digunakan dalam perhitungan ditunjukan pada Gambar 5-8. Pada Gambar 5-9 ditunjukan prespektive 3-dimensi aliran sepanjang spillway, ruang olak saluran peluncur dan ruang olak ditunjukan untuk berbagai harga debit.


5 -24


Pada Gambar 5-10 dan Gambar 5-11 ditunjukan gambaran yang lebih detail dari gambar prespektive 3-dimensi aliran sekitar bendung pelimpah dan ruang olak. Profil memanjang muka air sepanjang spillway, ruang olak saluran peluncur dan ruang olak ditunjukan untuk berbagai harga debit pada Gambar 5-12. Gambaran detail profil muka air sekitar bendung ditunjukan pada Gambar 5-13 sedang profil detail muka air pada ruang olak ditunjukan pada Gambar 5-14. Dari hasil tersebut diatas terlihat dimensi pelimpah, saluran peluncur dan ruang olak seperti yang direncanakan memiliki dimensi yang mencukupi. Selanjutnya kapasitas pelimpah yang dihitung secara manual seperti ditunjukan pada bagian 5.1.1 dan hasil perhitungan HEC-RAS untuk pemampang dipuncak mercu bendung, diawal saluran pengarah dan harga rata-ratanya ditunjukan pada Error! Reference source not found.. Dari gambar tersebut terlihat bahwa harga kapasitas pelimpah rata-rata hasil perhitungan HEC-RAS sangat mendekati hasil perhitungan manual.

Gambar 5-7. Skema HEC-RAS untuk selimpah dan saluran peluncur dan ruang olak Bendungan Sungai Cibanten


5 -25


Cibanten-2 .04

Plan: Plan 06

1/4/2007

Cibanten-2

.03

.03

.03

129 127

Legend

129

WS BMB=277.59 m3/s

127

Plan: Plan 06

1/4/2007

.03

.03 Legend WS BMB=277.59 m3/s

WS Q-1000= 115.88 m 124

WS Q-1000= 115.88 m 124

WS Q-100= 92.711 m3

WS Q-100= 92.711 m3

121

WS Q-25= 66.701 m3/

121

WS Q-25= 66.701 m3/

118

WS Q-2= 41.746 m3/s

118

WS Q-2= 41.746 m3/s

Ground

116

Ground

116

Bank Sta

113

113

110

110

107

107 Elevation (m)

Elevation (m)

Bank Sta

105 102 99

105 102 99

96

96

94

94

91

91

88

88

85

85

83

83

80

80

77

77

-20

-10

0

10

20

-20

-10

0

Station (m)

(a) Saluran Pengarah Cibanten-2 .04

Plan: Plan 06

10

20

Station (m)

(b) Saluran Peluncur Atas

1/4/2007

Cibanten-2

.03

.03

.04

129 127

Plan: Plan 06

1/4/2007

.03

.03

Legend

129

Legend

WS BMB=277.59 m3/s

127

WS Q-1000= 115.88 m

WS Q-1000= 115.88 m 124

WS Q-100= 92.711 m3 124

WS Q-100= 92.711 m3

WS Q-25= 66.701 m3/

121

WS Q-25= 66.701 m3/

121

WS Q-2= 41.746 m3/s

118

WS Q-2= 41.746 m3/s

118

WS BMB=277.59 m3/s

Ground

116

Ground

116

Bank Sta 113

110

110

107

107 Elevation (m)

Elevation (m)

Bank Sta 113

105 102 99

105 102 99

96

96

94

94

91

91

88

88

85

85

83

83

80

80

77 -20

77 -10

0

10

20

-20

-10

Station (m)

0

10

20

Station (m)

(c) Saluran Peluncur Atas

(d) ruang Olak

Gambar 5-8. Beberapa potongan penampang pelimpah yang digunakan dalam perhitungan. Cibanten-2

Plan: Plan 06

1/4/2007 Legend WS Q-1000= 115.88 m Ground Bank Sta Ground

Gambar 5-9. Perpektif 3 dimensi Saluran Peluncur dan Kolam Olak.


5 -26


Cibanten-2

Plan: Plan 06


Gambar 5-10. Perpektif 3 aliran disekitar pelimpah utama.

Cibanten-2

Plan: Plan 06


Gambar 5-11. Perpektif 3 dimensi aliran disekitar ruang olak.


5 -27


Spillway Bendungan Cibanten

Plan: Plan 07

4/15/2007

Spillway Cibanten 130

Legend WS 25% PMF Ground LOB

120

E levat ion (m)

110

100

90

80

70 0

50

100

150

200

250

300

Main Channel Distance (m)

Gambar 5-12. Profil memanjang muka air sepanjang saluran pengarah, bendung pelimpah, saluran seluncur dan ruang olak.


Plan: Plan 07 4/15/2007

Spillway Cibanten 130

Legend WS 25% PMF Ground LOB

125

E le v a t io n ( m)

120

115

110

105

240

250

260

270

280


Gambar 5-13. Profil Memanjang Muka sekitar pelimpah.


5 -28



Plan: Plan 07 4/15/2007

Spillway Cibanten Legend WS 25% PMF 86

Ground LOB

84

E lev at ion (m)

82

80

78

76

74 0

20

40

60


Gambar 5-14. Profil Memanjang Muka Air Pada Ruang Olak

126.0 Perhitungan Manual Kapasitas Rata-Rata (HEC-RAS) Mercu Bendung Pelimpah (HEC-RAS)

125.0

Awal Saluran Pengarah (HEC-RAS)

Elevasi (m)

124.0

123.0

122.0

121.0

120.0 0

100

200

300

400

500

600

700

3

Debit (m /det)

Gambar 5-15. Lengkung Kapasitas (Rating Curve) Bendung Pelimpah Utama


5 -29


5.4 5.4.1

ANALISA STABILITAS A NALISA PEMBEBANAN

Dalam perhitungan pembebanan ditinjau dari gaya-gaya yang bekerja pada bangunan. Gaya- gaya tersebut adalah : 1. Tekanan air statis

1 PW= ã w .H 2 2 dimana : PW = tekanan air statis (ton)

ãw

= berat jenis air (ton/m 3)

H

= kedalaman air (m)

2. Tekanan air dinamis

PD=

7 2 ãw.K h .H 2 .(1-Z1.5 ) 12

3 1-Z2.5 Y=H 2 .[1-( . 1.5 )] 5 1-Z dimana : PD

= tekanan air dinamis (ton)

ãw

= berat jenis air (ton/m 3)

Kh

= koefisien gempa (0.15)

H1

= tinggi air di atas crest (m)

H2

= tinggi air dari dasar pelimpah (m)

Z

= rasio perbandingan untuk

Y

= jarak terhadap pusat tekanan (m)

H1 H2

3. Berat konstruksi sendiri

W=V.ã b


5 -30


dimana : V

= volume bangunan (m 3)

ãb

= berat jenis bahan bangunan (ton/m 3)

4. Tekanan tanah aktif

1 PA= .K a .ã.H 2 -2.C. K a H 2 dimana : PA

= tekanan tanah aktif (ton)

ã

= berat jenis tanah (ton/m 3)

H

= tinggi tanah (m)

C

= kohesi tanah (ton/m2)

Ka

= tekanan tanah aktif

Ka =

1-sinö 1+sinö

5. Tekanan tanah pasif

1 PP= .K p .ã.H 2 +2.C. K p H 2 dimana : PP

= tekanan tanah pasif (ton)

ã

= berat jenis tanah (ton/m 3)

H

= tinggi tanah (m)

C

= kohesi tanah (ton/m2)

Kp

= tekanan tanah pasif

Kp =

1+sinö 1-sinö

6. Gaya akibat pengaruh gempa Berat bangunan :


5 -31


WE=W.K h dimana : WE = gaya akibat pengaruh gempa (ton) W

= berat sendiri bangunan akibat gaya vertikal (ton)

Kh

= koefisien gempa horizontal (=0.15)

7. Tekanan up lift

UP=

ã w .H1 +ã w .H 2 .A 2

dimana :

5.4.2

UP

= tekanan up lift (ton)

H1

= tinggi permukaan air dari dasar penampang pada potongan 1

H2

= tinggi permukaan air dari dasar penampang pada potongan 2

A

= luas penampang per meter lebar (m 2)

KONTROL STABILITAS

Pada perencanaan ambang pelimpah perlu dilakukan kontrol-kontrol stabilitas yang meliputi : 1. Stabilitas terhadap guling Kontrol stabilitas terhadap momen guling menggunakan rumus : a. Keadaan normal

: SF=

Mt >1,5 Mg

b. Keadaan gempa

: SF=

Mt >1,1 Mg

Dalam hal ini : SF = angka keamanan Mt = momen tahan (kN.m) Mg = momen guling (kN.m)


5 -32


2. Stabilitas terhadap geser Untuk mengetahui stabilitas terhadap geser digunakan persamaan :

SF=

C.A+ÓV.tanö >1,1 ÓH

dimana : SF = angka keamanan SV = jumlah gaya-gaya vertikal SH = jumlah gaya-gaya horizontal F = sudut geser tanah antara pondasi dengan tanah pondasi C = kohesi antara pondasi dengan tanah pondasi A = luas pembebanan efektif 3. Stabilitas terhadap daya dukung tanah Untuk menentukan stabilitas terhadap daya dukung tanah biasanya berdasarkan anggapan bahwa tanah pondasi merupakan bahan elastis (Sosrodarsono, 1981 :89)

e=

ÓM v -ÓM h L ÓV 2

jika e<

ÓV 6e L 1± , maka : ó max /ó min = A B 6

jika e>

2.ÓV L , maka : ó max = 6 L.X

X=3.

B -e 2

ó

ó

dimana : s = besar reaksi daya dukung tanah (ton/m 3) e = eksentrisitas pembebanan (m) SV = jumlah gaya vertikal (ton)


5 -33


B = lebar pondasi A = luas dasar pondasi per meter panjang (m 2) X = lebar efektif dari kerja reaksi pondasi (m)

ó = daya dukung tanah yang diijinkan (ton/m 2)

5.4.3

PERHITUNGAN STABILITAS PELIMPAH KONDISI BANJIR GEMPA

5.4.3.1

Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Banjir Gempa Tabel 5-4. Perhitungan gaya vertikal dan momen tahan

Gaya

Uraian

Akibat berat sendiri pelimpah W1 1x1x1 W2 1x1x1 W3 0.5x1x3x1 W4 1.5x4x1 W5 0.5x4x4x1 W6 2x1x1 W7 0.5x1x1x1 W8 2x1x1 Akibat berat air di atas pelimpah WA 1 1x4.543x1 WA 2 0.5x1x3x1 WA 3 2.5x1.543x1 WA 4 0.5x5x(1.543+0.5334)x1 WA 5 0.5334x1x1 Akibat gaya up lift Up Lift 1 (5.543+5.543)/2x3.5x1 Up Lift 2 (5.543+3.1392)/2x2x1 Up Lift 3 (3.1392+2.7353)/2x2x1 Up Lift 4 (2.7353+1.5334)/2x1x1 Up Lift 5 (1.5334+1.5334)/2x1x1 Total

Volume

Berat Jenis

Gaya

Lengan

Momen Tahan

(m3)

(t/m3)

(ton)

(m)

(ton.m)

3.059 1.300 1.500 9.490 9.245 9.467 0.845 4.808

2.400 2.400 2.400 2.400 2.400 2.400 2.400 2.400

7.342 3.120 3.600 22.776 22.188 22.721 2.028 11.539

14.823 13.147 12.980 11.543 9.440 5.569 4.132 1.849

108.825 41.019 46.728 262.903 209.455 126.532 8.380 21.336

13.767 1.500 9.140 14.800 2.074

1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

13.767 1.500 9.140 14.800 2.074

14.823 13.313 12.043 8.001 1.220

204.068 19.970 110.073 118.415 2.530

39.755 10.555 21.742 3.696 5.245

1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

-39.755 -10.555 -21.742 -3.696 -5.245 55.602

13.220 9.714 6.615 3.174 1.220

-525.561 -102.531 -143.823 -11.731 -6.399 490.187


5 -34


Tabel 5-5.

Perhitungan gaya horizontal dan momen tahan Gaya

Lengan

Momen Tahan

(ton)

(m)

(ton.m)

-0.361

1.583

-0.572

-4.954

0.433

-2.147

2 x c x Kp x 1.30

-7.038

0.650

-4.575

Total

-12.354

Gaya

Uraian

Akibat tekanan air statis 0.5x1x0.8502

PW 2

Akibat tekanan tanah pasif 0.5 x Kp x g x 1.302

PP 1

0.5

CP 1

Tabel 5-6.

Gaya

-7.294

Perhitungan gaya horizontal dan momen guling

Uraian

Volume 3

(m )

Berat Jenis

Berat

Koeff

Gaya

Lengan

Momen Guling

(t/m3)

(ton)

Gempa

(ton)

(m)

(ton.m) 6.222

Akibat berat sendiri pelimpah dan gempa WE 1

1x1x1

3.059

2.400

7.342

0.150

1.101

5.650

WE 2

1x1x1

1.300

2.400

3.120

0.150

0.468

5.650

2.644

WE 3

0.5x1x3x1

1.500

2.400

3.600

0.150

0.540

7.300

3.942

WE 4

1.5x4x1

9.490

2.400

22.776

0.150

3.416

7.150

24.427

WE 5

0.5x4x4x1

9.245

2.400

22.188

0.150

3.328

6.433

21.410

WE 6

2x1x1

9.467

2.400

22.721

0.150

3.408

3.150

10.736

WE 7

0.5x1x1x1

0.845

2.400

2.028

0.150

0.304

0.867

0.264

WE 8

2x1x1

4.808

2.400

11.539

0.150

1.731

0.650

1.125

Akibat tekanan air statis PW 1

0.5x1x5.8502

Akibat tekanan air dinamis 7/12x1x0.15x5.8502 x(1-0.33961.5) PD

17.111

8.250

141.168

2.402

9.225

22.157

Akibat tekanan tanah aktif PA 1

0.5 x Ka x g x 1.302

0.467

5.433

2.537

CA 1

2 x c x Ka0.5 x 1.30

-2.161

5.650

-12.209

PA 2

0.5 x Ka x g x 52

6.908

1.667

11.513

CA 2

2 x c x Ka0.5 x 5

-8.311

2.500

Total Keterangan : Sudut geser tanah (?) Koefisien Tekanan Tanah Aktif (Ka) Koefisien Tekanan Tanah Pasif (Kp) Nilai SPT (N) Kohesi Tanah c ? tanah

30.713

= = = = = =

-20.778 215.158

32.000 0.307 3.257 15.000 1.500 1.800


5 -35


5.4.3.2

Skema Pembebanan Pelimpah Kondisi Banjir Gempa

Gambar 5-16. Skema pembebanan pelimpah kondisi banjir gempa

5.4.3.3

Perhitungan Daya Dukung Batas

Untuk perhitungan daya dukung batas rumus yang digunakan adalah rumus Terzhaghi : _

ó=

q u á.c.Nc +â.ã.B.N ã +ã.Df.N q = FS FS

dimana : = 32 sat = 1.8 ton/m 3 c = 1.5 FS = 3


5 -36


Tabel 5-7. Faktor bentuk pondasi Bentuk pondasi Faktor Bentuk Menerus

Bujur Sangkar

Persegi

Lingkaran

?

1.0

1.3

1 + 0.3 x (B/L)

1.3

?

0.5

0.4

0.5 + 0.1 x (B/L)

0.3

Sumber : Suyono Sosrodarsono, Ir. Mekanika Tanah & Teknik Pondasi

Untuk ‘ Pondasi Menerus ‘ dari Tabel 5-7 didapat : =1 = 0.5 Tabel 5-8.

Koefisien daya dukung

F

Nc

0 5 10 15 20 25 28 32 36 40 45 50

5.3 5.3 5.3 6.5 7.9 9.9 11.5 20.9 42.2 95.7 172 348

N 0 0 0 1.2 2 3.3 4.4 10.6 30.5 115.7 325.8 1073

Nq 1 1.4 1.9 2.7 3.9 5.6 7.1 14.1 31.6 81.3 173 415


Untuk sudut geser ( ) = 32 dari Tabel 5-8 didapatkan : Nc = 20.9 N = 10.6 Nq = 14.1 Df = 1 Sehingga dapat kita peroleh :

ó = 69.79 ton/m 2


5 -37


Analisa Stabilitas

5.4.3.4

Analisa stabilitas pada pelimpah meliputi : 1. Stabilitas terhadap guling

SF=

Mt >1,1 Mg

dimana : Mt

= 482.894 ton.m

Mg

= 215.158 ton.m

SF

= 2.244

> 1.1

Aman

2. Stabilitas terhadap geser

SF=


dimana : V

= 55.602 ton

H

= 18.359 ton

SF

= 3.146

> 1.1

Aman

3. Stabilitas terhadap gaya dukung

e=


dimana : Mv = 490.187 ton.m Mh = 207.864 ton.m V

= 55.602 ton

B

= 16 m

e

= 6.922 m > L/6 = 6.922 m > 2.667 m


5 -38


X=3.

B -e 2

maks =

= 3.233 m

2.ÓV L.X

= 1.433 ton/m 2 < ó = 69.79 ton/m 2

5.4.4

Aman

PERHITUNGAN STABILITAS PELIMPAH KONDISI KOSONG GEMPA

5.4.4.1

Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Kosong Gempa

Tabel 5-9. Perhitungan gaya vertikal dan momen tahan

Gaya

Uraian

Berat Jenis

Gaya

Lengan

Momen Tahan

(m )

(t/m3)

(ton)

(m)

(ton.m)

Volume 3

Akibat berat sendiri pelimpah W1

1x1x1

3.059

2.400

7.342

14.823

108.825

W2

1x1x1

1.300

2.400

3.120

13.147

41.019

W3

0.5x1x3x1

1.500

2.400

3.600

12.980

46.728

W4

1.5x4x1

9.490

2.400

22.776

11.543

262.903

W5

0.5x4x4x1

9.245

2.400

22.188

9.440

209.455

W6

2x1x1

9.467

2.400

22.721

5.569

126.532

W7

0.5x1x1x1

0.845

2.400

2.028

4.132

8.380

W8

2x1x1

4.808

2.400

11.539

1.849

21.336

Akibat berat air di atas pelimpah WA 1

1x4.543x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

WA 2

0.5x1x3x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

WA 3

2.5x1.543x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

WA 4

0.5x5x(1.543+0.5334)x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

WA 5

0.5334x1x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

Up Lift 1

(5.543+5.543)/2x3.5x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

Up Lift 2

(5.543+3.1392)/2x2x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

Up Lift 3

(3.1392+2.7353)/2x2x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

Up Lift 4

(2.7353+1.5334)/2x1x1

0.000

1.000

0.000

0.000

0.000

Up Lift 5

(1.5334+1.5334)/2x1x1

0.000

1.000

0.000

0.000

Akibat gaya up lift

Total

95.314


0.000

825.177

5 -39


Tabel 5-10. Perhitungan gaya horizontal dan momen tahan Gaya

Uraian

Gaya

Lengan

Momen Tahan

(ton)

(m)

(ton.m)

0.000

0.000

0.000


PW 2

Akibat tekanan tanah pasif PP 1

0.5 x Kp x g x 1.302

4.954

0.433

2.147

CP 1

2 x c x Kp0.5 x 1.30

7.038

0.650

4.575

Total

11.992

6.722

Tabel 5-11. Perhitungan gaya horizontal dan momen guling

Gaya

Uraian

Volume 3

(m )

Berat Jenis

Berat

Koeff

Gaya

Lengan

Momen Guling

(t/m3)

(ton)

Gempa

(ton)

(m)

(ton.m) 6.222

Akibat berat sendiri pelimpah dan gempa WE 1

1x1x1

3.059

2.400

7.342

0.150

1.101

5.650

WE 2

1x1x1

1.300

2.400

3.120

0.150

0.468

5.650

2.644

WE 3

0.5x1x3x1

1.500

2.400

3.600

0.150

0.540

7.300

3.942

WE 4

1.5x4x1

9.490

2.400

22.776

0.150

3.416

7.150

24.427

WE 5

0.5x4x4x1

9.245

2.400

22.188

0.150

3.328

6.433

21.410

WE 6

2x1x1

9.467

2.400

22.721

0.150

3.408

3.150

10.736

WE 7

0.5x1x1x1

0.845

2.400

2.028

0.150

0.304

0.867

0.264

WE 8

2x1x1

4.808

2.400

11.539

0.150

1.731

0.650

1.125


PW 1

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.467

5.433

2.537

Akibat tekanan air dinamis 7/12x1x0.15x5.8502 x(1-0.33961.5)

PD

Akibat tekanan tanah aktif PA 1

0.5 x Ka x g x 1.302 0.5

CA 1

2 x c x Ka x 1.30

2.161

5.650

12.209

PA 2

0.5 x Ka x g x 52

6.908

1.667

11.513

CA 2

2 x c x Ka0.5 x 5

8.311

2.500

Total Keterangan : Sudut geser tanah (?) Koefisien Tekanan Tanah Aktif (Ka) Koefisien Tekanan Tanah Pasif (Kp)

32.144

= = =

32.000 0.307 3.257

Nilai SPT (N)

=

15.000

Kohesi Tanah c

=

1.500

=

1.800

tanah

20.778 117.807


5 -40


Skema Pembebanan Pelimpah Kondisi Kosong Gempa

5.4.4.2

Gambar 5-17. Skema pembebanan pelimpah kondisi kosong gempa

Perhitungan Daya Dukung Batas

5.4.4.3

Untuk perhitungan daya dukung batas rumus yang digunakan adalah rumus Terzaghi : _

ó=

q u á.c.Nc +â.ã.B.N ã +ã.Df.N q = FS FS

dimana : = 32 sat

= 1.8 ton/m 3

c

= 1.5

FS

=3

Tabel 5-12. Faktor bentuk pondasi Bentuk pondasi Faktor Bentuk Menerus

Bujur Sangkar

Persegi

Lingkaran

?

1.0

1.3

1 + 0.3 x (B/L)

1.3

?

0.5

0.4

0.5 + 0.1 x (B/L)

0.3



5 -41


Untuk ‘ Pondasi Menerus ‘ dari Tabel 5.12 didapat : =1 = 0.5 Tabel 5-13.

Koefisien daya dukung

F

Nc

0 5 10 15 20 25 28 32 36 40 45 50

5.3 5.3 5.3 6.5 7.9 9.9 11.5 20.9 42.2 95.7 172 348

N 0 0 0 1.2 2 3.3 4.4 10.6 30.5 115.7 325.8 1073

Nq 1 1.4 1.9 2.7 3.9 5.6 7.1 14.1 31.6 81.3 173 415


Untuk sudut geser ( ) = 32 dari Tabel 5.13 didapatkan : Nc = 20.9 N = 10.6 Nq = 14.1 Df = 1 Sehingga dapat kita peroleh :

ó = 69.79 ton/m 2 5.4.4.4

Analisa Stabilitas

Analisa stabilitas pada pelimpah meliputi : 1. Stabilitas terhadap guling

SF=

Mt >1,1 Mg

dimana : Mt

= 831.899 ton.m

Mg

= 117.807 ton.m

SF

= 7.062

> 1.1

Aman


5 -42


2. Stabilitas terhadap geser

SF=


dimana : V

= 95.314 ton

H

= 44.136 ton

SF

= 1.903

> 1.1

Aman

3. Stabilitas terhadap gaya dukung

e=


dimana : Mv = 825.177 ton.m Mh = 124.528 ton.m V

= 95.314 ton

B

= 16 m

e

= 4.649 m > L/6 = 4.649 m > 2.667 m maks

=

v 6e 1 A B

= 5.8861 ton/m 2 < ó = 49.1200 ton/m 2 maks

=

Aman

2.ÓV L.X

= 10.053 ton/m 2 < ó = 69.79 ton/m 2


Aman

5 -43

This document was created with Win2PDF available at http://www.daneprairie.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.

BAB 5 DESAIN BANGUNAN PELIMPAH DAN BANGUNAN PELENGKAP

Recommend Documents