BAB IV PERHITUNGAN ALTERNATIF DESAIN SIPHON SALURAN HUBUNG DAN BANGUNAN PENGURAS

Bab IV - Perhitungan Alternatif Desain Siphon Saluran Hubung dan Bangunan Penguras

BAB IV PERHITUNGAN ALTERNATIF DESAIN SIPHON SALURAN HUBUNG DAN BANGUNAN PENGURAS 4.1

Umum.

4.1.1 Saluran dan aliran saluran tarum barat Saluran tarum barat diawali dari Bendung curug dan melintasi beberapa sungai ke Jakarta dengan menggunakan saluran terbuka, siphon dan terowongan di Cawang. Pada persilangan sungai dengan menggunakan bangunan siphon seperti dilokasi sungai Bekasi dan sungai Cibeet. Saluran tarum barat ini adalah sebagai pemasok kebutuhan air bersih di Jakarta dan kebutuhan air irigasi. Saluran tarum barat ini terdiri atas beberapa jalur.

LAUT

bendung bekasi

JAKA RTA

JAWA

bendung cikarang bendung cibeet

bendung curug PURWAK ARTA

B ENDUNGA N JUANDA

BOGO R

S ISTIM SALURAN TARUM BARAT

Gambar 4.1 Sistim Saluran tarum barat Jalur saluran tarum barat: (1) Curug - Cibeet Universitas Mercubuana

IV - 1


(2) Cibeet - Cikarang (3) Cikarang - Bekasi (4) Bekasi – Jakarta Pada saat ini air dari saluran tarum barat digunakan untuk penyediaan air baku bagi sejumlah WTP (Water Treatment Plant) dari TPJ (Thames Pam Jaya) dan PALYJA (Pam Lyonnaise Jaya), yaitu Pejompongan, Pulogadung dan Buaran. Kebutuhan air total baku dari WTP adalah 16,10 m3/detik pada tahun 2006, kapasitas pengolahan total telah meningkat menjadi 16,40 m3/detik pada tahun 2007. Disebutkan bahwa dalam studi Jatiluhur Water Resources Management Project (JWRMP) tahun 1997, permintaan air baku dari saluran tarum barat pada tahun 2020 diperkirakan mencapai 27,10 m3/detik. 4.2

Kondisi Desain

4.2.1 Desain Kapasitas Siphon Desain kapasitas siphon tergantung pada aliran air saluran tarum barat yang dibutuhkan untuk WTC Bekasi-Jakarta. Kapasitas aliran yang diperlukan adalah 31,10 m3 /detik sesuai dengan kebutuhan air baku dari Jakarta pada tahun 2025. Elevasi dasar saluran tarum barat sebelum sungai bekasi Elv.+ 17.50 m dan muka air pada adalah Elv.+ 19.45 m. Standar desain nasional untuk KP (Kreteria Perencanaan) irigasi, kecepatan minimum dibarrel tidak boleh lebih rendah dari 1.50 m /detik dan kecepatan maksimal tidak boleh lebih tinggi dari 3.00 m/detik. Universitas Mercubuana

IV - 2


4.2.2 Penentuan tata letak bangunan siphon Dalam perencanaan ini ada beberapa penentuan tata letak bangunan siphon . Ada beberapa pertimbangan teknis dalam penentuan tata letak bangunan ini, seperti bangunan siphon harus dipilih pada jalur terpendek dan dengan memperkecil belokan pada struktur bangunan siphon. (Gambar 4.2 – Tata letak bangunan siphon – pada lampiran No.1) 1. Alternatif 1 (Pertama) Alternatif 1, melihat kondisi jalur yang ada dapat diketahui bahwa jalur tersebut adalah jalur yang pendek, bila dibandingkan dengan jalur alternatif 2 dan jalur alternatif 3. Dari sisi jumlah belokan jalur satu akan banyak mengalami belokkan, karena dari mulut inlet ada pembelokkan arah horisontal dan arah vertikal, sehingga nilai headloss (kehilangan energi) akan lebih besar . 2. Alternatif 2 (Kedua) Alternatif 2, melihat kondisi jalur yang ada dapat diketahui bahwa jalur tersebut adalah jalur yang lebih panjang dibandingkan jalur 1, dan lebih pendek dari jalur alternatif yang ke 3. Dari sisi jumlah belokan jalur 2 akan sedikit mengalami sedikit belokkan dibandingkan jalur 1 dan jalur 3, karena dari mulut inlet ada pembelokkan arah arah vertikal, sehingga nilai headloss (kehilangan energi) akan berkurang. 3. Alternatif 3 (Ketiga) Alternatif 3, melihat kondisi jalur yang ada dapat diketahui bahwa jalur tersebut adalah jalur yang paling panjang dibandingkan jalur 1 dan jalur 2. Dari sisi jumlah belokan jalur 3 sama dengan jalur 1 karena dari mulut Universitas Mercubuana

IV - 3


inlet ada pembelokkan arah horisontal dan arah vertikal, sehingga nilai headloss (kehilangan energi) lebih besar. Kesimpulan dari pertimbangan pemilihan jalur siphon tersebut, digunakan alternatif jalur kedua, dengan pertimbangan panjang jalur adalah rata-rata dari alternatif satu dan alternatif tiga dan dengan jumlah minimum belokkan. (Tabel 4.2.a – Pemilihan alternatif jalur siphon – pada lampiran No.2) 4.3

Desain Hidrolis

4.3.1 Alternatif menaikkan elevasi dasar siphon barrel. Elevasi dasar siphon barrel original adalah Elv.+8.50 m.Alternatif yang akan dilakukan adalah dengan menaikkan elevasi dasar siphon barrel menjadi Elv.+ 9.50 m dan menaikkan elevasi dasar siphon barrel menjadi Elv.+10.00 m, dengan kondisi demikian akan dilakukan perhitungan headloss dan stabilitas terhadap bangunannya. 4.3.2 Perhitungan Headloss siphon Dalam estimasi perhitungan headloss ini menggunakan data–data dari hasil kesimpulan penentuan tata letak alternatif siphon alternatif yang ke 2 (dua). Perhitungan headloss pada jalur alternatif 2 ini, dilaksanakan dua alternatif penentuan elevasi dasar siphon barrel. A. Alternatif perhitungan headloss siphon elevasi dasar siphon Elv.+ 9.50 m, Alternatif type barrel adalah penampang segi empat dari beton bertulang dengan jumlah jalur tiga barrel dengan parameter dan dimensi berikut. Gambar . 4.3 – Alternatip kedua jalur siphon – pada lampiran No.3. Universitas Mercubuana

IV - 4


Gambar . 4.4 – Potongan memanjang hidrolis siphon – pada lampiran No.4. Gambar .4.5 – Plan dan potongan bangunan siphon – pada lampiran No.5.

Data Desain : EL.BS.O

= 16.50 m

Elevasi dasar siphon outlet

EL.BS.

= 9.50 m

Elevasi dasar siphon barrel

EL.BS.I

= 16.50 m

Elevasi dasar siphon inlet

EL.BSC.us

= 16.45 m

Elevasi dasarsaluran hubungu/s

EL.WLSI

= 19.45 m

Elevasi muka air siphon inlet

EL BC.I

= 17.50 m

Elevasi dasar saluran inlet

LTd-1

= 16.20 m

LTd-2

= 4.00

L1

= 20.00 m

L2

= 60.00 m

L3

= 18.00 m

Ltup

= 15.54 m

L transisi( 9.543 ) + L inlet (6.00 m)

H1

= 7.00

m

E1.BS.O t-EL.BS.B

H2

= 7.00

m

EL.BS.inlet –EL.BS.B

1 ds

= 19.28 

Atan H1/L1

2 us

= 21.24 

Atan H3/L3

Universitas Mercubuana

m

IV - 5


Estimasi dimensi penampang barrel :

Hb

2.30

0.20

EL.9.500

Bb

2.30

Gambar .4.6 Penampang siphon barrel Bb

= 2.30

m

Hb

= 2.30

m

Ab

= Bb x

Hb

=

2.30

x

2.30 =

5.29 m2

x

4

=

0.08 m2

Luas penampang 1 Barrel (Abt) = 5.29 – 0.08 =

5.21 m2

Pengurangan akibat luas sudut barrel Ap

= 0.2 x

0.20

x

0.50

Data data pendukung . Debit Rencana

Q=

31.10

m3/detik

Koefisien Manning ‘n =

0.015

Beton

‘n =

0.020

pasangan batu

‘n =

0.030

saluran tanah / gabion

‘n =

0.065

blok beton


IV - 6


Gaya grafitasi

g=

9.8

m/det2

Perhitungan kecepatan aliran air pada penampang 1 barrel = ( Va ) Va

= Q / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik Perhitungan Hidrolik A. Headloss Transisi inlet : Perhitungan headloss pada transisi inlet menggunakan data gambar rencana inlet siphon.

bd

bu

1

inlet downstream

inlet upstream

L

EL.BC.I

Hd

Hu

EL.WL.S.I

EL.BS.I potongan 1

Gambar .4.7 Tampak dan potongan transisi inlet. Tabel . 4.2 data hidrolis transisi inlet upstream Tinggi

Lebar

Luas

Keliling basah

Jari-jari hidrolis

Kecepatan upstream

Hu (m)

Bu(m)

Au(m2)

Pu(m)

Ru(m)

Vu (m/det)

EL.WLS.I EL.BC.I

.

Hu x Bu

2Hu + Bu

Au / Pu

Q / Au

1.95

17.00

33.15

20.90

1.586

0.938


IV - 7


Tabel .4.3 data hidrolis transisi inlet downstream Tinggi

Lebar

Luas

Keliling basah

Jari-jari hidrolis

Kecepatan downstream

Hd (m)

Bd(m)

Ad(m2)

Pd(m)

Rd(m)

Vd (m/det)

EL.WLS.I EL.BS.I

3Bd+ (0.6 x2 )

Hd x Bd

2Hd + Bd

Ad / Pd

Q / Ad

2.95

8.10

23.90

14.00

1.707

1.302

Bu

=

17.00 m

Bd

=

8.10 m



= 25 

L

= ( Bu – Bd ) / (2 x Tan  ) = (17.00 - 8.10) /( 2 x 0.466 ) = 9.543 m ( hydraulic gradient rata- rata )

Im

= ( Iu + Id ) /2

Iu

= (n) x ((Vu) ∶ (Ru) ) =(0.015) x ((0.938) ∶ (1.58) ) = 0,00011 = (n) x ((Vd) ∶ (Rd) ) =(0.015) x ((1.302) ∶ (1.707) )

Id

= 0,00019 Im

= ( Iu + Id ) /2 = (0.00011 + 0.00019)/2 = 0.00015

H ti

= headloss transisi inlet = L x Im

= 9.543 m x 0.00015

= 0.0014

B. Headloss Trasrack : Perhitungan headloss trasrack dengan gambar .


IV - 8


Trashrack

Trashrack tampak depan s

Hu

EL.WL.S.I

su t du

EL.BC.I

alfa

EL.BS.I l

b

Gambar .4.8 Potongan trashrack H ft c

= C x ( V 2 / 2g ) =

Koefisien trash rack tergantung pada : a : faktor bentuk rack (=2.4 persegi, = 1.8 besi bulat) s : tebal batang rack (m) b : jarak bersih antara batang rack (m)  : sudut kemiringan rack dengan horisontal



=

79.00 

b

=

0.10 m , jarak plat

s

=

0.01 m , tebal plat

a

=

2.40 ( Koefisien trashrack bentuk plat )

c

=

a x ( ).

=

2.40

x (

/

. .

x sin  ).

/

x sin 79 = 0.1094

Hu.t

= Tinggi muka air didepan trashrack

Hu.t

= El.WLS.I – El.BS.I - Hti


IV - 9


= 19.450 - 16.50 - 0.0014 = 2.950 m A

= (Hu.t x Bb x 3 ) = (2.95 x 2.30 x 3 ) =

V

20.345 m2

= Q/A = 31.10 / 20.345

= 1.528 m/detik

H ft

= headloss trashrack

H ft

= C x ( V 2 / 2g ) = 0.1094 x ( 1.528 2 / (2 x 9.80) ) = 0.0130 m

C. Headloss inlet : ( Hi )

inlet upstream

600 600

vu

2,300 2,300 2,300

1 vd inlet downstream

Hd

Hu

EL.WL.S.I EL.BC.I

EL.BS.I potongan 1

Gambar .4.9 Plan dan potongan inlet


IV - 10


Pada perhitungan headloss inlet

ditentukan factor kehilangan energi (fi)

dengan ketentuan tabel berikut: Tabel 4.4 Faktor kehilangan energi

Type

Fi ( in )

a

Fo ( out )

a

0.20

0.40

b

0.25

0.50

c

0.50

1.00

b c

Fi yang digunakan type (a) Hi

= fi x ( h

− h )

Fi

= 0.20 ( factor kehilangan energi )

Vd

= Qd / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik Hvd

= ( V 2 / 2g ) = ( 1.99 2 / (2.x 9.8 )) = 0.2020 m

Vu

= Vd transisi inlet

Hvu

= ( V 2 / 2g )

= 1.302 m/detik

= ( 1.302 2 / (2.x 9.8) ) = 0.086 m Hi

= fi x ( h


− h ) IV - 11


= 0.20 x (0.2020 - 0.086 ) = 0.023 m D. Frictionloss barrel : ( Hf )

? d/s

? u/s L-3

L-2

L-1

Gambar .4.10 - Potongan memanjang barrel Perhitungan headloss akibat friction pada barrel Hf

= { V 2 / ( K 2.x R 4/3 )} . L

V

= Qd / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik R

= ( Abt / (Bb x 4) ) = ( 5.21 / (2.30 x 4) ) = 0.566 m

L

= L1 (miring )+ L2 ( Datar ) + L3 ( miring ) = Jarak datar L1/cos ds+Jarak datar L2+Jarak datar L3/cos us = 20.00/cos 19.282 + 60.00 + 18.00/cos 21.242 = 21.189 + 60.00 + 19.312 = 100.50 m

K

= ( koefisien strickler ) = 1/n

: n = koefisien manning beton

= 1/ 0.015 Universitas Mercubuana

IV - 12


= 66.66 Hf

= { V 2 / ( K 2.x R 4/3 )} . L = { 1.99 2 / ( 66.66 2.x 0.566 4/3 )} . 100.50 = 0.1911 m

E. Headloss pada belokkan barrel : Perhitungan headloss pada setiap belokkan yang ada pada struktur barrel, terdapat dua belokkan yang ada yakni belokkan pada sisi upstream barrel dan pada sisi downstream barrel.

Belok 1 u/s

Belok 2 d/s

? d/s

? u/s L-3

L-2

L-1

Gambar .4.11 - Potongan memanjang belokkan barrel Faktor kehilangan energi ( Kb ) tergantung dari bentuk dan sudut pada struktur siphon. Tabel 4.5 Faktor kehilangan energi Kb Profile

Sudut 15

Sudut 22.5

Sudut 30

Sudut 45

Segiempat

0.05

0.06

0.14

0.30

Perhitungan Nilai Kb pada belokkan Upstream Nilai sudut  us = 21.242  Universitas Mercubuana

IV - 13


Kb us

= 0.05 + (( 21.242-15.00)/(22.50-15.00)x(0.06 - 0.05)) = 0.0583

Perhitungan Nilai Kb pada belokkan Downstream. Nilai sudut  ds = 19.28  Kb ds

= 0.05 + (( 19.28-15.00)/(19.28-15.00)x(0.06 - 0.05 )) = 0.0557

Loss dibelokkan Upstream :  Hbu = Kb.us x ( Va 2 / 2g ) = 0.0583 x ( Kecepatan dalam siphon / 19.60 ) = 0.0583 x (1.99 / 19.60 ) = 0.0118 m Loss dibelokkan Downstream :  Hbd = Kb.ds x ( Va 2 / 2g ) = 0.0557 x ( Kecepatan dalam siphon / 19.60 ) = 0.0557 x (1.99 / 19.60 ) = 0.0113 m Total loss belokkan Hb

=  Hbu +  Hbd = 0.0118 + 0.0113 = 0.023 m

Menentukan Elevasi Muka Air Outlet .( EL.WL.SO ) EL.WL.S.O Universitas Mercubuana

= EL.WL.S.I - H ti - H ft - H i - H f -  Hb IV - 14


= 19.45 – 0.0014 - 0.013 -0.0231 -0.1911 – 0.023 = 19.198 m F. Headloss outlet siphon : = fo x ( h

Ho

− h )

OUTLET

hd

EL.WL.S.O hvd

hvu

EL.B.LC.u/s

EL.BS.O

Gambar .4.12 - Potongan memanjang outlet siphon Fo


Vu

= Qd / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik ( kecepatan dalam satu barrel ). Hvu

= ( Vu 2 / 2g ) = ( 1.99 2 / (2.x 9.8) )

Menghitung

= 0.2020 m

Hvd , dengan menggunakan hasil perhitungan Elevasi

Muka air di outlet siphon ( EL.WL.S.O ) EL.WL.SO siphon = 19.198 m Hd

= EL.WL.So - EL.BSo = 19.198 - 16.50 = 2.698 m

Bd


= 3 x Bb

= 3 x 2.30

IV - 15


= 6.900 m Ad

= Hd x Bd = 2.698 x 6.900 = 18.618 m2

Vd

= Qd / ( Ad ) = 31.10 / ( 18.618) = 1.67 m/detik

Hvd

= ( Vd 2 / 2g ) = ( 1.67 2 / (2.x 9.8)) = 0.1424 m

Ho

= fo x ( h

− h )

= 0.30 x ( 0.202 - 0.1424 ) = 0.0179 G. Headloss Transisi Outlet : Perhitungan headloss untuk transisi outlet menggunakan data gambar outlet siphon.

LT.ds

4,394 46 7 ,6

4,28 2

transisi outlet

hd = 2.698

EL.WL.S.O hvd

hvu

EL.B.LC.u/s

EL.BS.O

Gambar .4.13 - Plan dan potongan memanjang transisi outlet siphon


IV - 16


Perhitungan Q untuk 1 barrel Q 1 barel

= 31.10 m3 / 3 = 10.367 m3/det

H to1

=

headloss transisi 1 outlet

= L x Im L1

= 4.300 + 7.500 + 4.230

= 16.20 m

Tabel 4.6 - Hidrolis transisi outlet Tinggi

Lebar

Luas

H (m)

B(m)

Hd headloss outlet

2.698

Im

Jari-jari hidrolis R(m)

Kecepatan

A(m2)

Keliling basah P(m)

.Bb

HxB

2H + B

A/P

Q/A

2.30

6.206

7.697

0.806

1.670

V (m/det)

= (n) x (V) ∶ (R) = (0.015) x ((1.670) ∶ (0.806) ) = 0,0008

H to1 = L1 x Im = 16.20 x 0.0008 = 0.0136 m


IV - 17


Perhitungan headloss transisi outlet 2 transisi outlet d/s b.u

4.00

b.d

u/s TRANSISI OUTLET

EL.BS.O

2.698-hto1

2.698

EL.W L.S.O hvd

hvu EL.B.LC.u/s

4.00

Gambar .4.14 - Plan dan potongan memanjang transisi outlet siphon H to2 = headloss transisi 2 outlet = L2 x Im L2

= 4.00 m

Tabel 4.7 - Hidrolis transisi outlet upstream Tinggi

Lebar

Luas

Keliling

Jari-jari

basah

hidrolis

Kecepatan

Hu (m)

Bu(m)

Au(m2)

Pu(m)

Ru(m)

Vu (m/det)

Hdo–Hto1

.3Bb+2x0.30

Hu x Bu

2Hu + Bu

Au / Pu

Q / Au

7.50

20.14

12.87

1.565

2.698-hto1 =2.680


1.545

IV - 18


Tabel 4.8 - Hidrolis transisi outlet downstream Tinggi

Hd (m) ELWL.So-HoHto1-ELBLcus

Lebar

Luas

Keliling

Jari-jari

basah

hidrolis

Kecepatan

Bd(m)

Ad(m2)

Pd(m)

Rd(m)

Vd (m/det)

L saluran

Hd x Bd

2Hd + Bd

Ad / Pd

Q / Ad

6.00

16.33

11.44

1.427

2.721

1.905

Im

= ( Iu + Id ) /2

Iu

= (n) x ((Vu) ∶ (Ru) ) =(0.015) x ((1.545) ∶ (1.565) ) = 0,000295

Id

= (n) x ((Vd) ∶ (Rd) ) =(0.015) x ((1.905) ∶ (1.427) ) = 0,000508

Im

= ( Iu + Id ) /2 = (0.000295 + 0.000508) /2 = 0.000402

H to2 = headloss transisi 2 outlet = L2 x Im

= 4.00 m x 0.000402

= 0.0016 Menentukan Elevasi muka air upstream saluran hubung. EL.WL.LCus = EL.WL S(outlet) – ho - Hto1 - Hto 2 = 19.178 – 0.0179 – 0.0136 – 0.0016 = 19.165 m


IV - 19


H. Headloss pada saluran hubung. (ho) Pada

perhitungan

headloss

saluran

hubung

digunakan

data

perencanaan sebagai berikut.

Gambar .4.15 - potongan saluran hubung Estimasi dimensi penampang saluran hubung : Bd

= 6.00 meter

Kemiringan saluran ( i )

=

0.0005

Debit yang dialirkan (Q)

= 31.10 m3/detik

Panjang saluran hubung (L)

= 198.00 m

Koefisien manning (n)

= 0.015 ( beton )

a. Perhitungan frictionloss (hf) saluran hubung. Q

= A x V

Vu

=

1/n x

/

x

/

Tabel 4.9 - Hidrolis saluran hubung Tinggi

Lebar

Luas

Keliling basah

Jari-jari hidrolis

H (m)

B(m)

A(m2)

P(m)

R(m)

H.transisi ds

L saluran

HxB

2H + B

2.721

6.00

16.325

11.442


A/ P

1.427 IV - 20


Vu

Hf c

=

1/0.015 x 0.0005

=

1.889 m/detik

/

x 1.427

/

= Lx i = 198.00 x 0.0005 = 0.099 m

b. Perhitungan Headloss pada outlet saluran hubung (Ho) Fo

= koefisien 1

Hvu

= ( Vu 2 / 2g ) = ( 1.889 2 / (2 x 9.8) ) = 0.182 m

Ho

= fo x hvu = 1 x 0.182 = 0.182 m

Menentukan Elevasi muka air downstream saluran hubung . EL.WL.LC.ds = EL.WL.LCus - Hfc - Ho = 19.165 – 0.099 – 0.182 = 18.880 m Menentukan Elevasi dasar downstream saluran hubung . EL.B Lc.ds

= EL.B.LC.us - ( i x L ) = 16.450 – ( 0.0005 x 198.00 ) = 16.347 m

B. Alternatif Perhitungan Headloss siphon elevasi dasar siphon El.+10.00 type barrel penampang segi empat dari beton bertulang, jumlah tiga Universitas Mercubuana

IV - 21


barrel

sesuai gambar.4.5 - Plan dan potongan bangunan siphon

Lampiran No.5 dengan parameter dan dimensi. Data Desain : EL.BS.O

= 16.50

m ( Elevasi dasar siphon outlet )

EL.BS.B

= 10.00

m ( Elevasi dasar Siphon barrel )

EL.BS.I

= 16.50

m ( Elevasi dasar siphon inlet )

EL.BLC.us

= 16.45

m ( Elevasi dasar saluran hubung u/s )

EL.WLSI

= 19.45

m ( Elevasi muka air siphon inlet )

EL.BC.I

= 17.50

m ( Elevasi dasar saluran inlet ).

Estimasi dimensi barrel : LTd-1

=

16.20

M

LTd-2

=

4.00

M

L1

=

20.00

M

L2

=

60.00

M

L3

=

18.00

M

LTup

=

15.54

m = L transisi( 9.543 ) + L inlet (6.00 m)

H1

=

6.50

m = El.BS.O t – El.BS B

H2

=

6.50

m = El.BSinlet – El.BS.B

1 ds

=

17.997  = Atan H1/L1

2 us

=

19.847  = Atan H3/L3


IV - 22


Hb

2.30

0.20

EL.9.500

Bb

2.30

Gambar .4.16 - potongan sipbon barrel Bb

= 2.30

m

Hb

= 2.30

m

Ab

= Bb x

Hb

=

2.30

x

2.30 =

5.29 m2

x

4

=

0.08 m2

Luas penampang 1 Barrel (Abt) = 5.29 – 0.08 =

5.21 m2

Pengurangan akibat luas sudut barrel Ap

= 0.2 x

0.20

x

0.50

Data data pendukung . Debit Rencana

Q=

31.10

m3/detik

Koefisien Manning ‘n =

0.015

Beton

‘n =

0.020

pasangan batu

‘n =

0.030

saluran tanah / gabion

‘n =

0.065

blok beton

g=

9.8

m/det2

Gaya grafitasi


IV - 23


Perhitungan kecepatan aliran air pada penampang 1 Barrel = ( Va ) Va

= Q / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik Perhitungan Hidrolik I. Headloss Transisi inlet : Perhitungan headloss pada transisi inlet menggunakan data gambar rencana inlet siphon.

bd

bu

1

inlet downstream

inlet upstream

L

EL.BC.I

Hd

Hu

EL.WL.S.I

EL.BS.I potongan 1

Gambar .4.17 - plan dan potongan transisi inlet Tabel .4.10 - data hidrolis transisi inlet upstream Tinggi

Lebar

Luas

Keliling basah

Jari-jari hidrolis

Kecepatan upstream

Hu (m)

Bu(m)

Au(m2)

Pu(m)

Ru(m)

Vu (m/det)

EL.WLS.I EL.BC.I

.

Hu x Bu

2Hu + Bu

Au / Pu

Q / Au

1.95

17.00

33.15

20.90

1.586

0.938


IV - 24


Tabel .4.11 data hidrolis transisi inlet downstream Tinggi

Lebar

Luas

Keliling basah

Jari-jari hidrolis

Kecepatan downstream

Hd (m)

Bd(m)

Ad(m2)

Pd(m)

Rd(m)

Vd (m/det)

EL.WLS.I EL.BS.I

3Bd+ (0.6 x2 )

Hd x Bd

2Hd + Bd

Ad / Pd

Q / Ad

2.95

8.10

23.90

14.00

1.707

1.302

Bu

=

17.00 m

Bd

=

8.10 m



= 25 

L

= ( Bu – Bd ) / (2 x Tan  ) = (17.00 - 8.10) /( 2 x 0.466 ) = 9.543 m

Im

= ( Iu + Id ) /2

( hydraulic gradient rata- rata )

Iu

= (n) x ((Vu) ∶ (Ru) ) =(0.015) x ((0.938) ∶ (1.58) ) = 0,00011 = (n) x ((Vd) ∶ (Rd) ) =(0.015) x ((1.302) ∶ (1.707) )

Id

= 0,00019 Im

= ( Iu + Id ) /2 = (0.00011 + 0.00019) / 2 = 0.00015

H ti

= headloss transisi inlet = L x Im

= 9.543 m x 0.00015

= 0.0014

J. Headloss Trasrack : Perhitungan headloss trasrack dengan gambar . Universitas Mercubuana

IV - 25


Trashrack

Trashrack tampak depan s

Hu

EL.WL.S.I

sud alfa ut

EL.BC.I

EL.BS.I l

b

Gambar .4.18 - potongan trash rack H ft c

= C x ( V 2 / 2g ) =

Koefisien trash rack tergantung pada : a : faktor bentuk rack (=2.4 persegi, = 1.8 besi bulat) s : tebal batang rack (m) b : jarak bersih antara batang rack (m)  : sudut kemiringan rack dengan horisontal



=

79.00 

b

=

0.10 m , jarak plat

s

=

0.01 m , tebal plat

a

=

2.40 ( Koefisien trashrack bentuk plat )

c

=

a x ( ).

=

2.40

x (

/

. .

x sin  ).

/

x sin 79 = 0.1094

Hu.t

= Tinggi muka air didepan trashrack

Hu.t

= El.WLS.I – El.BS.I - Hti


IV - 26


= 19.450 - 16.50 - 0.0014 = 2.950 m A

= (Hu.t x Bb x 3 ) = (2.95 x 2.30 x 3 ) =

V

20.345 m2

= Q/A = 31.10 / 20.345

= 1.528 m/detik

H ft

= headloss trashrack

H ft

= C x ( V 2 / 2g ) = 0.1094 x ( 1.528 2 / (2 x 9.80) ) = 0.0130 m

K. Headloss inlet : ( Hi )

inlet upstream

600 600

vu

2,300 2,300 2,300

1 vd inlet downstream

Hd

Hu

EL.WL.S.I EL.BC.I

EL.BS.I potongan 1

Gambar .4.19 - potongan inlet Universitas Mercubuana

IV - 27


Pada perhitungan headloss inlet ditentukan factor kehilangan energi (fi) dengan ketentuan tebel berikut : Tabel 4.12 Koefisien Fi Type a

Fi ( in ) 0.20

Fo ( out ) 0.40

b

0.25

0.50

c

0.50

1.00

a b c

fi yang digunakan type (a) Hi

= fi x ( h

− h )

Fi


Vd

= Qd / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik Hvd

= ( V 2 / 2g ) = ( 1.99 2 / (2.x 9.8 )) = 0.2020 m

Vu

= Vd transisi inlet

Hvu

= ( V 2 / 2g )

= 1.302 m/detik

= ( 1.302 2 / (2.x 9.8) ) = 0.086 m Hi

= fi x ( h

− h )

= 0.20 x (0.2020 - 0.086 ) = 0.023 m Universitas Mercubuana

IV - 28


L. Frictionloss barrel : ( Hf )

? d/s

? u/s L-3

L-2

L-1

Gambar .4.20 - potongan memanjang barrel Perhitungan headloss akibat friction pada barrel Hf

= { V 2 / ( K 2.x R 4/3 )} . L

V

= Qd / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik R

= ( Abt / (Bb x 4) ) = ( 5.21 / (2.30 x 4) ) = 0.566 m

L

= L1 (miring )+ L2 ( Datar ) + L3 ( miring ) = Jarak datar L1/cos ds+Jarak datar L2+Jarak datar L3/cos us = 20.00/cos 17.997 + 60.00 + 18.00/cos 19.847 = 21.029 + 60.00 + 19.137 = 100.17 m

K

= (koefisien strickler) = 1/n

: n = koefisien manning beton

= 1/ 0.015


IV - 29


= 66.66 Hf

= { V 2 / ( K 2.x R 4/3 )} . L = { 1.99 2 / ( 66.66 2.x 0.566 4/3 )} . 100.17 = 0.1904 m

M. Headloss pada belokkan barrel : Perhitungan headloss pada setiap belokkan yang ada pada struktur barrel, terdapat dua belokkan yang ada yakni belokkan pada sisi upstream barrel dan pada sisi downstream barrel.

Belok 1 u/s

Belok 2 d/s

? d/s

? u/s L-3

L-2

L-1

Gambar .4.21 - potongan memanjang belokkan barrel Faktor kehilangan energi (Kb) tergantung dari bentuk dan sudut pada struktur siphon. Tabel 4.13 Koefisien Kb Profile

Sudut 15

Sudut 22.5

Sudut 30

Sudut 45

Segiempat

0.05

0.06

0.14

0.30


IV - 30


Perhitungan nilai Kb pada belokkan upstream Nilai sudut  us = 19.847  Kb us = 0.05 + (( 19.847-15.00)/(22.50-15.00)x(0.06 - 0.05)) = 0.0564 Perhitungan nilai Kb pada belokkan downstream. Nilai sudut  ds = 17.997  Kb ds = 0.05 + (( 17.997-15.00)/(22.50-15.00)x(0.06 - 0.05 )) = 0.0539 Loss dibelokkan Upstream :  Hbu = Kb.us x ( Va 2 / 2g ) = 0.0564 x ( Kecepatan dalam siphon / 19.60 ) = 0.0564 x (1.99 / 19.60 ) = 0.0114 m Loss dibelokkan Downstream :  Hbd = Kb.ds x ( Va 2 / 2g ) = 0.0537 x ( Kecepatan dalam siphon / 19.60 ) = 0.0537 x (1.99 / 19.60 ) = 0.0109 m Total loss belokkan Hb

=  Hbu +  Hbd = 0.0114 + 0.0109 = 0.0223 m


IV - 31


Menentukan Elevasi muka air outlet .( EL.WL.SO ) EL.WL.S.O

= EL.WL.S.I - H ti - H ft - H i - H f -  Hb = 19.45 – 0.0014 - 0.013 -0.0231 -0.1904 – 0.0223 = 19.200 m

N. Headloss pada outlet siphon : = fo x ( h

Ho

− h )

OUTLET

hd

EL.WL.S.O hvd

hvu

EL.B.LC.u/s

EL.BS.O

Gambar .4.22 - potongan memanjang outlet barrel Fo


Vu

= Qd / ( 3 x Abt )

= 31.10 / ( 3 x 5.21 )

= 1.99 m/detik ( kecepatan dalam satu barrel ). Hvu

= ( Vu 2 / 2g ) = ( 1.99 2 / (2.x 9.8) ) = 0.2020 m

Menghitung Hvd, dengan menggunakan hasil perhitungan elevasi muka air dioutlet siphon (EL.WL.S.O) EL.WL.SO siphon = 19.200 m Hd Universitas Mercubuana

= EL.WL.So - EL.BSo IV - 32


= 19.200 - 16.50 = 2.700 m Bd

= 3 x Bb

= 3 x 2.30

= 6.900 m Ad

= Hd x Bd = 2.700 x 6.900 = 18.628 m2

Vd

= Qd / ( Ad ) = 31.10 / ( 18.628) = 1.670 m/detik

Hvd

= ( Vd 2 / 2g ) = ( 1.670 2 / (2.x 9.8)) = 0.1422 m

Ho

= fo x ( h

− h )

= 0.30 x ( 0.2020 - 0.1422 ) = 0.0179 O. Headloss transisi outlet : Perhitungan headloss untuk transisi outlet menggunakan data gambar outlet siphon. LT.ds

4,394 46 7 ,6

2 4,28

transisi outlet


IV - 33


OUTLET

hd = 2.698

EL.W L.S.O hvd

hvu

EL.B.LC.u/s

EL.BS.O

Gambar .4.23 - potongan memanjang transisi outlet barrel Perhitungan Q untuk 1 barrel Q 1 barel

= 31.10 m3 / 3 = 10.367 m3/det

H to1

=

headloss transisi 1 outlet

= L x Im L1

= 4.300 + 7.500 + 4.230

= 16.20 m

Tabel .4.14 Hidrolis transisi outlet Tinggi

Lebar

Luas

H (m)

B(m)

Hd headloss outlet

2.700

Im

Jari-jari hidrolis R(m)

Kecepatan

A(m2)

Keliling basah P(m)

.Bb

HxB

2H + B

A/P

Q/A

2.30

6.20

7.699

0.806

1.670

V (m/det)

= (n) x (V) ∶ (R) = (0.015) x ((1.670) ∶ (0.806) ) = 0,0008

H to1 = L1 x Im


= 16.20 x 0.0008

= 0.0135 m

IV - 34


Perhitungan headloss Transisi outlet 2 transisi outlet d/s b.u

4. 00

b.d

u/s

T R A N S IS I O U T LE T

E L.B S.O

2.698-hto1

2.698

E L.W L.S .O hv d

hvu E L.B .L C .u /s

4 .0 0

Gambar .4.24 - potongan memanjang transisi outlet barrel H to2 = headloss transisi 2 outlet = L2 x Im L2

= 4.00 m

Tabel .4.15 – Hidrolis transisi outlet upstream Tinggi

Lebar

Luas

Keliling

Jari-jari

basah

hidrolis

Kecepatan

Hu (m)

Bu(m)

Au(m2)

Pu(m)

Ru(m)

Vu (m/det)

Hdo–Hto1

.3Bb+2x0.30

Hu x Bu

2Hu + Bu

Au / Pu

Q / Au

7.50

20.15

12.87

1.565

2.700-hto1 =2.686


1.544

IV - 35


Tabel .4.16 Hidrolis transisi outlet downstream Tinggi

Lebar

Luas Ad(m2)

Keliling basah Pd(m)

Jari-jari hidrolis Rd(m)

Hd (m)

Bd(m)

ELWL.So-HoHto1-ELBLcus

2.722

Kecepatan Vd (m/det)

L saluran

Hd x Bd

2Hd + Bd

Ad / Pd

Q / Ad

6.00

16.33

11.44

1.427

1.904

Im

= ( Iu + Id ) /2

Iu

= (n) x ((Vu) ∶ (Ru) ) =(0.015) x ((1.544) ∶ (1.565) ) = 0,000295

Id

= (n) x ((Vd) ∶ (Rd) ) =(0.015) x ((1.904) ∶ (1.427) ) = 0,000508

Im

= ( Iu + Id ) /2 = (0.000295 + 0.000508) /2 = 0.000401

H to2 = headloss transisi 2 outlet = L2 x Im

= 4.00 m x 0.000401

= 0.0016 Menentukan Elevasi muka air upstream saluran hubung . EL.WL.LCus = EL.WL S(outlet) – ho - Hto1 - Hto 2 = 19.178 – 0.0179 – 0.0135 – 0.0016 = 19.167 m P. Headloss pada saluran hubung. ( ho) Pada

perhitungan

headloss

saluran

hubung

digunakan

data

perencanaan sebagai berikut.


IV - 36


Estimasi dimensi penampang saluran hubung :

Ad

Gambar .4.25 - potongan memanjang saluran hubung Bd = 6.00 meter Kemiringan saluran ( i )

=

0.0005

Debit yang dialirkan (Q)

= 31.10 m3/detik

Panjang saluran hubung (L)

= 198.00 m

Koefisien manning (n)

= 0.015 ( beton )

a. Perhitungan Frictionloss (hf) Saluran hubung . Q

= A x V

Vu

=

1/n x

/

x

/

Tabel .4.17 Hidrolis saluran hubung Tinggi

Lebar

Luas

Keliling basah

Jari-jari hidrolis

H (m)

B(m)

A(m2)

P(m)

R(m)

H.transisi ds

L saluran

HxB

2H + B

2.722

6.00

16.333

11.444

Vu


=

1/0.015 x 0.0005

=

1.890 m/detik

/

x 1.427

A/ P

1.427

/

IV - 37


Hf c

= Lx i = 198.00 x 0.0005 = 0.099 m

b. Perhitungan Headloss pada outlet saluran hubung (Ho) Fo

= koefisien 1

Hvu

= ( Vu 2 / 2g ) = ( 1.890 2 / (2 x 9.8) ) = 0.182 m

Ho

= fo x hvu = 1 x 0.182 = 0.182 m

Menentukan Elevasi muka air downstream saluran hubung . EL.WL.LC.ds = EL.WL.LCus - Hfc - Ho = 19.167 – 0.099 – 0.182 = 18.885 m Menentukan Elevasi dasar downstream saluran hubung . EL.B Lc.ds

= EL.B.LC.us - ( i x L ) = 16.450 – ( 0.0005 x 198.00 ) = 16.347 m

4.3.3 Perencanaan dimensi saluran tarum barat bagian hulu siphon. Saluran tarum barat bagian hulu siphon merupakan bangunan awal inlet untuk bangunan siphon. Kondisi saluran existing adalah saluran tanah


IV - 38


yang akan didesain menggunakan saluran dari beton sheet pile. Data yang akan digunakan adalah sebagai berikut.

1.950

E. 19.450

E.17.500 tanah 2.00

15.00

2.00

Saluran existing

Rencana saluran dinding beton

1.950

E. 19.450

tanah Beton sheetpile Lebar saluran B = ?

Gambar .4.26 - potongan melintang saluran inlet Data Existing : Elevasi water level saluran

= 19.45 m

Elevasi dasar saluran

= 17.50 m

Tinggi air ( H )

=

Koefisien manning saluran tanah (n)

= 0.0204

Koefisien manning saluran beton (n)

= 0.0105

Debit Rencana ( Q )

= 31.10 m3/detik

Bentuk penampang melintang rencana

= type rectangular

1.95 m

= (beton sheet pile) Universitas Mercubuana

IV - 39


Slope saluran (i)

=. 0.0001397

Desain Hidrolik Menggunakan Manning formula Q

= A x V

V

=

R

= A / P

Dimana

1/n x

Q = debit

/

x

=

/

(m3/detik)

A = Luas aliran (m2) = ( B xh ) V = Kecepatan ( m/detik ) n = Koefisien manning i = Kemiringan saluran R = Jari jari hidrolik P = Keliling basah (m) Perhitungan Lebar Saluran = ( B ). Q

= A x V

Memasukkan variabel yang ada kedalam formula diatas. 31.10 =

B. H x 1/n x

/

x

/

31.10 = 1.950.B x (1/n ) x 0.0001397.

/

31.10 = 1.950.B x (1/n ) x 0.0001397 .

/

31.10 = 1.950.B x (1/n ) x 0.0001397 .

/

31.10 = 1.950.B x (1/n ) x 0.0001397 .

/

31.10 =

x

/

x( / )

/

x (1.950. / 2 + )

x (1.950. / 2 .1.950 + )

0.023404 . (B/n) x (1.950. / 3.900 + )


/ /

/

IV - 40


Selanjutnya. Dengan memperhatikan persamaan tersebut terdapat 2 variabel yang belum diketahui, variabel tersebut adalah B dan n kombinasi sehingga langkah yang akan dilaksanakan adalah percobaan perhitungan dengan melakukan methode trial dan error untuk perhitungan nilai variabel tersebut. Untuk permukaan saluran terdiri dari permukaan beton pada dinding saluran dan permukaan tanah pada dasar saluran, dengan keadaan demikian perlu dilaksanakan perhitungan kombinasi nilai n (koefisien manning) terlebih dahulu. Koefisien manning untuk dinding saluran

(n)

= n (beton) = 0.015 = K beton = 1/n = 66.667 Koefisien manning untuk dasar saluran

(n)

= n (tanah ) = 0.02041 = K tanah = 1/n = 48.995 Perhitungan kombinasi koefisien n K

= 1/n

K

= P

K

= koefisien manning

Ki

= koefisien manning perbagian

P

= Keliling basah total

Pi

= Keliling basah per bagian

/


.(∑ .

. .

)..

/

IV - 41


-

Trial dengan memasukkan nilai B = Lebar h B

1.95 16.00

P 19.90

Pi

m m

1.95 16.00 1.95

1.5

ki 66.667 48.996 66.667

ki 544.3311 342.9537 544.3311

x

31.1

=

0.023404 B n

31.1

=

0.023404

16.00 0.019411

31.1

=

0.023404

824.27

= = =

-

= 16.00 m

19.2912 1.5678 19.2912 0.8194 15.8067 m3/detik

1.5

Pi/ki 0.003582 0.046654 0.003582 0.0538

k 51.52

31.2000 19.9000

16.00 16.00

1.95 20.00

P 23.90

Pi 1.95 20.00 1.95

2/3

ki 66.667 48.996 66.667

ki1.5 544.3311 342.9537 544.3311

x

=

0.023404 B n

31.1

=

0.023404

20.00 0.019580

31.1

=

0.023404

1021.45


= 20.00 m

m m

31.1

= = =

2/3

2/3


2/3

1.950 B 3.900 + B 1.9500 3.9000

n 0.019411

Pi/ki1.5 0.003582 0.058317 0.003582 0.0655 1.950 B 3.900 + B 1.9500 3.9000

k 51.07

n 0.019580

2/3

20.00 2/3 20.00

39.0000 2/3 23.9000

23.9059 1.6318 2/3 23.9059 0.8876 21.2186 m3/detik

IV - 42


-


1.95 27.12

P 31.02

Pi 1.95 27.12 1.95

m m ki 66.667 48.996 66.667

ki1.5 544.3311 342.9537 544.3311

x

31.1

=

0.023404 B n

31.1

=

0.023404

27.12 0.019772

31.1

=

0.023404

1371.63

= = =

= 27.12 m

32.1016 1.7048 32.1016 0.9688 31.1007 m3/detik

Pi/ki1.5 0.003582 0.079078 0.003582 0.0862

k 50.58

2/3

1.950 B 3.900 + B 1.9500 3.9000 52.8840 31.0200

n 0.019772

27.12 27.12

2/3

2/3

2/3

Tabel . 4.18 – Perhitungan nilai lebar saluran. Nilai n kombinasi

Nilai B

Nilai Q

0.019411

16.00 meter

15.80 m3/detik

0.019580

20.00 meter

21.21 m3/detik

0.019772

27.12 meter

31.10 m3/detik

Lebar saluran inlet yang digunakan B = 27.12 m .


IV - 43


Tabel 4.19 – Perbandingan nilai headloss

Perbandingan Nilai Alternatif Headloss Siphon

No

Alternatif 1 Alternatif 2 Original Elevasi Elevasi Elevasi Dasar Barrel Dasar Barrel Dasar Barrel Siphon Siphon Siphon El + 9.50 El + 10.00 El + 8.50 m m m

Headloss

1 2 3 4 5

Transisi Inlet Trash rack Inlet Siphon Friction pada barrel Elbow / Belokkan Jumlah 1 6 Outlet siphon 7 Transisi outlet

hti hft hi hfi hb J1 ho hto1 hto2 J2 hfc ho J3

Jumlah 2 8 Friction saluran hubung 9 Outlet saluran hubung Jumlah 3

0.0014 0.0130 0.0231 0.1911 0.0230 0.2517 0.0179 0.0136 0.0016 0.0331 0.0990 0.1821 0.2811 0.5658

0.0014 0.0130 0.0231 0.1904 0.0223 0.2503 0.0179 0.0135 0.0016 0.0331 0.0990 0.1822 0.2812 0.5646

0.2790 0.3150 0.594

19.450 16.500 17.500

19.450 16.500 17.500

19.450 16.500 17.500

Total 1 + 2 + 3

JT

El.Muka air siphon inlet

a

El.Dasar siphon inlet

b

El.Dasar saluran inlet

c

El.Muka air siphon outlet

( a-J1 )

19.198 16.500

19.200 16.500

19.171 16.420

( a-J1 ) -J2

19.165 16.450

19.167 16.450

19.155 16.420

( a - JT )

18.884 16.347

18.885 16.347

18.840 16.327

El.Dasar siphon outlet

El.Muka air saluran hubung u/s El.Dasar saluran hubung u/s

El.Muka air saluran hubung d/s El.Dasar saluran hubung d/s

Gambar 4.26.a – Perubahan nilai headloss akibat review dasar siphon – pada lampiran No.6 Universitas Mercubuana

IV - 44


4.4

Ketetapan Desain Hidrolik

4.4.1 Desain hidrolik siphon dan saluran hubung. Ketetapan desain hidrolik ditentukan dari desain perbandingan nilai headloss siphon dalam Tabel 4.19 – Perbandingan nilai headloss berdasarkan hasil studi banding itu dipilih alternatif pertama (1) Elevasi dasar barrel + 9.50 m. Tiga barrel dengan lebar 2.30 m x 2.30 m. Dengan pertimbangan dengan menaikkan elevasi 1 meter dari desain awal tidak berpengaruh besar terhadap kondisi desain hidrolik awal. Kecepatan aliran dalam satu barrel tetap 1.99 m/detik. Desain hidrolik saluran hubung dengan lebar 6.00 meter sangat memungkinkan melihat kondisi ruang yang tersedia pada tanggul kiri sungai. Perhitungan desain alternatif hidrolik untuk desain hidrolik definitif saluran siphon dan saluran hubung telah dilakukan untuk memeriksa angka akhir dari headloss siphon dan saluran hubung. Untuk memeriksa headloss, perhitungan dilakukan dari hulu ke hilir dimulai dengan elevasi muka air elv.+ 19.450 m di saluran tarum barat bagian hulu dari sipon untuk debit desain 31.10 m3/detik. Tabel 4.20 Hidrolis siphon Hidraulik desain

Dimensi

Desain : Debit desain siphon


31.1 m3/detik

IV - 45


Desain water level u/s inlet

El.19.450 m

Desain water level d/s saluran

El.18.884 m

Kecepatan dalam satu barrel

1.990 m/detik

Inlet siphon : Lebar saluran inlet

17.000 m

Lebar barel siphon

2.300 m x 3

Panjang inlet trasisi

9.543 m

Dasar saluran inlet

El. 17.500 m

Tanggul inlet

El. 20.250 m

Level dasar inlet siphon

El. 16.500 m

Siphon Barrel: Ukuran barrel ( b x h )

2.300 m x 2.300 m

Panjang horisontal u/s

18.000 m

Panjang horisontal datar

60.000 m

Panjang horisontal d/s

20.000 m

Total panjang barrel

98.000 m

Sudut belok barrel u/s

21.242º

Sudut belok barrel d/s

19.280 º

Level dasar barrel inlet

El. 16.500 m

Level atas barrel inlet

El. 19.000 m

Level dasar barrel horisontal

El. 9.500 m


IV - 46


Level atas barrel horisontal

El. 11.800 m

Level bawah barrel outlet

El. 16.500 m

Level atas barrel outlet

El. 18.880 m

Outlet Siphon: Dimensi Saluran outlet

3 x 2.300 m

Level dasar siphon outlet

El. 16.500 m

Tanggul siphon outlet

El. 20.000 m

Saluran hubung: Lebar saluran Panjang saluran Slope saluran hubung Dasar saluran hubung u/s

6.000 m 198.000 m 0.0005 El. 16.450 m

4.4.2 Desain hidrolik bangunan penguras Desain hidrolik bangunan penguras terdiri dari dua pintu penguras, dengan pilar tengah tebal rencana 70.00 cm dan lebar pintu 1.35 m . Elevasi muka air didepan pintu penguras menyesuaikan elevasi muka air di intake sipon. Bangunan ini adalah adalah tempat mengendapkan dan membuang, menguras sedimen kasar yang berada didepan pintu intake. Penguras dilakukan secara priodik dengan cara membuka pintu pembilas. Pintu penguras direncanakan dengan dua pintu dengan tujuan.


IV - 47


-

Agar seluruh debit pengambilan dapat digunakan untuk menggelontor atau menguras sedimen didepan pintu penguras. Desain debit Q adalah 31.10 m3/detik.

-

Pada waktu maintenance (pemeliharaan), salah satu pintu air dapat difungsikan sehingga proses pengurasan tidak terganggu.

TAMPAK DEPAN PINTU PENGURAS

TAMPAK SAMPING PINTU PENGURAS EL. 20.250 EL. 18.90

a

h1 = 2.20

3,750

EL. 19.450

h2 = 1.650

EL. 20.250

EL. 17.250 EL. 17.250

700

1,350

1,350

700

700

4,800

Gambar .4.27 - potongan bangunan penguras Data : Lebar pintu

B

=

1.350 m

Elevasi pilar

= El. 20.250 m

Elevasi dasar penguras

= El. 17.250 m

Elevasi muka air u/s

= El. 19.450 m

Elevasi muka air d/s

= El. 18.900 m

Tinggi air u/s (h1)

=

2.200 m

Tinggi air d/s (h2)

=

1.650 m

Perhitungan

Q

debit

yang

melimpas

pintu

penguras

dengan

memperhitungkan tinggi bukaan pintu. Universitas Mercubuana

IV - 48


Q

= K. . a ( 2.B )  ( 2gh1 )

K

= Koefisien aliran



= Koefisien debit

B

= Lebar pintu

H1

= Tinggi muka air hulu.u/s

a

= Tinggi bukaan pintu

Perhitungan Q debit terhadap bukaan pintu penguras. Tabel 4.21 – Perhitungan Q debit bukaan pintu penguras a (m)

B (m)

h1 (m)

h2 (m)

h1/a (-)

h2/a (-)

K (-)

µ (-)

1

2

3

4

5=3/1

6=4/1

7= nilai dr 6

8= nilai dr 5

0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00

1.350 1.350 1.350 1.350 1.350 1.350 1.350 1.350 1.350 1.350

2.200 2.200 2.200 2.200 2.200 2.200 2.200 2.200 2.200 2.200

1.650 1.650 1.650 1.650 1.650 1.650 1.650 1.650 1.650 1.650

11.00 5.50 3.67 2.75 2.20 1.83 1.57 1.38 1.22 1.10

8.25 4.13 2.75 2.06 1.65 1.38 1.18 1.03 0.92 0.83

0.46 0.48 0.53 0.60 0.60 0.70 0.80 0.80 0.80 0.80

Q (m3/d)

0.600 0.595 0.580 0.570 0.560 0.555 0.545 0.540 0.535 0.530

9=rumus Q

0.979 2.026 3.272 4.853 5.960 8.270 10.828 12.261 13.666 15.043

Tabel 4.22 – Tabel koefesien aliran pada lampiran No.7 Tabel 4.23 – Tabel koefisien debit pada lampiran No.8 KURVA PINTU PENGURAS Lebar 2 x 1,35 m

tinggi bukaan pintu, a [m]

2.00

15.043; 2.00 13.666; 1.80 12.261; 1.60

1.50

10.828; 1.40 8.270; 1.20

1.00

5.960; 1.00 4.853; 0.80 3.272; 0.60

0.50

2.026; 0.40 0.979; 0.20

0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

16

Debit , Q [m3/s]

Gambar 4. 28 – Kurva pintu penguras. Universitas Mercubuana

IV - 49


4.5

Perhitungan stabilitas bangunan.

4.5.1 Umum Bangunan siphon dilengkapi struktur inlet, siphon barrel, siphon outlet, saluran hubung dan bangunan penguras yang ada disebelah kiri inlet siphon. Siphon memiliki tiga barel dan tiga pintu di inlet siphon. Struktur bangunan penguras direncanakan dengan dua pintu penguras. Desain perhitungan stabilitas yang akan dilaksanakan untuk struktur sebagai berikut: (1) Siphon barrel (2) Saluran hubung (3) Bangunan penguras Detail data struktur desain siphon : (1)

Siphon Barrel

·

Dimensi barrel

:

2.30 x 2.30 m

·

Jumlah barrel

:

3 buah

·

Panjang barrel miring u/s

:

19.137 m

·

Panjang datar

:

60.000 m

·

Elevasi dasar siphon

:

9.50 m

·

Panjang barrel miring d/s

:

21.029 m

(2)

Saluran hubung

·

Elevasi dasar u/s

:

16.450 m

·

Lebar

:

6.00 m

·

Panjang

:

198.00 m


IV - 50


(3)

Bangunan penguras

·

Lebar aliran

:

2 x 1.35 m

·

Panjang struktur

:

4.00 m

·

Lebar struktur

:

4.90 m

·

Tinggi struktur

:

4.75 m

·

Elevasi dasar bangunan

:

EL.17.25 m

4.5.2 Perhitungan stablitas barrel siphon Lokasi sipon barrel berada pada lapisan batu pasir tufaan seperti yang ditunjukkan dalam lampiran. Gambar 4.29 – Plan lokasi titik bor / sondir, pada lampiran No.9 Gambar 4.30 – Potongan penampang geoteknik

bh1 dan bh 2, pada

lampiran No.10 Gambar 4.31 – Data bor Bh.1 pada, lampiran No. 11 Gambar 4.32 – Data bor Bh.2. pada, lampiran No.12 Dari penampang geoteknik disepanjang lokasi siphon. Analisa stabilitas terhadap guling, gaya geser, daya dukung dan gaya uplift akan diperhitungkan. Bagian hulu dan hilir bagian barrel horisontal didesain akan dilindungi dengan batu bronjong yang dipasang sejajar barrel. Hal ini bertujuan untuk mencegah gerusan yang bila terjadi di sekitar barrel sehingga posisi barrel dapat dipertahankan.


IV - 51


(A) Analisa stabilitas (a) Kasus perhitungan pembebanan Untuk pembebanan pada analisa stabilitas adalah sebagai berikut : - Kasus 1 ( kondisi normal )

:

Barrel isi air, muka air sungai (EL. 18.90 m)

-Kasus 2 ( kondisi gempa )

:

Barrel isi air ,,muka air sungai (EL. 18.90 m)

(b) Kondisi pembebanan Analisis stabilitas dilakukan untuk 2 kasus di atas dengan menerapkan berbagai beban seperti beban mati struktur, berat tanah dan gaya pengangkatan. Data laboratorium sesuai Tabel 4.24 – Daftar properties material pada lampiran No.13 adalah sebagai berikut. w:

Unit weight air

1.00 t/m3

d:

Unit weight tanah (wet)

1.83 t/m3

s:

Unit weight tanah (saturated)

1.84 t/m3

c:

Unit weight beton bertulang

2.40 t/m3

Fa:

Safety factor uplift


1.1

IV - 52


Hr

Water Level Sungai EL.18.900

D

EL.13.700

t2

EL.12.300

H

Ht

h

t3

EL.9.500

b t1

B

t4

B

t4

B

BT

Gambar 4.33 – Penampang barrel. Dimensi H:

Tinggi barrel

2.30 m

B:

Lebar barrel

2.30 m

h:

Tinggi chamfer

0.20 m

t1:

Tebal dinding

0.50 m

(> 0.25m)

t2:

Tebal slab atas

0.50 m

(> 0.25m)

t3:

Tebal slab bawah

0.50 m

(> 0.25m)

t4:

Tebal dinding partisi

0.30 m

(> 0.25m)

b:

Tebal slab samping

0.50 m

BT: Total lebar barel

9.50 m

HT: Total tinggi barrel

3.30 m

D:

1.40 m

Tinggi pelindung barrel


(> 0.5m)

IV - 53


Ai :

Luas penampang satu barrel

5.21

m2

Hr:

Dalam air sungai

5.20

m

Perhitungan Kombinasi beban. 1

Beban mati barrel

Hr

Water Level Sungai EL.18.900 Wa.1 EL.13.700

W air

W tanah

t2

D

Wt.1 EL.12.300

hf Wt.2 W tanah Wa.2 EL.9.500 Wb.

t3

Ht H

Wt.2

b t1

t4

B

W beton

t4

B

t1 b

B

BT

Gambar 4.34 – Diagram beban mati Tabel 4.24 – Beban mati dan momen barrel Lebar section Area No. Section ( m2 ) (1)

Wb

wt.1 wt.2 wt.3

(2)

4.75 4.25 1.15 1.15 0.69 0.69 13.30 1.40 1.40 Sub Total

1.00 m Lebar

Berat W

Gempa H

X

Y

2.4 Mx

My

(m)

(t)

(t)

(m)

(m)

( t.m )

( t.m )

(3)

(4)=(2)x(3)xg

(5)=(4)x0.12

(6)

(7)

(8)= (4)x(6)

(9)= (5)x(7)

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

X = ΣMx / ΣV = Y = ΣMy / ΣH =


1.841

Kh= 0.12

11.40 10.20 2.76 2.76 1.66 1.66 24.49 2.58 2.58 60.07

1.37 1.22 0.33 0.33 0.20 0.20 3.65

4.75 4.75 0.75 8.75 3.45 6.05 4.75 0.25 9.25

0.25 3.15 1.75 1.75 1.75 1.75

54.15 48.45 2.07 24.15 5.71 10.02 116.31 0.64 23.84 285.34

0.34 3.86 0.58 0.58 0.35 0.35

6.05

4.75 (m) 1.66 (m)

IV - 54


2 Berat air Beban air yang akan dihitung adalah berat air pada barrel yang terisi maksimal.

t2 D=1.40 Hr

W air EL.13.700 EL.12.300

hf

Ht H=2.30

2,800

5.20

Water Level Sungai EL.18.900

W air

W air

W air

t3

EL.9.500

b t1

B

t4

t4

B

B

t1 b

9.50 = BT

Gambar 4.35 – Diagram beban air. Berat air dalam saluran dihitung dengan

 w. = 1 t/m3

Perhitungan momen sebagai berikut : Tabel 4.25 – Beban air dan momen pada barrel

No.

Area 2 (m ) b=B.H 5.29 5.29 5.29 49.40

Section a Wa.2

Wa.1

Lebar (m) c 1.00 1.00 1.00 1.00

Sub Total X = ΣMx / ΣV = Y = ΣMy / ΣH =


W=berat (t) d = b.cw 5.29 5.29 5.29 49.40

sumbu X (m) e 2.15 4.75 7.35 4.75

65.27

Momen ( t.m ) f=d.e 11 25 39 235 310.03

4.75 (m) (m) -

IV - 55


3 Gaya Uplift Beban uplift (angkat) yang akan dihitung adalah sama dengan berat volume air yang dipindahkan oleh bangunan tersebut. Water Level Sungai EL.18.900

W air EL.13.700

9.90

EL.12.300

W air

W air

W air

EL.9.500

9.50 = BT

Gambar 4.36 – Diagram beban air gaya uplift

Tabel 4.26 – Beban air uplift dan momen pada barrel

No. Section a 1.00

H ( m) b 9.90

B =Lebar (m) c 9.50

Sub Total X = ΣMx / ΣV = Y = ΣMy / ΣH =

4

U (t) d=b.cw 94.05

X (m) e 4.75

94.05

Momen ( t.m ) f=d.e 446.74 446.74

4.75 (m) (m) -

Tekanan tanah

Tekanan tanah samping yang digunakan dalam bangunan siphon barrel dihitung dengan menggunakan cara pemecahan menurut coulumb. Perhitungan koefisien Tanah aktif (Ka) Kondisi normal


IV - 56


Teori Coulumb q

 ，f PA

 H

  w

Gambar 4.37 – Diagram tekanan tanah kondisi normal Data perhitungan :

φ: b: δ: : H q

internal friction angle angle of fill slope to the horizontal wall friction angle angle with the vertical Tinggi timbunan sudut kombinasi

KA 

10.0 0.0 3.3 0.0 4.8 0.00

   

m

cos 2 (     )  sin (   )sin (     )  cos cos  cos(     )1   cos(     )cos(   )  

2

2

2

cos (φ- α - θ) = 2

cos(θ). cos ( α) .cos (α+ d - θ) = sin(φ+δ) . sin(φ-b- q) cos(+δ+q) x cos(α-b)

Ka

=

0.9698 0.9983 0.0399 0.9848

0.673

Perhitungan koefisien : Tanah pasif (Kp)

KP 

cos 2 (     )  sin(   ) sin(     )  cos  cos  cos(     )1   cos(     ) cos(   )  

2

2


IV - 57


cos2 (φ- α - θ) =

0.9698 0.9983 0.0203 0.9848

2

cos(θ). cos ( α) .cos (α+ d - θ) = sin(φ-δ) . sin(φ+b- q) cos(+δ-q) x cos(α-b)

Kp

=

1.324

Perhitungan koefisien Tanah aktif (Ka) Kondisi gempa

q

 ，f



PA

H

  w

Gambar 4.38 – Diagram tekanan tanah kondisi gempa φ: b: δ: : H Kh

internal friction angle angle of fill slope to the horizontal wall friction angle angle with the vertical Tinggi timbunan Koefisien gempa

10.0 0.0 0.0 0.0 4.8 0.12

   

m

Sudut resultan gempa

  tan 1 k H =

q

KA 

6.843  cos2 (     )

 cos cos 2  cos(     )1  


sin (   )sin (     )   cos(     )cos(   ) 

2

IV - 58


2

cos(θ). cos ( α) .cos (α+ d +θ) = sin(φ+δ) . sin(φ-b- q) cos(+δ+q) x cos(α-b)

Ka

=

0.816

0.9858 0.0127 0.9929 0.839

Perhitungan nilai koefisien : Tanah pasif kondisi gempa KP 

cos 2 (     )  sin(   ) sin(     )  cos  cos  cos(     )1   cos(     ) cos(   )  

2

2

cos2 (φ- α - θ) = cos(θ). cos2 ( α) .cos (α+ d - θ) = sin(φ-δ) . sin(φ+b- q) cos(+δ-q) x cos(α-b)

Kp

=

0.9970 0.9858 0.0096 0.9929

1.243

Perhitungan daya dukung tanah ultimate (qu) Data hasil laboratorium pada lokasi BH. 2 adalah sebagai berikut c

=

0.201

z

=

4.80 m

B

=

9.50 m

L

=

1.00 m

s sat

=

1.84 t/m3

γs wet

=

1.830 (t/m3)

γw

=

1.00 (t/m3)

φ

=

10 (sudut geser dinding ( normal )

φ

=

5  (sudut geser dinding ( gempa)


IV - 59


ka

=

0.673

( koefisien tanah aktif ( normal )

kea

=

0.816

( koefisien tanah aktip ( gempa )

kep

=

1.243

( koefisien tanah pasip ( gempa )

Perhitungan daya dukung tanah ultimate (qu) Menggunakan TERZAGHI : ( x c x Nc) + (soil' x z x Nq) + (b x soil x B x N)

Shape factor (Table 2.5 KP-06) Tabel 4.27 – Koefisien  dan b pondasi rectangular ( B x L ) Bentuk pondasi 1 strip 2 square 3 rectangular, B x L

4

(B < L) (B > L) circular, diameter = B



b

1.00

0.50

1.30

0.40

1.11 (= 1.09 + 0.21 B/L) (= 1.09 + 0.21 L/B) 1.30

0.40

0.30

Faktor daya dukung Nc

=

5.3

Nq

=

3.9

N

=

0.0

Tabel 4.28 – Faktor daya dukung 0

Nc 5.3

Nq 3.0

5

5.3

3.4

0.0

10 15 20 25 28 32 36 40

5.3 6.5 7.9 9.9 11.4 20.9 42.2 95.7

3.9 4.7 5.9 7.6 9.1 16.1 33.6 83.2

0.0 1.2 2.0 3.3 4.4 10.6 30.5 114.0

f

>

N 0.0

Perhitungan daya dukung tanah ultimate. Universitas Mercubuana

IV - 60


= ( x c x Nc) + (soil' x z x Nq) + (b x soil x B x N )

qu = ( 1.10 x 2.01 x 5.3 ) + ( 0.84 x 4.80 x 3.90 ) + ( 0.40 x 0.84 x 1.00 x 0 ) = 11.72 + 15.725 + = 27.44 t/m2 Perhitungan daya dukung tanah yang dijinkan (qa). Kondisi normal qa

=

SF = 3

qu / 3

= 27.44 / 3 Kondisi gempa qa

=

= 9.15 t/m2

SF = 2 qu / 2

= 27.44 / 2

= 13.72 t/m2

EL.13.700

EL.12.300

P1

P1' EL.9.500

1,567

4,700

s sat (tanah)

8,500 500

500

Gambar 4.39 – Diagram tekanan tanah pada dinding


IV - 61


Ka kondisi normal Ka : 0.673 pa1 = Ka x h3 x s = Ka kondisi gempa Kea : 0.839 pea1' = Kea x h3 x s = Kp kondisi gempa Kep : 1.243 pep' =Kep x h4 x sat =

5.823

1.841 t/m2

7.260

1.841 t/m2

10.755

1.841 t/m2

Tabel 4.29 - Beban dan momen tekanan tanah barrel kondisi normal.

Perhitungan Momen , kondisi normal No. Section

H p =luasan (t/m) (m)

P1

4.70

Hxp 13.68

P1'

4.70

-13.68

Lebar

P

Pv

Ph

5.823 X

(m)

(t)

(t)

(t)

(m)

psina

pcos a

Y = ΣMy / ΣH =

Y

Mx

My

(m)

(t.m)

( t.m )

1.00

13.68

2.38

13.48

9.50

1.600 22.57

21.56

1.00

-13.68

2.38

-13.48

0.00

1.600

0.00

-21.56

4.75

0.00

22.57

0.00

Sub Total

X = ΣMx / ΣV =

10

4.75 (m) - (m)

Tabel 4.30 - Beban dan momen pada barrel akibat tekanan tanah kondisi gempa.

Perhitungan momen , kondisi gempa No. Section

H (m)

p =luasan (t/m)

Lebar

P

Pv

7.26 Ph

(m)

(t)

(t)

(t)

5 X (m)

10.755 Y

Mx

My

(m)

(t.m)

( t.m )

Pea1

4.70

17.06

1.00

17.06

1.49

-17.00

9.50

1.600

14.13

-27.19

Pep1

4.70

25.27

1.00

25.27

2.20

25.18

0.00

1.600

0.00

40.28

3.69

8.18

14.13

13.09

Sub Total



3.83 (m) 1.60 (m)

IV - 62


5

Tekanan Air

a. .Tekanan air statis adalah fungsi kedalaman dipermukaan air dan sama dengan. PH

= w x h

PH

= Tekanan air

w

= unit weight air

h

= jarak dari permukaan air bebas. EL.13.700

500

4,700

EL.12.300

P5 P6

P3

EL.9.500

P2

P1

w. h

1,567

P7

P4

767

P8

w. h 8,500 500

500

Gambar 4.40 – Diagram tekanan air statis Tabel 4.31 Berat dan momen akibat tekanan air statis Momen kondisi normal Lebar 1.00 m No.

Tekanan

a

) b=h.w

2

(t/m

Pw1 Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6 Pw7 Pw8

4.70 2.30 -2.30 2.30 -2.30 2.30 -2.30 -4.70 Sub Total



Lebar

P (gaya)

Y

M

(m)

(t)

(m)

( t.m )

e

f=d.e

c 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

d= b.c.h.0.5 2.35 1.15 -1.15 1.15 -1.15 1.15 -1.15 -2.35 0.00

1.567 1.267 1.267 1.267 1.267 1.267 1.267 1.567

-

(m)

-

(m)

3.68 1.46 -1.46 1.46 -1.46 1.46 -1.46 -3.68 0.00

IV - 63


b. Tekanan air dinamis. Tekanan air dinamis adalah tekanan yang dipengaruhi oleh keadaan gempa sehingga untuk perhitungannya digunakan faktor gempa. Faktor / koefisien gempa (Kh) yang digunakan adalah : 0.12 Perhitungan tekanan kondisi dinamis dengan ketinggian h digunakan rumus : P.dinamik = 7/12 x Kh x w x h2

D

EL.13.700

500

4,700

t2

EL.12.300

P2

P1

t3

EL.9.500

1,880

P4

920

Ht H

P3 P8

8,500 500

500

Gambar 4.41 – Diagram tekanan air dinamik Tabel 4.32 Berat dan momen akibat tekanan air dinamis

No.

pd 2 (t/m )

H

Lebar

P

Y

M

(m)

(m)

(t)

(m)

( t.m )

a

b=7/12xKhxhxw

c

d

e =bxcxd

f

g=exf

Dw1 Dw2 Dw3 Dw4

0.329 0.161 0.161 0.161

4.700 2.300 2.300 2.300

1.00 1.00 1.00 1.00

1.546 0.370 0.370 0.370

Sub Total



2.657 -

1.880 0.920 0.920 0.920

2.907 0.341 0.341 0.341 3.929

(m)

1.48 (m)

IV - 64


Rekapitulasi perhitungan momen untuk beban kombinasi kondisi normal . NO 1 2 3 4 5

Momen Mx My ton m ton m 285.34 6.05 310.03 (446.74) 22.61 171.25 6.05

Uraian Pembebanan Beban mati beton dan tanah Beban mati air Gaya Uplift Tekanan tanah kondisi normal Tekanan air normal Jumlah Total

Notasi

Beban Vertikal Horisontal ton ton 60.07 3.65 65.27 (94.05) 4.76 36.05 3.65

MX = MT MY = MR

:

 Terhadap guling S MT S MR

>

1.5

171.25 6.05

>

1.5



 Eksentrisitas terhadap guling ( e ) B S M < SV 2 B = 9.5 meter 9.5 165.19 < 2 36.05 4.75 4.58 < 0.17 <

28.29

>

1.50 ok

B 6 9.5 6 1.58 1.58

ok

 Terhadap geser S V .Tan q SH 38.66 3.65

>

1.5

>

1.5



10.59

>

1.5

 Terhadap daya dukung tanah L = 1 meter B = 9.5 meter qa = 9.15 t/m2 a.

V A

x


(

1

±

6 B

e

)

<

q.a

IV - 65


36.05 x 9.5

b.

(

V x A 36.05 x 9.5

1

±

(

1

±

(

1

±

6 9.5

6 B 6 9.5

0.17

<

9.15

1.11

<

9.15

)

<

q.a

0.17

<

9.15

0.89

<

9.15

e

ok

ok

 Terhadap Gaya Uplift FG FU

= = = =

S FG S FU

>

125.34 94.05

>

( Berat beton + berat tanah ) + berat air 60.07 + 65.27 = 125.34 ton Gaya uplift 94.05 ton Fa 1.5



1.33

>

1.1 ok

Rekapitulasi perhitungan momen untuk beban kombinasi kondisi gempa .

1 2 3 4 5 6

Momen Beban Mx My Vertikal Horisontal ton m ton m ton 285.34 6.05 60.07 3.65 310.03 65.27 (446.74) (94.05) 14.13 13.09 3.69 8.18 3.93 2.66 162.76 23.08 34.98 14.49

Uraian Pembebanan

NO

Beban mati beton dan tanah Beban mati air Gaya Uplift Tekanan tanah kondisi gempa Tekanan air normal Tekanan air dinamik Jumlah Total

Perhitungan Stabilitas  Terhadap guling S MT S MR

>

1.3

162.76

>

1.3



7.05

>

1.30 ok

23.08  Eksentrisitas terhadap guling ( e ) S M B < SV 2 B = 9.5 meter 9.5 139.69 < 2 34.98 4.75 3.99 < 0.76 <


B 3 9.5 3 3.17 3.17

ok

IV - 66


 Terhadap geser S V .Tan q SH

>

1.3

37.51 14.49

>

1.3



2.59

>

1.3

)

<

q.a

0.76

<

13.63

1.48

<

13.63

)

<

q.a

0.76

<

13.63

0.52

<

13.63

 Terhadap daya dukung tanah L = 1 meter B = 9.5 meter qa = 13.63 t/m2 a.

b.

V x A 34.98 x 9.5

V x A 34.98 x 9.5

(

1

±

(

1

±

(

1

±

(

1

±

6 B 6 9.5

6 B 6 9.5

e

e

ok

ok

 Terhadap Gaya Uplift FG FU S FG S FU 125.34

= = = =

( Berat beton + berat tanah ) + berat air 60.07 + 65.27 = 125.34 ton Gaya uplift 94.05 ton > Fa >

1.1



1.33

>

1.1 ok

94.05

4.5.3 Perhitungan stablitas saluran hubung (1) Kondisi Desain Saluran hubung direncanakan sebagai berikut . - Debit desain

:

Qd = 31.10 m3/sec

- Desain water level

:

EL 19.165 m

- I ( kemiringan saluran )


:

0.0005

IV - 67


- Dasar water level

:

EL16.347 ~ 16.45 m

Data kondisi geologi pada saluran hubung digunakan sesuai data. Gambar 4.42 – Potongan penampang geoteknik bh2 dan bh 3 pada lampiran No.14. Gambar 4.43 – Data bor Bh.3. pada lampiran No.15 Gambar 4.44 – Data material properties pada lampiran No.16 (2) a)

Analisa struktur Umum

Desain struktural saluran penghubung dilakukan berdasarkan hasil analisis stabilitas. Penampang yang direncanakan adalah bentuk U. b)

Analisa stabilitas

(i)

Kasus Perhitungan

Kasus pembebanan untuk analisa stabilitas adalah sebagai berikut. Kasus

Saluran

GWL

Kasus 1 (kondisi normal)

Water level (EL.19.16)

EL.18.29

Kasus 2 (kondisi gempa)

Water level (EL.19.16)

EL.18.29

(ii) Kondisi pembebanan Analisis stabilitas dilakukan untuk 2 kasus di atas menerapkan beban terdiri dari beban mati, beban gempa, tekanan tanah, tekanan air dan gaya uplift. Nilai angka keamanan stabilitas (safety factor)yang digunakan adalah sesuai tabel 4.35. Angka keamanan stabilitas pada lampiran No.17. Universitas Mercubuana

IV - 68


b3 b1

b2 h3

EL20.00 h6

EL. 19.16

h5

h4

h1

EL18.29

h2

EL. 16.45 EL. 15.85

b

Gambar 4.45 - Penampang saluran hubung Desain dimensi b

: 7.20 m

b1

: 0.30 m

b2

: 6.00 m

b3

: 0.30 m

h1

: 3.55 m

h2

: 0.60 m

h3

: 0.84 m

h4

: 2.71 m

h5

: 1.84 m

h6

: 1.71 m

Perhitungan stabilitas direncanakan per 1 meter panjang Data Desain : Unit weight beton

= c

= 2.400 (t/m3)

Unit weight tanah

= s sat

= 1.841 (t/m3)


IV - 69


Unit weight tanah

= s wet

= 1.827 (t/m3)

Unit weight air

= w

= 1.000 (t/m3)

BH.2

=

El. 20.790 m

Elevasi muka air

=

El. 18.290 m

Tinggi tanah

=

El.

Kondisi geologis : Elevasi tanah existing

2.50 m

Data perhitungan nilai N dari data hasil perhitungan laboratorium adalah sebagai berikut : Tabel 4.33 – Nilai N pada titik bor BH.2 Dalam m 2.00 5.00 7.50 10.00

EL m 20.79 18.79 15.79 13.29 10.79

N 7.00 5.00 36.00 50.00

N pada elevasi dasar saluran hubung Elv.+ 15.850 dihitung dengan cara interpolasi. N

= 5 + ( 15.85 - 15.79 ) / (18.79-15.79) x ( 7 – 5 ) = 5.04

Sudut friksi dalam

ɸ

=  ( 12 x N ) + 15 =  ( 12 x 5.04 ) + 15 = 25

Perhitungan nilai koefisien : Koefisien gempa


= 0.120

IV - 70


Koefisien tekanan tanah aktip :

ka 

cos2 (     )  sin (   )  sin (     )  cos  cos   cos (     )1   cos (     )  cos (   )  

2

2

Sudut gesek dalam material tanah urugan . φ = 10.00

: c =

0.20

Koefisien tanah aktif kondisi normal :

φ: b: δ: : θ: k:

internal friction angle angle of fill slope to the horizontal wall friction angle angle with the vertical combined angle horizontal seismic coefficient cos2 = cos(+δ) = sin(φ+δ) x sin(φ-b) = cos(+δ) x cos(α -b) = 2

cos (φ-) =

10.0 0.0 10.0 6.4 0.0 0.00

     

0.9876 0.9593 0.0594 0.9533 0.9961

Sehingga hasil perhitungan nilai Ka = 0.673 Koefisien tekanan tanah pasip .

cos2 (     )

kp

2

 sin (   )  sin (     )  cos  cos   cos (     )1   cos (     )  cos (   )   2


IV - 71


cos = cos(+δ-q) = sin(φ-δ) x sin(φ+b-θ) = cos(d θ) x cos(b) = cos2(φ+θ) =

1.0000 0.9593 0.0000 0.9533 0.9202

Sehingga hasil perhitungan nilai Kp = 0.971 Koefisien tanah aktif kondisi gempa : φ: b: δ: : θ: k:

internal friction angle angle of fill slope to the horizontal wall friction angle angle with the vertical combined angle, horizontal seismic coefficient

2

cos  = cos(+d+ θ) = sin(φ+δ) x sin(φ-b-θ) = cos(+d+θ) x cos(-b) = cos2(φ--θ) =

10.0 0.0 5.0 6.4 6.8 0.12

     

0.9876 0.9497 0.0143 0.9438 1.00

Sehingga hasil perhitungan nilai K ea = 0.849 kea 

cos2 (     )  sin (   )  sin (     )  cos  cos   cos (     )1   cos (     )  cos (   )  

2

2

cos(dθ) = sin(φ-δ) x sin(φ+b-θ) = cos( d θ) x cos(b) = 2

cos (φ+-θ) =

0.9968 0.0048 0.9906 0.9724

Sehingga hasil perhitungan nilai Kep = 0.870


IV - 72


Persyaratan Stabilitas : a.

Guling , Stabilitas terhadap penggulingan dihitung dengan rumus SFR

=

SFR

=

S

> 1.50

S

Faktor keamanan terhadap guling Kondisi normal > 1.5 , Kondisi gempa > 1.30

MR

=

Momen gaya gaya penahan .

MT

=

Momen gaya penggulingan .

Eksentrisitas gaya resultan ( e ) pada penggulingan dihitung dengan rumus :

S

e

=

e

=

eksentrisitas gaya resultan

B

=

Lebar dasar pondasi (m).

M

=

Momen terhadap gaya ujung .

V

=

Komponen gaya vertikal

e

-

S

≤ B / 6 (Normal) dan

≤ B / 3 ( Gempa)

b. Geser Stabilitas terhadap pergeseran dihitung dengan rumus SFS =

SFS

S

q S

> 1.50

= Faktor keamanan terhadap geser Kondisi normal > 1.5 , Kondisi gempa > 1.30


IV - 73


V

= Total beban Vertikal .

H

=

Total beban Horisontal.

q

=

Sudut geser dalam tanah .

c. Daya dukung tanah dasar .

(1 ±

)

q

=

q

= daya dukung pondasi (t/m2)

qa

= daya dukung yang diijinkan (t/m2)

V

= total beban vertical (t)

H

= total beban horizontal (t)

A

= Luas area (m2)

e

= jarak eksentisitas (m)

) < qa

Rumus yang digunakan untuk perhitungan daya dukung yang dijinkan . qa

=

( α.c.Nc + β.γ1.B.Nγ + γ2.Df.Nq ) / Fs

qa

=

Kapasitas daya dukung yang diijinkan (t/m2)

FS

=

Safety factor , kondisi normal = 3 dan : kondisi gempa = 2

c

=

Kohesi tanah (t/m2)

γ1, γ2

=

Unit weight tanah atas dan permukaan

α, β

=

Faktor bentuk pondasi

Nc, Nγ, Nq = factor daya dukung Df

=

Dalam dari dasar sampai permukaan tanah (m)

B

=

Lebar dasar (m)


IV - 74


Nilai α dan β untuk bentuk dasar pondasi adalah bentuk continous (menerus) sesuai tabel dibawah:  =

1.00

b = 0.50

Tabel 4.34 – Koefisien  dan b bentuk pondasi Shape of base

Continous Square

α β

Rectangle

1.0

1.3

1.0 + 0.3 (B/L)

0.5

0.4

0.5 - 0.1 (B/L)

Nilai Nc, Nγ and Nq untuk  Dari hasil perhitungan nilai N dihasilkan Nilai sudut geser dalam (  ) adalah

25 , maka nilai koefisien daya dukung adalah

Nc =

9.90 , N = 3.30 dan Nq = 7.60 sesuai tabel berikut. Tabel 4.35 – Nilai Nc, Nγ and Nq untuk   Φ

Nc

Nγ

Nq

0 5 10 15 20 25 30

5.3 5.3 5.3 6.5 7.9 9.9 14.7

0.0 0.0 0.0 1.2 2.0 3.3 6.5

3.0 3.4 3.9 4.7 5.9 7.6 11.6

Perhitungan

Nilai qa ( daya dukung yang diiijinkan ) sesuai

dengan Rumus : qa


=


IV - 75


b3 b1

b2 h3

EL20.00 h6 h1

EL18.29

h5

h4

Df

EL. 19.16

h2

EL. 16.45 EL. 15.85

b

Perhitungan qa : Tabel 4.36 – Nilai daya dukung tanah (qa)  Items

Kondisi

FS c γ1

Normal 3.000 2.010 1.827

Gempa 2.000 2.010 1.827

γ2 α β Nc

1.800 1.000 0.500 9.900

1.800 1.000 0.500 9.900

Nγ

3.300

3.300

Nq

7.600

7.600

Df B

4.150 1.000

4.150 1.000

qa

26.562

39.843

PERHITUNGAN BEBAN KOMBINASI PADA SALURAN 1 Beban Mati Beban mati yang akan dihitung adalah berat beton saluran dan berat tanah urugan pada dinding saluran. Universitas Mercubuana

IV - 76


Penampang saluran hubung. E. 20.00

Tanah Urug

E. 18.29

Beton E. 16.45 E. 15.85 7,200

2,375(2Y)

300(3Y)

1,783(22Y)

52(4X ) 204(55 x)

1,783(11Y)

2,375(1Y)

78(5x)

3,6 00 (3 X) 2 0 0(11 X) 4 5 0(1X )

6,75 0(2X ) 7 ,000(22 X) 7,1 50(6x) 6,9 97(7x) 7 ,12 2 (7 7x)

Gambar 4.46 - Diagram beban mati saluran hubung


IV - 77


Tabel 4.37 – Nilai beban mati dan momen pada saluran hubung. . Kh= 0.00 Lebar section 1.00 m No.

Area

Lebar

( m2 )

(m)

(2)

(3)

(1)

1

1.07 0.54 1.07 0.54 4.32 0.00 0.15 0.27 0.12 0.00 0.15 0.00 0.15 Sub Total

2 3 4 5 6 7

Berat W

Gempa H

X

Y

(t)

(t)

(m)

(m)

( t.m )

( t.m )

(6)

(7)

(8)= (4)x(6)

(9)= (5)x(7)

(4)=(2)x(3)xg (5)=(4)x0.12

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

2.58 1.29 2.58 1.29 10.37 0.00 0.27 0.49 0.22 0.00 0.27 0.00 0.27 19.62

0.31 0.15 0.31 0.15 1.24

2.17

0.45 0.20 6.75 6.85 3.60 0.00 0.05 0.08 0.20 7.20 7.15 7.12 7.00

2.39 1.79 2.39 1.79 0.30

Mx

My

1.16 0.26 17.40 8.83 37.32 0.00 0.01 0.04 0.05 0.00 1.93 0.00 1.87 68.87

0.74 0.28 0.74 0.28 0.37

2.41

3.51 (m) 1.11 (m)


2 Beban Air Beban air yang akan dihitung adalah berat air pada saluran hubung yang terisi maksimal. 6,000

B

E. 20.00

E. 19.160

H

2,710

E. 18.29 Berat Air

E. 16.45 E. 15.85 A


3,600

IV - 78


Berat air dalam saluran dihitung dengan

 w. = 1 t/m3

Perhitungan Momen sebagai berikut. Tabel 4.38 – Nilai beban

No.

Area 2

Section a 1

(m ) b=B.H 16.26

dan momen berat air pada saluran hubung

W=berat

Lebar (m) c 1.00

(t) d = b.cw 16.26

Sub Total

Momen ( t.m ) f=d.e 58.54

16.26


3

sumbu X (m) e 3.60

58.54

3.60 (m) - (m)

Gaya uplift

Beban uplift yang akan dihitung adalah sama dengan berat volume air yang dipindahkan oleh bangunan tersebut.

6,000

E. 20.00 E. 19.160

2,440

E. 18.29

H

E. 16.45 E. 15.85 A

7,200

B

GAYA UPLIFT

Gambar 4.47 - Diagram beban air uplift


IV - 79


Tabel 4.39 – Nilai beban dan momen uplift pada saluran hubung.

No.

H

B =Lebar (m) c 7.20

( m) b 2.44

a 1

U (t) d=b.cw 17.57

Sub Total

Momen ( t.m ) f=d.e 63.24

17.57


4

X (m) e 3.60

63.24

3.60 (m) - (m)

Tekaan Tanah Tekanan tanah samping yang digunakan dalam bangunan saluran dihitung dengan menggunakan cara pemecahan menurut Coulumb Data hasil laboratorium pada lokasi BH.2 adalah sebagai berikut: γ sat tanah

=

1.841 (t/m3)

γs wet tanah

=

1.830 (t/m3)

γw

=

1.00 (t/m3)

q

=

1.00 (t/m2)

φ

=

10 (sudut geser dinding ( normal )

φ

=

5  (sudut geser dinding ( gempa)

ka

=

0.673

( koefisien tanah aktif ( normal )

kea

=

0.849

( koefisien tanah aktip ( gempa )

kep

=

0.870


( koefisien tanah pasip ( gempa )

IV - 80


Perhitungan tekanan tanah pada dinding saluran hubung q = 1 t/m

h3 =

1,710

E. 20.00 E. 19.160

s (tanah)

h4 =

2,440

E. 18.29

s sat (tanah) E. 16.45 E. 15.85

7,200

P.1

P.1 pa1'

pa1

P.3 pq

813 3,011

P.2

pa2'

P.q

2,075 1,220

P.q

P.2 P.3 pa2

pq

Gambar 4.48 - Diagram tekanan tanah

Ka kondisi normal pq = Ka x q pa1 = Ka x h3 x s pa2 = Ka x h4 x sat

= = =

0.673 2.103 3.060

t/m2 t/m2 t/m2

Ka kondisi gempa pq' = Kea x q pea1' = Kea x h3 x s pea2' = Kea x h4 x sat

= = =

2.652 3.861

t/m2 t/m2 t/m2

Kp kondisi gempa pep1' = Kep x h3 x s pep2' =Kep x h4 x sat

= =

2.718 3.908


t/m2 t/m2

IV - 81


Diagram tekanan tanah samping q

b

E. 20.00 E. 19.160

kan

te P=

d

E. 16.45 E. 15.85

h ana an t

PV = Psin d

PH = Pcos. d



Tabel 4.40 – Nilai beban dan momen tekanan tanah saluran hubung kondisi normal . Perhitungan Momen , kondisi normal No. Section Pq P1 P2 P3 Pq' P1' P2' P3' Sub Total

H (m)

p =luasan (t/m) Hxp 2.79 1.80 5.13 3.69 -2.79 -1.80 -5.13 -3.69

4.15 1.71 2.44 2.44 4.15 1.71 2.44 2.44


Lebar

P

Pv

Ph

X

Y

Mx

My

(m)

(t)

(t)

(t)

(m)

(m)

(t.m)

( t.m )

psinf

pcos f

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

2.79 1.80 5.13 3.69 -2.79 -1.80 -5.13 -3.69

0.48 0.31 0.89 0.64 0.48 0.31 0.89 0.64 4.66

2.75 1.77 5.05 3.63 -2.75 -1.77 -5.05 -3.63 0.00

7.20 7.20 7.20 7.20 0.00 0.00 0.00 0.00

2.075 3.010 1.220 0.813 2.075 3.010 1.220 0.813

3.49 2.25 6.41 4.61 16.77

5.71 5.33 6.16 2.95 -5.71 -5.33 -6.16 -2.95 0.00

3.60 (m) (m) -

Tabel 4.41 – Nilai beban dan momen tekanan tanah pada saluran hubung kondisi gempa . Perhitungan momen , kondisi gempa No. Section Pq Pea1 Pea2 Pea3 Pep1 Pep2 Pep3 Sub Total

H (m)

p =luasan (t/m)

4.15 1.71 2.44 2.44 1.71 2.44 2.44

0.00 2.27 6.46 4.65 2.32 6.63 4.77



Lebar

P

Pv

Ph

X

Y

Mx

My

(m)

(t)

(t)

(t)

(m)

(m)

(t.m)

( t.m )

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

0.00 2.27 6.46 4.65 2.32 6.63 4.77

0.00 0.20 0.56 0.41 0.20 0.58 0.42 2.36

0.00 2.26 6.44 4.63 -2.32 -6.61 -4.75 -0.35

7.20 7.20 7.20 7.20 0.00 0.00 0.00

2.075 3.010 1.220 0.813 3.010 1.220 0.813

0.00 1.42 4.06 2.92 0.00 0.00 0.00 8.39

0.00 6.79 7.86 3.77 -6.97 -8.06 -3.86 -0.48

3.55 (m) 1.38 (m)

IV - 82


5 Tekanan air a.Tekanan air statis Tekanan air statis adalah fungsi kedalaman dipermukaan air dan sama dengan : PH =  w x h PH = Tekanan air w = unit weight air h

= jarak dari permukaan air bebas.

Diagram tekanan air q = 1 t/m

1,710

E. 20.00 E. 19.160

2,440

E. 18.29

E. 16.45 E. 15.85

y3

y4

2,710

2,440

h2

h1 Pw.1

813

h3

Pw.2

1,503

813

h4

Pw.4

Pw.3

1,503

2,440

2,710

7,200

y2

w. h

y1

w. h

Gambar 4.49 - Diagram tekanan air statis saluran


IV - 83


Tabel 4.42 – Nnilai berat dan momen tekanan air pada saluran hubung Momen kondisi normal Lebar 1.00 m No.

Tekanan 2

) b=h.w (t/m

a Pw1 Pw2 Pw3 Pw4

Lebar

P (gaya)

Y

M

(m)

(t)

(m)

( t.m )

d= b.c.h.0.5 2.98 -3.67 3.67 -2.98

e

f=d.e

c 2.44 2.71 2.71 2.44

1.00 0.00 0.00 0.00

0.813 1.503 1.503 0.813

Sub Total

0.00


-

(m)

-

(m)

2.42 -5.52 5.52 -2.42 0.00

b. Tekanan air dinamis. Tekanan air dinamis adalah tekanan yang dipengaruhi oleh keadaan gempa sehingga untuk perhitungannya digunakan faktor gempa. Faktor / koefisien gempa (Kh) yang digunakan adalah : 0.12 Perhitungan tekanan kondisi dinamis dengan ketinggian h digunakan rumus : P.dinamik = 7/12 x Kh x w x h2

q = 1 t/m

1,710

E. 20.00 E. 19.160

E. 16.45 E. 15.85

0.40 H

0.40 H

2,440

E. 18.29

7,200


IV - 84

0.40 H 1,684


976

E. 16.45 E. 15.85

Gambar 4.50 - Diagram tekanan air dinamik saluran Tabel 4.43 – Nilai beban dan momen tekanan air diamik pada saluran hubung. No.

a

pd (t/m2)

H

Lebar

P

Y

M

(m)

(m)

(t)

(m)

( t.m )

b=7/12xKhxhxw

c

d

e =bxcxd

f

g=exf

Dw1 Dw2

0.171 0.190

2.440 2.710

1.00 1.00

Sub Total

0.417 0.514 0.931


0.976 1.684

0.407 0.866 1.272

(m) 1.37 (m)

Rekapitulasi perhitungan Momen untuk beban kombinasi kondisi normal .

NO 1 2 3 4 5

Uraian Pembebanan Beban mati beton dan tanah Beban mati air Gaya Uplift Tekanan tanah kondisi normal Tekanan air normal Jumlah Total

Notasi

:

Momen Mx My ton m ton m 68.55 2.38 58.54 (63.24) 16.77 80.60 2.38

Beban Vertikal Horisontal ton ton 19.54 2.16 16.26 (17.57) 4.66 22.88 2.16

MX = MR MY = MT

Koefisien stabilitas konstruksi ini menggunakan tabel 4.35 – Angka keamanan stabilitas pada lampiran No.17. Universitas Mercubuana

IV - 85


 Terhadap guling S MT S MR

>

1.5

80.60

>

1.5



33.91

>

1.50 ok

4.93

>

1.5 ok

)

<

q.a

0.18

<

26.56

1.15

<

26.56

)

<

q.a

0.18

<

26.56

0.85

<

26.56

2.38  Eksentrisitas terhadap guling ( e ) S M B < V S 2 B = 7.2 meter 7.2 78.23 < 2 22.88 3.6 3.42 < 0.18 <

B 6 7.2 6 1.2 1.2

ok

 Terhadap geser S V tan q SH 10.67 2.16

>

1.5

>

1.5



 Terhadap daya dukung tanah L = 1.00 meter B = 7.20 meter qa = 26.56 t/m2 a.

b.

V x A 22.88 x 7.2

V x A 22.88 x 7.2


(

1

±

(

1

±

(

1

±

(

1

±

6 B 6 7.2

6 B 6 7.2

e

e

ok

ok

IV - 86



= = = =

S FG S FU 35.80

( Berat beton + berat tanah ) + berat air 19.54 + 16.26 = 35.80 ton Gaya uplift 17.57 ton > Fa >

1.1



2.04

>

1.1 ok

17.57

Rekapitulasi perhitungan Momen untuk beban kombinasi kondisi gempa :

NO 1 2 3 4 5 6

Uraian Pembebanan Beban mati beton dan tanah Beban mati air Gaya Uplift Tekanan tanah kondisi gempa Tekanan air normal Tekanan air dinamik Jumlah Total

Notasi

:

Momen Beban Mx My Vertikal Horisontal ton m ton m ton ton 68.55 2.38 19.54 2.16 58.54 16.26 (63.24) (17.57) 8.39 (0.48) 2.36 (0.35) 1.27 0.93 72.23 3.17 20.59 2.75

MX = MR MY = MT

Perhitungan Stabilitas  Terhadap guling S MR S MT

>

1.3

72.23 3.17

>

1.3



 Eksentrisitas terhadap guling ( e ) S M B < SV 2


22.77

>

1.3 ok

B 3

IV - 87


7.2 2 3.6

-

69.06 20.59 3.35 0.25

-

<

7.2 3 2.4 2.4

< <

ok

 Terhadap geser S V.Tan q SV 9.60

>

1.3

>

1.3



3.49

>

1.3 ok

2.75

 Terhadap daya dukung tanah L = 1 meter B = 7.2 meter qa = 39.84 t/m2 a

b

V x A 20.59 x 7.2

V x A 20.59 x 7.2

(

1

±

(

1

±

(

1

±

(

1

±

6 B 6 7.2

6 B 6 7.2

e

)

<

q.a

0.25

<

39.84

1.20

<

39.84

<

q.a

0.25

<

39.84

0.80

<

39.84

e

)


= = = =

( Berat beton + berat tanah ) + berat air 19.54 + 16.26 = 35.80 ton Gaya uplift 17.57 ton

S FG S FU

>

35.80

>

Fa 1.1



2.04

>

1.1 ok

17.57


IV - 88


4.5.4 Perhitungan stablitas bangunan penguras (1)

Kondisi desain.

Bangunan penguras menggunakan desain sebagai berikut. - Debit desain

: Qd= 5.00 m3/detik

- Desain water level tarum barat u.s

: EL. 19.45 m

- Existing tanggul saluran

: EL. 20.25 m

- Desain elevasi dasar intake

: EL. 17.25 m

Kondisi geologi untuk pondasi bangunan penguras menggunakan data bor lokasi BH-1 (2) Analisa struktur a) Umum Bangunan penguras dirancang berdasarkan hasil analisis stabilitas pada penampang dan longitudinal dan analisis tegangan pada penampang. b) Analisa stabilitas (i) Perhitungan kasus Beban untuk kasus perhitungan analisa stabilitas adalah : Kasus

Intake

GWL

Kasus 1 (Kondisi normal)

Penuh air (EL.19.45)

EL.18.95

Kasus2 (Kondisi gempa)

Penuh air (EL.19.45)

EL.18.95

(ii)

Kondisi pembebanan

Kestabilan dilakukan untuk 2 dua kasus di atas menerapkan beban terdiri dari beban mati, beban gempa, tekanan tanah, tekanan air dan uplift


IV - 89


b4:250

b5:750 EL.21.500

b2:1,350 b3:700 b2:1,350

b1:500

b1:500

h1:3,000

h3:800

EL.20.250 EL.19.450

700

Df

3,500

h5:1,700 h4:2,200

EL.18.950

EL.17.250

h2:500

EL.16.750

b ; 6,400

1,750

2,250 1,650

EL.21.500

EL.20.250 EL.19.450 EL.18.900 Df

EL.17.250 EL.16.750

4,000

Gambar 4.51 - Potongan melintang bangunan penguras Rencana dimensi : b1

: 0.50 m

b2

: 1.35 m

b3

: 0.70 m

b4

: 0.25 m


IV - 90


b5

: 0.75 m

b

: 6.40 m

h1

: 3.00 m

h2

: 0.50 m

h3

: 0.80 m

h4

: 2.20 m

h5

: 1.70 m

Perhitungan stabilitas direncanakan per 1 meter panjang dengan menggunakan data- data sebagai berikut. Unit weight beton

= c

= 2.400 t/m3

Unit weight tanah

= s sat

= 1.841 t/m3

Unit weight tanah

= s wet

= 1.827 t/m3

Unit weight air

= w

= 1.000 t/m3

BH.1

=

El. 16.80 m

Elevasi ground muka air

=

El. 18.290 m

Tinggi ground air

=

El.

Data geologis : Elevas i ground existing

1.80 m

Perhitungan nilai N dari data perhitungan laboratorium adalah berikut. Tabel 4.44 – Nilai N pada titik bor BH,1 Dalam m 2.00 4.50 7.00 9.50


EL m 19.00 17.00 14.50 12.00 9.50

N 14.50 31.00 34.00 44.00

IV - 91


N pada elevasi

16.75

Sudut friksi dalam

=

ɸ

3 ( interpolasi )

=  ( 12 x N ) + 15 =  ( 12 x 3 ) + 15

= 23 

Perhitungan nilai koefisien : □ Koefisien gempa

= 0.120

□ Koefisien tekanan tanah : ka 

cos 2 (     )  sin (   )  sin (     )  cos  cos   cos (     )1   cos (     )  cos (   )  

2

2

Sudut gesek dalam material tanah urugan. φ = 10.00

: c =

0.20

□ Koefisien tanah aktif kondisi normal : φ: b: δ: : θ:

sudut friksi dalam sudut kemiringan urugan sudut friksi dinding sudut vertical sudut kombinasi 2

cos  = cos(+δ) = sin(φ+δ) x sin(φ-b) = cos(+δ) x cos(b) = 2

cos (φ-) =

10.0 0.0 10.0 4.8 0.0

    

1.0000 0.96699 0.05939 0.96365 0.99167

sehingga hasil perhitungan nilai Ka = 0.663 cos2 (     )

kp 

 sin (   )  sin (     )  cos  cos   cos (     )1   cos (     )  cos (   )  

2

2


IV - 92


□ Koefisien tanah aktif kondisi gempa : φ: b: δ: : θ: k:

sudut friksi dalam sudut kemiringan urugan sudut friksi dinding 0.5 x φ: sudut vertical Sudut kombinasi koefisien gempa

10.0 0.0 5.0 4.8 6.84 0.12

     

0.99288 1.00000 0.95829 0.01400 0.95498 0.99921

cosθ = 2 cos  =

cos(+d+θ) = sin(φ+δ) x sin(φ-b-θ) = cos(+d+θ) x cos(-b ) =

cos2(φ--θ) =

sehingga hasil perhitungan nilai Kea = 0.840 Persyaratan Stabilitas : a.

Guling , Stabilitas terhadap penggulingan dihitung dengan rumus

S

SFR

=

> 1.50

SFR

=

Faktor keamanan terhadap guling

MR

=

Momen gaya gaya penahan .

MT

=

Momen gaya penggulingan .

S

Eksentrisitas gaya resultan (e) pada penggulingan dihitung dengan rumus : =

e

=

eksentrisitas gaya resultan

B

=

Lebar dasar pondasi (m).


-

S

e

S

IV - 93


M

=

Momen terhadap gaya ujung .

V

=

Komponen gaya vertikal

e

≤ B / 6 (Normal) dan

≤

B / 3 ( Gempa)

b. Geser Stabilitas terhadap pergeseran dihitung dengan rumus SFS =

S

q S

> 1.50

SFS

= Faktor keamanan terhadap geser

V

= Total beban vertikal .

H

=

Total beban horisontal.

c. Daya dukung tanah dasar .

(1 ±

)

q

=

q

= daya dukung pondasi (t/m2)

qa

= daya dukung yang diijinkan (t/m2)

V

= total beban vertical (t)

H

= total beban horizontal (t)

A

= luas area (m2)

e

= jarak eksentisitas (m)

) < qa

Rumus yang digunakan untuk perhitungan daya dukung yang dijinkan . qa

=


qa

=

Kapasitas daya dukung yang diijinkan (t/m2)

FS

=

Safety factor , ( normal = 3: gempa = 2 )


IV - 94


c

=

Kohesi tanah (t/m2)

γ1, γ2

=

Unit weight tanah atas dan permukaan

α, β

=

Faktor bentuk pondasi

Nc, Nγ, Nq = factor daya dukung Df

=

Dalam dari dasar sampai permukaan tanah (m)

B

=

Lebar dasar (m)

Nilai α dan β untuk bentuk dasar pondasi adalah bentuk continuos menerus sesuai tabel berikut. Tabel 4.45 – Koefisien  dan b pondasi Shape of base

Continous Square α β

1.0 0.5

1.3 0.4

Rectangle 1.0 + 0.3 (B/L) 0.5 - 0.1 (B/L)

Nilai Nc, Nγ dan Nq untuk  Tabel 4.46 – Nilai Nc, Nγ and Nq untuk  Φ

Nc

Nγ

Nq

0 5 10 15 20 25 28 30 32 36 40 >

5.3 5.3 5.3 6.5 7.9 9.9 14.7 14.7 20.3 42.2 95.7

0.0 0.0 0.0 1.2 2.0 3.3 4.4 6.5 10.6 30.5 114.0

3.0 3.4 3.9 4.7 5.9 7.6 9.1 11.6 16.1 33.6 83.2

Perhitungan Nilai qa (daya dukung yang diiijinkan) sesuai dengan Rumus : qa Universitas Mercubuana

=

( α.c.Nc + β.γ1.B.Nγ + γ2.Df.Nq ) / Fs IV - 95


EL.21.500

Df

3,500

EL.20.250

EL.17.250

4,900

Perhitungan Nilai qa Tabel 4.47 – Nilai daya dukung tanah yang diijinkan ( qa) Items

Kondisi

FS c γ1 γ2 α β Nc Nγ Nq Df B

Normal 3.000 0.000 1.800 1.000 1.000 0.500 20.900 10.600 16.100 3.500 4.000

Gempa 2.000 0.000 1.800 1.000 1.000 0.500 20.900 10.600 16.100 3.500 4.000

qa

31.503

47.255

Perhitungan beban kombinasi pada bangunan penguras 1. Beban Mati :


c unit weight beton

=

2.400 (t/m3)

s unit weigt tanah sat

=

1.841 (t/m3)

IV - 96


s unit weight tanah

=

1.827 (t/m3)

Jembatan

=

0.820 (t/m)

Stoplog

=

0.828 (t/unit)

Pintu

=

0.800 (t/ unit)

Hoist

=

0.750 (t/unit)

Hoisting load

=

2.000 (t/unit)

b4:250

b5:750

b2:1,350 b3:700 b2:1,350

b1:500

b1:500

1a

3a

2a

7

h1:3,000

6

9

EL.20.250

h3:800

1,250

EL.21.500

EL.19.450

8

2

1

3

700

EL.17.250

4 h2:500

Df

3,500

5

h5:1,700 h4:2,200

EL.18.950

EL.16.750

b ; 6,400

Gambar 4.52 - Diagram beban mati bangunan penguras 1,750

2,250 1,650

EL.21.500

EL.20.250 EL.19.450 EL.18.900 Df

EL.17.250 EL.16.750

4,000

Gambar 4.53 - Potongan bangunan penguras. Universitas Mercubuana

IV - 97


Tabel 4.48 – Nilai dan momen beban mati bangunan penguras . 4.00 m

Lebar section

No. (1)

Area

Lebar

( m2 )

(m)

(t)

(2)

(3)

(4)=(2)x(3)x

1

1.50 0.38 0.63 2.10 0.88 1.50 0.38 0.63 3.20 1.28 0.12 0.71 0.03 0.71 0.03 1.28 0.12 1.00 1.00

1a 2 2a 3 3a 4 5 6 7 8 9 Jumlah

2

Berat W

4.00 4.00 2.25 4.00 2.25 4.00 4.00 2.25 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00

Kh= 0.12 Gempa H

Mx

My

X

Y

(t)

(m)

(m)

( t.m )

( t.m )

(5)=(4)x0.12

(6)

(7)

(8)= (4)x(6)

(9)= (5)x(7)

14.40 3.60 3.38 20.16 4.73 14.40 3.60 3.38 30.72 9.39 0.89 5.21 0.19 5.21 0.19 9.39 0.89 4.00 4.00 137.72

1.73 0.43 0.41 2.42 0.57 1.73 0.43 0.41 3.69

1.25 0.92 1.25 3.20 3.20 5.15 5.48 5.15 3.20 0.38 0.80 0.45 0.96 5.95 5.44 6.03 5.60 0.50 5.90

2.00 1.50 4.13 2.00 4.13 2.00 1.50 4.13 0.25

18.00 3.30 4.22 64.51 15.12 74.16 19.74 17.38 98.30 3.52 0.71 2.32 0.19 31.04 1.06 56.57 4.97 2.00 23.60 440.71

11.80

3.46 0.65 1.67 4.84 2.34 3.46 0.65 1.67 0.92

19.65

Beban pintu

Tabel 4.49 – Nilai beban dan momen pintu bangunan penguras. (a) Beban hidup pintu kondisi normal Berat BEBAN W (t)

R

X

M

( m)

( t.m )

Pintu Hoisting load Jumlah

4.00 4.00

3.20

12.80 12.80

Tabel 4.50 – Nilai beban dan momen akibat beban pintu . (b) Beban Mati Pintu Kondisi gempa Berat Gempa Beban W H (t) (t) a b c=0.12.b Stoplog Gate 1.60 0.19 Guide Frame 1.00 0.12 Hoist 1.50 0.18 Jumlah 4.10 0.49


R

0

X

Y

M

M

(m) d

(m) e

( t.m ) f=d.b

( t.m ) g=c.e

3.20 3.20 3.20

1.65 2.00 3.50

5.12 3.20 4.80 13.12

0.32 0.24 0.63 1.19

IV - 98


Tabel 4.51 – Nilai beban dan momen akibat beban jembatan (c).Beban Jembatan Unit Weight Panjang Berat Gempa No. w L W H (t/m) (m) (m) (t) P 0.82 4.40 3.61 0.43 Jumlah 3.61 0.43 X = ΣMx / ΣV = Y = ΣMy / ΣH =

Mx

My

X

Y

(m) 3.20

(m) (t.m) (t.m) 3.50 11.55 1.52 11.55 1.52

3.20 (m) 3.50 (m)

3. Beban Air Kondisi Normal b4:250 b1:500

b2:1,350 b3:700 b2:1,350

b5:750 b1:500

1,250

EL.21.500

EL.18.950

2

1

EL.19.450

h5:1,700 h4:2,200

h1:3,000

h3:800

EL.20.250

700

EL.17.250

h2:500

EL.16.750

b ; 6,400

Tabel 4.52 – Nilai beban dan momen beban air kodisi normal No.

Area

1

(m ) 2.97

Lebar (m) 4.00

2

2.97

4.00

2

Jumlah X = ΣMx / ΣV =


W

M(L)

(t) 7.43

X (L) (m) 2.18

7.43

4.23

31

14.85

( t.m ) 16

48

3.20 (m)

IV - 99


4

Beban akibat uplift. b4:250 b2:1,350 b3:700 b2:1,350

b1:500

b5:750 b1:500

1,250

EL.21.500

h1:3,000

h3:800

EL.20.250 EL.19.450

h5:1,700 h4:2,200

EL.18.950

1 700

EL.17.250

h2:500

EL.16.750

b ; 6,400

Tabel 4.53 – Nilai beban dan momen akibat beban uplift

No.

H

1

( t/m ) 2.20

U

Lebar (m) 6.40

Jumlah X = ΣMx / ΣV =

(t) 56.32

X(L) M( L) (m) ( t.m ) 3.20 180

56.32

180

3.20 (m)

5 Tekanan tanah pada samping bangunan penguras. b2:1,350 b3:700 b2:1,350

b1:500

pq P1

pa

pa

Pq P3'

P2'

1

pa2

1,300

pq P1'

P2

2,200

b1:500

P3 pa2

b ; 6,400

Gambar 4.54 – Diagram tekanan tanah


IV - 100


Unit weight

:

 w unit weight air

=

1.00 (t/m3)

 s unit weight tanah sat

=

1.841 (t/m3)

 s unit weight tanah

=

1.827 (t/m3)

q

=

1.000 (t/m2)

ɸ ( sudut friksi dinding )

=

10. ( normal )

ɸ ( sudut friksi dinding )

=

5. ( gempa )

pq = Ka x q

=

0.663

pa1 = Ka x h3 x s =

1.575

pa2 = Ka x h4 x sat =

2.685

pq' = Kea x q

=

0.000

pa1' = Kea x h3 x s =

1.995

pa2' =Kea x h4 x sat =

3.402

Tabel 4.54 – Nilai beban dan momen tekanan tanah kondisi normal. Tekanan Tanah Kondisi Normal Lebar H pxh No. Sec. 2 ( m ) (t/m ) (m) Pq P1 P2 P3 Pq' P1' P2' P3' Jumlah

3.50 1.30 2.20 2.20 3.50 1.30 2.20 2.20

2.32 1.02 3.46 2.95 -2.32 -1.02 -3.46 -2.95



4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00

P

Pv

Ph

X

Y

Mx

My

(t)

(t)

(t)

(m)

(m)

(t.m)

( t.m )

9.28 4.09 13.86 11.82 -9.28 -4.09 -13.86 -11.82

1.61 0.71 2.41 2.05 1.61 0.71 2.41 2.05 13.56

9.14 4.03 13.65 11.64 -9.14 -4.03 -13.65 -11.64 0.00

6.40 6.40 6.40 6.40 0.00 0.00 0.00 0.00

1.75 2.63 1.10 0.73 1.75 2.63 1.10 0.73

10.32 16.00 4.55 10.62 15.40 15.01 13.13 8.53 - -16.00 - -10.62 - -15.01 -8.53 43.40 0.00

3.20 (m) (m) -

IV - 101


Tabel 4.55 – Nilai beban dan momen tekanan tanah kondisi gempa Tekanan Tanah Kondisi Gempa H pxh Lebar No. 2 ( m ) (t/m ) (m) 3.50 1.30 2.20 2.20

Pq P1 P2 P3

0.00 1.30 4.39 3.74

P (t)

Pv (t)

4.00 0.00 4.00 5.19 4.00 17.56 4.00 14.97

Jumlah


Ph (t)

0.00 0.45 1.53 1.30

0.00 5.17 17.49 14.91

3.29

37.57

X (m)

Y (m)

6.40 6.40 6.40 6.40

1.75 2.63 1.10 0.73

Mx (t.m) 0.00 2.89 9.79 8.35 21.04

6.40 (m) 1.17 (m)

6 Tekanan air normal pada dinding bangunan penguras. b2:1,350 b3:700 b2:1,350

b1:500

P6

P5

P4 P3

2,200

2,200

b1:500

P2 P1

b ; 6,400

Gambar 4.55 – Diagram tekanan air normal Tabel 4.56 –Nilai beban dan momen tekanan air normal (1) Kondisi Muka air normal No.

Tekanan

a

) b=h.w

2

(t/m

Pw1 Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6


2.20 2.20 2.20 2.20 2.20 2.20 Jumlah

Lebar

P (gaya)

Y

M

(m)

(t)

(m)

( t.m )

c

d= b.c.h.0.5

4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00

9.68 -9.68 9.68 -9.68 9.68 -9.68 0.00

e

f=d.e

0.73 1.23 1.23 1.23 1.23 0.73

7.10 -11.94 11.94 -11.94 11.94 -7.10 0.00

IV - 102


7

Tekanan air dinamik pada dinding bangunan penguras. Tekanan air dinamis adalah tekanan yang dipengaruhi oleh keadaan gempa sehingga untuk perhitungannya digunakan faktor gempa. Faktor/koefisien gempa (Kh) yang digunakan adalah: 0.12 Perhitungan tekanan kondisi dinamis dengan ketinggian h digunakan rumus: P.dinamik = 7/12 x Kh x w x h2

b2:1,350 b3:700 b2:1,350

b1:500

D1

0.4h

D2

500

D3

2,200

2,200

3,000

b1:500

b ; 6,400

Gambar 4.56 – Diagram tekanan air dinamik Tabel 4.57 – Nilai beban dan momen tekanan air dinamik No.

a

pd 2 (t/m )

H

Lebar

P

Y

M

(m)

(m)

(t)

(m)

( t.m )

b=7/12xKhxhxw

c

d

e =bxcxd

f

g=exf

Dw1 Dw2 Dw3

0.339 0.339 0.339

2.20 2.20 2.20

4.00 4.00 4.00

Jumlah X = ΣMx / ΣV = Y = ΣMy / ΣH =


1.36 1.36 1.36 4.07

0.88 1.38 1.38

1.19 1.87 1.87 4.93

- (m) 1.21 (m)

IV - 103


Rekapitulasi perhitungan beban kombinasi kondisi normal untuk bangunan penguras.

NO 1 2

3 4 5 6 7







Momen Mx My ton m ton m 440.71 19.65 12.80 11.55 1.52 76.03 (180.22) 43.40 404.26 21.16

Uraian Pembebanan Beban mati beton dan tanah a. Beban pintu kondisi normal b. Beban pintu kondisi gempa c. Beban jembatan Beban mati air Gaya Uplift Tekanan tanah kondisi normal Tekanan tanah kondisi gempa Tekanan air normal Tekanan air dinamik Jumlah Total Notasi : Mx = MR

Beban Vertikal Horisontal ton 137.72 11.80 4.00 3.61 0.43 23.76 (56.32) 13.56 126.33 12.24

Perhitungan Stabilitas Terhadap guling S MT S MR

>

1.5

404.26 21.16

>

1.5



Eksentrisitas terhadap guling ( e ) S M B < SV 2 B = 6.4 meter 6.4 - 383.10 < 2 126.33 3.2 3.03 < 0.17 <

19.10

>

1.50 ok

>

1.5 ok

B 6 6.4 6 1.07 1.07

ok

Terhadap geser S Vtanf SH

>

1.5

383.10 126.33

>

1.5




3.03

IV - 104




Terhadap daya dukung tanah L = 1 meter B = 6.4 meter qa = 31.50 t/m2 V x A 126.33 x 6.4

a.

V x A 126.33 x 6.4

b.



(

1

±

(

1

±

(

1

±

(

1

±

6 B 6 6.4

6 B 6 6.4

e

e

)

<

q.a

0.57

<

31.50

1.53

<

31.50

)

<

q.a

0.57

<

31.50

0.47

<

31.50

ok

ok

Terhadap Gaya Uplift FG

= = = =

FU S FG S FU

>

161.48

>




2.87

>

1.1 ok

56.32

Rekapitulasi perhitungan beban kombinasi kondisi gempa bangunan penguras.

NO 1 2

3 4 5 6 7

Uraian Pembebanan Beban mati beton dan tanah a. Beban pintu kondisi normal b. Beban pintu kondisi gempa c. Beban jembatan Beban mati air Gaya Uplift Tekanan tanah kondisi normal Tekanan tanah kondisi gempa Tekanan air normal Tekanan air dinamik Jumlah Total


Momen Mx My ton m ton m 440.71 19.65 12.80 13.12 1.19 11.55 1.52 76.03 (180.22) 43.40 21.04 43.78 4.93 438.42 66.13

Beban Vertikal Horisontal ton 137.72 11.80 4.00 4.10 0.49 3.61 0.43 23.76 (56.32) 13.56 3.29 37.57 4.07 133.72 50.30

IV - 105




Perhitungan Stabilitas Terhadap guling S MT S MR 438.42

>

1.3

>

1.3



6.63

>

1.30 ok

>

1.3 ok

66.13 



Eksentrisitas terhadap guling ( e ) S M B < SV 2 B = 6.4 meter 6.4 372.29 < 2 133.72 3.2 2.78 < 0.42 <

B 3 6.4 3 2.13 2.13

ok

Terhadap geser S V.Tan q SH

>

1.3

62.35

>

1.3



1.34

50.30



Terhadap L B qa

V x A 133.72 x 25.6

a.

V x A 133.72 x 25.6

b.



daya dukung tanah = 4.00 meter = 6.40 meter = 47.26 t/m2 (

1

±

(

1

±

(

1

±

(

1

±

6 B 6 6.4

6 B 6 6.4

e

e

)

<

q.a

0.42

<

47.26

1.39

<

47.26 ok

)

<

q.a

0.42

<

47.26

0.61

<

47.26 ok

Terhadap Gaya Uplift FG

= = = =

FU S FG S FU 161.48 56.32


> >




2.87

>

1.1 ok

..

IV - 106


4.6

Pelaksanaan siphon dengan material barrel precast. Pelaksanaan siphon barrel dengan sistim konvensional banyak mengalami beberapa kendala sehingga terkadang menghambat kemajuan pekerjaan diantara hal tersebut adalah. a.

Lokasi siphon barrel berada pada elevasi 7.00 atau 12.00 meter

dibawah muka air sungai sehingga beresiko terhadap limpasan air sungai sehingga areal kerja sering tergenang air. b.

Waktu pelaksanaan untuk pekerjaan konstruksi beton pada

umumnya membutuhkan waktu cukup lama, utamanya dibutuhkan waktu minimal 21 hari, untuk pelepasan bekisting dan pekerjaan struktur diatasnya (pekerjaan timbunan). Dengan pertimbangan hal tersebut akan digunakan sistim barrel precast dengan rencana desain sebagai berikut. Panjang barrel

: 12.00 x 9.50 m

Dimensi persegmen :

1.00 x 9.50 m

Berat beton persegmen : Volume lantai

= 9.50 x0.60 x 1.00

= 5.70 m3

Volume dinding = 0.50 x 2.30 x 1.00 x 2

= 2.30 m3

Volume dinding = 0.30 x 2.30 x 1.00 x 2

= 1.38 m3

Volume atap

= 8.50 x0.50 x 1.00

= 4.25 m3

Total Volume

= 13.63 m3

Berat Beton

=


13.63 m3 x 2.40 t/m3

= 32.17 ton

IV - 107


Alat angkat yang digunakan :

2 unit crane kapasitas 50.00 Ton

3,300

RENCANA BARREL PRECAST 1.00 M X 9.500 M

9,500

3,300

TAMPAK DEPAN

1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 TAMPAK SAMPING

Gambar 4.57 Rencana segmen beton barrel precast Keuntungan beton barrel precast. o Pengendalian mutu dapat dicapai,karena proses produksi dikerjakan di pabrik/workshop dan dilakukan test laborat. o Dapat dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat memenuhi keinginan desain. Dan perakitan tulangan yang lebih teliti dan presisi. o Waktu pelaksanaan lebih singkat. o Dapat mengurangi biaya pembangunan. o Tidak terpengaruh cuaca.


IV - 108

BAB IV PERHITUNGAN ALTERNATIF DESAIN SIPHON SALURAN HUBUNG DAN BANGUNAN PENGURAS

Recommend Documents