PELATIHAN AHLI DESAIN HIDRO MEKANIK

HDE – 03 : DESAIN PEKERJAAN HIDRO MEKANIK

PELATIHAN AHLI DESAIN HIDRO MEKANIK

DEPARTEMEN PEKERJAAN UMUM BADAN PEMBINAAN KONSTRUKSI DAN SUMBER DAYA MANUSIA PUSAT PEMBINAAN KOMPETENSI DAN PELATIHAN KONSTRUKSI

Pelatihan Ahli Desain Hidro Mekanik

Desain Pekerjaan Hidro Mekanik

KATA PENGANTAR

Laporan UNDP tentang : Human Development Index (HDI) tertuang dalam Human Development Report, 2004, mencantumkan Indeks Pengembangan SDM Indonesia pada urutan 111, satu tingkat di atas Vietnam urutan 112 dan jauh di bawah dari Negaranegara ASEAN terutama Malaysia urutan 59, Singapura urutan 25, dan Australia urutan 3, merupakan sebuah gambaran kondisi pengembangan SDM kita. Bagi para pemerhati dan khususnya bagi yang terlibat langsung dalam pengembangan Sumber Daya Manusia (SDM), kondisi tersebut merupakan tantangan sekaligus sebagai modal untuk berpacu mengejar ketinggalan dan obsesi dalam meningkatkan kemampuan SDM paling tidak setara dengan Negara tetangga ASEAN, terutama menghadapi era globalisasi. Untuk mengejar ketinggalan telah banyak daya upaya yang dilakukan termasuk perangkat pengaturan melalui penetapan undang-undang antara lain :



UU.

No.

18

Tahun

1999,

tentang

:

Jasa

Konstruksi

beserta

peraturan

pelaksanaannya, mengamanatkan bahwa setiap tenaga : Perencana, Pelaksana, dan Pengawas harus memiliki sertifikat, dengan pengertian sertifikat kompetensi keahlian atau ketrampilan kerja. Untuk melaksanakan kegiatan sertifikasi berdasarkan kompetensi diperlukan tersedianya “Bakuan Kompetensi” untuk semua tingkatan kualifikasi dalam setiap klasifikasi di bidang Jasa Konstruksi.



UU. No. 13 Tahun 2003, tentang : Ketenagakerjaan, mengamanatkan (Pasal 10 Ayat (2)). Pelatihan kerja diselenggarakan berdasarkan program pelatihan yang mengacu pada standard kompetensi kerja.



UU. No. 20 Tahun 2003, tentang : Sistem Pendidikan Nasional, dan peraturan pelaksanaannya, mengamanatkan Standar Nasional Pendidikan sebagai acuan pengembangan KBK (Kurikulum Berbasis Kompetensi).



UU. No. 7 Tahun 2004, tentang : Sumber Daya Air menetapkan pada Pasal 71 Ayat 1 dan 2 bahwa : (1) Menteri yang membidangi sumber daya air dan menteri yang terkait dengan bidang sumber daya air menetapkan standar pendidikan khusus dalam bidang sumber daya air

i



(2) Penyelenggaraan pendidikan bidang sumber daya air dapat dilaksanakan, baik oleh Pemerintah, pemerintah daerah maupun swasta sesuai dengan standar pendidikan khusus sebagaimana dimaksud pada ayat (1). Mengacu pada amanat undang-undang tersebut di atas, diimplementasikan kedalam konsep Pengembangan Sistem Pelatihan Jasa Konstruksi, yang oleh PUSBIN KPK (Pusat Pembinaan Kompetensi dan Pelatihan Konstruksi) pelaksanaan programnya didahului dengan mengembangkan SKKNI (Standar Kompetensi Kerja Nasional Indonesia), SLK (Standar Latih Kompetensi), dimana keduanya disusun melalui analisis struktur kompetensi sektor/sub-sektor konstruksi sampai mendetail, kemudian dituangkan dalam jabatan-jabatan kerja yang selanjutnya dimasukan ke dalam Katalog Jabatan Kerja. Modul Pelatihan adalah salah satu unsur paket pelatihan sangat penting karena menyentuh langsung dan menentukan keberhasilan peningkatan kualitas SDM untuk mencapai tingkat kompetensi yang ditetapkan, disusun dari hasil inventarisasi jabatan kerja yang kemudian dikembangkan berdasarkan SKKNI (Standar Kompetensi Kerja Nasional Indonesia) dan SLK (Standar Latih Kompetensi) yang sudah disepakati dalam suatu Konvensi Nasional, dimana modul-modulnya maupun materi uji kompetensinya disusun oleh Tim Penyusun/tenaga professional dalam bidangnya masing-masing, merupakan suatu produk yang akan dipergunakan untuk melatih, dan meningkatkan pengetahuan

dan

kecakapan

agar

dapat

mencapai

tingkat

kompetensi

yang

dipersyaratkan dalam SKKNI, sehingga dapat menyentuh langsung sasaran pembinaan dan peningkatan kualitas tenaga kerja konstruksi agar menjadi kompeten dalam melaksanakan tugas pada jabatan kerjanya. Dengan penuh harapan modul pelatihan ini dapat dimanfaatkan dengan baik, sehingga cita-cita peningkatan kualitas SDM khususnya di bidang jasa konstruksi dapat terwujud.

Jakarta,

Nopember 2006

Kepala Pusat Pembinaan Kompetensi dan Pelatihan Konstruksi

Ir. Djoko Subarkah, Dipl. HE. NIP : 110016435

ii



PRAKATA Usaha dibidang Jasa konstruksi merupakan salah satu bidang usaha yang telah berkembang pesat di Indonesia, baik dalam bentuk usaha perorangan maupun sebagai badan usaha skala kecil, menengah dan besar. Untuk itu perlu diimbangi dengan kualitas pelayanannya. Pada kenyataannya saat ini mutu produk, ketepatan waktu penyelesaian, dan efisiensi pemanfaatan sumber daya relatif masih jauh dari yang diharapkan. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor antara lain adalah ketersediaan tenaga ahli / terampil dan penguasaan manajemen yang efisien, kecukupan permodalan serta penguasaan teknologi. Masyarakat sebagai pemakai produk jasa konstruksi semakin sadar akan kebutuhan terhadap produk dengan kualitas yang memenuhi standar mutu yang dipersyaratkan. Untuk memenuhi kebutuhan terhadap produk sesuai kualitas standar tersebut, perlu dilakukan berbagai upaya, mulai dari peningkatan kualitas SDM, standar mutu, metode kerja dan lain-lain. Salah satu upaya untuk memperoleh produk konstruksi dengan kualitas yang diinginkan adalah dengan cara meningkatkan kualitas sumber daya manusia yang menggeluti pekerjaan konstruksi baik untuk desain pekerjaan jalan dan jembatan, Desain Hidro Mekanik pekerjaan sumber daya air maupun untuk Desain pekerjaan dibidang bangunan gedung. Kegiatan inventarisasi dan analisa jabatan kerja dibidang Sumber Daya Air, telah menghasilkan sekitar 130 (seratus Tiga Puluh) Jabatan Kerja, dimana Jabatan Kerja Ahli Desain Hidro Mekanik (Hydro Mechanical Design Engineer) merupakan salah satu jabatan kerja yang diprioritaskan untuk disusun materi pelatihannya mengingat kebutuhan yang sangat mendesak dalam pembinaan tenaga kerja yang berkiprah dalam Desain Hidro Mekanik bidang sumber daya air. Materi pelatihan pada Jabatan Kerja Ahli Desain Hidro Mekanik (Hydro Mechanical Design Engineer) ini terdiri dari 6 (enam) modul yang merupakan satu kesatuan yang utuh yang diperlukan dalam melatih tenaga kerja yang menggeluti Ahli Desain Hidro Mekanik (Hydro Mechanical Design Engineer) Namun penulis menyadari bahwa materi pelatihan ini masih banyak kekurangan khususnya untuk modul Desain Pekerjaan Hidro Mekanik Sumber Daya Air. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, kami mengharapkan kritik, saran dan masukan guna perbaikan dan penyempurnaan modul ini. Jakarta,

Nopember 2006 Tim Penyusun

iii



LEMBAR TUJUAN JUDUL PELATIHAN : AHLI DESAIN HIDRO MEKANIK TUJUAN PELATIHAN A.

Tujuan Umum Pelatihan Mampu membuat desain dan menyusun spesifikasi serta perhitungan biaya pekerjaan Hidro Mekanik.

B. Tujuan Khusus Pelatihan Setelah mengikuti pelatihan peserta mampu : 1.

Menerapkan UUJK, Sistem Manajemen K3 dan Ketentuan Pengendalian Dampak Lingkungan.

2.

Menggunakan Hasil Studi Kelayakan Pekerjaan Hidro Mekanik

3.

Membuat Desain Pekerjaan Hidro Mekanik

4.

Menyusun Spesifikasi Pekerjaan Hidro Mekanik

5.

Membuat RAB (Rencana Anggaran Biaya) Pekerjaan Hidro Mekanik

6.

Menyusun Manual Operasi dan Pemeliharaan (O & P) Pekerjaan Hidro Mekanik

iv



NOMOR / JUDUL MODUL : HDE–03 / DESAIN PEKERJAAN HIDRO MEKANIK

TUJUAN PEMBELAJARAN UMUM (TPU) Setelah modul ini dipelajari peserta mampu menganalisis data-data untuk menyusun kriteria desain sebagai dasar membuat detail desain.

TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah modul ini selesai dipelajari, peserta mampu : 1. Menganalisis data hidrolika, hidrologi dan parameter bangunan sipil 2. Menyusun kriteria desain 3. Menentukan jenis dan tipe peralatan Hidro Mekanik 4. Membuat detail desain Hidro Mekanik

v



DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................................. i PRAKATA .................................................................................................................. iii LEMBAR TUJUAN .................................................................................................. iiv NOMOR / JUDUL MODUL ....................................................................................... v DAFTAR ISI ............................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. viii DAFTAR TABEL ....................................................................................................... ix DESKRIPSI SINGKAT PENGEMBANGAN MODUL ................................................ x DAFTAR MODUL .................................................................................................... xi PANDUAN PEMBELAJARAN ................................................................................ xii MATERI SERAHAN ............................................................................................... xiv BAB 1

PENDAHULUAN .................................................................................. 1 - 1 1.1

Umum ........................................................................................... 1 - 1

1.2

Latar Belakang ............................................................................. 1 - 1

1.3

Lingkup Pekerjaan ...................................................................... 1 - 1

1.4

Maksud dan Tujuan .................................................................. 1 - 2

RANGKUMAN LATIHAN BAB 2

ANALISIS DATA HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN PARAMETER BANGUNAN SIPIL ............................................................................... 2 - 1 2.1

Umum .......................................................................................... 2 - 1

2.2

Analisa Hidrolika Bangunan Pengelak ...................................... 2 - 1

2.3

Analisa Hidrolika Bangunan Pelimpah ........................................ 2 - 6

2.4

Parameter Bangunan Sipil ......................................................... 2 - 8

RANGKUMAN LATIHAN

vi


BAB 3


PENYUSUNAN KRITERIA DESAIN ................................................... 3 - 1 3.1

Umum ......................................................................................... 3 - 1

3.2

Kriteria Desain ............................................................................. 3 - 1

RANGKUMAN LATIHAN

BAB 4

JENIS DAN TIPE PERALATAN HIDRO MEKANIK

........................... 4 - 1

4.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Tipe ...................... 4 - 1 4.2 Pembagian Tipe Bangunan Pelimpah Berdasarkan Penggunaannya .......................................................................... 4 - 2 4.3 Pembagian Tipe Pintu Air Berdasarkan Bentuknya ..................... 4 - 2 4.4 Pembagian Tipe Pintu Air Berdasarkan Fungsinya ..................... 4 - 4 RANGKUMAN LATIHAN

BAB 5

DETAIL DESAIN HIDRO MEKANIK ..................................................... 5 - 1 5.1 Detail Desain Hidro Mekanik ......................................................... 5 - 1 5.2 Spillway ..................................................................................... 5 - 19

RANGKUMAN LATIHAN

DAFTAR PUSTAKA

vii



DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

: Kondisi Aliran yang Lewat Di dalam Terowongan ...................... 2-2

Gambar 2.2

: Debit yang Lewat Di dalam Terowongan dalam Kondisi Aliran Terbuka dan Tertekan ......................................... 2-3

Gambar 2.3

: Nilai Koefisien pada Bentuk Inlet ............................................... 2-3

Gambar 3.1

: Hidrograf Banjir PMF .................................................................... 3-2

Gambar 3.2

: Hidrograf Banjir Kala Ulang 100 tahun ......................................... 3-2

Gambar 3.3

: Hubungan Elevasi, luas genangan dan Volume pada waduk Jatigede ............................................................................ 3-3

Gambar 5.1

: Struktur Pintu dan Rencana Permukaan Air ............................ 5-20

Gambar 5.2

: Vektor Beban Air ...................................................................... 5-22

Gambar 5.3

: Struktur Pintu Radial dari Samping .......................................... 5-22

Gambar 5.4

: Struktur Pintu Radial dari Atas ................................................. 5-23

Gambar 5.5

: Gambar Momen dan Gaya Geser ............................................ 5-28

Gambar 5.6

: Kondisi Beban pada Girder Utama Bagian Atas ...................... 5-32

Gambar 5.7

: Momen Lentur dan Gaya Geser ............................................... 5-38

Gambar 5.8

: Beban pada Girder Bawah ....................................................... 5-40

viii



DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

: Hubungan antara Nilai tinggi Air, debit dan Tampungan (H-Q-S) .................................................................. 2-5

Tabel 2.2

: Resume Perhitungan Penelusuran Banjir ................................. 2-6

Tabel 2.3

: Kasus-kasus yang Ditinjau ....................................................... 2-8

Tabel 2.4

: Kriteria Faktor Keamanan untuk Masing-masing Kasus ............ 2-8

Tabel 2.5

: Hasil Analisis Stabilitas ............................................................. 2-9

ix



DESKRIPSI SINGKAT PENGEMBANGAN MODUL PELATIHAN AHLI DESAIN HIDRO MEKANIK

1. Kompetensi kerja yang disyaratkan untuk jabatan kerja Ahli Desain Hidro Mekanik (Hydro Mechanical Design Engineer) dibakukan dalam Standar Kompetensi Kerja Nasional Indonesia (SKKNI) yang didalamnya telah ditetapkan unit-unit kompetensi, elemen kompetensi dan kriteria unjuk kerja, sehingga dalam Pelatihan Ahli Desain Hidro Mekanik, unit-unit kompetensi tersebut menjadi Tujuan Khusus Pelatihan. 2. Standar Latihan Kerja (SLK) disusun berdasarkan analisa dari masing-masing Unit Kompetensi, Elemen Kompetensi dan Kriteria Unjuk Kerja yang menghasilkan kebutuhan pengetahuan, keterampilan dan sikap kerja melalui metode pembelajaran yang diberikan untuk mencapai indikator keberhasilan dengan tingkat / level dari setiap Elemen Kompetensi yang dituangkan dalam bentuk suatu susunan kurikulum dan silabus pelatihan yang diperlukan untuk memenuhi tuntutan kompetensi tersebut. 3. Untuk mendukung tercapainya tujuan khusus pelatihan tersebut, maka berdasarkan Kurikulum dan Silabus sebagai cerminan unit kompetensi yang ditetapkan dalam SLK, disusun seperangkat modul pelatihan (seperti tercantum dalam daftar modul) yang harus menjadi bahan pengajaran dalam pelatihan Ahli Desain Hidro Mekanik (Hydro Mechanical Design Engineer).

x



DAFTAR MODUL

PELATIHAN :

AHLI DESAIN HIDRO MEKANIK (Hydro Mechanical Design Engineer)

NO.

REPRESENTASI UNIT KOMPETENSI

UUJK, SMK3 dan Pengendalian Dampak Lingkungan

1.

UUJK, SMK3 dan Ketentuan Pengendalian Dampak Lingkungan

HDE - 02

Kajian Studi Kelayakan Pekerjaan Hidro Mekanik

2.

Menggunakan hasil studi kelayakan pekerjaan Hidro Mekanik

3.

HDE - 03


3.

Membuat desain pekerjaan Hidro Mekanik

4.

HDE - 04

Spesifikasi Pekerjaan Hidro Mekanik

4.

Menyusun spesifikasi pekerjaan Hidro Mekanik

5

HDE - 05

Perhitungan Biaya Pekerjaan Hidro Mekanik

5.

Membuat RAB pekerjaan Hidro Mekanik

6

HDE - 06

Manual Operasi dan Pemeliharaan (O & P)

6.

Menyusun manual operasi dan pemeliharaan (O dan P) pekerjaan Hidro Mekanik

NO.

KODE

1.

HDE - 01

2.

JUDUL

xi



PANDUAN PEMBELAJARAN

Pelatihan

:

Ahli Desain Hidro Mekanik

Judul

:


Deskripsi

:

Materi ini membahas analisis data-data untuk menyusun kriteria desain sebagai dasar membuat detail desain.

Tempat kegiatan

:

Dalam ruang kelas

Waktu Kegiatan

:

8 jam pelajaran (1 jam pelajaran = 45 menit)

No. 1.

Kegiatan Instruktur

Kegiatan Peserta

Pendukung

- Menjelaskan Tujuan Pembelajaran

- Mengikuti penjelasan TPU &

OHT

Umum dan Khusus (TPU & TPK)

TPK dengan baik dan aktif

Ceramah : Pembukaan

- Merangsang motivasi peserta dengan pertanyaan atau pengalamannya

- Mengajukan pertanyaan apabila kurang jelas

dalam membuat detail desain - Waktu : 10 menit 2.

Ceramah : Pendahuluan - Menjelaskan secara umum

- Memperhatikan penjelasan

Kriteria dan perhitungan desain yang

instruktur dengan baik dan

digunakan sebagai acuan untuk

aktif

melaksanakan pekerjaan Desain Hidro

- Mencatat hal-hal yang perlu

Mekanik.

- Mengajukan pertanyaan

OHT

apabila kurang jelas. - Waktu : 15 menit - Bahan : Materi Serahan (Bab. 1) 3.

Ceramah : Analisis Data Hidrolika, Hidrologi dan Parameter Bangunan Sipil - Menjelaskan analisa hidrolika


bangunan pengelak, analisa hidrolika


bangunan pelimpah dan parameter

aktif

bangunan sipil - Waktu : 45 menit - Bahan : Materi Serahan (Bab.2)

OHT

- Mencatat hal-hal yang perlu - Mengajukan pertanyaan apabila kurang jelas.

xii


4.


Ceramah : Penyusunan Kriteria Desain - Menjelaskan kriteria desain bangunan


pelimpah dan terowongan pengelak


OHT

aktif - Mencatat hal-hal yang perlu - Mengajukan pertanyaan apabila kurang jelas - Waktu : 45 menit - Bahan : Materi Serahan (Bab.3) 5.

Ceramah : Jenis dan Tipe Peralatan Hidro Mekanik - Menjelaskan faktor-faktor yang


mempengaruhi pemilihan tipe,


pembagian tipe bangunan pelimpah

aktif

berdasarkan penggunaannya,


pembagian tipe pintu air berdasarkan

- Mengajukan pertanyaan

bentuk dan fungsinya.

OHT

apabila kurang jelas

- Waktu : 45 menit - Bahan : Materi Serahan (Bab.4) 6.

Ceramah : Detail Desain Hidro Mekanik - Memperhatikan penjelasan - Menjelaskan pendesainan pintu terowongan dan spillway

OHT

instruktur dengan baik dan aktif

- Waktu : 200 menit


- Bahan : Materi serahan (Bab 5)

- Mengajukan pertanyaan apabila kurang jelas

xiii



MATERI SERAHAN

xiv



BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

Umum Kriteria dan Perhitungan Desain digunakan sebagai acuan untuk melaksanakan pekerjaan desain Hidro Mekanik. Modul ini berisikan perencanaan dasar untuk pekerjaan desain Hidro Mekanik yang meliputi penentuan dimensi dari Terowongan Pengelak, outlet Irigasi, power waterway, spillway. Disamping itu disampaikan pula pekerjaan Hidro Mekanik yang meliputi :

1.2



Analisa hidrolika, hidrologi dan parameter bangunan sipil



Penyusunan kriteria desain



Jenis dan tipe peralatan hidro mekanik



Detail desain Hidro Mekanik

Latar Belakang Rencana untuk mendesain Hidro Mekanik dimulai dengan berbagai studi, dengan mempertimbangkan kondisi daerah pengaliran sungai seperti hidrologi serta kondisi lainnya disepanjang sungai yang berpengaruh terhadap dimensi peralatan Hidro Mekanik. Dengan pertimbangan inilah diperlukan data-data dan dokumen-dokumen yang dapat digunakan sebagai referensi dapat dilakukan pekerjaan Hidro Mekanik misalnya seperti pada Terowongan Pengelak dan Bangunan spillway.

1.3

Lingkup Pekerjaan Lingkup pekerjaan membuat desain pekerjaan Hidro Mekanik terdiri dari persiapan dan pengumpulan data yang mencakup sebagai berikut : 

Mengumpulkan informasi data-data yang ada.



Mengumpulkan data-data hidrolika, hidrologi dan parameter bangunan sipil



Studi alternatif letak dan tipe peralatan Hidro Mekanik berdasarkan data hidrologi



Menyusun kriteria desain



Menentukan optimasi dimensi



Mempelajari desain yang sudah ada

1-1


1.4


Maksud dan Tujuan Seorang desain Hidro Mekanik harus mempunyai standar kompetensi dengan tingkatan tertentu. Untuk itu diperlukan beberapa pengetahuan antara lain pengetahuan membuat desain Hidro Mekanik. Jadi maksud dan tujuan dari modul ini adalah untuk memperkenalkan dan membekali peserta pelatihan dalam melakukan desain pekerjaan Hidro Mekanik di bidang Sumber Daya Air.

1-2



RANGKUMAN

Kriteria dan perhitungan desain digunakan sebagai acuan untuk melaksanakan pekerjaan Desain Hidro Mekanik. Modul ini berisikan perencanaan dasar untuk pekerjaan desain yang meliputi penentuan dimensi dari suatu bangunan. Di samping itu, pekerjaan Hidro Mekanik meliputi : 

Analisa hidrolika, hidrologi dan parameter bangunan sipil



Penyusunan kriteria desain



Jenis dan tipe peralatan Hidro Mekanik



Detail desain Hidro Mekanik

1-3



LATIHAN

1. Lingkup pekerjaan membuat desain pekerjaan Hidro Mekanik terdiri dari persiapan dan pengumpulan data, apa saja yang tercakup dalam persiapan dan pengumpulan data tersebut ? Sebutkan dan jelaskan ! 2. Digunakan untuk apa kriteria dan perhitungan desain ?

1-4



BAB 2 ANALISIS DATA HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN PARAMETER BANGUNAN SIPIL

2.1

Umum Berdasarkan kondisi topografi, rencana teknis saluran didasarkan pada perhitunganperhitungan hidrolika untuk memperoleh gambaran kondisi pengaliran melalui suatu saluran tersebut pada debit-debit tertentu. Bentuk dan dimensi saluran serta tinggi peralatan Hidro Mekanik misalnya pada bangunan pengelak. Di bawah ini akan diberikan contoh analisa hidrolika pada bangunan pengelak.

2.2

Analisa Hidrolika Bangunan Pengelak Aliran air yang lewat di terowongan diperhitungkan terhadap dua macam keadaan yaitu: 2.2.1

Pada saat seluruh panjang terowongan belum terisi penuh oleh air sehingga masih berupa aliran terbuka (open channel flow). Dalam hal ini digunakan rumus : Q=AxV V = 1/n x R2/3 x I1/2 Dimana :

2.2.2

Q

= Debit yang lewat melalui terowongan (m3/dt)

V

= Kecepatan aliran didalam terowongan (m/dt)

n

= Angka kekasaran

R

= Jari-jari hidrolik (m)

I

= Kemiringan terowongan

Pada saat seluruh panjang terowongan penampang atau alirannya terisi penuh oleh air, sehingga terjadi aliran tekan. Dalam hal ini kecepatan airnya ditentukan oleh perbedaan tinggi tekan, sehingga menggunakan rumus sebagai berikut :

V

2 gH f

Q  Ax

2 gH f

2-1



Dimana : Q

= Debit beraliran tekan (m3/dt)

g

= Percepatan grafitasi (m/dt2)

H

= Tinggi tekan (m)

 f = Jumlah koefisien tinggi tekan Kondisi aliran terbuka dan tertekan yang lewat di dalam terowongan ditunjukkan dalam gambar dibawah ini :

Gb. 2.1 Kondisi Aliran yang lewat di dalam Terowongan

2-2



Gb. 2.2 Debit yang lewat di dalam Terowongan dalam kondisi aliran terbuka dan tertekan

2.2.3

Kehilangan tekanan diperhitungkan dalam aliran didalam terowongan, besaran kehilangan tekanan yang dimaksud antara lain : 

Kehilangan tekan pada saat masuk didalam bangunan inlet (he) Rumus he = fe . V2/2g Dimana : V

= Kecepatan aliran (m/dt)

g

= Percepatan grafitasi (m/dt2)

fe

= Koefisien kehilangan tekan pada saat masuk

Nilai (fe) tergantung bentuk bangunan inlet, besarnya seperti ditunjukan dalam gambar dibawah ini :

Gb. 2.3 Nilai Koefisien pada Bentuk Inlet

2-3





Kehilangan tekan akibat gesekan disepanjang terowongan (hf) Rumus hf = 124,5 . n2 / D1/3 c L/D x V2/2 g Dimana : n = Koefisien kekasaran L = Panjang terowongan (m) D = Diameter terowongan (m) V = Kecepatan aliran (m/dt) g = Percepatan grafitasi (m/dt2)



Kehilangan tekan akibat belokan (hb) Rumus : hb = fb1 . fb2 . V2/2g fb1 = 0,131 + 0,1632 x (D/R) 7/2 fb2 = ( / 90)1/2 Dimana : fb1 = Koefisien belokan akibat diameter dan jari-jari lengkung fb2 = Koefisien belokan akibat dari sudut lengkung D = Diameter terowongan (m) R = Jari-jari lengkung belokan 

= Sudut lengkung belokan

V = Kecepatan aliran (m/dt) g 

= Percepatan grafitasi (m/dt)

Kehilangan tekan pada saat masuk didalam bangunan inlet (he) Rumus : He = fo . V2 / 2g Dimana : V = Kecepatan aliran (m/dt) g

= Percepatan grafitasi (m/dt)

fo = Koefisien kehilangan tekan pada saat keluar 

Perhitungan diameter terowongan pengelak Untuk

memudahkan

para

peserta

pelatihan

dalam

melakukan

perhitungan diberikan contoh dan data teknis seperti di bawah ini : Diketahui data teknis : -

Diameter terowongan

= 10,00 m (dicoba)

-

Elevasi main cofferdam

= 204,00 (direncanakan)

-

Lantai dasar dibagian inlet

= EL.164,00

-

Lantai dasar di bagian outlet

= EL.154,50 2-4





-

Panjang terowongan

= 555,75 m

-

Panjang Conduit

= 173,75 m

-

Kemiringan terowongan (I)

= 0,0130

Perhitungan penelusuran banjir lewat terowongan Terlebih dahulu disiapkan tabel yang menunjukkan hubungan H, Q, S,

 ,  , Dimana : H

=

Tinggi air di waduk (m)

Q

=

Debit yang lewat terowongan (m3/dt)

S

=

Tampungan di waduk (m3)



= S/ t  Q/2 (nilai ksi)



= S/ t  Q/2 (nilai psi)

Perhitungan hubungan H–Q–S dihitung dengan 2 (dua) jenis aliran yaitu aliran terbuka dan aliran tertekan, hasil perhitungan disajikan dalam tabel berikut ini :

Tabel 2.1 Hubungan antara nilai tinggi air, debit dan tampungan (H-Q-S)

Elevasi

H (m)

Q (m3/dt)

Q/2 (m3/dt)

S x 106 m3

S/∆t x 106.m3





Keterangan

164,00

0,0

0,00

0,00

0,000

12,50

0,00

0,00

164,50

0,5

6,61

3,30

0,045

13,89

9,20

15,80

165,00

1,0

28,73

14,37

0,050

15,28

-0,48

28,26

165,00

1,5

66,91

33,45

0,050

16,67

-18,18

48,73

166,00

2,0

120,46

60,23

0,060

18,06

-43,56

76,90

166,50

2,5

188,38

94,19

0,065

19,44

-76,13

112,25

...

...

...

...

...

...

...

...

184,00

20,0

1595,61

797,80

3,30

916,67

118.86

1714,47

184,50

20,5

1611,81

805,90

3,55

987,11

180,21

1792,01

185,00

21,0

1627,84

813,92

3,80

1055,56

241,63

1869,48

Aliran terbuka

Aliran tekan

2-5



Setelah tabel hubungan H-Q-S dibuat, kemudian dihitung penelusuran banjir lewat terowongan : Data untuk perhitungan penelusuran banjir : -

Debit rencana Q100 = 3200 m3/dt (dimisalkan)

-

Hydrograp banjir seperti yang terdapat dalam gambar 4.6 hubungan inlfow (m3dt) dengan waktu (jam).

-

Penelusuran banjir lewat terowongan dimulai dari sumbu terowongan inlet. = Elev. 164,00 + (1/2 x 10,00) = Elev. 169,00

Perhitungan penelusuran banjir disajikan dalam lembar lampiran. Hasil penelusuran banjir dengan berbagai diameter yaitu 1 = 9,00 m, 2 = 9,50 m, 3 = 10,00 m dan 4 = 10,50 m dapat dilihat dalam lembar lampiran. Resume dari perhitungan penelusuran banjir dapat dilihat dalam tabel di bawah ini. Tabel 2.2 Resume Perhitungan Penulusuran Banjir

No.

Diameter Terowongan

Elevasi as terowongan

Tinggi air maksimum

Elevasi air maksimum

1.

9,00

168,50

37,04

205,54

2.

9,50

168,75

35,14

203,89

3.

10,00

169,00

33,18

202,18

4.

10,50

169,25

31,20

200,45

Karena main cofferdanm direncanakan dengan elevasi 204,00 m, maka saluran pengelak berupa terowongan dipilih diameter 10,00 m dengan tinggi jagaan 1,82 m. 2.3

Analisa Hidrolika Bangunan Pelimpah Bangunan pelimpah merupakan bagian dari konstruksi bendungan yang berfungsi untuk melimpahkan air pada waktu datang banjir sehingga air tidak sampai melimpah di atas tubuh bendungan. Bangunan pelimpah direncanakan dengan debit banjir rencana Probable Maximum Flood (PMF), debit banjir yang melimpah di mercu pelimpah dihitung dengan cara

2-6



penelusuran banjir didapat debit outflow dimisalkan Qout = 444,07 m3/ dt. Elevasi muka air tertinggi 261,98 m dan elevasi mercu pelimpah 247,00 m, sehingga tinggi air di atas mercu pelimpah 14,98 m dan lebar pintu 12,50 m. Bentuk mercu pelimpah direkomendasikan berdasarkan US Bereau of Reclamation (USBR). Untuk menentukan mercu pelimpah menggunakan debit banjir rencana, missal Q = 11.000 m3/ dt (lihat gambar 3.1). Rumus yang digunakan untuk menentukan bentuk mercu pelimpah :

Y  X    K  Ho  Ho 

n

Dimana : Y

=

jarak vertikal dari as bangunan pelimpah ke titik di permukaan bangunan pelimpah

X

=

jarak horisontal dari as bangunan pelimpah ke titik permukaan bangunan pelimpah

Ho

=

K dan n =

Tinggi tekanan di atas mercu pelimpah Konstanta yang dipengaruhi oleh kemiringan pelimpah dan kecepatan pada saluran pengarah.

Perhitungan debit yang melimpah di atas bangunan pelimpah digunakan rumus sebagai berikut :

Q  0,552  C  L eff  H

C  Co 

3

2

C Inclined C vertikal

L eff  L'  2 NK p  K a  . H Dimana : Q

= debit rencana (m3/ dt)

C

= koefisien debit

Leff

= lebar effektif puncak pelimpah

H

= tinggi tekanan total di atas mercu pelimpah (m)

L’

= panjang pelimpah sesungguhnya (m)

N

= jumlah pilar di atas mercu pelimpah

Kp

= koefisien pada pilar

Ka

= koefisien pada dinding samping

2-7


2.4


Parameter Bangunan Sipil Parameter bangunan sipil mengacu pada hasil penyelidikan survai investigasi sebelumnya. Setelah uji laboratorium yang dilaksanakan selesai, perhitungan stabilitas akan ditinjau kembali. 

Kasus-kasus yang ditinjau (misal : Bendungan Jatigede). Tabel 2.3 Kasus-kasus yang Ditinjau

Kondisi Analisis

Kondisi Waduk

Gaya Gempa

Lereng yang Dianalisis

Kondisi Tegangan Air Pori

Kondisi - 1

Muka Air Tinggi Normal (NHWL El. 260 m)

100%

hulu dan hilir

kondisi steady

Kondisi - 2

Saat selesai konstruksi

50%

hulu dan hilir

u  c γw H

Kondisi - 3

Muka Air Sedang (El. 245 m)

100%

hulu dan hilir

kondisi steady

Kondisi - 4

Penurunan air cepat (dari El. 262 m ke El. 230 m)

50%

hulu dan hilir

kondisi unsteady

Kondisi - 5

Muka air banjir (El. 262 m)

100%

hulu dan hilir

kondisi steady



Kriteria faktor keamanan untuk masing-masing kasus Keamanan bendungan terhadap longsoran dinilai dari faktor keamanannya. Mengacu pada pedoman tersebut di atas, berikut ini diberikan faktor keamanan minimal yang diterapkan untuk Bendungan Jatigede. Tabel 2.4 Kriteria Faktor Keamanan untuk Masing-masing Kasus

Kondisi Analisis

Kondisi Waduk

Syarat Faktor Keamanan Tanpa Gempa

Syarat Faktor Keamanan dengan Gempa

Kondisi - 1

Muka Air Tinggi Normal (El. 260 m)

1,5

1,2

Kondisi - 2


1,3

1,2

Kondisi - 3


1,5

1,2

Kondisi - 4

Muka air turun cepat (dari El. 262 ke El. 230)

1,3

1,2

Kondisi - 5


1,3

1,2

2-8





Hasil analisis stabilitas, misal : Bendungan Jatigede. Tabel 2.5 Hasil Analisis Stabilitas Kondisi Waduk

Gaya Gempa

Faktor Keamanan Lereng Hulu

Faktor Keamanan Lereng Hilir

Kriteria Faktor Keamanan

Kondisi - 1

Muka Air Tinggi Normal (NHWL El. 260 m)

0%

2,40

1,99

1,5

Kondisi - 2


0%

1,33

2,05

1,3

Kondisi - 3


0%

2,31

2,05

1,5

Kondisi - 4

Penurunan air cepat (dari El. 262 m ke El. 230 m)

0%

2,31

2,04

1,3

Kondisi - 5


0%

2,14

1,96

1,3

Kondisi Analisis

2-9



RANGKUMAN

Berdasarkan kondisi topografi secara umum rencana teknis saluran didasarkan pada perhitungan-perhitungan hidrolika untuk memperoleh gambaran kondisi pengaliran melalui suatu salauran pada debit-debit tertentu. Dalam analisa hidrolika, bangunan pengelak diperhitungkan terhadap 2 (dua) keadaan, yaitu : 

Pada saat seluruh panjang terowongan belum terisi penuh oleh air.



Pada saat seluruh panjang terowongan terisi penuh oleh air.

Kemudian perhitungan didasarkan pada kehilangan tekanan dalam aliran di dalam terowongan, kehilangan tekan pada saat air mulai masuk pada bangunan inlet dan perhitungan penelusuran banjir lewat terowongan, serta analisa hidrolika bangunan pelimpah direncanakan dengan debit banjir rencana.

2 - 10



LATIHAN

1. Berdasarkan kondisi topografi, digunakan untuk apa rencana teknis saluran yang didasarkan terhadap perhitungan hidrolika ? Jelaskan ! 2. Apa yang dimaksud dengan kehilangan tekanan yang diperhitungkan dalam aliran di dalam terowongan ? Jelaskan !

2 - 11



BAB 3 PENYUSUNAN KRITERIA DESAIN

3.1

Umum Penyusunan kriteria desain diperlukan sebagai dasar untuk mendesain pekerjaan Hidro Mekanik yang berisikan detail desain tentang perhitungan dan analisa pendesainan peralatan Hidro Mekanik dan pelengkap lainnya.

3.2

Kriteria Desain Kriteria desain untuk pekerjaan Hidro Mekanik adalah sebagai berikut (sebagai contoh diambil 2 (dua) data Waduk Jatigede) : 3.2.1

Data genangan waduk Daerah tangkapan (catchment area)

: 1462 km2

Muka air banjir maksimum (M. W. L)

: EL. 262,00

Muka air normal maksimum (F. S. L)

: EL. 260,00

Muka air minimum (M. O. L)

: EL. 230,00

Luas genangan pada El. 262

: 41,22 km2

Luas genangan pada El. 260.000

: 39,53 km2

Luas genangan pada El. 230.000

: 12,70 km2

Kapasitas genangan pada El. 262,00

: 1.062,78 x 106 m3


: 979,50 x 106 m3


: 183,40 x 106 m3

Kapasitas tampungan efektif

: 876,9 x 106 m3

(El. 230.000 – El. 260,00 m) Volume tampungan mati (dead storage)

: 102,64 x 106 m3

(El. 221,00) 3.2.2

Data bendungan Bendungan Tipe

: timbunan batu dengan inti tanah kedap air

Panjang puncak

: 1.715,00 m

Puncak bendungan

: EL. 265,00 m dan EL. 266,10 m

Lebar puncak

: 12,00 m

Tinggi maksimum di atas dasar sungai : 110,00 m

3-1


Volume timbunan


: 6 x 106 m3 Gambar 3.1 Hidrograf Banjir PMF

Gambar 3.2 Hidrograf Banjir Kala Ulang 100 Tahun

3-2



Gambar 3.3 Hubungan Elevasi, Luas Genangan Dan Volume Pada Waduk Jatigede

3-3


3.2.3


Bangunan pelimpah (spillway) Pintu yang berbentuk lengkung yang berputar pada titik pusatnya. Pintu ini banyak digunakan untuk bangunan pelimpah, apabila debit airnya melebihi batas, pintu akan membuka sendiri secara otomatis. Cara pengoperasiannya dengan hidrolik, karena pintu air radial sangat berat dan tidak dapat dilakukan cara manual. Lokasi

: di

tengah

bendungan

bagian

tebing

dan

saluran

kanan Jenis (tipe)

: pelimpah

dengan

pintu

peluncur Panjang mercu

: 50,00 m (4 x 12,50 m)

Permukaan mercu

: EL. 247,00

Pintu radial

: 4 unit (12 m lebar x 14,50 m tinggi)

Pintu stop log

: 4 lembar/ balok

Debit rencana QPMF

: 11.000,00 m3/ detik

Debit keluaran rencana (Q out)

: 4.442,000 m3/ detik

Saluran peluncur

3.2.4

Lebar

: 56,00 m (di hulu) dan 35,00 m (di hilir)

Panjang saluran peluncur

: 330,25 m

Permukaan lantai ujung hilir

: EL. 175,00

Terowongan pengelak (diversion tunnel) Biasanya digunakan pintu geser tekanan tinggi (high pressure slide gate, high pressure sliding gate, high pressure sluice gate) diatas 25 m atau debitnya lebih besar. Cara pengoperasiannya dapat dilakukan dengan listrik dan manual. Tipe

: penampang lingkaran berlapis beton bertulang

Panjang L

: 555,75 m

Diameter 

: 10,00 m

Upstream conduit : panjang

: 173,75

Diameter

: 10,00 m

Muka dasar lantai inlet Debit rencana kala ulang 100 tahun Q

: EL. 164,00 100

: 3.200 m3/ detik

Kapasitas debit keluar Qout

: 1.729 m3/ detik

Pintu baja

: 2 set @ 4,5 m lebar dan 10 m tinggi 3-4



RANGKUMAN

Penyusunan kriteria desain diperlukan sebagai dasar untuk mendesain pekerjaan Hidro Mekanik yang berisikan detail desain tentang perhitungan dan analisa pendesainan peralatan Hidro Mekanik dan pelengkap lainnya.

3-5



LATIHAN

1. Apa yang dimaksud dengan daerah tangkapan (catchment area) ? 2. Diperlukan sebagai dasar apa penyusunan kriteria desain ? Jelaskan !

3-6



BAB 4 JENIS DAN TIPE PERALATAN HIDRO MEKANIK

Dalam menentukan jenis peralatan Hidro Mekanik banyak pertimbangan dalam pemilihan jenis peralatan tersebut. Namun di dalam pertimbangan tersebut banyak faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan tipe.

4.1

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Tipe 4.1.1

Keamanan terhadap stabilitas konstruksi Merupakan faktor yang sangat penting agar tidak membahayakan penduduk yang tinggal di daerah sebelah hilir.

4.1.2

Tujuan pembangunan dan cara operasinya Untuk menentukan tipe pintu air yang akan dipakai harus diadakan penelitian yang seksama guna menghindarkan sesuatu yang tidak diinginkan.

4.1.3

Tipe bendungan Kapasitas bangunan pelimpah pada bendungan urugan harus diambil lebih besar dibanding tipe beton karena resiko terhadap bahaya limpasan juga lebih besar. Pada bendungan urugan sering digunakan tipe dengan saluran peluncur yang diletakkan di tanah asli untuk mencegah timbulnya bahaya erosi. Apabila tempatnya tidak memungkinkan maka dicari kemungkinan dengan bangunan pelimpah sisi.

4.1.4

Keadaan topografi setempat Apabila lokasi tempat bendungan sempit maka tipe morning glory lebih tepat karena tidak memerlukan tanah yang luas, hanya tipe ini tidak dapat menampung debit banjir yang besar. Apabila lokasi bendungan agak longgar, maka harus dipilih tipe lain, misalnya tipe sisi (side overflow chute spillway).

4.1.5

Keadaan geologi setempat Apabila keadaan geologinya baik, maka dapat dipilih tipe jatuh bebas, sebaliknya apabila kurang baik harus dipertimbangkan tipe lainnya.

4.1.6

Keadaan hidrologi setempat Apabila debit banjir yang diharapkan terjadi ternyata besar, maka tipe morning glory, siphon, ambang pelimpah berbentuk huruf U/ setengah lingkaran/ lebih dari satu lengkung harus dihindarkan karena berbahaya. Makin lengkap data hidrologinya makin kecil resiko kesalahan di dalam

4-1



memilih asumsi-asumsi sehingga perhitungan yang dihasilkan makin mendekati kewajaran. Demikian pula akan lebih tepat di dalam pemilihan periode ulang yang dipakai untuk perhitungan debit banjir. 4.1.7

Keadaan disebelah hilir bendungan Apabila di sebelah hilir bendungan terdapat daerah yang padat penghuninya atau terdapat bangunan yang sangat penting maka harus dipilih tipe yang keandalannya tinggi untuk mengurangi resiko terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan. Misalnya digunakan pintu air yang harus dapat dibuka dengan beberapa cara dan dibuatkan bangunan pelimpah darurat.

4.2

Pembagian Tipe Bangunan Pelimpah berdasarkan Penggunaannya Ada dua tipe yaitu : bangunan pelimpah tanpa alat kontrol dan bangunan pelimpah dengan pintu air. 4.2.1

Bangunan pelimpah tanpa alat kontrol (bangunan pelimpah tanpa pintu air, uncontrolled spillway, ungated spillway). Tidak mempunyai resiko terhadap macetnya pembukaan pintu air akan tetapi tipe ini hanya dapat dipakai untuk kapasitas debit banjir yang relatif kecil.

4.2.2

Bangunan pelimpah dengan pintu air (controlled spillway, gated spillway) Banyak digunakan untuk kapasitas debit air yang besar, kadang-kadang dengan resiko tidak dapat dibuka dan sangat membahayakan oleh karena itu harus diupayakan cara pembukaan lebih dari satu.

4.3

Pembagian Tipe Pintu Air berdasarkan Bentuknya 4.3.1

Pintu air geser (slide gate, sliding gate, sluice gate) Bentuknya sangat sederhana, untuk membuka daun pintu dilakukan dengan menggeser ke atas sedang untuk menutupnya dengan menggeser ke bawah. Posisi tertutup terdapat pada waktu daun pintu terdapat di bawah. Banyak digunakan untuk bangunan pengambilan dengan debit air kecil.

4.3.2

Pintu air geser tekanan tinggi (high pressure slide gate, high pressure sliding gate, high pressure sluice gate) Hampir sama dengan pintu geser, hanya tekanannya lebih tinggi, diatas 25 m atau debitnya yang lebih besar.

4.3.3

Pintu air dengan roda (roller gate, fixed wheel gate) Berbentuk empat persegi panjang dan dibantu dengan beberapa roda agar mudah, baik untuk membuka maupun menutupnya. Banyak digunakan untuk debit air yang lebih besar dibanding dengan pintu air geser. Pintu air tipe ini

4-2



banyak digunakan untuk bangunan pengambilan dan pengatur aliran air sungai disebelah hilir waduk atau waduk alam (afterbay weir) agar debit airnya tidak banyak berubah. 4.3.4

Pintu air stoney (stoney gate) Hampir sama dengan pintu air dengan roda, hanya saja rodanya lebih kecil tetapi banyak.

4.3.5

Pintu air caterpillar (roller mounted gate) Cara bergeraknya dibantu dengan roda-roda kecil yang jumlahnya banyak dan mengelilingi daun pintunya. Karena daun pintunya sangat berat. Banyak digunakan untuk bangunan pengambilan air dengan debit air yang besar dan tekanannya tinggi.

4.3.6

Pintu air radial (radial gate, tainter gate) Berbentuk lengkung yang berputar pada titik pusatnya. Banyak digunakan untuk bangunan pelimpah yang apabila debit airnya melebihi batas, akan membuka sendiri secara otomatis.

4.3.7

Pintu air papan flash (flash board gate) Berbentuk papan yang ditahan engsel dengan kabel. Pada waktu menutup, kedudukan pintu miring ke atas dan pada waktu terbuka kedudukan pintu miring ke arah bawah. Banyak digunakan untuk bangunan pengambilan.

4.3.8

Pintu air drum (drum gate) Berbentuk lengkung yang berputar pada engselnya. Hampir sama dengan pintu air radial, hanya pada waktu membuka daun pintu airnya bergerak ke bawah sedang pada pintu air radial pada waktu membuka bergerak ke atas. Banyak digunakan untuk bangunan pelimpah yang apa bila debit airnya melebihi batas tertentu akan membuka sendiri.

4.3.9

Pintu air sektor (sector gate) Hampir sama dengan pintu air drum, hanya lebih berat maka dibantu dengan kabel dan mesin penggerak (winch) untuk mempermudah membuka dan menutup daun pintunya.

4.3.10 Pintu air berputar (rolling gate) Berbentuk lingkaran dengan poros horisontal. Pada waktu membuka daun pintu bergerak keatas dengan rantai yang ditarik dengan mesin penggerak lewat kabel. Banyak digunakan untuk bangunan pelimpah. 4.3.11 Pintu air cincin (ring gate) Berbentuk cincin mengelilingi lubang pemasukan. Banyak digunakan untuk bangunan pelimpah berbentuk ambang lingkaran (morning glory).

4-3



4.3.12 Pintu air silinder (cylinder gate) Berbentuk silinder dengan poros vertikal. Pada waktu membuka daun pintu ditarik ke atas. Banyak digunakan untuk bangunan pengambilan. 4.3.13 Pintu air flap (Flap gate) Berbentuk papan dengan engsel yang ditahan kabel. Dengan menarik kabel, daun pintu dapat dibuka. Banyak digunakan untuk bangunan pengambilan dan untuk pintu air pelayaran sungai/ kanal. 4.3.14 Pintu air penangkap beruang (bear trap gate, double flap gate) Berbentuk papan yang ditambah penyangga dan ditahan oleh engsel. Pada waktu tertutup, daun pintu letaknya miring demikian pula penyangganya letaknya horisontal. Penggunaannya sama dengan pintu flap. 4.3.15 Stop log Terdiri dari batang kayu atau besi yang diletakkan secara ditumpuk dari bawah ke atas sehingga lebih sederhana dan murah dibanding dengan pintu air tipe lainnya. Digunakan di depan dan atau di belakang pintu air yang lain dengan maksud agar pintu air tersebut dapat diadakan pemeriksaan dan pemeliharaan pada waktunya. Apabila terjadi rembesan air dapat ditutup dengan karet atau tanah liat.

4.4

Pembagian tipe pintu air berdasarkan fungsinya 4.4.1

Pintu air darurat (emergency gate) Merupakan pintu air cadangan yang digunakan apabila pintu air yang biasa tidak dapat dioperasikan. Banyak digunakan untuk bangunan pelimpah darurat (emergency spillway).

4.4.2

Pintu pengatur (regulating gate) Merupakan pintu air yang dioperasikan pada tekanan air penuh untuk menahan aliran air.

4.4.3

Pintu air penjaga (guard gate) Merupakan pintu air yang dioperasikan secara membuka penuh atau menutup penuh dan tidak dapat dioperasikan sebagian saja.

4.4.4

Pintu air sekat (bulkhead gate) Merupakan pintu air yang digunakan untuk menutup sementara suatu saluran agar memungkinkan diadakannya pemeriksaan dan pemeliharaan

4.4.5

Pintu air pengeluaran (outlet gate) Merupakan pintu air untuk membuka, mengatur dan menutup aliran air yang keluar dari waduk atau waduk alam.

4-4



RANGKUMAN

Dalam menentukan jenis peralatn Hidro Mekanik banyak pertimbangan di dalam pemilahan jenis peralatan tersebut. Di dalam pertimbangan tersebut antara lain mencakup: 

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan tipe



Pertimbangan tipe bangunan pelimpah berdasarkan penggunaannya



Pembagian tipe pintu air berdasarkan bentuknya



Pembagian tipe pintu air berdasarkan fungsinya.

4-5



LATIHAN

1. Debit yang bagaimana yang digunakan dalam pintu air radial ? 2. Sebutkan 2 (dua) tipe bangunan pelimpah berdasarkan penggunaannya !

4-6



BAB 5 DETAIL DESAIN HIDRO MEKANIK

5.1

Detail Desain Hidro Mekanik 5.1.1

Pintu Diversion Tunnel Data Teknis Tipe

:

Pintu Beroda dari Baja

Jumlah

:

2 setel

Bentang bersih

:

4,5 m

Tinggi Pintu

:

10 m

Tinggi muka air rencana

:

36 m

Cara Sealing

:

4 sisi seal karet pada permukaan hilir pintu

Pembengkokkan maximum :

1 / 800 bentang dukung

Karat ijin

:

1 mm untuk bagian kena air

Kecepatan operasi

:

0,3 m / menit ± 10 %

Tipe alat angkat

:

Crane Pintu

diturunkan

dengan

crane

untuk

menutup mulut terowong pengelak dan tidak akan diangkat lagi. 5.1.2

Beban bencana 

Pada kondisi normal

Beban tekanan air

5-1


Pw


= 0,5 x (H22 – H12) x B x Gw

Dimana :

5.1.3

Pw

=

Beban tekanan air (tf)

H1

=

Tinggi air dari atas pintu 26 m

H2

=

Tinggi air dari dasar pintu 36 m

B

=

Bentang sealing = 4,62 m

Gw

=

Berat jenis air = 1,0 tf / m3

Pw

=

1432,2 tf

Batang mendatar utama 

Susunan batang mendatar utama



Beban muatan pada tiap batang Beban muatan yang bekerja pada setiap batang dihitung dengan persamaan berikut : Batang A = b1 x (2 P1 + P2)/6 x B = 116, 89 tf

b1 x ( P1  2 P 2) / 6  b2 x (2 x P 2  P3) / 6  x B = 231,44 tf Batang C = b 2 x ( P 2  2 P3) / 6  b3 x ( 2 x P3  P 4) / 6 x B = 225,34 tf Batang D = b3 x ( P3  2 P 4) / 6  b 4 x ( 2 x P 4  P5) / 6 x B = 223,16 tf Batang E = b 4 x ( P 4  2 P5) / 6  b5 x ( 2 x P5  P 6) / 6 x B = 211,07 tf Batang B =

5-2




Batang F

=

Batang G

=


b5 x ( P5  2 P6) / 6  b6 x (2 x P6  P7) / 6 x B = 188,08 tf b6 x ( P6  2 P7) / 6  b7 x (2 x P7  P8) / 6 x B = 236, 05 tf

Momen lentur dan gaya geser -

Momen lentur Momen lentur dihitung dengan persamaan berikut :

Dimana :



Mmax

= momen lentur maksimal (tf-m)

W

= beban hidraulik pada tiap batang (tf)

L

= bentang yang menahan = 5,02 m

B

= bentang sealing = 4,62 m

Gaya geser Gaya geser maksimal dihitung dengan persamaan berikut :

S max

W 2

Dimana : Smax = gaya geser maksimal W 

= beban hidraulik pada tiap batang (tf)

Hasil perhitungan Semua batang mempunyai potongan sama, karena beban terbesar bekerja pada batang B, momen lentur dan gaya geser dihitung hanya untuk batang B. Mmax = 156,8 tf – m Smax = 115,72 tf

5-3





Sifat-sifat potongan dari batang

Batang C



Momen Inersia

I

= 832.156 cm4

Potongan Modulus

Z

= 15.157,67 cm3

Luas web

Aw = 224,84 cm2

Luas

A

= 451,32 cm2

Tegangan lentur dan geser Tegangan lentur dan geser dihitung dengan persamaan berikut :

 max 

Tegangan lentur max (kgf / cm 2 )

M max 

Momen lentur max 156.8 tf  m



Z

Potongan modulus15.157,67 cm 3

 max  Tegangan geser max (kgf / cm 2 ) S

max

Aw

 Gaya geser max 115,72 tf )



Luas web pada ma sin g  ma sin g ujung 224,84 cm 2

Maka

 max

 1034,45 kgf / cm 2

 max



256 , 40 kgf / cm 2

Tegangan lentur yang diijinkan = 1200 kgf / cm2 (bahan 40 kgf / cm2 kelas baja lunak). Tegangan geser yang diijinkan = 700 kgf / cm2 (bahan 40 kgf / cm2 kelas baja lunak).

5-4





Defleksi maksimal dari setiap batang dihitung dengan persamaan berikut:

δ max 

W 48 EI

 3 L x B 2 B3    L  2 8  

Dimana :  max

= defleksi maksimal setiap batang

W

= beban rencana pada batang B = 231,44 kgf

L

= bentang yang menahan = 5,02 m

B

= bentang sealing = 4,62 m

E

= modulus elastis baja = 2,1 x 106 kgf / cm2

I

= Momen inersia = 832.156 cm4



5.1.4

max

23 x 10 10 1   502 800

defleksi diijinkan 

Gelagar tegak 

Momen lentur dan gaya geser Momen lentur dan gaya geser dihitung dengan persamaan berikut :



ℓ>m Momen lentur M = P x m x (3 ℓ2 – m2) / 24 Gaya geser S = P x m x ( ℓ - m/2) / 2

5-5





ℓ≤m Momen lentur M = P x m x ℓ2 / 12 Gaya geser S=Pxmxℓ/4 Dimana : M =

Momen lentur maksimal (kgf – cm)

P =

tekanan air rata-rata (kgf / cm2)

m =

jarak gelagar tegak (cm)

ℓ

jarak antara batang mendatar (cm)

=

S = Gaya geser maksimal (kgf)



Sifat potongan Potongan JIS G3192 hot roller steel (380 x 100 x 10,5 / 16) dan potongan berikut dipakai -

Potongan hot rolled steel I

= 12100 cm4

Z

= 642 cm3

Aw = 29,8 cm2 -

Tegangan lentur dan geser Perhitungan pada potongan (380 x 100 x 10,5 / 16)

 

M Z

5-6



Dimana : 

=

tegangan lentur maksimal (kgf/ cm2)

M

=

momen lentur maksimal 704107 kgf-cm

Z

=

modulus terkecil dari potongan 642 cm3

τ

S Aw

Dimana : 

= tegangan geser maksimal (kgf/ cm2)

S = gaya geser maksimal 12912 kgf Aw = luas terkecil dari web 29,8 cm2 Maka,

  1096,7 kgf / cm 2  1200 kgf / cm 2 Tegangan lentur yang diijinkan

  433,28 kgf / cm 2  700 kgf / cm 2 Tegangan geser yang diijinkan 5.1.5

Pelat kulit Tegangan lentur dari pelat kulit dihitung sesuai dengan rumus timoshenko berikut :

5-7



5-8


5.1.6


Batang akhir (end beam) 

Susunan roda utama Empat roda utama dipasang pada setiap ujung batang dari daun pintu dan susunannya adalah sebagai berikut :



Gaya reaksi Momen pada H

Momen pada I

Momen pada J

5-9



Maka diperoleh :

Beban yang diberikan pada setiap roda utama



Momen lentur dan gaya geser -

Momen lentur

5 - 10


-


Gaya Geser

5 - 11


-

Sifat potongan batang akhir

-

Tegangan lentur dan tegangan geser


Tegangan lentur

Tegangan lentur yang diijinkan = 1200 kgf /cm2

Tegangan geser yang diijinkan = 700 kgf /cm2 5.1.7

Rakitan roda utama 

Roda utama Roda utama adalah dari tipe kontak titik dan kekuatannya dihitung dengan rumus Hertz.

Dimana : P = tegangan kontak Hertz (kgf/ cm2) P1 = beban yang bekerja pada satu roda = 275 tf = 275.000 kgf

5 - 12



a

=

setengah dari lebar kontak (diameter terbesar) cm

b

=

setengah dari lebar kontak (diameter terbesar) cm

m =

faktor bentuk = 2,813

E =

modulus elastisitas roda 2,1 x 106 kgf/ cm2

n

=

faktor bentuk = 0,485

Z

=

kedalaman dimana terjadi tegangan geser maksimal (cm)

=

faktor untuk memberikan kedalaman dimana terjadi tegangan geser maksimal = 0,775

R = 1

R =

radius roller 50 cm radius tekuk dari rail track 750 cm

5 - 13





Tangkai Momen lentur maksimal

Modulus potongan (Z) Diameter tangkai 50 cm

Z  

50 3 d3    8359 cm 3 32 32

5 - 14


5.1.8


Kerangka pengarah Kekuatan kerangka traksi di tentukan dengan rumus Andre :

Dimana : K = tegangan dukung beton (kgf/ cm2) P = beban distribusi pada roda 275.000 kgf bf = lebar dasar flange (cm) I

= momen inersia geometri dari kerangka trak (cm4)

M = momen lentur bekerja pada kerangka trak (kgf-cm) a

= separo panjang distribusi tegangan beton pada dasar kerangka trak (cm)

5 - 15



Maka,

P Ac  2,73 kgf / cm 2  8 kgf / cm 2 tegangan yang diijinkan

c 

5 - 16


5.1.9


Beban operasi 

Beban daun pintu WG = 90 tf



Gaya geser karena roda utama



Gaya gesek karena seal karet

5 - 17




Gaya tarik bawah



Daya apung



Beban operasi total


5 - 18


5.2


Spillway 5.2.1

Pintu radial spillway Tipe

: pintu radial

Jumlah

: 5 buah

Tinggi

: 14.500 mm (0,55 m tidak tercelup)

Lebar

: 12.500 mm

Lantai dasar

: EL. 246.050 mm

Permukaan air tertinggi (F.S.L)

: 260.000 m

M.F.L

: 263.000 mm

Head rencana

: El. 260.550 – EL.246.050 = 14.500 mm

Bantalan

: anti gesekan atau bantalan melumas sendiri : 1200 kg/ cm2

Tegangan yang diijinkan

: bahan SS 400

SM 50

: 1600 kg/ cm2

Korosi

: 2 mm untuk seluruh bangunan pintu

5 - 19


5.2.2


Perencanaan beban pada pintu

Gambar 5.1 Struktur pintu dan rencana permukaan air 5.2.3

Kondisi perencanaan Perhitungan besaran sudut berdasar pada gambar 2.1

H1 R  0,4107 Rad

α1  Sin -1 .

H R  0,555 Rad

α 2  Sin -1 .

H1 R  0,4

Sin α1 

H R  0,53

Sin α 2 

Cos α1  1  Sin 2 α1  0,9165 Cos α 2  1  Sin 2 α 2  0,8479

5 - 20



Dimana : 1 =

sudut antara ujung permukaan air pada pintu dengan garis mendatar pada pusat pin trunnion.

2 =

sudut antara garis menadatar pada pusat pin trunnion dengan lantai dasar pintu.

5.2.4

H =

jarak tegak antara lantai dasar pintu dengan pusat trunnion (7,95 m).

H1 =

jarak tegak antara rencana permukaan air dengan pusat pin trunnion.

Hd =

Head rencana (EL. 260,55 – EL.246,05 = 14,50 m).

R =

jari-jari pintu radial (15 m).

Beban hydraulic 

Beban mendatar akibat tekanan air P = ½ Wo . Hd2 . B = 1314,06 tf Dimana :



P

= beban mendatar akibat tekanan air (tf)

Wo

= berat jenis air (1,0 tf/ m3)

B

= bentang pintu (12,5 m)

Hd

= Head rencana (14,5 m)

Beban tegak

Pu  1 . Wo . B . R2 Sinα2  Sinα1 Cosα1  Cosα2   α2  α1  Sin α2  α1 2  1168,03 tf 

Beban kerja dan arah gaya



Pc  P 2  Pu 2



1

2

 1758,13 tf Pu p  0,7108 Rad

β  tan -1

Lc  α 2  β  α1  R  3,288 m

5 - 21



Dimana : Pc

= total tekanan air = 1758,13 tf



= sudut beban dari permukaan dasar pintu

Lc

= jarak titik beban dari dasar pintu

Gambar 5.2 Vektor beban air 5.2.5

Struktur pintu

Gambar 5.3 Struktur pintu radial dari samping

5 - 22



Gambar 5.4 Struktur pintu radial dari atas 5.2.6

Distribusi beban 

Beban tekanan air

5 - 23



Dimana :



Pc

= total beban tekanan air

= 1758,13 tf

P1

= beban tekanan air pada lengan atas

= 2359,9 tf

P2

= beban tekanan air pada lengan bawah

= 2359,9 tf



= sudut antara dua arah beban

Beban pada alat pengangkat

F

Fu  75 tf 2

FH  F . Cos  n  37,5 tf

FV  F Sin  n

 64,95 tf

Dimana : F

= beban angkat di satu sisi (tf)

Fn

= beban yang diangkat (diperkirakan 150 tf)

FH

= Beban arah lengan (tf)

FV

= Beban arah tegak lurus lengan (tf)

n

= sudut antara seling pengangkat dengan lengan

5 - 24


5.2.7


Struktur atas 

Ukuran, beban dan gaya 

Girder atas

Tebal plat web untuk bahan SM50

tw  54 

bw  12,21 mm 130

Tebal flange

tf  56 



bf  20 mm 24

Lengan atas

5 - 25



Tebal web

bw  5,75 mm 130

tw  24 

Tebal flange

tf  26 



tf  16,6 mm 24

Gaya yang timbul 

Faktor kekakuan

k1 

Ix 1 . S Ix 2 . a

 12,38 

Gaya reaksi tegak pada titik A dan titik D

W.B 2  1179,9 tf

V1 

Dimana : V1

= gaya reaksi tegak

W

= P1/ B = 188,79 tf/m.



Gaya reaksi mendatar pada titik A dan titik D

H 1  V1



C W a 2  6b 2  h 4 k 1  2  h



 164,82 tf 

Gaya axial pada lengan

V1 . h  H 1 . C S  1095,39 tf

N1 



Momen lentur Pada titik A

M AB 



W a 2  6b 2 12 k 1  2 



 3,96 tf m

5 - 26



Pada titik B

M BA   2M AB   7,93 tf m M BC 



 W 3k 1  b 2  a 2 6 k 1  2 



  722,21 tf m W . b2 2   714,27 tf  m

M BE  

Dimana : MBA

= momen lentur AB pada titik B (tf-m)

MBC

= momen lentur BC pada titik B (tf-m)

MBE

= momen lentur BE pada titik B (tf-m)

Pada titik G

W . a2  M BC 8  434,8 tf  m

MG 

Dimana : MG 

= momen lentur pada girder utama di titik G (tf-m)

Gaya geser Pada titik B QBE = W . b = 519,47 tf Dimana : QBE = gaya geser pada BE di titik B (tf)

W.a 2  661,15 tf

Q BG 

Dimana : QBG = gaya geser pada BG di titik B (tf)

5 - 27



Antara titik A dan titik B

M AB  M BA S  0,75 tf

Q AB 



Gambar momen lentur dan gaya geser

Gambar 5.5 Gambar momen dan gaya geser 

Momen lentur (tf-m)



Tegangan

- Gaya geser dan reaksi (tf)



Tegangan pada girder utama bagian atas di titik B



Tegangan lentur

σ Bb 

M BC  1328,3 kgf/ cm 2 Z X1

Dimana : Bb

= tegangan lentur di titik B (Kgf/ cm2)

5 - 28





Tegangan tekan axial

Q BC 

H1  116,27 kgf/ cm 2 A1

Dimana : BC = tegangan tekan pada titik B 

Total tegangan lentur

σ B  σB b  σB C  1444,57 kgf/ cm 2 Dimana : B = total tegangan di titik B (kgf/ cm2) a = tegangan lentur yang diijinkan untuk SM 50 (1460,78 kgf/ cm2) 

Tegangan lentur yang diijinkan

 lo  σ a  1600  16 K  8  bf 

Aw 1  1,53 Ac K 3

Aw 2Ac

 1,94 8 lo  4,12   8,79  30 K bf a = 1460,78 kgf/ cm2 

Tegangan geser Dipilih gaya geser maksimum QBG = 661,15 tf

Q BG 

Q BG Aw 1

 771 kgf/ cm 2  τ a  900 kgf/ cm 2

5 - 29





Tegangan pada gider utama bagian atas di titik G 

Tegangan lentur

Q Gb 

MG Zx 1

 958,32 kgf/ cm 2 Dimana : Gb = tegangan lentur di titik G 


σ Gc 

H1 A1

 116,27 kgf/ cm 2 

Total tegangan lentur G = Gb + Gc

= 1074,59 kgf/ cm2 < a = 1200,32 kgf/ cm2 Dimana : G

= total tegangan lentur di titik G (kgf/ cm2)

a

= tegangan lentur yang diijinkan dari SM 50 (kgf/ cm2)

 Tegangan lentur yang diijinkan  lo   8 σ a  1600  16  K bf   Aw 1  1,53 Ac

K  3

Aw 1 2Ac

 1,94 8 lo  4,12   17  30 K bf a

= 1200,32 kgf/ cm2

5 - 30





Tegangan pada lengan 

Ukuran lengan Besar sudut sesungguhnya antara lengan atas dan lengan bawah.  = 55,36°



Tegangan Perhitungan tegangan dihitung berdasarkan rumus-rumus di bawah ini dan terlihat pada tabel.

σN 

N 1 x 10 3 kgf/ cm2 Zx 2

σx 

σ M x x 10 5  ax kgf/ cm 2 Zx 2 1600





Dimana : N

= tegangan axial pada bidang datar (kgf/ cm2)

x

= tegangan lentur pada bidang datar (kgf/ cm2)

Dimana : T < ax

5 - 31





Tegangan yang diijinkan Pada bidang mendatar

15 

S  40,54  80 Rx2

 S  σax  1600  11,2   15  R x2  2  1313,95 kgf/ cm 

Pembengkokan pada girder utama mendatar

Gambar 5.6 Kondisi beban pada girder utama bagian atas 

Pada pusat girder atas

δ 



5 . W . a2 5a 2  24b 2 384 E . Ix1



 0,0001 cm  0,001 mm

 B 



0,0001 1  1250 800

Pada ujung girder

δ



W.b 3b 3  6b 2  a  b 3 24 . E . Ix 1

 0,0001 



1 800

5 - 32


5.2.9


Bagian bawah 

Ukuran-ukuran pokok, beban dan reaksi

Dimana : W = beban tekanan air = w = 188,9 tf/ m Ix3 = momen inersia girder utama (cm4) Iy3 = momen inersia lengan (cm4) B = bentang pintu (12,5 m) h

= jarak pusat girder dengan pusat pin (m)

s

= panjang lengan (m)

a

= jarak lengan pada girder (m)

b

= jarak lengan ke ujung bentang

H2 = reaksi mendatar (tf) V2 = reaksi tegak (tf)

5 - 33





Girder bawah dan lengan 

Girder bawah

Tebal minimum plat web (tw) dengan bahan SM 50

t  56 

bw  28 mm 60

Tebal flange minimum (tf) dengan bahan SM 50

tf  58 



bf  37,5 mm 24

Lengan bawah

Tebal minimum web (tw)

tw  26 

bw  21,94 mm 34

5 - 34



Tebal minimum flange

tf  28 



bf  16,75 mm 24

Gaya 

Faktor kekakuan

K2  

Ix 3 . S  35,76 Ix 4 . a

Reaksi tegak di titik A dan D

W.B  FH 2  1203,12 tf

V2 



Gaya reaksi mendatar pada titik A dan D

H 2  V2





c W a 2  6b 2  12 FH . d  h 4 k 2  2  h

168,20 tf Dimana : H2 = gaya reaksi mendatar pada bagian bawah 

Gaya axial pada lengan

V2 . h  H2 .c S  1116,96 tf

N2 

Dimana : N2 = gaya axial pada lengan bawah 

Momen lentur Pada titik A

M AB 





W a 2  6b 2  12 . FH . d 12 k 2  2 

 5,17 tf . m Dimana : MAB = momen lentur AB di titik A (tf . m) Pada titik B MBA = - 2 MAB = 10,34 tf . m

5 - 35


M BC 






W 3k 2 . b 2  a 2  6k 2 . FH . d 6 k 2  2 

 769,50 tf  m

M BE

w . b2   FH . d 2   659,15 tf  m

Dimana : MBA = momen lentur BA di titik B (tf-m) MBC = momen lentur BC di titik B (tf-m) MBE = momen lentur BE di titik B (tf-m) Pada titik G

w . a2  M BC 8  1926,51 tf . m

MG 

Dimana : MG 

= momen bending girder utama di titik G

Momen lentur arah y – y dengan beban angkat MB1 = M1G = Fv . d = 159,12 tf – m Dimana : Fv MB1,



= beban arah tegak untuk mengangkat = 64,95 tf M1G

= momen lentur pada titik B dan G untuk mengangkat (tf-m)

Gaya geser 

Diantara titik A dan titik B

M AB  M BA S   0,98 tf

Q AB 

Dimana : QAB = gaya geser AB pada titik A (tf)

5 - 36




Pada titik B

Q BG 




Wa  661,15 tf 2

Gaya geser dan momen putar titik B dan E pada girder bawah dan beban angkat pada girder bawah dan beban angkat.

F

= beban angkat pada satu sisi = 75 tf

FH

= beban axial pada lengan = 37,5 tf

FV

= beban tegak untuk mengangkat beban = 64,95 tf Gaya geser pada bidang datar di titik B

QBE = Qw + QH = W + FH, dimana W = w x b = 519,47 tf Dimana : QBE = gaya geser BE di titik B (tf) Qw

= gaya geser pada plat web karena tekanan air (tf)

QH

= gaya geser plat web karena beban angkat (tf)

QBE = 556,97 tf *) Beban tegak QV = FV = 64,95 tf Dimana : QV = gaya geser pada girder flange

5 - 37





Momen lentur pada pin trunnion karena gaya geser MAL = - 98,55 tf-m M4L = 81,29 tf-m



Gambar momen lentur dan gaya geser

Gambar 5.7 momen lentur dan gaya geser 

Tegangan 

Tegangan girder bawah pada titik B 

Tegangan lentur

σ BH 

M BE Zx 3

 566,62 kgf/ cm 2 Dimana : BH = tegangan lentur bidang datar di titik B (kgf/ cm2) V

= tegangan lentur bidang tegak di titik B (kgf/ cm2)

5 - 38






σ BC 

H2 A3

 81,87 kgf/ cm 2 Dimana : BC = tegangan tekan antara titik B dan C (kgf/ cm2) 

Total tegangan tekan = BH + V + BC

B

= 1254,69 kgf/ cm2 < B = 1600 kgf/ cm2 Dimana :



B

= total tegangan tekan di titik B (kgf/ cm2)

a

= tegangan lentur yang diijinkan SM 50 (kgf/ cm2)

Tegangan geser antara B dan G

τ BG 

Q BG  678,52 kgf/ cm 2  τa  900 kgf/ cm 2 A w3

Dimana : BG

= gaya geser pada titik B antara titik B dan G (kgf/ cm2)

Aw3 = luas penampang flange girder utama (cm2) 

Tegangan geser antara titik B dan E 

Beban tekanan air dan beban angkat

τw 

Q BE  556,2 kgf/ cm 2  τ a  900 kgf/ cm 2 A w3

Dimana : BE

= tegangan geser di titik B antar titik B dan G (kgf/ cm2)

Aw3 = luas penampang flange girder utama = 974,4 cm2 

Beban angkat

τV 

QV  36,01 kgf/ cm 2 AF

Dimana : V

= tegangan geser dari girder utama (kgf/ cm2)

AF

= luas penampang flange girder utama = 2 x 6 x 90 = 1080 cm2

5 - 39





Tegangan yang diijinkan Pada bidang datar

15 

S  40,54  80 R x4

 S   15 σ ax  1600  11,2   R x4  2  1313,95 kgf/ cm 

Pembengkokan pada girder utama datar

Gambar 5.8 Beban pada girder bawah

δ 

F d . a2 5 w . a2  5a 2  24b 2  H 384 . E . Ix3 8 . E . I x3





 0,0000195 cm 1 δ  1,5  10 8  800 B Dimana : 

= pembengkokan (cm)

E

= modulus elastisitas baja 2,1 x 106 (kgf/ cm2)

B

= bentang pintu (1250 cm)



δ1 



w. b 3b 3  6b 2 . a  b 3 24 . E I x3



 0,000035 cm 

FH . d 3 6 . E . I x3

 b  3a  d  2  d  0,000029 cm

δ2 

5 - 40



δ  δ1  δ 2  0,000064 δ 1  5,1  10 8  B 800 Dimana : 

= pembengkokan total girder utama bawah

1 = pembengkokan girder utama bawah karena tekanan air (cm) 2 = pembengkokan girder utama bawah karena beban diangkat (cm). 

Pin trunion 

Gabungan gaya reaksi tegak (beban pada pin trunion)

PV 

2

2

V 1  V2  2V1 V2 Cos θ

 2110 tf Dimana :



PV

= gabungan gaya reaksi tegak (tf)

V1

= reaksi gaya tegak pada lengan atas = 1179,9 tf

V2

= reaksi gaya tegak pada girder bawah = 1203,12 tf



= sudut antara girder bawah dengan atas = 55,36°

Total gaya reaksi mendatar H

= H1 + H2 = 333,02 tf

Dimana :



H

= gabungan gaya reaksi tegak (tf)

H1

= gaya reaksi vertikal pada lengan atas = 164,82 tf

H2

= gaya reaksi vertikal pada girder bawah

Momen 

Momen akibat gaya tegak Mv = - Pv . r1 .  = - 168,8 tf Dimana : Mv = momen akibat gaya tegak (tf-m) r1 = jari-jari pin trunion = 0,4 m 

= koefisien antara pin dan metal berlapis oli = 0,2

5 - 41





Momen akibat gaya mendatar MH = - H . r2 .  = - 28,30 tf-m Dimana : MH = momen akibat gaya mendatar r2 = jari-jari luar metal berlaqpis oli = 0,425 m



Momen total MT = MV + MH = - 197,10 tf-m Dimana : MT = momen total (tf-m)

5.2.10

Hubungan antara lengan atas dengan lengan bawah

Sudut antara lengan atas dengan lengan bawah = 55,36° P1, P2, P3 dan P4 = beban pada masing-masing titik MAU, M4U

= momen pada titik di lengan atas (tf-m)

MAL, M4L

= momen pada titik di lengan bawah (tf-m)

MT

= momen total pada pin trunion = - 197,10 tf-m)

 1 ,  2 dan  3

= jarak antara masing-masing penyilang

5 - 42





Momen pada setiap titik

M An  M T

Iu I u  I

M AL  M T

IL I L  I

M 4n   M An

3 2  2   3 

M 4L   M AL

3 2  2   3 

Dimana :



Iu

= momen inersia lengan atas (cm4)

IL

= momen inersia lengan bawah (cm4)

Pada posisi sama di lengan atas dan lengan bawah, lu = IL

1 M T   98,55 tf  m 2 2  - M An  1   2 

M AU  M AL  M 4U  M 4L

 81,29 tf  m 5.2.11

Beam tegak 

Pengaturan beam tegak

5 - 43





Beban tekanan air -

Pembebanan air pada beam tegak sebagai berikut :

Dimana :



H

= beban tekanan air pada titik D = 0 tf/ m2

w1

= beban tekanan air pada titik A = 4,26 tf/ m2

w2

= beban tekanan air pada titik B = 13,64 tf/ m2

H

= beban tekanan air pada dasar = 14,5 tf/ m2

1

= panjang lengkungan dari D ke A = 5215 mm

2

= panjang lengkungan dari A ke B = 11480 mm

3

= panjang lengkungan dari B ke C = 1050 mm

Beban karena berat pintu

5 - 44



Dimana : L1

= jarak mendatar antara dasar dengan pin trunnion (12,72)

W

= berat beban pada dasar pintu (tf/ m)

Wg

= berat pintu = 150 tf (diperkirakan)

L2

= jarak antara titik berat pintu dengan pintu trumnion = 11,85 m

B

= bentang pintu = 12,5 m

d

= jarak antara lengan bawah dan dasar pintu = 1m

Beban yang diterima dasar pintu

W 

Wg . L 2 L1 . B

 11,17 tf/ m

Gaya 

Momen lentur dan gaya geser akibat beban tekanan air 2

 MA   1 6

2

MB  

3 6

2h  w 1    19,30 tf  m 2H  w 2    7,835 tf  m

Momentum lentur maksimal antara A dan B

M x  R' B  x 

 W2  x 2 x2 x  w 2  w 1   M B  M A  M B   2  2 6 2 

Titik maksimal momen lentur dari titik B

w 2  w1 2 2

 M  MB  x 2  w 2 . x  R' B  A 0 2  

Dimana : MA, MB, Mx = momen lentur pada setiap titik (tf-m/ m) x

= momen lentur maksimal dari titik B

R’B

= gaya pada titik B akibat beban tekanan air antara titik A dan B

R' B 

2 2w 2  w 1   60,34 tf/ m 6

 w 2  w1  2  MA  MB  0  x  w 2 . x  R' B  2  2 2   

Maka : 

5 - 45


X1


= 5,145

w2  x2 x3 x   w 2  w 1   M B  M A  M B   2 6 2  2 M x  104,186 tf  m

M x  R' B . x 

Pada titik B

Q BC  Q BA 

H  W2  x  3 2

 14,773 tf

2  2 1  2w 2  w 1   59,34 tf   M M  A B 2  6 

Pada titik A

Q AB 

Q AD 



w 2

 w1   2  Q BA  43,4 tf 2

w 1

 h 1  11,10 tf 2

Momen lentur dan gaya geser akibat tekanan air dan berat pintu M’A

= MA = - 19,30 tf-m

M’B

= MB – W . d = - 10,50 tf-m/ m 2

3

 W . X1 X1 X1  M' x  R' B . X  2  w 2  w 1    M' B  M' A  M' B   2 6 2  2  1

Pada titik momen lentur maksimal dari titik B

 W2  W1  1 2  M' A  M' B  1   X  W2 . X  R' B  0 2  2 2    X11

= 5,17 2

1

M x  R' B . X 1 

3

 W2 . X 1 X1 X1   w 2  w 1    M' B  M' A  M' B   2 6 2  2 

1

M x  134,02 tf  m

5 - 46



Dimana : MA1, MB1, M1x = momen lentur pada setiap titik (tf-m/ m) X1

= maksimal momen lentur dari titik B (m)

R’B

= gaya reaksi pada titik B akibat beban tekanan air pada titik A dan titik B (tf-m)

Pada titik B

Q1 BC  Q BC  Q

1

BA

W.d  21,15 tf 3

2  2 1  1 1 2w 2  w 1   59,57 tf  M A  M B  6 2  

Pada titik A

Q1 AB 

w 2

 w1   2  Q1 BA  43,17 tf 2

Q1AD = QAD = 11,10 tf

Tabel 5.1 Gaya Akibat Beban Tekanan Air

X

(m) 5,145

(tf/

R'B m)

60,34

Momen Lentur (tf-m/ m)

Gaya Geser (tf-m)

MA

MX

MB

QBC

QBA

QAB

QAD

- 19,30

+ 104,186

- 7,835

+ 14,773

+ 59,34

+ 43,4

+ 11,10

Tabel 5.2 Gaya Akibat Beratnya Sendiri

X

(m) 5,17

(tf/

R'B

Momen Lentur (tf-m/ m)

Gaya Geser (tf-m)

m)

M1A

M1X

M1B

Q1BC

Q1BA

Q1AB

Q1AD

60,34

- 19,30

+ 134,02

- 10,50

+ 21,15

+ 59,57

+ 43,17

+ 11,10

5 - 47





Momen lentur dan tegangan 

MA max

= MA . b

= (- 19,30) x 0,680 = - 13,124 tf-m

MB max

= M1B . b

= (- 10,50) x 0,680 = - 7,14 tf-m

MX max

1

=MX.b

= (134,02) x 0,680 = 91,13 tf-m

Q max

= Q1BC . b = (17,31) x 0,680

= 11,77 tf-m

Dimana : b = jarak antara beam tegak = 0,680 m 

Bahan yang digunakan H 900 x 300 x 16/28

5 - 48





Momen inersia

σA 

Ix

= 399,633 cm4

Zx

= 8880,72 cm3

Aw

= 135,04 cm2

Ac

= 84 cm2

A

= 303,04 cm2

M A max  147,78  σ A  1093,6 kgf/ cm 2 Zx

Dimana :

Aw  1,6  2 Ac Dimana : K=2

 9 280  4,5  1   9,33  30 K bf 30    σ A  1200  11  K 1  9   1093,6 kgf/ cm 2  bf  Dimana : MA

= momen lentur di titik A

AC

= luas penampang pada flange tekan = 84 cm2

Aw

= luas plat web = 135,04 cm2

1

= panjang antara titik tetap = 300 mm

bf

= lebar flange tekan = 300 mm

σA

= tegangan lentur yang diijinkan (kgf/ cm2)

5 - 49





Tegangan di titik B

σB 

M B max  80,39 kgf/cm 2  σ A  1093,6 kg/ cm 2 Zx

Dimana : tegangan yang diijinkan

 9 280  4,5  1   9,33  30 K bf 30

σ A  1093,6 kgf/ cm 2 

Tegangan pada titik X

σx 

M x max  1026,15 kgf/ cm 2 Zx

σ k  1026,15 kgf/ cm 2  σ a  1200 kgf/ cm 2 Dimana :

σ x =tegangan lentur pada titik x

σ k = tegangan yang diijinkan pad las-lasan di kulit pintu 

Tegangan geser

τ

Q max  87,15 kgf/ cm 2 Aw

τ  87,15 kgf/ cm 2  τ a  700 kgf/ cm 2 5.2.12

Plat kulit 

Ukuran plat kulit

5 - 50





Tegangan lentur

1 P  k  a2  2 100 t  576,54 kgf/ cm 2  σ a  1200 kgf/ cm 2

σ

Dimana :

σ = tegangan lentur (kgf/ cm2) a

= jarak antar ujung flange beam tegak = (28,2 cm)

b

= panjang bentang dari bawah ke atas = 382,6 cm

p

= tekanan air pada dasar pintu = 1,45 kgf/ cm2

k

= faktor, dimana =

b  13,56 a

diambil k = 50 t

= tebal kulit

t

= to  ς = 1,2 – 0,2 = 1,0 cm

Menggunakan plat t = 1,2 cm

ς = faktor korosi = 0,2 cm 5.2.13

Trunnion Terdiri dari trunnion pin, bearing dan pedestal 

Ukuran pin trunnion

5 - 51





Momen lentur dan tegangan 



Momen lentur

M

w . b1 2 o  b1  8

M

Pv 2o  b1   31650000 kgf  cm 8

Tegangan Bahan yang digunakan SC 46 – N

σ

M  924,35 kgf/ cm 2 Z

Dimana : Z = modulus pin = 34240 cm3 (diameter d = 80 cm)

σ a = tegangan yang diijinkan SC 46 N = 1700 kgf/ cm2 

Tegangan geser 

Tegangan dan beban geser

S 

1 Pv  1055000 kgf 2

Tegangan geser

τ

S  209,99 kgf/ cm 2 A

Dimana :

 = tegangan geser maksimum = 209,99 kgf/ cm2 A 

= luas penampang pin = 5024 cm2

Bearings Mempergunakan

bearing

yang

perlu

selalu

mendapatkan

pelumasan yang dipasang pada trunnion yang menerima beban campuran antara beban tegak dan momen gesek pada pin trunion. 

Spesifikasi bearing JIS H5102 HBsC4 Dengan tekanan pada bearing fa = 250 kgf/ cm2

5 - 52





Tekanan Bearing

Pv 6 M AB   239,0075 kgf/ cm 2  fa  250 kgf/ cm 2 2 d . b1 d . b1

fv 

Dimana : fv = tekanan pada bantalan akibat campuran beban tegak (kgf/ cm2) MAB = momen lentur pada trunnion

M AB  5,17  3,96  1,21 tf  m 

Thrust bearing (bantalan luncur) 

Spesifikasi bantalan luncur JIS H5102 HBsC4 Tekanan bearing yang diijinkan fa = 250 kgf/ cm2



Tekanan pada bearing akibat beban mendatar

fH 

H



π do 2  di 2 4



 484,83 kgf/ cm 2

Dimana :



fH

= tekanan pada bearing akibat gaya datar (kgf/ cm2)

H

= total gaya mendatar pad atrunnion = 333,02 tf

do

= diameter luar thrust bearing = 90 cm

di

= diameter dalam pada thrust bearing = 85 cm

Pedestal Bahan yang digunakan SC 46

p

Pv  1318 kgf/ cm 2  σ a  1700 kgf/ cm 2 2.d.t

Dimana : p

= tekanan pada thrust bearing (kgf/ cm2)

t

= tebal pedestal = 10 cm

σ a = tegangan yang diijinkan bahan SC 46 (kgf/ cm2)

5 - 53


5.2.14


Beban angkat 

Momen putar akibat berat pintu dan gaya reaksi 

Momen putar akibat berat pintu M1 = Wg . L2 = 1775,5 tf-m



Momen karena gesekan real karet

M 2  2μ x q  p . b  .  . Rb = 79,18 tf-m 

Momen karena gesekan pin trunnion M3 = 2 MT = 2 x 197,10 = 394,2 tf-m



Momen karena pemberat Berat pemberat = 70 tf Lp

= jarak pemberat ke pin = 10 m

M4

= (70 x Cos ) x Lp = 598,24 tf-m



Momen angkat, momen turun dan momen hambatan 

Momen angkat Mu = M1 + M2 + M3 – M4 = 1650,64 tf-m



Momen turun Md = M1 – M2 – M3 – M4 = 703,88 tf-m



Momen hambatan Mr = M2 + M3 = 473,38 tf-m



Beban angkat dan turun 

Gaya angkat

Fu 

Mu L 4 Sin θ

 217,57 tf Dimana : Fu

= gaya angkat (tf)

L4

= jarak antara pusat sheave dengan pusat pin = 14,389 m

5 - 54





Gaya turun

Fd 

Md L 4 Sinθ

 92,82 tf Dimana : Fd = gaya turun (tf) 

Gaya hambat

Fπ 

Mr L 4 Sinθ

 62,45 tf 

Gaya menutup Fd = 92,82 > 0,25 x 62,45 = 15,61 tf

5.2.15

Pengangkat pintu 

Data perencanaan Tipe

: sling, satu motor dengan dua drum

Jumlah

: 5 set

Kecepatan angkat : V = 0,3 m/ menit  10% Beban angkat

: W = 217,57 tf

Tinggi angkat

: H = 14 m

Operasi manual

: 10 kgf

Sistim kontrol

: lokal dan jarak jauh

5 - 55





Sling 

Gaya tarik

Tr 

W 2  N  ηo

 15,45 tf Dimana: Tr = gaya tarik sling (tf) N = jumlah sling tiap sisi = 8  

= 0,88

Sling Sling yang digunakan JIS G 3525,6 x Fi (29) Class A galvanized IWRC Diameter sling : d = 45 mm Kekuatan patah : P = 131 kN



Faktor keamanan Beban yang diijinkan = P 



131  8,4  8 15,45

Drum dan katrol 

Diameter katrol Ds

= 17 . d = 17 x 45 = 765 mm

Dimana : Ds

= diameter katrol (mm)

d

= diameter sling (mm)

Diambil diameter sheave (katrol) = 800 mm 

Diameter drum Dd

= 19 . d = 19 x 45 = 855 mm

Dimana : Dd

= diameter drum (mm)

d

= diameter sling (mm)

Diambil diameter drum Dd = 1200 mm

5 - 56





Jumlah gulungan

N s

 Lh   dt π  Dd

Nw 

Dimana : Lh

= tinggi angkat 14 m

Ns

= jumlah sling tiap sisi = 8

Dd

= diameter drum

dt

= tambahan gulung = 3

Maka :

Nw 



8  14  3  32,72 putar π  1,2

Panjang drum L

= Nw x P

Dimana :



L

= panjang drum (mm)

Nw

= jumlah gulungan = 33 putar

P

= jarak alur tali = 47,5 (mm)

Putaran Nd

= (Vo x Ns) / ( x Dd)

Dimana :



Nd

= putaran per menit

Vo

= kecepatan operasi 0,3 m/ menit

Ns

= jumlah sling tiap sisi = 8

Dd

= diameter drum (m)

Nd

= 0,63 Rpm

Motor penggerak 

Daya motor

Po 

Ftot   6,12  η t

 36,21 kw

5 - 57



Dimana : Ftot

=

beban angkat 509,73 tf



=

kecepatan angkat = 0,3 m/ menit

t

=

efisien pengangkat = 0,69

t

=

s x d x g x r = 0,69

s

=

efisiensi sheave (katrol) = 0,883

d

=

efisiensi drum = 0,95

g

=

efisiensi roda gigi = 0,952

r

=

efisiensi roda sisi penurun = 0,973

Maka dipilih motor 18 kw, 6 pole Kecepatan motor : Nd

=

120 x Ha (1 – S)/ P

=

940 Rpm

Dimana :



S

=

slip = 6%

P

=

jumlah pole = 6

Motor listrik Motor listrik yang digunakan Daya : 18 Kw : 3 phase, 380 volt, 50 HZ



Kestabilan pintu terbuka 

Momen akibat tekanan angina 2

h  h M w  K w 1 . p w . B. h 2  2  h 1   2 K w 1 . p w . b . 1 2  2  6,78 tf  m Dimana : Mw

= momen akibat tekanan angin

Kw1 = faktor plat permukaan = 1,2 pw

= tekanan angin = 300 kgf/ m2

B

= bentang pintu = 12,5 m

h1

= jarak antara dasar pintu dengan pintrumion = 6,5 m

h2

= tinggi bukaan pintu = 14,5 m

b

= lebar lengan = 0,4 m

5 - 58





Momen karena berat pintu

M g  Wg . L 2 Cos    2   150  11,85  Cos  1  2    1573,80 tf  m Momen karena berat pintu > momen akibat tekanan angin Mg > Mw, maka pintu stabil. 

Putaran poros dan torsi 

Torsi motor

T  974

Pm kw   η N Rpm 

Torsi poros T = Tm .  . i

Dimana : 

Perbandingan roda gigi drum = 1/ 6



Perbandingan roda gigi pada kotak roda gigi = 1/ 500



Efisiensi pada drum = 0,95



Efisiensi pada kotak roda gigi = 0,65

5 - 59





Poros transmisi 

Ukuran poros transmisi



Tegangan pada poros transmisi 

Momen lentur Poros torsi Tt = 3030,75 kgf-m0 = 3030,75 kgf cm Momen lentur karena berat poros

W . L2 8  128282,5kgf  cm

M

Momen lentur equivalent Me = (M + Tt)/ 2 = 128585,57 kgf-cm Momen torsi equivalent

Te 

M 2  Tt

2

 40567,62 kgf  cm 

Tegangan lentur dan tegangan geser Pada kopling di posisi ujung-ujung poros (bahan S35C – N)

τ

Te 2.Z.α

 111,79 kgf/ cm 2  τa 

5200 3   780 kgf/ cm 2 5 4

5 - 60



Pada kopling posisi di tengah-tengah bahan (STPG 38)

σb 

τ



Me 3800  87,58 kgf/cm 2  σ a   760 kgf/ cm 2 5 Z

Te 3800 3  13,81 kgf/ cm 2  τ a    570 kgf/ cm 2 2.Z 5 4

Bahan yang digunakan pada poros transmisi 

Pada kopling di ujung poros, bahan JIS S 35 C. N Diameter

:d

= 130 mm

Momen Inersia

:I

= 1,401 cm4

Modulus

:Z

= 216 cm3

Tegangan tarik

: a = 5200 kgf/ cm2

Tegangan yield point : y = 3100 kgf/ cm2 

Pada kopling posisi tengah-tengah poros transmisi Ukuran

: 400 A

Diameter luar

: do = 406,4 mm

Diameter dalam

: di

= 390,6 mm

Tebal

:t

= 7,9 mm

Luas penampang

:A

= 98,9 cm2

Momen Inersia

:I

= 19630,1 cm4

Modulus

:Z

= 1468,2 cm3

Berat

: W = 77,6 kg/ m

Tegangan tarik ta

= 3800 kgf/ cm2

Tegangan yield point y = 2200 kgf/ cm2 

Sudut putar poros

θ

576.000  Tt π  G x D 4 x 1  n 4  2

o

 0,232 x 10 10 /m  0,25 o /m

5 - 61





Pembengkokan poros

S . W . L4 384 . E . I

δ

 0,42 cm 

Kerangka penumpu Kekuatan penumpu tralasi ditentukan dengan rumus Andre.

K  0,0588  a  0,75  M

P 3

bf  I

P K  bf

K  a 2  bf s 4

Dimana : K

=

tegangan dukung beton (kgf/ cm2)

P

=

beban daun pintu radial = 150.000 kgf

bf

=

lebar dasar flange (cm)

I

=

momen inersia geometri dan kerangka trak (cm4)

M

=

momen lentur bekerja pada kerangka trak (kgf-cm)

a

=

separo panjang distribusi tegangan beton pada dasar kerangka trak (cm).

Dipakai besi H 700 x 300 x 13/ 24 I

= 175000 cm4

Z

= 5030 cm3

K  0,0588

150000 3

30 2 x 175000

 16,33 kgf/ cm 2  70 kgf/ cm 2 tegangan yang diijinkan 

Tegangan lentur pada kerangka trak

M Z  770,50 kgf/ cm 2  120 kgf/ cm 2 tegangan yang diinginkan

σ



Tegangan geser beton

τc 

P Ac 5 - 62



Dimana : c = tegangan geser maksimal (kgf/cm2) Ac = luas geser beton = 30.688 cm2 Maka :

τc 

5.2.16

P  4,88 kgf/ cm 2  8 kgf/ cm 2 tegangan yang diijinkan Ac

Balok sekat (stoplogs) pada pintu spillway Data perencanaan Tipe

: tipe pintu geser baja

Jumlah balok sekat

: 1 set (4 blok)

Kerangka pengarah

: 4 set

Batang angkat

: 1 set

Tempat dudukan

: 4 set

Bentang bersih

: 12,5 m

Tinggi balok sekat

: 13 m (4 x 3,25 m)

Lantai operasi

: EL. 265,50 m

Lantai dasar

: EL. 247 m

Head rencana

: 13 (sama dengan tinggi balok sekat)

Cara sealing

: 3 buah seal karet pada bagian hilir dari balok sekat

1 bentang pendukung 600

Maksimum pembengkokan

:

Peralatan Operasi

: dengan menggunakan crane

Beban rencana Balok sekat dibuat sama ukuran dan kekuatannya sehingga satu sama lain dapat dipindah-pindahkan dan dapat disusun tidak harus selalu berurutan nomor balok sekat.

5 - 63


Pw


= 0,5 x (H22 – H12) x B x Gw = 465,82 tf

Dimana : Pw

= beban hidrolik total (tf)

H2

= tinggi air dari dasar balok sekat 13 m

H1

= tinggi air dari bagian atas balok sekat paling bawah = 10,4 m

B

= bentang seal = 12,6 m

Gw

= berat jenis air = 1 tf/ m3

Batang mendatar utama 

Susunan batang-batang mendatar utama



Beban rencana pada tiang batang Batang A = b1 x (2P1 + P2)/ 6 x B Batang B = b1  P1  2P2 / 6  b 2  2P2  P3 / 6  B Batang C = b 2  P2  2P3 / 6  b 3  2P3  P4 / 6  B Batang D = b 3  P3  2P4 / 6  B Maka : Batang A = 80,06 tf Batang B = 162,05 tf Batang C = 151,62 tf Batang D = 72 tf

5 - 64





Momen lentur dan gaya geser Momen lentur

Momen lentur maksimum (Mmax) Mmax = W x (2 x L – B)/ 8 Dimana : W = beban rencana pada tiap batang (tf) L

= bentang dukung = 12,9 m

B = bentang sealing = 12,6 m Gaya geser maksimum (Smax) = W/ 2 Hasil perhitungan adalah sebagai berikut :

Batang A dan D W (tf) Mmax (tf-m) Smax (tf)

Batang B, C

80,06

162,05

132,09

267,38

40,03

81,02

Karena beban rencana maksimum bekerja pada batang B, maka momen lentur dan gaya geser yang dihitung hanyalah batang B.

5 - 65





Sifat potongan batang-batang



Tegangan lentur dan tegangan geser Tegangan lentur σ max  Tegangan geser τ max

M

S 

max

 10 5  Z

 10 3 AW

max



Dimana : max

= tegangan lentur maksimum (kgf/ cm2)

Mmax

= momen lentur maksimum (tf-m)

Z

= modulus (cm3)

max

= tegangan geser maksimum (kgf/ cm2)

Smax

= gaya geser maksimum (tf)

Aw

= luas web (cm2)

Batang D

Batang B

M (tf m)

132,09

162,05

Z (cm3)

11536,11

25010,64

 (kgf/ cm2)

1145

647,92

S (kgf)

40,03

81,02

Aw (cm2)

167,04

355

 (kgf/ cm2)

239,64

228,22

5 - 66





Pembengkokan Pembengkokan maksimum setiap batang (max) dihitung dengan persamaan berikut :

δ max

W  3 L  B2 B3    L   48 EI  2 8 

Dimana : W

= beban bekerja pada setiap batang (kgf)

L

= bentang dukung 12,9 m = 1290 cm

B

= bentang sealing 12,6 m = 1260 cm

E

= modulus elastisitas baja = 2,1 x 106 kgf/ cm2

I

= momen inersia (cm4)

Maka :

Batang A W (kgf)

Batang B 80,06

162,05

I (cm4)

634486

25010,64

max

0,00137

0,00186

/ L

–6

1441 x 10 –6

1062 x 10

Pembengkokan maksimum 1/ 600 Gelagar Tegak 

Momen lentur dan gaya geser dihitung dengan rumus :

5 - 67





m Momen lentur

M  P  m  3 2  m 2 / 24 Gaya geser

m  S  P  m     / 2 2 

m



Momen lentur

M  P  m   2 / 12 Gaya geser

S  P  m  /4 Dimana : M

= momen lentur maksimum (kgf-cm)

P

= tekanan air rata-rata (kgf/ cm2)

m

= jarak gelagar tegak (cm)



= jarak antara batang mendatar (cm)

S

= gaya geser maksimum (kgf)

Bagian

m



1

40

125

10,37

7825,02

21777

2

40

110

11,55

667,975

20790

3

40

90

12,56

475,186

17584



P

M

S

Sifat potongan

 

Baja gulung panas JIS G 3192 potongan 380  100 

13  20 

Potongan gulung panas Momen inersia I

= 15100

cm4

Modulus potongan Z

=

cm3

Luas web Aw

=

799

37,6 cm2

5 - 68





Tegangan lentur dan geser Perhitungan pada potongan

σ

M Z

Dimana : 

= tegangan lentur maksimum (kgf/ cm2)

M = momen tekuk maksimum (kgf-cm) Z

= modulus terkecil dari potongan 799 cm3

Dimana : 

= tegangan geser maksimum (kgf/ cm2)

S = gaya geser maksimum (kgf) Aw = luas terkecil web 37,6 cm2 Hasil perhitungan 1

= 979,35 kgf/ cm2

1 = 579,17 kgf/ cm2

2

= 836,01 kgf/ cm2

2 = 552,92 kgf/ cm2

3

= 594,72 kgf/ cm2

3 = 467,65 kgf/ cm2

Tegangan lentur yang diijinkan

= 1200 kgf/ cm2

Tegangan geser yang diijinkan

= 700 kgf/ cm2

Pelat kulit Tegangan lentur pelat kulit dihitung sesuai dengan rumus :

σ

K  a2  P

100  t  ε 

2

Dimana : 

= tegangan lentur (kgf/ cm2)

K = koefisien b/ a a

= bentang pendek pelat (cm)

b

= bentang panjang pelat (cm)

P = tekanan rencana maksimum (kgf/ cm2) t

= ketebalan plat (cm)



= karat ijin 0 cm

5 - 69



No. 1

No. 2

No. 3

a (cm)

40

40

40

b (cm)

95

80

60

b/a

2,375

2

1,5

K

49,975

49,980

45,500

P (kgf/ cm2)

1,0375

1,155

1,255

1

1

1

829,58

922,15

913,64

t (cm)  (kgf/ cm2)

Tegangan lentur yang diijinkan = 1200 kgf/ cm2 Ketebalan kulit = 10 mm Kerangka pengarah



Tegangan dukung beton

5 - 70



σ c  Pw / 2  L  B Dimana :



c

= tegangan dukung beton (kgf/ cm2)

Pw

= beban tekanan air 465,82 tf = 465820 kgf

L

= panjang flange yang mendukung 260 cm

B

= lebar kerangka track 20 cm

c

= 44,79 kgf/ cm2 < 70 kgf/ cm2 tegangan dukung

Tegangan geser

τ c  Pw / 2  A c  Dimana : c = tegangan geser beton (kgf/ cm2) Pw = beban tekan air 465820 kgf Ac = luas geser beton



= 100  50  15



2  200

= 38384,77 cm2 c = 6,06 kgf/ cm2 < 7 kgf/ cm2 tegangan geser beton yang diijinkan Beban operasi 

Persyaratan operasi Balok sekat diangkat dan diturunkan pada keadaan air seimbang pada bagian hulu dan hilir balok sekat setelah pintu ditutup. Beban tekanan air pada operasi Po = 0 tf



Beban operasi 

Berat balok sekat dan batang pengangkat : Wg = Berat balok sekat : 15 tf Berat batang pengangkat : 2 tf



Gaya geser karena pelat pendukung : Fs Balok sekat beroperasi pada keadaan tekanan seimbang, maka Fs = 0 tf



Gaya geser karena seal karet

Fr  μ  q  P  b    

5 - 71



Dimana : Fr = gaya geser karena seal karet 

= koefisien geser karena seal karet Naik 1,2 Turun 0,7

Q = beban kompresi mula pada seal karet 0,05 tf/ m P = tekanan rencana pada operasi 0 tf/ m2 B = kontak dengan seal karet 0,03 m

  = panjang geser total seal karet (2 x 3,25) = 6,5 m Maka : Pada saat naik Frr = 0,39 tf Pada saat turun

Fr = 0,227 tf 

Gaya apung

Fw 

G Jo

Dimana : Fw = gaya apung G = berat balok sekat = 15 tf Jo = berat jenis baja = 7,85 tf/ m3 

Total beban operasi Naik

Turun

+ 17

17

0

0

Gaya geser seal karet

+ 0,39

- 0,227

Gaya apung

- 2,16

- 2,16

+ 15,23

+ 14,61

Balok sekat + batang pengangkat Gaya geser pelat pendukung

Total Maka : Beban operasi pada : Naik

= 16 tf

Turun

= 15 tf

Dipakai crane kapasitas 30 ton untuk mengoperasikan balok sekat.

5 - 72



RANGKUMAN

Di dalam perhitungan detail desain Hidro Mekanik diperhitungkan terhadap beban rencana yang terdiri dari beban pada kondisi normal dan beban mati serta diperhitungkan terhadap gempa. Di samping beban tersebut, perhitungan didasarkan terhadap tekanan hidrostatis dan hidrodinamika.

5 - 73



LATIHAN

1. Apa yang dimaksud dengan spillway ? 2. Data teknis apa saja yang diperlukan untuk pendesainan peralatan Hidro Mekanik ?

5 - 74



DAFTAR PUSTAKA

1. Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum dibantu oelh DHV, Sub Dit Perencanaan Teknis, Direktorat irigasi I, Consulting Engineering bekerja sama dengan PT. Indah Karya, Standar Perencanaan Irigasi, CV. Galang Persada, Bandung, 1986. 2. Prahlad DAS (Profesor Design Civil), Design of Tunnel for Water Resources Development (WRDTC), 1975. 3. Direktorat Jenderal Sumber Daya Air Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, Proyek Induk Pengembangan Wilayah Sungai Cimanuk-Cisanggarung, Proyek Pembangunan Waduk Jatigede, Review Detail Desain Waduk Jatigede, Sumedang, September, 2004.

PELATIHAN AHLI DESAIN HIDRO MEKANIK

Recommend Documents