bab v - bangunan utama

3

BAB VPERENCANAAN BANGUNAN UTAMA

5.1Perencanaan Bendung dan Peredam Energi5.1.1Tinggi air di sungai sebelum pembendungan

Data sungai yang diketahui sebagai berikut :

Debit banjir rencana 100 tahunQT=311,697 m3/dt Slope memanjang sungaiI=0,0007 Koefisien kekasaran Manning sungain=0,04 Elevasi mercu bendung=+48,6 m Elevasi dasar bendung=+46,343m Lebar sungaiB=54 m Kemiringan talud sungai ( 1 : m )=1 : 1

P = Elevasi mercu Elevasi dasar sungai= 48,6 46,343= 2,257 2,3 m5.1.2 Tinggi muka air Perhitungan dilakukan dengan cara coba banding dengan menetapkan nilai H sampai didapat Q QT dengan rumus berikut :

A= (B + mH)H

P= B + 2H ()

R=

V = Q= A x V

Tabel 5. 1 Perhitungan Tinggi Air Sebelum PembendunganH (m)A (m)P (m)R (m)V (m)Qhit (m3/dt))Qmaks (m3/dt)

15556,828430,9678250,64717335,59452311,697

1,583,2558,242641,4293650,83930169,87182311,697

211259,656851,8774041,006609112,7402311,697

2,5141,2561,071072,3128791,156798163,3978311,697

317162,485282,7366441,2941221,2912311,697

3,5201,2563,899493,1494771,421176286,0118311,697

3,68552212,601164,424223,3000191,46611311,6967311,697

Dari tabel diatas didapat tinggi air sebelum pembendungan adalah 3,68552 m.

5.1.3 Tinggi air diatas bendung (hd)

Lebar efektif bendung :B = B - 10 %B= 54 10 % (54)= 48,6Maka debit persatuan lebarnya yaitu :

qeff=

==6,4135 m3/dt/m

Untuk mercu Ogee perhitungan dilakukan dengan cara coba banding dengan menetapkan nilai Hd sampai didapat q qeff dengan rumus berikut :

Cd= 0,611 + 0,08 hd / PCd= 0,611 + 0,08 hd / 2,3Y= hd + PY= hd + 2,3

V= q =

Hasil perhitungan nilai hd adalah sebagai berikut :Tabel Coba Banding HdQeff

VYHdCdV2/2gq

0,8016985,700000,8090,03332,770776,413519

0,91621774,700000,7740,04323,590086,413519

1,0689263,700000,7400,05815,875836,413519

1,28270452,700000,7050,0849,6135426,413519

1,46774,3697752,069780,6830,1106,4135196,413519

Tabel 5. 2 Perhitungan perbandingan Hd

5.1.4 Dimensi mercu bendung

Mercu direncanakan adalah OGEE VI dengan sisi bagian hulu dan sisi bagian hilir mempunyai kemiringan 1 : 1.

Hd= 2,07 m0,119hd = 0,25 mR = 0,45hd = 0,93 mX1,776= 1,873hd0,776y

Mencari koordinat titik singgung pada mercu :

xn = k Hd n-1 y k = 1,873x1,776= 1,873 ( 2,07000,776) y n =1,776 (nilai k&n dari USBR) Kp.02

y= () x 1,776y= 0,303603 x 1,776

= ( 0,3003603. 1,776 ) x 0,776

= 0,539199 x 0,7760,539199 x0,776=1

x0,776 = 1,854604 (1/ 0,776)

Jadi x = 2,2166 m y = 1,2481 m

Mercu bagian hilir dihitung dengan table berikut :

Tabel 5.3 Perhitungan Permukaan Mercu Bagian Hilir

x (m)0,000,250,500,751,001,251,501,752,002,22

y (m)0,000,030,090,180,300,450,620,821,041,25

Gambar 5.1 Desain Penampang Mercu

5.1.5 Perhitungan Peredam Energi

Tinggi air dihilir bendung sama dengan tinggi air sebelum pembendunganDWL= Elevasi muka air sungai di bagian hilir bendungDGL= Elevasi dasar sungai di bagian hilir bendungUWL= Elevasi muka air dibagian hulu bendungHL= Elevasi Mercu BendungDWL= DGL + H = 46,343 + 3,68552 = +50,03 mUWL= HL + Hd = 48,6 + 2,07 = + 50,67 m

H = UWL- DWL = 50,67 50,03 = 0,64 m

Menghitung kedalaman kritis

= 1,61253 m

Untuk merencanakan kolam loncat air digunakan tabel perbandingan tak berdimensi untuk loncat air dengan memakai nilai

H1=Hd +

= 2,07 + = 2,18 m

= = 0,2942

Berdasarkan nilai dengan menggunakan tabel A.2.1 (KP-02) diperoleh, diambil nilai terdekat. (didapat dengan Interpolasi).

= 0,3532yu =0,7699

= 1,5407Hu =3,3582

= 1,1307yd =2,4644

= 1,2465Hd =2,7169Mencari elevasi dasar kolam olakElevasi kolam= Elevasi hilir - yd= 46,343 2,4644= 43,88 mBilangan Froude, dihitung sebagai berikut dengan :Hu= 3,3582 mqeff= 6,413519 m3/dtyu= 0,7699 mDicari nilai yu yang baru untuk menghitung bilangan Froude dengan cara coba banding dengan rumus berikut:

Vu= = = 8,3306 m/d

H2== = 4,3070 m

Karena H2> Hu, sehingga H2 Hu

Tabel 5.4 Perbandingan Nilai yuyu (m)Vu (m)2 x gVu2/ 2.g (m)H2 (m)Hu

0,7698738,33061398119,623,5371625534,3070363,358171

0,88,01689814819,623,2757724734,0757723,358171

0,97,12613168719,622,588264673,4882653,358171

0,9290066,90363891119,622,4291656583,3581713,358171

Dari serangkaian diatas diperoleh :yu = 0,9290 m, diperoleh H2 = 3,3582 m, nilai ini sudah mendekati nilai Hu, selanjutnya gunakan nilai yu dari hasil coba banding untuk menghitung nilai bilangan Froude.

= 2,2868

Mengingat nilai bilangan Froude Fr < 2,5 yaitu 2,2868. Maka mengunakan kolam olak dengan ambang ujung (KP-02 hal.152).

Tinggi air sebelum loncatan hidrolis ( y1 ), dapat dihitung dengan manggunakan prinsip persamaan kekekalan energi dari Bernoulli. Perbandingan antara kecepatan sebenarnya dengan teoritis pada kaki bendung dihitung dengan persamaan :

Z + hd + + P = Y1 +

= 1 0,0155 S / hd S = ( Z + P ) = ( 2,5 + 2,3) = 4,8= 1 ( 0,0155 x 4,8 / 2,07) = 0,9641

Maka :

2,5 + 2,07+ + 2,3 = Y1 +

6,9796 = Y1 +

6,9796 - Y1 - = 0: Y1

= 0, dimisalkan = X6,9796 X 1 2,2557 X3 = 0X3 3,0941X + 0,4433 = 0X = 1,6824

Y1 = = Perbandingan tinggi air sesudah dan sebelum terjadi loncatan hidrolis adalah :

= 2,6139 m

Kecepatan air sebelum loncatan :

= = 10,7901 m/dtk

Kecepatan air setelah loncatan :

m/dtk

Bilangan Froude sebelum loncat air ( Fr ) yaitu :

Fr 1= 4,4684

Karena Fr1 < 4,5 maka digunakan panjang kolam olakan ambang ujung.Bilangan Froude setelah loncat air ( Fr ) yaitu :

Fr2 =

Tinggi Loncatan adalah perbedaan tinggi air sesudah dan sebelum loncatan hidrolis, yaitu :Hj = Y2 Y1 = 2,6139 0,5944 = 2,0195 m

Panjang kolam olakan

Lj = 5 (n+y2)........................................n = Yu x 0,5 (KP-02 gbr.4.19)= 5 x (0,4645 + 2,6139)= 0,9290 x 0,5= 15,39 m 15,5 m= 0,4645 m 0,5 m

Gambar 5. 2 : desain penampang bendung

5.1.6 Pelindung dasar di hilir bendungPanjang lindungan :

R = 0,47 ......................

= 1,021617 m

Menurut standar perencanaan irigasi KP-02, panjang perlindungan sebaiknya diambil 4 x kedalaman gerusan lokal ( R ), maka panjang perlindungan adalah sebesar :

4 x 1,021617 = 4,086468 m 4,1 m

5.1.7 Lantai Hulu Bendung /Lantai Depan(Apron)

Panjang lantai depan :

Harga WCR ( c ) = 7 (untuk pasir halus dari table 6.5 KP-02)H = (+ 48,6) - (+ 46,343) = 2,257 m 2,3 m6

16,1 = 12,6 + 1/3 LdLd = 3 x (16,1 12,6) Ld = 10,5 m > 7 m (aman)Untuk memperpendek panjang lantai depan, maka lantai direncanakan dalam arah horizontal dan vertikal.

Gambar 5.3 : Desain lantai depan

5.2Perencanaan Intake dan Kantong Lumpur5.2.1Bangunan Pengambilan Utama (Intake)Kebutuhan pengambilan rencana untuk bangunan pengambilan adalah 0,3014 m3/dt. Dengan adanya kantong lumpur, debit rencana pengambilan ditambah 20 %, sehingga debit rencana pengambilan menjadi:

m3/dtQrencana= 1,2 Qn = 1,2 (0,3014) = 0,3612 m3/dtKecepatan pengambilan rencana (V) diambil 1,5 m/dt. Dimensi bangunan pengambilan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut;

v= Q= V a bdimana :Q= Debit rencana, m3/dt= Koefisien debit ( = 0,8 pengambilan tenggelam )a= Tinggi bersih bukaan, mb= lebar bersih bukaan, mg= percepatan gravitasi = 9,81 m/dt2z= kehilangan tinggi energi pada bukaan, mDengan kecepatan pengambilan rencana 1,50 m/dt, kehilangan tinggi energi menjadi :

v=

1,5=0,8 z=0,179 mKehilangan tinggi energi di atas ambang pengambilan (sebelum pintu pengambilan, v1 = 1 m/dt) adalah :

z1===0,05sedangkan setelah pintu pengambilan, kehilangan tinggi energinya (v2 = 1,5 m/dt):

z2===0,11 mElevasi dasar bangunan pengambilan sebaiknya 0,20 m di atas muka kantong lumpur dalam keadaan penuh, guna mencegah pengendapan partikel sedimen di dasar pengambilan itu sendiri. Elevasi Mercu (HL) = + 48,6Tinggi riak gelombang = + 0,05 m

Elevasi air setelah pintu pengambilan = HL (z + tinggi riak gelombang + z) = + 48,6 (0,05 + 0,05 + 0,11) = + 48,39Elevasi dasar hilir pengambilan dengan kantong lumpur dalam keadaan penuh

= 48,39 - h= 48,39 0,25= + 48,14Elevasi dasar pengambilan menjadi = 48,14 + d= 48,14 + 0,20= + 48,34Karena yang diangkut sungai adalah sedimen kasar, maka elevasi ambang pengambilan harus sekurang-kurangnya 1 sampai 1,50 m di atas dasar sungaiElevasi rata-rata dasar sungai bagian hulu (UGL) = + 46,343Elevasi dasar bangunan pengambilan = + 46,343Elevasi minimum bangunan pengambilan = + 46,343 + 1 = + 47,343Elevasi dasar pengambilan yang direncanakan +48,34 > + 47,343 (OK) Tinggi bersih bukaan bangunan pengambilan a = HL (z1 + tinggi riak gelombang + z2 + elevasi dasar bangunan pengambilan)= + 48,6 (0,05 + 0,05 + 0,11 + 48,34)= 0,05 m Lebar bersih pintu bangunan pengambilan :

b =

= b = 4,516 m diambil 2 mnilai a disesuaikan kembali

a =

a = = 0,1204 0,15 mDengan lebar bersih 2 m, diperlukan 2 bukaan. Lebar bersih masing-masing bukaan adalah 1,0 m. bukaan tersebut dipisahkan dengan 1 pilar yang lebarnya 1,00 mTinggi pintu diambil : a + 0,3 = 0,15 + 0,3 = 0,45 mJadi, lebar total bangunan pengambilan adalah : =(1,0 m 2 bukaan) + (1 m 1 pilar)=2 m + 1 m=3,0 m

Gambar 5