kelompokan ogee type 1

Mata Kuliah: BANGUNAN AIR Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Malang

1 PERENCANAAN

BANGUNAN UTAMA

1.1 Penentuan Site BendungFaktor-faktor yang dipertimbangkan dalam penentuan site bendung adalah :

Data Geologi, meliputi :

1. Kondisi umum permukaan tanah daerah yang bersangkutan

2. Kondisi geologi lapangan

3. Kedalaman lapisan keras

4. Permeabilitas tanah

Data Mekanika Tanah, meliputi :

1. Bahan pondasi

2. Bahan konstruksi

3. Sumber bahan timbunan

4. Parameter tanah yang harus digunakan

Data Topografi, meliputi :

1. Peta daerah aliran sungai

2. Peta situasi untuk letak bangunan utama

3. Gambar potongan memanjang dan melintang sungai

Data morfologi, meliputi :

1. Kandungan sedimen

2. Distribusi ukuran butiran

3. Perubahan – perubahan yang terjadi pada dasar sungai

4. Kemiringan dasar sungai

Dipertimbangkan untuk menyesuaikan bahan-bahan dasar sungai yang

lewat, sesuai dengan yang direncanakan atau untuk keamanan konstruksi

bendung, intake dan bangunan penguras.

5. Bahan dasar sungai

Tergantung dari : - kemiringan dasar sungai

- lokasi (hulu, tengah, hilir)

- jenis material (gunung berapi, alluvial, dll)


Pemilihan Lokasi Bendung

Gambar 1 Penentuan Site Bendung

a) Pada sungai yang lurus, tidak mendering.

Pemilihan lokasi yang tepat untuk dibangunnya sebuah bendung adalah pada

bagian sungai yang lurus. Dimana pada bagian tersebut tidak terjadi adanya

endapan maupun gerusan.

b) Pada lapisan impermeable, bukan pada site yang memungkinkan terjadinya

degradasi (gerusan) dengan agradasi (sedimentasi) baik di dasar atau di tebing.

c) Pada sungai dengan palung yang stabil (tanpa kelongsoran tebing dan gerusan

dasar sungai).

d) Pada outlet catchment area.

Sungai Utama Cathcment Area

Anak Sungai

e) Pada site yang memungkinkan elevasi muka air dapat mengairi seluruh areal

irigasi.

Daerah yang sesuai untuk bendung

Daerah yang sesuai untuk bendung

endapan

endapan

gerusan

gerusan


1.2 Desain Saluran Pengelak SementaraSaluran pengelak yaitu saluran yang dibuat untuk mengalihkan aliran air

selama pelaksanaan konstruksi bangunan (bendung). Biasanya terletak di dekat cover

dam atau turap baja. Kapasitas saluran pengelak direncanakan berdasar debit dengan

kala ulang 10 - 20 tahun.

Perencanaan :

Data yang diperlukan :

Q10tahun = 3,9 m3/dt ( rencana )

n = 0,028

b / h = 3 (Tabel De Voss)

m = 1,5 (Tabel De Voss)

v = 0,68 m/dt (Tabel De Voss)

Contoh Perhitungan :

A = (b + mh) h = (3 h +1,5h)h = 4,5 h2

P = b + 2h (m2 + 1)0.5 = 3h + 2 h 3.25 = 6,606 h

= = 0,681 h

Q = V . A

3,9 = 0,68 x ,45 h2

h = 1,129 m

Maka :

b = 3h = 3x 1,129 = 3,386 m

A = 4,5 h2 = 4,5 x (1,129)2 = 5,735 m2

P = 6,606 h = 6,606 x (1,129) = 7,457 m

R = 0,681 h = 0,681 x (1,129) = 0,769 m

w = x h = x (1,129) = 0,376 m

H = h + w = 1,129 + 0,376 = 1,505 m

T = (2 x m x h) + b

= (2 x 1,5 x 1,129) + 3,386

= 6,774


D = = = 0,846 m

S = 0,000515

Cek Aliran :

= = 0,2359 < 1 aliran subkritis

Perhitungan saluran pengelak sementara

Q5(m3/dt) b/h m V(m/dt) n A(m2) h(m) b(m) P(m)

3,9 3 1,5 0,6800,028

05,735 1,129

3,387

7,457

R(m) S T(m) D(m) Fr Aliran

0,769 0,023 5,645 1,016 0,215 subkritis

1.3 Penentuan Elevasi Puncak Mercu BendungElevasi puncak mercu bendung ditentukan berdasarkan elevasi sawah tertinggi

yang akan diairi, ditambah dengan total kehilangan tinggi tekan pada bangunan-

bangunan dan saluran-saluran yang ada pada jaringan tersebut.

Diketahui :

Elevasi dasar sungai = +220,500

Elevasi sawah tertinggi = + 222,500 ............................. (ditentukan)

Maka perhitungan elevasi mercu bendung :

1. Elevasi sawah tertinggi = + 222,500

2. Tinggi air di sawah = 0,10

3. Kehilangan tekanan dari saluran tersier ke sawah = 0,10

4. Kehilangan tekanan dari saluran tersier ke sekunder = 0,10

5. Kehilangan tekanan dari saluran primer ke sekunder = 0,10

6. Kehilangan tekanan akibat kemiringan saluran = 0,15


7. Kehilangan tekanan pada alat ukur = 0,40

8. Kehilangan tekanan dari sungai ke saluran primer = 0,20

9. Persediaan untuk eksploitasi = 0,10

10. Persediaan untuk lain-lain = 0,25 +

Elevasi Mercu Bendung = + 224,000

Tinggi bendung = Elevasi mercu bendung – Elevasi dasar sungai

= 224 – 220,5

= 3,5 m

1.4 Penentuan Lebar Efektif BendungLebar bendung adalah jarak antara pangkal bendung (abutment), sebaiknya

sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil.

Dalam menentukan lebar bendung, faktor utama yang dapat dipakai adalah

pertimbangan lebar sungai yang ada. Ketentuan untuk lebar maksimum bendung adalah

1.2 kali lebar rerata sungai pada ruas yang stabil. Hal ini mempunyai tujuan agar

setelah bendung dibangun, tidak terlalu banyak mengganggu aliran sungai.

Lebar efektif bendung (Be) dihubungkan dengan lebar bendung yang

sebenarnya / lebar mercu bendung (B) dengan persamaan :

Be = B – 2.(n.Kp + Ka). He

B = b – p - t

dimana : Be = lebar efektif bendung

B = lebar mercu bendung

b = lebar bendung (lebar sungai)

p = lebar pintu penguras

t = jumlah lebar pilar

Kp = koefisien kontraksi pilar

Ka = koefisien kontraksi dinding samping

He = tinggi tekan total di atas mercu

n = jumlah pilar

Data perencanaan lebar bendung :

Lebar bendung/sungai (b) = 56 x 1.2 = 67,2 m


Jumlah pilar (n) = 3

Tebal pilar utama = 2 m

Tebal pilar penguras = 1 m

Lebar pintu penguras (p) =

= 3,7 m, menggunakan 3 pintu masing-masing dengan lebar 1,35 m dan

ketiganya dipisahkan oleh pilar dengan tebal 1 m

Pilar direncanakan (dari tabel 4.3 KP-02 Bangunan Utama, hal.40)

Kp = 0,01 (pilar berujung bulat)

Ka = 0,1 (pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran

dengan 0,5 . H1 > F > 0,15 H1 )

Dengan dua pintu pembilas yang masing-masing 1,79 m, sehingga lebar mercu:

B = b – ( pembilas + pilar ) – pilar utama – dinding penahan

= 67,2 – ((3 x 1,35) +(2 x 1)) – 2 - (2 x 0,5)

= 58,15 m

Lebar efektif bendung :

Be = B – 2.(n.Kp + Ka). He

= 58,15 – 2.( 0.0.01+ 0,1). He

= 58,15– 0,2 He

1.5 Perencanaan Mercu Bendung1.5.1 Desain Mercu Bendung

Ada 2 tipe bendung yang biasa digunakan di Indonesia, yaitu :

Tipe Bulat

Tipe Ogee, ada 4 macam :

1. Ogee I 3. Ogee III

2. Ogee II 4. Ogee IV

Dalam perencanaan ini digunakan mercu bendung tipe Ogee II

Data-data teknis yang diketahui :

Lebar mercu bendung(B) = 58,15 m

Lebar bendung efektif (Be) = 58,25 – 0,2 He

Debit rencana (Q) = 68 m3/dt

Elevasi dasar sungai = + 220,5


Elevasi puncak bendung = + 224

Tinggi bendung (P) = 3,5 m

Perhitungan He :

Cd = 1,28 (asumsi)

Rumus :

Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5

68 = 1,28 . 2/3. (2/3. 9,81)0.5. (58,25 – 0,2He). He1.5

68 = 2,1823 (58,25 – 0,2He). He1.5

27,036 = (58,25 – 0,2He). He1.5

Dengan cara coba-coba didapat He = 0,60 m

Be = 58,25 – 0,2 (0,60)

= 58,13 m

A = Be ( P + He )

= 58,13 (3,5 + 0,60)

= 238,33 m2

V =

=

= 0,29 m2/dt

Hd = He - (V2 / 2g)

= 0,60 – (0,292 / 2 . 9,81)

= 0,60 m

Persamaan Bentuk Pelimpah Ogee I

X 1,85 = 2 . Hd 0,85 Y

X 1,85 = 2 . (0,60) 0,85 Y

Y = X 1,85

Y = 0,769. X 1,85

misal Y ‘ = 1

Y’ = 0,769. X 0,85

1 = 0,769. X 0,85

X 0,85 = 1,30

X = 1,25


maka :

Y = 0,769 . X 1,85

Y = 0,769 . (1,25) 1,85

Y = 1,162

Tabel Persamaan Bentuk Pelimpah Ogee I

X Y

0,10 0.011

0,20 0.039

0,30 0.083

0,40 0.141

0,50 0.213

0,60 0.299

0,70 0.398

0,80 0.509

0,90 0.633

1,00 0.769

1,25 1.162

Untuk Mercu Type Ogee I :

R1 = 0,20 x Hd Jarak R1 = 0,282 x Hd

= 0,20 x 0,60 = 0,282x 0,60

= 0,120 = 0,169

R2 = 0,50 x Hd Jarak R2 = 0,175 x Hd

= 0,50 x 0,60 = 0,175 x 0,60

= 0,30 = 0,105

1.5.2 Tinggi Muka Air di atas Mercu Bendung

Pengukuran tinggi muka air di atas mercu bendung dilakukan sedikit agak ke

hulu, yaitu sebelum air berubah bentuk permukaannya mengikuti kelengkungan mercu.

Besar debit yang melewati bendung :

Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5

dimana :

Be = lebar efektif bendung


He = tinggi total energi

Cd = C0 . C1 . C2 = koefisien debit

Koefisien debit (Cd) adalah hasil dari :

Co : konstanta (= 1,30)

C1 : fungsi P/Hd dan He/Hd

C2 : faktor koreksi untuk permukaan hulu

Langkah-langkah perencanaan Cd :

1. Asumsi Cd.

Menghitung Hd

V = =

Hd =

2. Co = 1,3 (konstanta)

3. Menghitung

4. Menghitung

5. Mencari C1 (KP 02 Bangunan Utama grafik 4.10 hal.49)

6. Menghitung

7. Mencari C2 (KP 02 Bangunan Utama grafik 4.7 hal 45)

8. Menghitung Cd = Co . C1 . C2

9. Apabila Cd asumsi = Cd hitung asumsi benar.

Perhitungan penentuan nilai Cd :

1. Cd asumsi = 1,28

Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5

68 = 1,28 . 2/3 . (2/3.9,81)0.5 . (58,13 – 0,26 He) . He1.5

68 = 2,182 . (58,13 – 0,26 He) . He1.5

31,164 = (29,32 – 0,24 He) .He1.5

He = 1,05

2. Be = 58,13 – 0,26 He

= 58,13 – 0,26 (1,05)

= 57,86 m


3. V = =

=

= 0,258 m/dt

4. Hd =

= 1,05 –

= 1,05 m

5. Co = 1,3 (konstanta)

6. = = 3,33

7. = = 1

8. Dari grafik didapatkan C1 = 0,985

9. = = 3,33

10. Untuk kemiringan muka hulu bendung 3 : 1, dari grafik didapat C2 = 1

11. Cd = Co . C1 . C2

= 1,3 x 0,985 x 1

= 1,2805 ≈ 1,28

Cd hitung (=1,2805) mendekati Cd asumsi (=1,28) ….. OK !!

1.5.3 Profil Muka Air di Atas Bendung

Langkah perhitungan :

1. Tentukan harga Z

2. Dengan coba-coba didapat nilai Yz

3. Hitung Vz dan Fz

4. Elevasi lereng bendung = elevasi mercu bendung – z

5. Elevasi muka air = elevasi lereng bendung + Yz

Persamaan yang digunakan :

1. Perhitungan Yz

2. Perhitungan Vz


3. Perhitungan Fr

4. Elevasi lereng bendung =287,256 – ∆Z

5. Elevasi muka air = Elevasi lereng bendung + Yz

Keterangan

Q = debit rencana yang mengalir = 59 m3/dt

Be = lebar efektif bendung = 31,35 m

Vz = kecepatan aliran air pada kedalaman kritis

Yc = kedalaman kritis

Fz = bilangan Froude

z = 0,185 m ( lihat peta)

Z = P + z = 3,5 + 0,185 = 3,685 m

Perhitungan profil aliran

= 0,945

Dengan coba-coba didapat nilai Yz = 0,12

= = 9,79


= 6,15

= 5,67

Tinggi air sebelum loncatan : Y1 = Yz = 0,12 m

Hasil perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel Profil Aliran

Z Yz Vz FrElevasi lereng

bendung

Elevasi muka air

0,500 0,418 223,880 291,024

1,000 0,330 223,380 290,436

1,500 0,284 222,880 289,890

2,000 0,254 222,380 289,360

2,500 0,232 221,880 288,838

3,000 0,215 221,380 288,321

3,500 0,201 220,880 287,807

3,685 0,190 220,695 287,296

1.5.4 Kontrol terhadap Kavitasi

R = 0,68 x Hd

= 0,68 x 0,60 = 0,408

=

= 2,573

Dari gambar 4.4. KP 02 Bangunan Utama hal. 43, didapat:

P/.g = - 0,3 He

= - 0,3 x 1,05

= - 0,315 ...................... > -1 (Aman!!)


Rumus :

Q = Cd. 2/3. (2/3.g)0.5. Be .He1.5

68 = 1,28 . 2/3 . (2/3.9,81)0.5 . (57,86 – 0,26 He) . He1.5

68 = 2,984 . (57,86 – 0,26 He) . He1.5

Dengan memasukkan nilai He tertentu didapatkan lengkung debit yang melimpah di

atas mercu.

Perhitungan selanjutnya ditabelkan.

Tabel Perhitungan Lengkung Debit di atas Bendung

Elevasi He (m)Be (m)

Q (m3/dt)

291,106 0,00 31,58 0,000291,206 0,10 31,55 2,177291,306 0,20 31,52 6,153291,406 0,30 31,50 11,294291,506 0,40 31,47 17,374291,606 0,50 31,45 24,262291,706 0,60 31,42 31,866291,806 0,70 31,39 40,123291,906 0,80 31,37 48,980291,993 0,90 31,34 57,176

1,00 57,601,05 57,86

Gambar Lengkung Debit di atas Pelimpah


1.6 Perencanaan Kolam Olakan1.6.1 Kedalaman Air Saat Mulai Meloncat

Hd He

P

Z

z Yz Y2

Data Perencanaan :

He : 1,05 m

Be : 57,86 m

Z : 0,185 m

Y2 : m

P : 3,5 m

Q : 68 m3/dt

V2 : 1,01 m/dt

q : 1,87 m/dt


Tinggi kecepatan (hv) =

∆H = ( P + ∆Z + He) – (Y2 + hv)

= (3,85 + 0,185 + 0,88) – (1,861 + 0,052)

= 3,01 m

= 0,71 m

= = 4,25 … 2,4

Dari gambar grafik 4.22 (KP-02) diperoleh Rmin/hc = 1,65


Gambar Jari-jari Minimum Bak

Rmin = 1,65 x hc

= 1,65 x 0,71

= 1,17 m

1.6.2 Kedalaman Konjugasi (Loncatan Air)

Data Perencanaan:

Y2 = 1,861 m

Be = 31,34 m

Q = 68 m3/dt

V2 = 1,01 m/dt

=

= 1,913 m

Rrencana = 2,5 x H2 = 2,5 x h2

= 2,5 x 1,913

= 4,782 m

Lantai lindung (a) = 0,1 Rrencana


= 0,1 x 4,782

= 0,478 m

1.6.3 Panjang Loncatan Hidrolis

Loncatan hidrolis yaitu naiknya air secara tiba-tiba dari air yang mengalir

dengan kecepatan tinggi berkedalaman rendah bergabung dengan air yang mengalir

dengan kecepatan rendah dan berkedalaman tinggi.

Tinggi loncatan hidrolis tergantung dari kecepatan dan banyaknya air yang

meloncat. Untuk loncatan hidrolis harus diperhitungkan agar kedalaman air di hilir tidak

kurang dari kedalaman konjugasi, karena loncatan akan bergerak ke hilir sehingga

loncatan akan menghempas bagian sungai yang tidak terlindungi dan umumnya

menyebabkan penggerusan yang luas.

Panjang loncatan hidrolis dapat didefinisikan sebagai jarak antara permukaan

depan loncatan hidrolik sampai suatu titik pada permukaan depan suatu gulungan

ombak yang menuju ke hilir.

Rumus untuk perhitungan panjang loncatan hidrolis :

1. Rumus yang menunjukkan panjang loncatan sebagai fungsi Fr :

Rumus berdasarkan KP-04

Lj = 5 (n + y2)

= 5 (0,2692 + 1,779)

= 10,693 m

1.6.4 Elevasi Dasar Kolam Olakan

Aliran yang melalui mercu pelimpah mempunyai kecepatan yang sangat tinggi,

dengan kondis aliran superkritis dapat menimbulkan kerusakan berupa penggerusan

pada bagian pelimpah (belakang), sehingga akan dapat menyebabkan terganggunya

stabilitas bendung tersebut. Untuk menghindari hal tersebut, perlu upaya untuk

mengubah kondisi aliran superkritis, yaitu dengan meredam energi aliran tersebut.

Untuk itu ada beberapa tipe peredam energi, antar lain :

- Type loncatan (Water jump Type)

- Type Kolam Olakan (stilling Bazin Type)

- Type Bak Pusaran (Roller Bucker type)


Pada percobaan bendung ini, untuk peredam energi dipilih type kolam olakan,

dalam hal ini kolam olakan datar. Kolam olakan datar mempunyai empat tipe yang

dibedakan menurut hidrolika alirannya dan konstruksi (kondisi).

Dari perhitungan sebelumnya diketahui :

Elevasi dasar bendung = + 287,256

Y1 = 0,19 m

Y2 = 1,861 m

z = 0,185 m elevasi peta +287,071

Maka : Elevasi dasar kolam olak = elevasi dasar bendung – z

= + 287,256 – 0,185

= + 187,071

1.6.5 Dimensi Kolam Olakan

Data teknis Perencanaan :

Fr = 7,296

V = 1,01 m/dt

Untuk Fr > 4,5 dan V < 18 m/dt, maka digunakan Kolam Olakan USBR Tipe III

kedalaman air di kolam olakan.


Yb = Y2 = 1,861 m

Panjang kolam olakan (Lb)

Lb = 2,7 . Yb

= 2,7 x 1,861

= 5,025 m Tinggi (qc), panjang (Pc), dan lebar (bc) chute block :

Qc = Pc = bc = Yj = 0,19 m

Tinggi end sill (ambang ujung )

As = = = 0,266 m

Jarak antara chute block (Sc):

Sc = Yj = 0,19 m

Tinggi block halang (n3) :


n3 =

=

= 0,356Lebar dan jarak antara block halang (n) :

n = 0,75 . n3

= 0,75 . 0,356

= 0,267 m

Jarak antara buffle block dengan chute block ( La ) :

Jarak antara dinding dengan chute block ( dc ) :

Jarak antara dinding dengan buffle block ( db ) :

Tebal ujung atas buffle block ( tb ) :

kelompokan ogee type 1

Documents