perencanaan bangunan utama
DESCRIPTION
Perencanaan Bangunan UtamaTRANSCRIPT
-
4/23/2013
1
Bangunan Utama Bendung Tetap
SISTEM DANBANGUNAN IRIGASI
Bangunan Pengelak (Bendung)
Bangunan Pembilas
Bangunan Pengambilan
Kantong Lumpur
Saluran Induk
Saluran Pembilas
SKEMABENDUNG TETAP
1
2
3
4 5
6
2
sungai
1
2
3
5
4
6
-
4/23/2013
2
Tubuh Bendung
Terdiri dari ambang tetap dan mercu bending dengan bangunan peredam energy
Letak kurang lebih tegak lurus arah aliran sungai saat banjir sedang dan besar
Bangunan Pengambilan
Terdiri dari: lantai/ambang dasar, pintu, dinding, pilar penempatan pintu, saringan
sampah, jembatan pelayan, rumah pintu, saringan batu, dan pelengkap lainnya
Merupakan satu kesatuan dengan bangunan pembilas dan tembok pangkal di hulunya.
Biasanya dilatakkan tegak lurus atau menyudut (450 600) terhadap sumbu bangunan
pembilas.
Diupayakan di tikungan luar aliran sungai untuk mengurangi sedimen yg masuk ke
saluran
TATA LETAK BENDUNG & BANGUNAN PELENGKAP .. (1)
Bangunan Pembilas
Terdiri dari: undersluice atau tanpa undersluice, pilar penempatan
pintu, pintu bilas, jembatan pelayan, rumah pintu, saringan batu,
dan perlengkapan lainnya
Merupakan satu kesatuan dengan bangunan pengambilan.
Diletakkan di sisi bentang sungai dan bagian luar tembok pangkal
bendung
TATA LETAK BENDUNG & BANGUNAN PELENGKAP .. (2)
-
4/23/2013
3
Bangunan Pelengkap
Tembok Pangkal, sayap bendung, lantai hulu (koperan) dan dinding
tirai (cut off), pengarah arus, tanggul banjir, penangkap sedimen
atau tanpa penangkap sedimen, tangga, penduga muka air, dll.
TATA LETAK BENDUNG & BANGUNAN PELENGKAP .. (3)
1. BANGUNAN PENGELAK (BENDUNG)
Bendung Tetap Bendung Gerak
Foto: Bendung Colo, Wonogiri (Jateng) Foto: Bendung Gerak Bengawan Solo, Desa Padang, Kec.Trucuk, Bojonegoro
-
4/23/2013
4
Sungai; dipilih pada lokasi yang aman
Elevasi; elevasi muka air yang diperlukan, beda tinggi
kantong lumpur untuk membilas, beda tinggi energi untuk
meredam energi pada kolam olak
Topografi;cukup untuk membuat kompleks bangunan
utama, tanggul, trase saluran primer murah.
Kondisi Geologi pada lokasi; daya dukung tanah
Metode Pelaksanaan
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PEMILIHAN LOKASI
Sungai; dipilih pada lokasi yang aman
Elevasi; elevasi muka air yang diperlukan, beda tinggi
kantong lumpur untuk membilas, beda tinggi energi untuk
meredam energi pada kolam olak
Topografi;cukup untuk membuat kompleks bangunan
utama, tanggul, trase saluran primer murah.
Kondisi Geologi pada lokasi; daya dukung tanah
Metode Pelaksanaan
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PEMILIHAN LOKASI
-
4/23/2013
5
Perkiraan elevasi puncak bendung yg diperlukan:
Elevasi puncak: Elevasi genangan sawah tertinggi yg akan diairi+ kehilangan energi dari bangunan pengambilan sampai sawahtertinggi.
Deskripsi:
Elevasi sawah tertinggi = X
Tinggi genangan = 0.1 m
Kehilangan energi = 1.4 m
Sehingga, Elevasi Puncak Bendung = X + 1.5 m
ELEVASI PUNCAK BENDUNG (MERCU) ..(1)
(diperkirakan, jika belum diketahuipanjang saluran induk)
Kontrol Perkiraan ELevasi Puncak Bendung.
Elevasi dasar pintu pengambilan = Elevasi dasar sungai + tinggi aman yg diperlukan agar sedimen tidak terbawamasuk ke saluran (KP 02, 1986 hal. 86)
Elevasi bukaan maksimum pintu pengambilan sekurang-kurangnya 10 cm di bawah elevasi puncak bendung (KP 02, 1986 hal. 86).
Tinggi bukaan maksimum pintu pengambilan a diperkirakanantara 0.4 1.4 m
ELEVASI PUNCAK BENDUNG (MERCU) ..(2)
-
4/23/2013
6
Profil Mercu
Profil Peredam Energi
PROFIL BENDUNG
Profil mercu
Profil peredam energi
Tipe Bulat
Tipe Bulat dengan satu jari-jari
Tipe Bulat dengan dua jari-jari
TIPE MERCU (1)
R R1 R21
1
1
1
-
4/23/2013
7
Mercu Bulat dengan satu jari-jari
Tinggi mercu (p): 0,5H p < 4 m Tinggi muka air di atas mercu
dihitung dengan rumus Bunchu
= Q = debit banjir rencana m = koefisien pengaliran = 1,33 b = lebar bendung g = percepatan gravitasi d = tinggi air di atas mercu h = tinggi air di hulu bending = 1,5d k =tinggi kecepatan aliran
TIPE MERCU (2)
Tinggi mercu (p) dan jari-jari mercu harus
ditetapkan terlebih dahulu.
Selanjutnya digunakan rumus-rumus berikut:
= 1,49 0,018 5
=4
27
1
+
R
EGL
dhH
p
=
2
1
1
TIPE MERCU (3)
Tipe Ogee
-
4/23/2013
8
TIPE MERCU (4)
Tipe Ogee
TIPE MERCU (5)
Tipe Ogee
Persamaan Kurva
1n
d d
Y X
h K h
=
Kemiringan
sisi huluK n
Vertikal 2,000 1,850
3 : 1 1,936 1,836
3 : 2 1,939 1,810
1 : 1 1,873 1,776
-
4/23/2013
9
PANJANG MERCU (LEBAR BENTANG BENDUNG) ..(1)
Lebar Efektif Bendung:
Beff = lebar efektif bendung (m)
B = lebar sesungguhnya (m)
N = jumlah pilar
Kp = koefisien konstraksi pada pilar
Ka = koefisien konstraksi pada dinding samping
H1 = tinggi tekanan total di atas mercu (m)
Nilai Ka dan Kp lihat di Tabel 4.1. SPI-KP-02 hal: 40
PANJANG MERCU (LEBAR BENTANG BENDUNG) ..(2)
( )eff 12. . .p aB B N K K H= +
-
4/23/2013
10
PROFIL ALIRAN
R
EGL
hz
hd
2
2
zV
g
z
( )2z d zV g z h h= +
z
eff z
QV
B h=
. (a)
.. (c)
Dari Persamaan (b) dan
(c) diperoleh:
( )2 0.5zV g H z= +
Persamaan (a) disederhanakanmenjadi (lihat KP-02, Hal. ):
.. (b)
( )2 0.5z
eff
Qh
B g H z=
+
Kolam Olak
Tipe VlughterKOLAM OLAK (PEREDAM ENERGY)
R
EGL
hz
2
2
zV
g
RR
z
t
D
L
-
4/23/2013
11
Kolam Olak
Tipe Schoklitsch
KOLAM OLAK (PEREDAM ENERGY)
R
EGL
hz
hd
2
2
zV
g
z
R
R
Kolam Olak
Tipe Bucket
KOLAM OLAK (PEREDAM ENERGY)
R
EGL
hz
hd
2
2
zV
g
z
R
R
-
4/23/2013
12
Kolam Olak
Tipe USBR
KOLAM OLAK (PEREDAM ENERGY)
R
EGL
hz
hd
2
2
zV
g
z
Kolam Olak
USBR Tipe III
KOLAM OLAK (PEREDAM ENERGY)
-
4/23/2013
13
Loncatan Hidrolik
DESAIN PEREDAM ENERGI
z
H1
y1y2
H2
v1
Garis energi hulu
Garis energi hilir
-
4/23/2013
14
Direncanakan aliran tenggelam : y2 > 2/3H1
Kecepatan awal loncatan:
Kedalaman konjugasi:
LONCATAN HIDROLIK
( )1 11 1
2 0.5V g H z
q V y
= +
=
( )2 12 1 8 1u
yFr
y= +
1
u
VFr
gy=
yu = Kedalaman air di awal loncat air = y1
Fr = Froude number
Jika aliran tenggelam (kedalaman air di hilir > H), makatidak diperlukan peredam energy.
Panjang kolam olakan perlu:
PEREDAM ENERGI
25( )jL n y= +
-
4/23/2013
15
Data-data:
Debit Rencana ; Qd = 58.0 m3/detik
Elevasi Sawah Tertinggi = +614.0 m
Elevasi dasar sungai hulu = + 613.0 m
ELevasi Dasar sungai hilir = +612.5 m
Lebar dasar sungai = 20 m
Jumlah pilar = 1, lebar = 1.5 m
Saat hujan air sungai banyak membawa pasir
CONTOH DESAIN
DATA-DATA PERENCANAAN
No Keterangan
1 Debit Banjir Rencana ; Q = 58.0 m3/detik
2 Elevasi sawah Tertinggi = 614.0 m
3 Elevasi Dasar Sungai di Hulu = 613.0 m
4 Elevasi Dasar Sungai di Hilir = 612.5 m
5 Lebar Dasar Sungai = 20.0 m
6 lebar Pilar = 1.5 m
7 Jumlah pilar = 1
8Koefisen Kontarksi
Abutment; Ka = 0
9 Koefisien Kontraksi Pilar ; Kp = 0.01
8
Saat hujan banyak
membawa pasir, sehingga
elevasi ambang dari dasar
sungai
= 1.0 m
9 Tinggi Pintu Pengambilan = 1.4 m Tinggi Pintu Pengambilan : 0.4 - 1.4 m
-
4/23/2013
16
A Elevasi Puncak Bendung = 615.5 m (sudah mencukupi)
BPerkiraan Tinggi Bendung
perlu, p = 2.5 m
p = tinggi ambang pengambilan + tinggi pintu
+ 0.1
CElevasi Puncak Berdasarkan
Tinggi Bendung= 615.5 m Elevasi dasar sungai + p
D Lebar Netto Bendung ; B = 18.5 m Lebar sungai - lebar pilar
E Tinggi air di atas mercu ; d = 0.828 m Digunakan Rumus Bunchu
F Tinggi energi di hulu ; H = 1.24 m H = 1.5d
Lebar Efektif Bendung ; Beff = 18.48 m
G Jari-jari Lengkung Mercu ; R = 1.0 m R = 0.7H - H
H Koefisien Pengaliran ; m = 1.2357 Digunakan Rumus Bunchu & Verwoerd
ITinggi Kecepatan aliran di
hulu; k = 0.0309 m
JTinggi muka air di atas
mercu terkoreksi; d = 0.870 m Digunakan Rumus Bunchu
K Tinggi energi di hulu ; H = 1.305 m H = 1.5d
LTinggi Muka Air di hulu
Bendung; h = 1.27 m h = H - k
1.5Q mbd g=
2
1.49 0.018 5h
mR
=
2
2 34 1
27k m h
h p
= +
( )eff 2. . .p aB B N K K H= +
1.5Q mbd g=
PROFIL MUKA AIR
Dari x = 0 ke hulu dihitung dengan backwater
Dari x = 0 ke hilir digunakan rumus
611
612
613
614
615
616
617
618
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Profil Bendung
z
eff z
QV
B h=
( )2 0.5zV g H z= +
( )2 0.5z
eff
Qh
B g H z=
+
hz
-
4/23/2013
17
KOLAM OLAKAN
Kedalaman aliran di awal loncat ; yu = 0.35 m
Kecepatan aliran di awal loncat ; V1 = 8.917 m/detik
Froude Number ; Fr = 4.8
Kedalaman loncat air ; y2 = 0.929 m
Jika tinggi ambang di ujung ; n = 0.4 m
Maka Panjang kolam olakan
yang diperlukan; Lj = 6.645
( )1 11 1
2 0.5V g H z
q V y
= +
=
1
u
VFr
gy=
( )2 12 1 8 1u
yFr
y= +
25( )jL n y= +
Dekat dengan Bangunan Pembilas dan as Bendung
BANGUNAN PENGAMBILAN ..(1)
-
4/23/2013
18
Pengambilan duasisi
BANGUNAN PENGAMBILAN ..(2)
Dua pengambilan di satu sisi bendung:
Salah satu pintu pengambilan ditempatkan di pilar pembilas
Tebal pilar pembilas 2 m Gorong-gorong untuk menyeberangkan aliran ditempatkan di tubuh
bendung
Kecepatan aliran di gorong2 dibuat sekitar 2.5 m/det
Sebaiknya dibuat fasilitas pembilasan di pengeluaran gorong2
BANGUNAN PENGAMBILAN ..(3)
-
4/23/2013
19
Duapengambilan di satu sisi
BANGUNAN PENGAMBILAN ..(4)
Ambang pengambilan/lantaihulu
Pintu dan perlengkapannya
Dinding penahan banjir
Pilar penempatan pintu jikapintu lebih dari satu
Jembatan pelayanan
Rumah pintu
Saringan sampah
Sponeng dan sponeng cadangan
KOMPONEN BANGUNAN PENGAMBILAN
-
4/23/2013
20
Kapasitas pengambilan minimum 1,2 kali kebutuhan pengambilan.
Elevasi atas lubang pintu pengambilan diambil 10 cm di bawahelevasi puncak bendung.
Jika pengambilan digabung dengan pembilas terbuka, elevasi ambangpengambilan disesuaikan dengan jenis sedimen di sungai:
Lanau: minimum 0.5 m dari dasar sungai
Pasir dan kerikil: minimum 1.0 m dari dasar sungai
Bongkahan batu: minimum 1.5 m dari dasar sungai
KRITERIA BANGUNAN PENGAMBILAN
Tidak menimbulkan sedimentasidan turbulensi di hulu pengambilan.
Pengambilan dengan pintu lebihdari satu, sebaiknya pilardimundurkan supaya aliran masuklebih mulus (mengurangiturbulensi)
Lebar satu pintu 2.5 m
KRITERIA BANGUNAN PENGAMBILAN
-
4/23/2013
21
Kecepatan aliran diperkirakan:
Dalam Kondisi biasa
BANGUNAN PENGAMBILAN
DEBIT PENGAMBILAN
-
4/23/2013
22
Elevasi mercu bendung direncanakan 10 cm di atas elevasibukaan maksimum pengambilan
BANGUNAN PENGAMBILAN
Pengambilan tipe tidak tenggelam (a) dan tipe tenggelam (b)
Dibuat pada tempat yg tepat, menghindari masuknyasedimen.
Biasanya diambil di sisi luar tikungan sungai
Sedimen yg masuk dipengaruhi oleh jari-jari tikungan, suduttikungan, posisi pengambilan thd pembagian sedimenlayang.
Digunakan pendekatan empiris Habermaas.
PENGAMBILAN BEBAS ..(1)
-
4/23/2013
23
PENGAMBILAN BEBAS ..(2)
Agar mampu mengakomodasi tinggi muka air yang berubah-ubah pengambilan direncanakan sebagai pintu aliran bawah
PENGAMBILAN BEBAS ..(3)
-
4/23/2013
24
Q = debit pengambilan (m3/s)
K = Faktor untuk aliran tenggelam (Lihat Gambar 4.29)
= Koefisien debit (lihat Gambar 4.30)
a = tinggi bukaan pintu (m)
B = Lebar pintu (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h1 = kedalaman air di depan pintu di atas ambang (m)
PENGAMBILAN BEBAS ..(4)
1Q K a B 2gh=
PENGAMBILAN BEBAS ..(5)
Gambar 4.29. Koefisien K untuk debit aliran tenggelam (Schmidt)
-
4/23/2013
25
PENGAMBILAN BEBAS ..(6)
Gambar 4.30
Lantai pembilas merupakan kantong tempat mengendapnyabahan-bahan kasar di depan pembilas pengambilan.
Sedimen yang terkumpul dapat dibilas dengan jalan membukapintu pembilas secara berkala guna menciptakan aliranterkonsentrasi tepat di depan pengambilan.
Kriteria Perencanaan:
lebar pembilas ditambah tebal pilar pembagi sebaiknya sama dengan 1/6 1/10 dari lebar bersih bendung (jarak antara pangkalpangkalnya), untuk sungai-sungai yang lebarnya kurang dari 100 m.
lebar pembilas sebaiknya diambil 60% dari lebar total pengambilantermasuk pilar-pilarnya.
BANGUNAN PEMBILAS ..(1)
-
4/23/2013
26
Panjang dinding pemisah, dapat diberikan harga empiris.
Dalam hal ini sudut a pada Gambar 5.4 sebaiknya diambilsekitar 600 sampai 700.
BANGUNAN PEMBILAS ..(2)
Gambar 5.4. GeometriBangunan Pembilas
Pintu dengan bagian depan terbuka memiliki keuntungan-keuntungan
berikut:
ikut mengatur kapasitas debit bendung, karena air dapat mengalir melalui
pintu-pintu yang tertutup selama banjir.
pembuangan benda-benda terapung lebih mudah, khususnya bila pintu dibuat
dalam dua bagian dan bagian atas dapat diturunkan (lihat juga Gambar 5.13c).
Kelemahan-kelemahannya:
sedimen akan terangkut ke pembilas selama banjir; hal ini bisa menimbulkan
masalah, apalagi kalau sungai mengangkut banyak bongkah. Bongkah-bongkah
ini dapat menumpuk di depan pembilas dan sulit disingkirkan.
benda-benda hanyut bisa merusakkan pintu.
BANGUNAN PEMBILAS ..(3)
-
4/23/2013
27
Jika bongkah yang
terangkut banyak,
kadang-kadang lebih
menguntungkan untuk
merencanakan
pembilas samping
(shunt sluice)
BANGUNAN PEMBILAS ..(4)
Pembilas bawah direncana untuk mencegah masuknya angkutansedimen dasar fraksi pasir yang lebih kasar ke dalampengambilan.
Mulut pembilas bawah ditempatkan di hulu pengambilan di mana ujung penutup pembilas membagi air menjadi dua lapisan: lapisan atas mengalir ke pengambilan dan lapisan bawahmengalir melalui saluran pembilas bawah lewat bendung
Apabila benda-benda hanyut mengganggu eksploitasi pintupembilas sebaiknya di pertimbangkan untuk membuat pembilasdengan dua buah pintu, di mana pintu atas dapat diturunkanagar benda-benda hanyut dapat lewat
PEMBILAS BAWAH
-
4/23/2013
28
(Undersluice)
PEMBILAS BAWAH
Dimensi-dimensi dasar pembilas bawah adalah:
tinggi saluran pembilas bawah hendaknya lebih besar dari 1,5 kali diameter terbesar sedimen dasar di sungai
tinggi saluran pembilas bawah sekurang-kurangnya 1,0 m,
tinggi sebaiknya diambil 1/3 sampai 1/4 dari kedalaman air di depanpengambilan selama debit normal.
Dimensi rata-rata dari pembilas bawah yang direncanakan dandibangun berkisar dari:
5 sampai 20 m untuk panjang saluran pembilas bawah
1 sampai 2 m untuk panjang tinggi saluran pembilas bawah
0,20 sampai 0,35 m untuk tebal beton bertulang.
PEMBILAS BAWAH
-
4/23/2013
29
KANTONG LUMPUR ..(1)
KANTONG LUMPUR ..(2)
-
4/23/2013
30
Jenis tanah yang mengendap di kantong lumpur adalah pasir sedang dengan ukuran butir 0,2 mm, memiliki kecepatan endap = 0,02 m/detik.
Debit rencana pengambilan Q = 2,62 m3/detik
Dalam perencanaan ini diasumsikan bahwa air yang masuk dari pintu pengambilan membawa sedimen dengan konsentrasi 0,1 %o yang harus diendapkan.
Direncanakan interval waktu pembilasan adalah T = 1 minggu.
CONTOH PERENCANAAN KANTONG LUMPUR ..(1)
Volume sedimen yang harus ditampung
Vs = 0,0001*Q*T
= 0,0001*2,62*(7* 24*3600)
= 158,458 m3.
Luas saluran yang diperlukan :
L*B = Q/w = 2.62/0.02 = 131 m2
Lebar kantong lumpur ditetapkan B = 6,0 m sehingga panjang kantong lumpur minimal :
L = 131 / 6 = 21,833 m
ditetapkan panjang kantong lumpur
L = 22,0 m
CONTOH PERENCANAAN KANTONG LUMPUR ..(2)
-
4/23/2013
31
Kecepatan aliran di kantong lumpur direncanakan v = 0,4 m/detik sehingga luas tampang melintang aliran di kantong lumpur dapat dihitung :
A = Q / v = 2,62 / 0,4 = 6,55 m2
Kedalaman aliran
h = A / B = 6,55 / 6,0 = 1,092 m
Kedalaman tersebut dihitung pada saat kantong sedimen dalam keadaan penuh.
Kedalaman sedimen pada saat kantong penuh:
CONTOH PERENCANAAN KANTONG LUMPUR ..(3)
ss
V 158.458h 1.2m
BL 6*22= = =
Kemiringan dasar kantong sedimen direncanakan dengan koefisien kekasaran Strickler ks = 40:
CONTOH PERENCANAAN KANTONG LUMPUR ..(4)
2 2
s 2/3 2/3
s
v 0.4i 0.005
k (B . h) 40(6*1.092)= = =
-
4/23/2013
32
Sehingga kedalaman kolam lumpur ditentukan sebagai berikut:
Di hulu : h1 = 1,2 m
Di hilir : h2 = 1,3 m
Pada saluran diberikan freeboard setinggi 0,4 m.
CONTOH PERENCANAAN KANTONG LUMPUR ..(5)