51
2.5.3. KRITERIA PERENCANAAN BENDUNG 2.5.3.1. Perhitungan Hidrolis Bendung
a. Menentukan Elevasi Mercu Bendung
Tinggi bendung adalah perbedaan tinggi elevasi mercu bendung dengan elevasi dasar sungai permukaan lantai depan bendung. Sesuai dengan
maksud pembangunan bendung yaitu meninggikan air pada sumbernya sehingga dapat membawa air irigasi ke seluruh daerah irigasi secara gravitasi
dan harus dapat memenuhi tinggi air minimum yang diperlukan untuk seluruh areal persawahan yang diairi.
Dengan demikian, elevasi mercu bendung ditentukan dengan elevasi tertinggi diantara yang diperlukan oleh sawah tertinggi setelah ditambah
seluruh kehilangan energi pada bangunan pengambilan utama, pintu pengambilan dan kantong lumpur.
Tinggi bendung P = elevasi–elevasi dasar sungai Rumus lebar efektif bendung dalam Erman dkk, 2002 adalah sebagai
berikut : B
e
= B – 2 n . K
p
+ K
a
H
1
…...2.52 dimana :
B = jarak antar pangkal bendung dan atau tiang m n = jumlah pilar
K
p
= koefisien kontraksi pilar K
a
= koefisien kontraksi pangkal bendung B
s
= leber pintu penguras m H
1
= tinggi energi m
Tabel 2.9. Harga-harga Koefisien Kontraksi
Keterangan Kp Untuk pilar berujung segi empat dengan sudut-sudut yang
dibulatkan pada jari-jari yang hampir = 0,1 dari tebal pilar. Untuk pilar berujung bulat.
Untuk pilar berujung runcing 0,002
0,010
52 Keterangan Ka
Untuk pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu 90
o
ke arah aliran.
Untuk pangkal tembok bulat dengan tembok hulu 90
o
ke arah aliran dengan 0,5 r 0,5 H
I
Untuk pangkal tembok bulat dimana r 0,5 H
I
dan tembok hulu tidak lebih dari 45
o
ke arah aliran 0,20
0,10
b. Menentukan Tipe Mercu Bendung
Dipilih tipe OGEE karena pada mercu tipe OGEE tidak akan terjadi tekanan sub-atmosfir pada permukaan mercu saat bendung mengalirkan air
pada debit rencana. Dan untuk debit yang lebih rendah, air akan memberikan tekanan ke bawah pada mercu.
Perhitungan mercu bendung OGEE : Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
Q = C
d
.23. g
. 3
2 .B
e
.H
1 1.5
………2.53 dimana :
Q = debit rencana m
3
det B
e
= lebar efektif bendung m H
1
= tinggi energi di atas mercu m g = percepatan gravitasi = 9,8 mdet
2
C
d
= koefisien debit C
d
= C .C
1
.C
2
………2.54 koefisien C
d
adalah hasil dari : - C
o
yang merupakan konstanta =1,30 - C
1
yang merupakan fungsi ph
d
dan H
1
- C
2
yang merupakan fungsi pH
1
dan kemiringan muka hulu bendung V =
A Q
………2.55 A = B
e
p + H
1
………2.56 H
d
= H
1
– K ………2.57
53 K =
g V
2 ………2.58
jadi elevasi diatas mercu = Elevasi +H
d
………2.59 untuk dimensi mercu OGEE
R
1
= 0,2 H
d
………2.60 R
2
= 0,5 H
d
………2.61 Koordinat permukaan mercu
X
n
= K . H
d n-1
. y ………2.62
c. Perhitungan Kolam Olak
Untuk mencari kedalaman kritis dalam Erman dkk, 2002 digunakan rumus sebagai berikut :
h
c
=
3 2
g q
………2.63 dimana :
q = debit per lebar satuan m
3
det.m = Q B
e
h
c
= kedalaman kritis m g = percepatan gravitasi 9,8 mdet
d. Perhitungan Jari-jari Kolam Olakan
Untuk mencari jari-jari minimum digunakan rumus sebagai berikut : R
min
= n . H
c
……….2.64 Elevasi energi
= elevasi dasar hulu + P + H
1
.………2.65 Elevasi muka air hulu = elevasi mercu + h
d
……….2.66 Elevasi mercu
= elevasi dasar + P ……….2.67 Elevasi dasar hilir = elevasi mercu – R
.min
……….2.68
2.5.3.2. Bangunan Pengambilan a. Mencari Tinggi Bukaan Bangunan Pengambilan Primer
Untuk mencari tinggi bukaan pada bangunan pengambilan saluran primer dalam Erman dkk, 2002 digunakan rumus sebagai berikut :
z g
b a
Q
n
. .
2 .
. µ
= …..2.69
54 dimana :
Q
n
= debit rencana m
3
det µ
= koefisien debit a
= tinggi bukaan m b
= lebar bukaan m g
= gaya gravitasi = 9,8 mdtk
2
z = kehilangan energi m
b. Perhitungan Kantong Lumpur
Untuk mencari volume kantong lumpur digunakan rumus sebagai berikut : V = 0,0005 . Q
n
. T ……2.70
dimana : V
= volume kantong lumpur mdet Q
n
= debit rencana m
3
det T
= jarak waktu pembilasan det
c. Luas Permukaan Rata-rata Kantong Lumpur
Untuk mencari luas permukaan rata-rata kantong lumpur digunakan rumus sebagai berikut :
A
n
= Q
n
V
n
.……2.71 A
n
= b + m . h
n
. h
n
.........2.72 keliling basah P = b + 2 . h
n
2
1 m +
…….2.73 jari-jari hidrolis R
n
=
n n
Q A
...…..2.74 Penentuan I
n
kantong sedimen hampir penuh I
n
=
2 3
2 2
Ks R
Vn ..……2.75
dimana : I
n
= kemiringan kantong lumpur V
n
= kecepatan aliran mdet K
s
= koefisien
kekasaran manning
55
d. Penentuan I
s
Pembilasan Kantong Lumpur Kosong
Sedimen di atas kantong lumpur berupa pasir kasar, kecepatan aliran untuk pembilasan diambil v
s
sebesar 1,50 mdet. Q pembilas Q
s
= 1,20 . Q
n
………2.76 A
s
= Q
s
V
s
………2.77 Lebar dasar b, A
s
= b. h
s
.……...2.78 keliling basah P = b + 2 . h
s
………2.79 R
s
= A
s
P ………2.80
I
s
=
2 3
2 2
s s
s
K R
V ………2.81
Cek bilangan Froude F
r
F
r
=
s s
h g
V .
1 ………2.82
V
s
= kecepatan pembilasan = 1,5 mdet g
= percepatan gravitasi = 9,8 mdet
2
Panjang kantong lumpur L V
= 0,5 . b . l + 0,5 I
s
– I
n
.L.b ………2.83 I
s
= kemiringan saluran I
n
= kemiringan kantong lumpur
2.5.3.3. Bangunan Pembilas Kantong Lumpur
Bangunan pembilas kantong lumpur tidak boleh menjadi gangguan selama pembilasan, oleh karena itu tidak boleh tenggelam.
Luas basah harus ditambah dengan menambah kedalaman air. B . h
s
= b
nf
. h
f
………2.84 dimana :
B = lebar dasar kantong m h
s
= kedalaman air pembilas m b
nf
= lebar bersih bukaan pembilas m h
f
= kedalaman air pada bukaan pembilas m A
f
= n + m h
56 Kemiringan saluran yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus Strickler :
I
f
=
2 3
2 2
.
f s
f
R K
V ………2.85
V
f
= K
s
. R
f
3 2
. I
f
2 1
………2.86 P
f
= b + 2h
2
1 m +
R
f
=
f f
P A
………2.87 dimana :
V
f
= kecepatan aliran pada kantong lumpur mdet K
s
= koefisien strickler P
f
= keliling basah saluran kantong lumpur m A
f
= luas basah saluran kantong lumpur m
2
2.5.3.4. Bangunan Pengambilan Utama Intake
Untuk mencari tinggi bukaan pada bangunan pengambilan utama intake digunakan rumus sebagai berikut :
Q = µ . b .a .
z g.
. 2
………2.88 dimana :
Q = debit rencana = m
3
det µ = koefisien debit 0,8
b = lebar bukaan m a = tinggi bukaan m
g = gravitasi = 9,8 mdet
2
z = kehilangan energi m
2.5.3.5. Perhitungan Pintu Penguras
Untuk mencari debit penguras pada bangunan pintu penguras digunakan rumus sebagai berikut :
Q = µ .b.p.
z g.
. 2
………2.89
57 dimana :
Q = debit penguras m
3
det µ = koefisien debit
b = lebar pintu m p = tinggi bendung m
g = gravitasi = 9,8 mdet
2
z = 13.P
h
p
= tinggi penguras = 23.P m Besar kecepatan penguras v
p
= z
g. .
2 ………2.90
Besar kecepatan kritis v
c
= 1,50.C.d ………2.91
Agar berfungsi baik v
p
v
c
………2.92
2.5.3.6. Perhitungan Konstruksi Pintu
Perhitungan beban yang digunakan adalah sebagai berikut : Lebar pintu m
σ kayu = tegangan ijin kayu kgm
2
γ air = berat jenis air = 1 tonm
3
Tekanan hidrostatis pada pintu P = 12. γ .H
2
……2.93 Momen yang timbul M
= 18. q.l
2
..…..2.94 W = 16.h.t
2
..…..2.95
Menentukan tebal pintu
Ukuran kayu dapat kita tentukan dengan memakai rumus tegangan ijin
sebagai berikut :
σ = M W ..…..2.96
Ukuran Stang Pengangkat Pintu
Ukuran stang pengangkat pintu dapat kita tentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
F stang = ¼. π .d
2
..…..2.97 Momen Inersia = 164.
π . d
2
..…..2.98
58
a. Akibat gaya tarik pintu bergerak ke atas
Perhitungan akibat gaya tarik pintu bergerak ke atas adalah sebagai berikut :
Berat pintu + stang G
1
= berat sendiri stang + berat penyambung + berat daun pintu. ....…..2.99
Tekanan air = ½P
1
+ P
2
.b.h.air ..…..2.100
Gaya gesek = f
gsk
.tekanan air .….. 2.101
Total gaya = berat sendiri pintu + gaya gesek ..…..2.102 Kontrol terhadap tegangan adalah dengan rumus sebagai berikut :
s
F G
1400 Kgcm ………2.103
dimana : G = total gaya ton
F
s
= luas stang pengangkat m
2
b. Akibat gaya tekan pintu bergerak turun
Perhitungan akibat gaya tekan pintu bergerak turun adalah sebagai berikut :
Gaya angkat pintu = F.P
air
..…..2.104 Gaya yang bekerja pada stang G
2
= gaya angkat pintu + gaya gesek pintu
..…..2.105 P ekstra = 14.gaya bekerja pada stang – berat pintu dan stang ....2.106
Total gaya Pk = G
2
-G
1
+ pekerja ..…..2.107
Rumus Eulier adalah sebagai berikut : P
k
=
2 2
. .
k
L I
E π
..…..2.108 L
k
= ½.L. 2 ..…..2.109
dimana : E = modulus elastis = 2,1.10
6
I = momen inersia m
4
59 L
k
= panjang tekuk m Alat pengangkat pintu
Untuk menentukan alat pengangkat pintu, terlebih dahulu menentukan besarnya gaya angkat pintu dengan rumus sebagai berikut :
Gaya angkat pintu K =
4 2
3 1
. .
. 2
. .
. Z
Z L
S Z
Z G
. δ 1
..…..2.110 dimana :
Z
1,2,3,4
= jumlah gigi roda G
= jumlah beban S
= selisih putaran L
= panjang pintu m δ
= efisiensi gerak = ϕ
α α
+ tg
tg
2.5.3.7. Perhitungan Hidraulik Gradien
Untuk mengecek keamanan terhadap rembesan, digunakan angka rembesan Teori Lane.
Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut : L
V
+ 13.L
H
c.z ..…..2.111
dimana : L
V
= panjang rembesan vertikal m L
H
= panjang rembesan horizontal m C = creep zone = 5 pasir kasar
Z = beda tinggi tekan air di hulu dan hilir bendung m
Kontrol terhadap gerusan
Untuk cek pengaruh gerusan di hilir pintu bendung digunakan rumus Lacey dalam Suripin, 2002 adalah sebagai berikut :
R = 0,47 Qf ..….. 2.112
dimana : R = kedalaman gerusan terhadap elevasi muka banjir m
Q = debit air m
3
dtk
60 F = faktor lumpur Lacey
2.5.3.8. Stabilitas Bendung a. Gaya-gaya akibat berat sendiri konstruksi
Gaya-gaya akibat berat sendiri konstruksi dengan asumsi bentuk bendung di bawah ini adalah sebagai berikut :
G G
2
G
4
G
6
G
7
G
8
G
3
G
5
Gambar 2.16. Gaya akibat berat sendiri
Rumus yang digunakan dalam Sosrodarsono dkk, 1985 adalah sebagai berikut :
G = V. γ
..…..2.113 dimana :
G = berat konstruksi ton
V = volume konstruksi m
3
γ = berat jenis pasangan = 2,35 tonm
3
b. Gaya akibat tekanan Lumpur
Kategori