22
PERHITUNGAN BENDUNG Rabu, 13 Maret 2013 CONTOH PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG BISMILLAHIRROHMANIRROHIM..... Artikel ini saya buatkan untuk membantu anda yang belum mengetahui tentang bagaimana cara perhitungan hidrolis bendung.... Dibawah ini saya coba berikan contoh perhitungannya... Perencanaan Hidrolis Bendung 1. Lebar dan Tinggi Bendung Lebar bendung adalah jarak antara kedua pangkal bendung (abutment). Lebar bendung sebaiknya diambil sama dengan lebar rata-rata sungai dengan lebar maksimum hendaknya tidak lebih dari 1,2 kali lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil. Di bagian hilir ruas sungai, lebar rata-rata ini dapat diambil pada debit penuh (bankfull discharge), sedangkan pada bagian hulu sungai atau daerah pegunungan/dataran tinggi, sering kesulitan untuk menentukan debit penuh ini. Untuk hal ini dapat diambil muka air banjir tahunan sebagai patokan lebar rata-rata. Penentuan tinggi bendung, utamanya didasarkan pada kebutuhan energi (head) PLTM. Namun bendung yang tinggi mempunyai masalah konstruksi yang berat, terutama dari segi stabilitas tubuh bendungnya. Setelah dikaji dari berbagai kondisi dan pertimbangan, maka ditentukan parameter teknis bendung, sebagai berikut : Elevasi Dasar Bendung : +450 m Tinggi Bendung (p) : 3 m Elevasi Mercu Bendung : +453 m Lebar Bendung (Bb) : 14,40 m

PERHITUNGAN BENDUNG

  • Upload
    dwi-ist

  • View
    43

  • Download
    5

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bendung

Citation preview

Page 1: PERHITUNGAN BENDUNG

PERHITUNGAN BENDUNG

Rabu, 13 Maret 2013

CONTOH PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG

BISMILLAHIRROHMANIRROHIM.....

Artikel ini saya buatkan untuk membantu anda yang belum mengetahui tentang bagaimana cara perhitungan hidrolis bendung.... Dibawah ini saya coba berikan contoh perhitungannya...

Perencanaan Hidrolis Bendung

1. Lebar dan Tinggi Bendung

Lebar bendung adalah jarak antara kedua pangkal bendung (abutment). Lebar bendung sebaiknya diambil sama dengan lebar rata-rata sungai dengan lebar maksimum hendaknya tidak lebih dari 1,2 kali lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil. Di bagian hilir ruas sungai, lebar rata-rata ini dapat diambil pada debit penuh (bankfull discharge), sedangkan pada bagian hulu sungai atau daerah pegunungan/dataran tinggi, sering kesulitan untuk menentukan debit penuh ini. Untuk hal ini dapat diambil muka air banjir tahunan sebagai patokan lebar rata-rata.

Penentuan tinggi bendung, utamanya didasarkan pada kebutuhan energi (head) PLTM. Namun bendung yang tinggi mempunyai masalah konstruksi yang berat, terutama dari segi stabilitas tubuh bendungnya.

Setelah dikaji dari berbagai kondisi dan pertimbangan, maka ditentukan parameter teknis bendung, sebagai berikut :

Elevasi Dasar Bendung : +450 m

Tinggi Bendung (p) : 3 m

Elevasi Mercu Bendung : +453 m

Lebar Bendung (Bb) : 14,40 m

Pintu Bilas (b) : 1 x 1,5 m

Tebal Pilar : 1 x 0,75 m

Gambar Sketsa lebar mercu bendung

Page 2: PERHITUNGAN BENDUNG

Gambar 2 Sketsa Bendung

2 Tinggi Muka Air Banjir di Hilir Bendung

Tinggi muka air (MA) banjir di hilir bendung adalah sama dengan tinggi MA banjir pada sungai asli, sebelum ada bendung. Perhitungannya dilakukan dengan rumus aliran Manning, sebagai berikut :

Dimana :

V = Kecepatan

n = Koefisien Manning

R = Jari-jari Hidraulis

I = Kemiringan dasar

Rumus kontinuitas :

Q = A.V

Q = debit

A = luas penampang [=¦ (h)]

Selanjutnya perhitungan dilakukan secara tabelaris dan diperoleh tinggi MA banjir seperti disajikan pada Tabel 1, Tabel 2, Gambar 3 dan diketahui tinggi air banjir pada debit rencana (h) = 0,98 m. Dari info yang diperoleh saat survey di lapangan, dapat dipastikan bahwa banjir yang pernah ada, tidak pernah melebihi 0,98 m.

Tabel 1

Tinggi Banjir Sungai

Lebar sungai (B) m =

12

Kemiringan (I) =

0.05

Manning (n) =

0.025

Q100th m9/dt =

107,61

Page 3: PERHITUNGAN BENDUNG

Sketsa Potongan Melintang Sungai

Tabel Perhitungan Tinggi Banjir di hilir Sungai

3 Lebar Efektif Bendung

Karena adanya pintu bilas dan pilar, maka lebar bendung yang dapat mengalirkan banjir secara efektif jadi berkurang, yang disebut lebar efektif (Beff).

Pengurangan lebar tersebut disebabkan oleh tiga komponen, yaitu :

· Tebal pilar

· Bagian pintu bilas yang bentuk mercunya berbeda dari mercu bendung

· Kontraksi pada dinding pengarah dan pilar.

Dalam perhitungan lebar efektif, lebar pembilas yang sebenarnya, diambil 80 % dari lebar rencana untuk mengompensasi perbedaan koefisien debit dibanding mercu bendung yang berbentuk bulat.

Ilustrasi Lebar Efektif Mercu

Page 4: PERHITUNGAN BENDUNG

Oleh karena itu maka lebar efektif bendung Pageruyung, dengan sketsa seperti pada Gambar 1 menjadi :

Be = B1e + BS1 + BS2

(KP 02 Hal 92)

Untuk model bendung pada Gambar 1, maka nilai n sama dengan nol.

Sehingga : B1e = B – 2 Ka . Hi

Dimana :

Be = lebar effektif bendung

B =

Bb = Lebar Optimal Bendung

Kp = koefisien kontraksi pada pilar. ( 0.01)

Ka = koefisien kontraksi pada dinding ( 0.1 )

t = tebal Pilar

b = lebar Pintu

n = jumlah pilar

H = tinggi energi (m).

Nilai-Nilai Kp dan Ka diberikan pada Tabel 3 :

Tabel 3

Nilai-Nilai Koefisien Kontraksi Pilar dan Tombok Pangkal

Bentuk Pilar / Tembok

Kp

Ka

· Pilar berujung segi empat dan sudut-sudut yang dibulatkan dengan jari-jari yang hampir sama dengan 0,1 kali tebal pilar.

· Pilar berujung bulat

· Pilar berujung runcing

Page 5: PERHITUNGAN BENDUNG

· Pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada 90O ke arah aliran

· Pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90O ke arah aliran di mana 0,5 H1> r > 0,15 H1

· Pangkal tembok bulat di mana r > 0,5 H1 dan tembok hulu tidak lebih dari 45O ke arah aliran

0,02

0,01

0

0,20

0,10

0

Beff = B1e + BS1 + BS2

B1e = B – 2 Ka . Hi = 22.5 – 2 (0,1) . Hi

BS1 = 0,8 . Bpembilas

BS2 = 0,8 . Bpembilas

Beff = B1e + BS1 + BS2

= (12,15 m – 2 (0,1) . 2,61m) + (0,8 . 1,5 m)

= 12,83 m

Page 6: PERHITUNGAN BENDUNG

Hasil perhitungan diperoleh lebar efektif bendung (Beff) adalah = 12,83 m.

4 Tinggi Muka Air Banjir di Hulu Bendung

Tubuh bendung dibuat dari batu kali, kemudian permukaan di selimuti dengan lapisan beton bertulang. Adapun untuk bentuk mercu dipilih tipe bulat dengan satu jari-jari lengkungan dengan r = 1,5 m, bentuk mercu bulat dipilih dikarenakan bentuknya yang sederhana, mempunyai bentuk mercu yang lebih besar, sehingga tahan terhadap benturan batu gelundung maupun bongkahan. Tahan terhadap abrasi dan pengaruh kavitasi hampir tidak ada atau tidak begitu besar dengan memenuhi syarat minimum yaitu 0.3h < R < 0.7h.Selain itu, bendung dengan mercu bulat memiliki harga koefisien debit yang jauh lebih tinggi (44%) di bandingkan dengan koefisien bendung ambang lebar. Pada sungai, ini akan banyak memberikan keuntungan karena bangunan ini akan mengurangi tinggi muka air hulu selama banjir. Harga koefisien debit menjadi lebih tinggi karena lengkung streamline dan tekanan negatif pada mercu. (KP 02 Halaman 94-95).

Bagian tubuh bendung di bagian hilir dan hulu direncanakan memiliki kemiringan yang berfungsi untuk mengalirkan air dan melindungi bagian bendung dari penggerusan yang di akibatkan oleh tekanan air yg mengalir, serta untuk mencegah menumpuknya endapan yg membuat penumpukan pada tubuh bendung.

Perencanaan Cd = Co* C1* C2

Rumus pengaliran sebagai berikut ;

(KP 02 Hal 95)

Dimana: Q = debit aliran di atas mercu, m3/det

Cd = koefisien debit, diperoleh 1,28

g = gravitasi

H = tinggi energi hulu

Be = Lebar efektif

Jari-Jari pembuatan mercu untuk pasangan batu dari KP-02 Hal 42 (0.3 Hi < r < 0.7Hi) maka diperoleh r = 1m. Dari grafik KP-02 diperoleh C0 = 1,3 yang merupakan fungsi H1/r = 1,68 ; C1 = 0,99 yang merupakan fungsi P/H1 = 1,16 ; C2 = 0,998 yang merupakan fungsi P/H1 = 1,16. Didapatkan Cd = 1,28.

Maka Cd = 1,28. Grafik C0, C1, C2 seperti terlihat pada grafik di bawah ini :

Page 7: PERHITUNGAN BENDUNG

Gambar 4

Harga-harga koefisien C0 untuk bendung ambang bulat sebagai fungsi perbandingan H1/r

Gambar 5

Koefisien C1 sebagai fungsi perbandingan P/H1

Gambar 6

Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu tipe ogee dengan muka hulu melengkung (menurut USBR, 1960)

Untuk mencari Cd, diasumsi Cd = 1,3.

Percobaan 1 :

Diketahui : P = 3 m

Q = 107,61 m3/dtk

Dicoba : Cd = 1.3 , diperoleh Hi = 2,59 m

r = 1,5 m

Hi/r = 2,59/1.5 ® Co = 1.3

P/Hi = 3/2,59 ® C1 = 0.99

C2 = 0,998

Cd = C0 x C1 x C2

= 1,28 (tidak sesuai dengan asumsi)

Percobaan 2 :

Cd = 1.28, diperoleh Hi = 2,54 m

Hi/r = 2,52/1.5 ® Co = 1.3

P/Hi = 3/2,59 ® C1 = 0,99

Page 8: PERHITUNGAN BENDUNG

C2 = 0,998

Cd = C0 x C1 x C2

= 1.28 .........................................OK

Jadi dari perhitungan di atas diperoleh nilai Hi = 2,61 m.

Cek :

Q

=

Cd x 2/3 x √ (2/3 g) x Beff x Hi 3/2

107,61

=

1,28 x 2/3 x √(2/3 x 9.81) x (12,83 - 0.2Hi)Hi3/2

107,61

=

107,61

(OK)

Page 9: PERHITUNGAN BENDUNG

Setelah diperoleh Cd, maka dapat ditetapkan : Hi = 2,61 m dan Beff = 12,83 m.

5 Perhitungan Tinggi Banjir di Hulu Bendung

Selanjutnya perhitungan tinggi banjir di hulu bendung, disajikan pada Tabel 4 dan pada debit rencana diperoleh tinggi banjir sebesar 2,59 m, dengan elevasi MAB hulu =+455,49. Tinggi Freebord pada bendung menjadi 2,5 m untuk mengantisipasi perubahan catchment area di masa yang akan datang.

Tabel 4

Perhitungan Tinggi Banjir di Hulu Bendung

Gambar 7

Lengkung Debit di Hulu Bendung

6 Peredam Energi

Page 10: PERHITUNGAN BENDUNG

Pada rencana bendung , dapat diketahui bahwa kondisi sungai di daerah tersebut terdapat material kerikil sampai dengan boulder (batu-batu besar).

Kondisi sungai seperti ini sangat menentukan tipe peredam energi yang cocok. Adapun peredam energi yg cocok untuk daerah ini yaitu peredam energi tipe bak tenggelam/submerged bucket. Tipe ini dipilih karena bendung di sungai mengangkut bongkah atau batu-batu besar dengan dasar yang relatif tahan gerusan. Sesuai penjelasan di KP 02 Halaman 114.

Untuk mencari V1 maka digunakan rumus sebagai berikut :

Elevasi MAB di hulu = Elevasi Dasar Bucket + +

Elevasi MAB di hulu = (Elevasi MAB di hilir – TailWater) + +

455,49 = 448,07 + +

Maka Q = A . V

Q = (6596,39 x v1) - (14,40 x v1 x 448,07) - (1.38xv13)

107,61 = (6596,36 x v1) - (14,40 x v1 x 448,07) - (1.38*v13)

v1 = 9,84

Dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 5

Mencari Nilai Froude

Elevasi

Bucket

V (coba-coba)

Q

yu

Fr

y2

Elev Loncatan

Elev MAB

448,07

Page 11: PERHITUNGAN BENDUNG

9,84

107,61

0,41

4,94

2,63

450,70

450,98

Bilangan Froudenya dapat dicari dengan rumus Fr = berdasarkan (KP-02 Hal 111).

Dimana : Fr = Bilangan Froude

V1= kecepatan awal loncatan air (m/dtk)

g = gravitasi (9,8 m/dtk2)

yu = Kedalaman air di awal loncat air (m)

Page 12: PERHITUNGAN BENDUNG

maka Fr = =

Dengan nilai bilangan Fr = 4,94 sebenarnya peredam energi tipe Horizontal Basin, masih dapat digunakan. Akan tetapi karena di lokasi bendung ditemukan banyak batuan-batuan besar, maka peredam energi yang digunakan adalah tipe Submerged Bucket. Perhitungan Submerged Bucket sebagai berikut :

V1 = ® (Ven Te Chow, 1983)

(Mazumder, S.K. 1983. Irrigation Engineering. New Delhi. Tata Mc Graw-Hill Publising Company Limited.)

V1 = = m/dtk

R = 0,305 . 10p

P = (V1 + 6,4 Hd + 4,88)/(3,6 Hd + 19,5)

P = (3,16 + 6,4 . 2,49 + 4,88)/(3,6 . 2,49 + 19,5) = 0,84

R = 0,305 . 100,84 = 2,12 m

Untuk menentukan elevasi dasar lantai peredam, digunakan rumus sebagai berikut :

Gambar 8

Ilustrasi Peredam Energi Tipe Bucket/ Bak Tenggelam

Elevasi hilir = + 450

P = 3 m

g = 9.810 m2/dt

q = Q100/Beff= 107,61 m3/dt / 12,83 m

hc = = 1,786

DH = (elevasi MA hulu- elevasi hilir)= 4,61 m

∆H/hc = 2,583

Tmin/hc = 1,7 (∆H/hc)^0.33= 1,63

Tmin = 2,91 m

Berdasarkan hasil perhitungan, maka diperoleh elevasi dasar bucket yaitu + 448,07

7 Analisa Rembesan

Page 13: PERHITUNGAN BENDUNG

1. Metode Lane

Terhadap tubuh bendung yang telah direncanakan di depan, dilakukan perhitungan panjang jalur rembesan. Kondisi yang diperhitungkan adalah kondisi banjir dan kondisi normal. Kedua kondisi tersebut diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 9

Sketsa Rembesan Metoda Lane

Hasil perhitungan panjang jalur rembesan diperlihatkan pada Tabel 6

Tabel 6

Hasil Perhitungan Metode Lane

Dari tabel di atas, diperoleh CL untuk kondisi di atas :

a) Cek rembesan terhadap kondisi banjir

DHb = 4,51 m

= = 3,78 m

b) Cek rembesan terhadap kondisi normal

DHn = 3 m

= = 5,69 m

Metode Lane memberikan batas angka harga minimum seperti pada Tabel 7 di bawah ini :

Tabel 7

Harga-harga minimum angka rembesan Lane (CL)

No.

Macam Pondasi

CL

1.

Page 14: PERHITUNGAN BENDUNG

Pasir sangat halus atau lanau

8,5

2.

Pasir halus

7,0

3.

Pasir sedang

6,0

4.

Pasir kasar

5,0

5.

Kerikil halus

4,0

6.

Kerikil sedang

3,5

7.

Kerikil kasar termasuk berangkal

3,0

8.

Bongkah dengan sedikit berangkal dan kerikil

2,5

9.

Lempung lunak

3,0

10.

Page 15: PERHITUNGAN BENDUNG

Lempung sedang

2,0

11.

Lempung keras

1,8

12.

Lempung sangat keras

1,6

Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi (KP-02), DPU.

Perbandingan antara panjang yang diperoleh dan yang ada, seperti pada hasil perhitungan di bawah ini :

L perlu

=

CL x Hb

L perlu

=

11,275 m

L ada

=

∑Lv + 1/3 ∑LH

=

12,24 m + 1/3 (14,47 m) = 17,06 m

Hasil Perhitungan Angka Rembesan

Page 16: PERHITUNGAN BENDUNG

CL kondisi banjir =

L ada / Hb = 17.06 m / 4.1 m = 3,78

CL kondisi normal =

L ada / Hn = 17,06 m / 3 m = 5,69

Kondisi pondasi bendung merupakan batuan, sehingga dari Tabel 2.1.7 dapat diambil harga angka rembesan Lane minimum sebesar 2,5. Karena harga CL hasil perhitungan untuk kondisi normal dan banjir lebih besar dari harga CL minimum, maka bendung ini aman terhadap bahaya rembesan, tanpa diberi lantai muka.

2. Metode Blight

Terhadap tubuh bendung yang telah direncanakan di depan, dilakukan perhitungan panjang jalur rembesan. Kondisi yang diperhitungkan adalah kondisi banjir dan kondisi normal. Kedua kondisi tersebut diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 10

Sketsa Rembesan Metoda Blight

Hasil perhitungan panjang jalur rembesan diperlihatkan pada Tabel 8

Tabel 8

Hasil Perhitungan Metode Blight

Dari tabel di atas, diperoleh CB untuk kondisi di atas :

a) Cek rembesan terhadap kondisi banjir

DHb = 4,51 m

= =5,92 m

b) Cek rembesan terhadap kondisi normal

Page 17: PERHITUNGAN BENDUNG

DHn = 3 m

= = 8,90 m

Metode Blight memberikan batas angka harga minimum seperti pada Tabel 9 di bawah ini :

Tabel 9

Harga-harga minimum angka rembesan Blight (CB)

Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi (KP-02), DPU.

Perbandingan antara panjang yang diperoleh dan yang ada, seperti pada hasil perhitungan di bawah ini :

Angka Rembesan Blight

=

5 (minimum)

L perlu

=

Cb x Hb

=

22,55 m

Page 18: PERHITUNGAN BENDUNG

L ada

=

∑Lv + ∑LH

=

12,24 m + 14,47 m = 26,71 m

Hasil Perhitungan Angka Rembesan

Cb kondisi banjir = L ada / Hb = 26,71 / 4.51 = 5,92

Cb kondisi normal = L ada / Hn = 26,71 / 3 = 8,90

Lantai Muka perlu = L perlu - L ada

= 22,55 m – 26,71 m = -4,16 m

Page 19: PERHITUNGAN BENDUNG

Dari perhitungan di atas, maka atas dasar metode Blight, bendung tidak perlu lantai muka.

Demikian perhitungan hidrolis bendung, smoga bermanfaat ya.. maaf klo ada kesalahan atau penulisan yang kurang rapi, karena ini artikel pertama saya..

Klo anda puas dengan apa yang saya sajikan kasih tau teman-teman anda,

Klo anda tidak puas beritahu saya..

Makasih .. :