TUGAS
LARIS P. SITUMORANG ( 120211114)
ANALISA PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG
Perhitungan Tinggi Banjir Rencana di Bendung (Tail Water)
Untuk menghitung tinggi air maksimum pada bendung digunakan rumus:
(Manning)
Dimana:
v = kecepatan aliran (m/det)
Q = debit (m3/det)
R = jari-jari hidrolis
A = luas penampang basah (m2)
P = keliling basah (m)
S = kemiringan sungai rata-rata
n = koefisien kekasaran bahan
Diambil n = 0,035 (untuk saluran tidak beraturan)
Kemiringan dasar sungai rata-rata ditinjau sejauh 2 km dari lokasi bendung.
Elevasi hulu : 579 m
Elevasi hilir : 165 m
Kemiringan dasar sungai = Elevasi Hulu-Elevasi Hilirjarak
= 579 m-165 m4 m
= 0.0025
Maka :
hb1mBnhb1mBn
h
b
1
m
Bn
h
b
1
m
Bn
Direncanakan lebar sungai, b = 25 m dan m = 1.
Untuk penampang sungai trapezium :
A=b+mhh=25+hh
P=b+2h1+m2=25+2h2
R=AP
h
A
P
R
ⱴ
Q
(m)
(m2)
(m)
(m)
(m/det)
(m3/det)
2
54
30.65685
1.761433
6.250777
337.542
2.2
59.84
31.22254
1.916564
6.612598
395.698
2.3
62.79
31.50538
1.992993
6.787248
426.171
2.4
65.76
31.78823
2.068691
6.95804
457.561
2.404
65.87922
31.79954
2.071704
6.964794
458.835
2.40453
65.89501
31.80104
2.072103
6.965689
459.004
h
A
P
R
ⱴ
Q
(m)
(m2)
(m)
(m)
(m/det)
(m3/det)
2
54
30.65685
1.761433
6.250777
337.542
2.2
59.84
31.22254
1.916564
6.612598
395.698
2.3
62.79
31.50538
1.992993
6.787248
426.171
2.4
65.76
31.78823
2.068691
6.95804
457.561
2.404
65.87922
31.79954
2.071704
6.964794
458.835
2.40453
65.89501
31.80104
2.072103
6.965689
459.004
Syarat Q coba-coba = Q rencana = 459.001673 m3/det, sehingga dari cara coba-coba diperoleh:
h = 2.40453 m = 2.4 m
Dari tabel diperoleh tinggi muka air maksimum di sungai sebelum di bendung = 2.4 m
Perhitungan Hidrolis Bendung
Penentuan tinggi elevasi mercu bendung
Menentukan tinggi elevasi mercu bendung, oleh beberapa faktor ,sebagai patokan dapat digunakan angka-angka sebagai berikut:
Elevasi sawah tertinggi = 333 m
Tinggi muka air sawah = 0,10 m
Kehilangan tekanan air dari saluran tersier ke sawah = 0,10 m
Kehilangan tekanan air dari saluran sekunder ke saluran tersier = 0,10 m
Kehilangan tekanan air dari saluran primer ke saluran sekunder = 0,10 m
Kehilagan tekanan air akibat kemiringan = 0,15 m
Kehilangan air dari sungai ke saluran primer = 0,20 m
Kehilangan Tekanan air akibat Eksploitasi = 0,10 m
Kehilangan tekanan air pada alat-alat ukur = 0,40 m
Kehilangan tekanan untuk Bangunan-bangunan lain = 0,25 m
Elevasi mercu bendung = 334.5 m
Perhitungan tinggi bendung
Tinggi bendung adalah jarak antara lantai muka bendung sampai pada puncak bendung:
Diketahui:
Elevasi sawah tertinggi = 333 m
Elevasi dasar sungai di lokasi bendung = 330 m
Elevasi mercu bendung = 334.5 m
Tinggi mercu bendung = elevasi mercu – elevasi dasar sungai
= 334.5 –330 = 4,5 m
Perhitungan lebar efektif bendung (Be)
Lebar efektif bendung adalah lebar bendung yang bermanfaat untuk melewatkan debit. Lebar efektif bendung lebih kecil dari lebar bendung dikarenakan adanya pilar dan pintu penguras.
Be=Bn-2(nKp+Ka)H1Be=Bn-2(nKp+Ka)H1 Rumus:
Be=Bn-2(nKp+Ka)H1
Be=Bn-2(nKp+Ka)H1
Di mana: Be = lebar efektif mercu, m
n = jumlah pilar
Kp = koefisien kontraksi pilar
Ka = koefisien kontraksi pangkal bendung
H1 = tinggi energi, m
Harga-harga koefisien Ka dan Kp diberikan pada tabel 4.1 (KP 02 Bab 4), sebagai berikut:
n = 3
Untuk pilar berujung bulat = 0,01
Untuk pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada 90 derajat ke arah aliran
= 0,20
Bn = 25
Be=Bn-3(nKp+Ka)H1 = 25 – 3( 2 * 0,01 + 0,2) H1 Be = 25 – 0,66H1Be=Bn-3(nKp+Ka)H1 = 25 – 3( 2 * 0,01 + 0,2) H1 Be = 25 – 0,66H1
Be=Bn-3(nKp+Ka)H1
= 25 – 3( 2 * 0,01 + 0,2) H1
Be = 25 – 0,66H1
Be=Bn-3(nKp+Ka)H1
= 25 – 3( 2 * 0,01 + 0,2) H1
Be = 25 – 0,66H1
Tinggi muka air maksimum di atas mercu bendung (h1)
Mercu Bulat
Q = Cd x 23x 23 x g x Be x H11,5
Dimana :
Q = Debit (m3/det)
Cd = Koefisien debit ( Cd = C0 x C1 x C2 )
g = Gravitasi (m/det2)
Be = Lebar efektif mercu (m)
H1 = Tinggi Energi (m)
Diketahui : Q = 459.01673 m3/det P = 4,5 m
Dicoba : H1 = 4.2174 m r = 0,2 * 4.2174 = 0.84348 m
Sehingga :
Be = 25 – 0,66 * 4.2174
Be = 22.21651 m
H1/r = (3.709 /0.68596) = 5,0 C0 = 1,48 (dari grafik)
P/H1 = (4.5/3.709) = 1.212 C1 = 0,95 (dari grafik)
P/H1 = (4.5/3.709) = 1.212 C2 = 0.995 (dari grafik)
Cd = C0 x C1 x C2
Cd = 1,48 x 0.95 x 0.995
Cd = 1,4
Q = Cd x 23x 23 x g x Be x H11,5
Q = 1,4 x 23x 23 x 9,8 x 22.21651 x 4.2174 1,5
= 459.01673 m3/det
Dari perhitungan tersebut didapat hasil :
H1 = 4.2174 m = 4.3 m
r = 0.85 m
Be = 22.21651 m
Tinggi muka air di atas mercu :
h1=H1-V122g
h1=4.3-6.965622*9,8
h1=1.8245 m
Perhitungan tinggi muka air di hilir bendung (h2)
Perhitungan dalam menentukan tinggi muka air di hilir bendung ditentukan berdasarkan rumus kontinuitas dan rumus Strickler, sebagai berikut:
Q = v. A
V = K.R2/3.S1/2
R = AP
Diketahui: Q = 459.01673 m3/det
b = 25 m
S = 0,025
K = 35 (dari table koeff)
m = 1
Tabel coba-coba perhitungan tinggi muka air di hilir bendung (h2)
Dari cara coba-coba diperoleh tinggi muka air di hilir bendung (h2)
h2 = 2.129 m 2.2m
Elevasi dasar sungai = + 330 M
Elevasi muka air di hilir bendung = + 330 + 2.2 = +332.2 M
Dimensi kolam olak
Kolam olakan yang digunakan dalam tugas ini adalah kolam olakan tipe "Vlugter"
z = (elevasi tinggi muka air di hulu + H1) – (elevasi tinggi muka air di hilir)
= (334.5 + 4.3) – 332.2
z = 6.6 m
q = Q200Be
q = 459.01673 22.21651
q = 20.661 m3/d/m
hc = kedalaman kritis = 3q2g
hc = 320.66129,8
hc = 3.52 m
zhc = 6.63.52=1,875zhc = 6.63.52=1,875
zhc = 6.63.52=1,875
zhc = 6.63.52=1,875
Untuk 0,5 < zhc 2,0
t = 2,4 hc + 0,1 z = 2,4 * 3.52 + 0,1 * 6,6 = 9.106 m 10m
zH1 = 6,074.3=1,4116zH1 = 6,074.3=1,4116
zH1 = 6,074.3=1,4116
zH1 = 6,074.3=1,4116
Untuk 43 < zH1 10
D = R = L = H1 + 1,1 z = 4.3 + 1,1 * 6,6 = 11,56 12 m
a = 0,20 H1 H1z
a = 0,20 * 4.3 4.36,07
a = 0,7238 m 1,0 m
Perhitungan lantai muka
Lantai muka berfungsi untuk mengurangi tekanan air ke atas pada bidang kontak antara pondasi bangunan dengan dasar pondasi dan juga untuk memperpanjang jalannya aliran air (creep line). Makin pendek creep line makin kecil pula hambatannya, sehingga konstruksi lantai muka air semakin panjang demikian pula sebaliknya.
Perbadaan tinggi air dihilir dan diudik bendung mengakibatkan adanya aliran dibawah bendung sebagai akibat dari perbedaan tekanan pada dasar bendung. Hal ini lama-kelaman akan menimbulkan penggerusan, terutama di ujung belakang bendung. Cara yang sering digunakan yaitu dengan membuat dinding vertikal dari beton atau besi dimuka sebelum bendung itu agar jalan yang ditempuh aliran adalah jalan hambatannya paling kecil.
Menghitung panjang lantai muka
Teori Bligh
LV + LH C . ΔH
Dimana :
LV = panjang vertikal bidang kontak
LH = panjang horisontal bidang kontak
C = creep ratio menurut Bligh
ΔH = perbedaan tekanan
ΔH = 6.6
C = 9 = (material bolder,batu-batu kecil dan kerikil)
Lmin = C . ΔH = 9 x 6.6 = 59.4 m
Teori Lane
ΔH = LV + 13LHC
L = LV+13LH > C . ΔH
Lmin 3,5 . 6.6
Lmin 23.1 m
Dari hasil perhitungan diatas, didapat L min (Teori Bligh) = 59.4 m dan L min (Teori Lane) = 23.1 m. Jadi diambil Lmin terbesar yaitu 59.4 m
Titik
Garis
Rembesan
LV
LH
1/3 LH
A
A - B
2
B
B - C
12
4
C
C - D
2
D
D - E
2
0.67
E
E - F
1
F
F - G
2
0.67
G
G - H
1
H
H - I
2
0.67
I
I - J
1
J
J - K
2
0.67
K
K - L
1
L
L - M
2
0.67
M
M - N
1
N
N - O
2
0.67
O
O - P
2
P
P - Q
2
0.67
Q
Q - R
3
R
R - S
4
1
S
S - T
2
T
T - U
12
2.67
U
U - V
1.5
V
V - W
2
0.67
W
Jumlah
17.5
44
14.67
Teori Bligh
ƩLV+ƩLH C. H
17,5+44 59.4 m
61.5 59.4 m………ok
H=LV+13LH C H=LV+13LH CTeori Lane
H=LV+13LH C
H=LV+13LH C
L=LV+1/3LH C* H
ƩLV+Ʃ1/3LH 3,5*6.617,5 + 14.67 23.1 m 32.17 m 23.1 m……….ok L=LV+1/3LH C* H
ƩLV+Ʃ1/3LH 3,5*6.617,5 + 14.67 23.1 m 32.17 m 23.1 m……….ok
L=LV+1/3LH C* H
ƩLV+Ʃ1/3LH 3,5*6.6
17,5 + 14.67 23.1 m
32.17 m 23.1 m……….ok
L=LV+1/3LH C* H
ƩLV+Ʃ1/3LH 3,5*6.6
17,5 + 14.67 23.1 m
32.17 m 23.1 m……….ok
Maka panjang lantai muka diambil yang terpanjang yaitu teori Bligh
L = 59.4 m
