PERHITUNGAN DISAIN CHECKDAM (UPDATE ) UNTUK SABO DAM
1.
Keterangan: Warna kuning input data. Anda tinggal masukkan data sesuai dengan kondisi disain, spreatsheet ini akan langsung menghitung. Jika anda sudah berpenglaman dan menemukan kejanggalan, tolong informasi ke saya, mari kita perbaiki bersama. Pembahasa
3 m /dt (debit rencana 50 tahunan berdasarkan analisa hidrologi)
QT
=
α
=
0.316
I
=
0.036
B
=
14.00
m
(lebar dasar pelimpah : dihitung)
B0
=
20.00
m
(lebar dasar sungai pada penampang sungai lokasi check dam)
Qd
=
59.10
44.90
(koefisien konsentrasi sedimen) (kemiringan dasar sungai)
m3/dt (debit aliran debris 50 tahunan berdasarkan analisa hidrologi) 2
A
=
B
= lebar dasar pelimpah
km
125.70
=
trial & error h w Jika z =
x 20.0
0.7
=
14.0 m
dibulatkan
2.12
m,
sampai Q = (1,77.B + 0.71 h w ) h w3/2 Q = (1,77.B + 1.42 h w ) h w
, maka h w dihitung dengan rumus
1.0
=
trial & error h w
1.68
m,
14.00 m
Q = (1,77.B + 0.71 h w ) h w3/2
, maka h w dihitung dengan rumus
0.5
Qd = (1 + α ) x QT
(luas daerah aliran sungai)
=
= 70% x B 0 Jika z =
B0
sampai Q = (1,77.B + 1.42 h w ) h w3/2
=
81.1
m3/dt
= Qd
=
59.2
m3/dt
= Qd
3/2
h f = tinggi jagaan (m) h f berdasarkan i s is 1/10 1/30 1/50 1/70 1/100
< − − − − −
1/10 1/30 1/50 1/70 1/100 1/200
h f berdasarkan Q d h f /h w 0.50 0.40 0.35 0.25 0.20 0.10
Qd < 200 200 − 500 > 500
Q d : debit aliran debris (m3/dt)
i s : kemiringan dasar sungai rata rata
Dari hitungan di atas diambil : Z 1.00 =
hw
=
1.68
hf 0.6 0.8 1.0
m
1/9
Qd
= hf =
59.1 m3/dt 0.6 m
< 200.0
2. Menghitung Daya Tampung Check Dam
h
= tinggi efektif check dam
B
= lebar rata-rata dasar sungai
=
is
= kemiringan dasar sungai
= 0.036
Vd
=
m
(tinggi efektif check dam nilainya dimasukan)
20.0 m
= daya tampung mati (dead storage ) =
= 1,5 (0,40. i s. h 2.B ) Vc
6.0
15.4
m
3
=
total daya tampung
41.1
m
3
= daya tampung terkendali (control volume ) = 1,5 (0,67. i s. h 2.B )
=
m3
25.8
3. Menghitung kemiringan hilir check dam (n )
Berdasarkan pengalaman di daerah G.Merapi, kecepatan lahar dingin 5 s/d 10 km/jam U d = kecepatan aliran sedimen = gaya gravitasi
=
H
= tinggi check dam
=
n
= kemiringan hilir check dam
g
=
=
l
=
H
9.1
Ud
√
√
2 g
=
Ud =
m/dt
9.1
2 9,800.0 m/dt
6.0 m
Qd
hu
Qd
=
59.1
hu
=
6.5
m3/dt/m' m
H =
2 9,800.0
6.0
=
0.30
kemiringan hilir
4. Menghitung kemiringan hulu check dam (m) Dalam keadaan banjir
Dalam keadaan normal
n
= kemiringan hilir check dam
b
= lebar puncak check dam
H
= tinggi check dam
= =
=
Tabel 4.9 Lebar Mercu Pelimpah
0.30 3.0
6.0 m
h e = tinggi endapan sedimen
Material
=
6.0
C e = koefisien tekanan tanah/sedimen
m Hidrologis
= 0.40
30o 0.54
60o 70o 35o 40o 50o 0.50 0.45 0.38 0.30 0.20
Hubungan C m dan θ (sudut kemiringan hilir Check Dam) m
0.60
θ
31
sec θ
1.16
0.65 0.70 33o 1.19
dan
kerikil
b = 3,00 – 4,00 m atau
Batu – batu besar
kerikil dan batu Kandungan
sedimen
Debris flow kecil sampai
sedikit
sedimen
dengan debris flow yang
sampai
besar
Sumber : Sabo Design, Sabo Technical Centre, Yogyakarta.
Hubungan C m dan θ (sudut kemiringan hilir Check Dam)
θ
Pasir
yang banyak
C m = koefisien tekanan air dinamis
Cm
b = 1,50 – 2,50 m
Lebar Mercu
m
o
35
0.75 o
37
1.22 1.25
0.80 0.85 39o 1.29
o
40
0.90 42o
1.30 1.34
2/9
P
= porositas tanah
ρ'
= berat jenis sedimen kering
=
0.3 =
1.8
ρ e = berat jenis sedimen dalam air ρ w = berat jenis air
=
= koefisien gaya angkat air
Κ
= koefisien gempa
3
= ρ ' − (1 − P ) 1.0 t/m
3 ρ w = 1.1 t/m
3
h w = tinggi muka air di pelimpah
µ
t/m
= =
1.7
m
0.3
= 0.12
ρ c = berat jenis material check dam/pasangan batu/beton
=
3 2.4 t/m
f e = koefisien geser dalam material check dam/pasangan batu/beton f r = koefisien geser dalam lapisan tanah pondasi
=
=
0.8
(jenis kerikil)
0.6
σ c = tekanan kompresi material check dam/pasangan batu/beton yang diijinkan τ c = tensil material check dam/pasangan batu/beton yang diijinkan
= =
t/m
60.0
S c = tegangan geser material check dam/pasangan batu/beton yang diijinkan
σ r = daya dukung tanah pondasi yang diijinkan
=
S r = tegangan geser lapisan tanah pondasi
α
= hw/ H
= 0.3
β
= b /H
= 0.5
γ
= ρc/ ρw
= 2.4
δ
= ρe/ ρw
= 1.1
ε
= he/ H
= 1.0 (
Dalam keadaan banjir
{(1 + α )(1 − µ ) + δ
= 15.0 t/m
=
4.07
2
=
2 50.0 t/m
2
( 30 s/d 70 t/m ) dari Manual Sabo Dam (Jenis kerikil)
2
0)
(2ε 2 − ε 3 )}m 2
− (1 + 3α ) − µ (1 + α ) (n + β ) #REF! m 2 +
κ
t/m
30.0
2
400.0 t/m
2
+
[ 2 (n + β ){1 + δε 2 − µ
(1 + α )} + n (4α + γ ) + 2αβ ]m
− δ C e ε 3+ αβ (2n + β ) + γ (3n β + β 2 + n 2 ) = 0
2
#### = #REF!
m
←
( trial & error m sampai diperoleh = #REF! )
m = 0.26 = 0.30
( hw=
Dalam keadaan Normal
{(1 − µ ) + δ
(2ε − ε )}m 2
−1+µ (n+β ) 1.80
3
+
2
−
2
m2+
3.30
m
0 )
[ 2 (n + β )(1 + δε 2 − µ
-2.95 = 2.95
←
m = 1.11
B' =
lebar dasar main dam
=
11.40
m
b1 =
lebar atas main dam
=
3.00
m
H =
tinggi efektif main dam
=
6.00
m
n =
kemiringan hilir
=
0.30
m =
kemiringan hulu
=
1.10
n.H =
1.8
m
6.6
m
( trial & error m sampai diperoleh = 2.95 )
= 1.10
kemiringan hulu
m.H =
) + γ (n - Κ )]m
δ C e ε + γΚ (n + 3β ) − (7/5) Κ + γ (3n β + β 2 + n 2 ) = 0 3
=n H+b +m.H
3/9
5. Menghitung Stabilitas Check Dam Gaya-gaya yang bekerja pada check dam Dalam keadaan banjir :
DalamDalam keadaan keadaan normal normal : :
Gaya Vertikal Dalam keadaan banjir GAYA VERTIKAL
JARAK KE PUSAT MOMEN
MOMEN
2 W 1 = 1/2.ρ w.n .H .γ
=
12.7
1/3.H (3m + 3β + n )
=
10.2
129.4
2 W 2 = ρ w.H .β .γ
=
42.3
1/2.H (2m + β )
=
8.1
342.6
2 W 3 = 1/2.ρ w.m .H .γ
=
46.5
2/3.m .H
=
4.4
204.7
2 V w1 = 1/2.ρ w.m .H
=
19.8
1/3.m.H {(1 + 3α )/(1 + 3α )}
=
2.2
43.6
2 V w2 = ρ w.H .α (m + β )
=
16.1
1/2.H (2m + β )
=
4.8
77.4
=
21.8
1/3.H .ε
=
2.0
43.6
=
13.1
1/3.H (n + β + m )
=
3.8
49.9
ΣV 1 =
172.4
ΣM y1
891.2
2 W 1 = 1/2.ρ w.n .H .γ
=
12.7
1/3.H (3m + 3β + n )
=
10.2
129.4
2 W 2 = ρ w.H .β .γ
=
42.3
1/2.H (2m + β )
=
8.1
342.6
2 W 3 = 1/2.ρ w.m .H .γ
=
46.5
2/3.m .H
=
4.4
204.7
2 V w1 = 1/2.ρ w.m .H
=
19.8
1/3.m.H {(1+ 3α )/(1 + 3α )}
=
2.2
43.6
=
21.8
1/3.H .ε
=
2.0
43.6
=
10.3
1/3.H (n + β + m )
=
3.8
ΣV 2 =
153.4
2 P ev = 1/2.ρ w.m .H .ρ e.ε
2
2 U 1 = 1/2. ρ w.H . (m + n + β )(1 + α ) µ
Dalam keadaan Normal GAYA VERTIKAL
2 P ev = 1/2.ρ w.m .H .ρ e.ε
2
2 U 2 = 1/2. ρ w.H . (m + n + β ) µ
JARAK KE PUSAT MOMEN
MOMEN
ΣM y2
763.9
Gaya Horisontal Dalam keadaan banjir GAYA HORISONTAL
JARAK KE PUSAT MOMEN
MOMEN
H1
2 = 1/2.ρ w.n .H .Κ .γ
=
1.5
1/3.H
=
2.00
3.0
H2
2 = ρ w.H .β . Κ .γ
=
5.1
1/2.H
=
3.00
15.2
H3
2 = 1/2.ρ w.m .H .Κ .γ
=
5.6
1/3.H
=
2.00
11.2
H w1
2 = 1/2.ρ w.m .H (1 + α )
=
25.3
1/3.H (1 + α )
=
2.56
64.9
P eh
2 = 1/2.ρ w.m .H .ρ e.ε .C e
=
8.7
1/3.H .ε
=
2.00
ΣH 1 =
46.2
2
ΣM X1
17.4 111.7
Dalam keadaan Normal GAYA HORISONTAL
JARAK KE PUSAT MOMEN
MOMEN
H1
= 1/2.ρ w.n .H .Κ .γ
=
1.5
1/3.H
=
2.00
3.0
H2
2 = ρ w.H .β . Κ .γ
=
5.1
1/2.H
=
3.00
15.2
H3
2 = 1/2.ρ w.m .H .Κ .γ
=
5.6
1/3.H
=
2.00
11.2
H w2
2 = 1/2.ρ w.m .H
=
19.8
1/3.H {(1 + α )/(1 + α )}
=
2.00
39.6
P eh
2 = 1/2.ρ w.m .H .ρ e.ε .C e
=
8.7
1/3.H .ε
=
2.00
17.4
Pd
2 = 1/2. ρ w.H .Κ .C m.n .sec θ
=
1/3.H {(1 + α )/(1 + α )}
=
2.00
2
2
ΣH 2 =
0.38 41.1 4/9
ΣM X2
0.8 87.2
Stabilitas terhadap guling 1/3. L
<
X
L
=
n.H + b + m.H
X
=
<
2/3. L
ΣM x + ΣM y ΣV
L
=
11.4
1/3. L
=
3.8
2/3. L
=
7.6
Dalam keadaan banjir X
111.7 + 891.2
=
172.4
= 5.8
m
= 5.5
m
Dalam keadaan normal X
87.2 + 763.9
=
153.4
Stabilitas terhadap geser f r.ΣV + S r .L
N
<
N
=
4.0
untuk H > 15 m
N
=
2.0
untuk H < 15 m
ΣH
Dalam keadaan banjir N
103.4 +
=
171.0
46.2
=
5.9
> 2.0
=
6.4
> 2.0
Dalam keadaan normal N
92.0 +
=
171.0
41.07
Stabilitas terhadap kompresi dan daya dukung tanah pondasi
σ hilir σ hilir
- Aman terhadap kompresi - Aman terhadap daya kukung
σ hilir
=
σ hulu
=
e
=
ΣV
(1 +
x
L
ΣV
(1 −
x
L
6.e L 6.e L
< <
σc σr
) )
X − 1/2.L
Dalam keadaan banjir e
=
σ hilir
=
σ hulu
=
0.1
m
172.36 11.4
x
(1
+
x
(1
−
x
(1
+
x
(1
−
172.36 11.4
6 x 0.1 11.4 6 x 0.1 11.4
)
= 16.1 t/m2 <
)
= 14.2 t/m2
)
= 14.3 t/m2 <
)
= 12.6 t/m2
30.0
t/m2
< 400.0
30.0
t/m2
<
t/m2
Dalam keadaan normal e
=
σ hilir
=
σ hulu
=
0.1
m
153.36 11.4
153.36 11.4
6 x 0.1 11.4 6 x 0.1 11.4
5/9
400.0
t/m2
6 Menghitung tinggi dan tebal sayap chekc dam
U d = kecepatan aliran debris
= 909.2 cm/dt
m b = masa pasir aliran debris
=
26,500.0
a
kg.cm/dt
= 1/mb =
n b = koefisien masa batu batu aliran debris
2
0.00003774
= hollow length sabo dam =
{
5.U d
2
}
4.n b.m b
0.4
=
0,4
{
5.0 x 826,678.4 4 x
0.00004
x 26,500.0
}
0.4
=
254.5
P e = daya benturan efektif =
= 0.81
a 2/3.n b
b
= tebal sayap
h
= tinggi sayap dihitung dari dasar pelimpah (h > 5 m) = hw + hf
= =
3.00 m + 0.60
2.12
= 2.72
m
R e = daya tahan terhadap benturan efektif =
=
0,5.b .h
0.50
x 3.00
2.72
x
= 4.08
F e = faktor keamanan terhadap benturan (F s > 1.25) =
Re
=
Pe
4.08 0.81
= 5.01
>
1.25
OKE
7 Menghitung panjang dan tebal apron check dam
h w = tinggi muka air di pelimpah
=
1.7 m
h ' = tinggi muka air di pelimpah
=
5.5 m
= kemiringan hilir check dam
=
n L L
0.30
= panjang apron = 1,5 (h ' + h w) - n.h ' 9.1 m
, untuk check dam tinggi H ≥ 15 m.
= 2,0 (h ' + h w) − n .h '
, untuk check dam tinggi H < 15 m.
= L
12.7 d
= tebal apron
d
= 0.1 =
dibulatkan
13.00 m
dibulatkan
1.00 m
{0,6 (h ' + h w) + 3 h w − 1,0 } 0.8 m
6/9
8
Menghitung tinggi subdam
d'
d' = (1/3 s/d 1/4) * (h' + d) d
=
tinggi sub dam
=
2.3 m
h'
=
tinggi total main dam
=
6.0 m
d
=
tebal apron
= 1.00
9 Menghitung tinggi overlaping subdam
h w = tinggi muka air di pelimpah
=
1.7 m
h ' = tinggi muka air di pelimpah
=
5.5 m
Ds
= tinggi overlaping subdam ≥
1/6 (h ' + h w) + h w
=
3.0
m
10 Mengestimasi kedalaman subdam
D
= kedalaman gerusan (scouring) = 2 - 3 m (menurut DR.KAKI) = kedalaman gerusan (scouring) = 6 - 8 m (di beberapa sabo dam setelah letusan G. Merapi 2010I)
7/9
11 Perencanaan Slit
Model Slit
Q S = 60 % * Q d
Debit yang melewati Slit : 3
Qd
=
59.1
m /dt
Qs
=
35.46
m3/dt
B
=
14.00
m
Lebar Slit
Bs = =
Bs
1.5 x 1.5 x
=
2.25
=
0.16
(debit aliran debris 50 tahunan berdasarkan analisa hidrologi)
(lebar dasar pelimpah) batu max 1.5 m
B
dari grafik di dapat koefisien slit µ =
maka :
0.4
Q s = 2 / 3 µ .Bs . 2. g .h 35.46 =
0.60
35.46 =
2.6577
13.34 = h =
Luas Slit
2
4.43
13.33 5.6222 m
=
Bs
=
12.65
x h m2
Direncanakan Jumlah Slit =
3 Buah
Luas satu Slit =
2 4.22 m
h slit =
3
4.22
1.9
=
m
2.25 h slit (dibulatkan) =
2.0
m
2m
2.25 m
8/9
12 Bentuk Sabo Dam Pada Ruas Sungai Batang Pagadih
9/9
