PUSTAKA 1 1. Suroso Agus, “Irigasi dan Bangunan http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/filesmodul/11!"#$1" http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/filesmodu l/11!"#$1"$"1%&'((!%1!'.doc $"1%&'((!%1!'.doc , September "!1)
Air”. 1"
Perencanaan Bangunan (Lanjutan) Bangunan Persilangan Jalur saluran irigasi mulai dari intake hingga bangunan sadap terakhir kadang-kadang harus berpoton berpotongan gan atau bersilang bersilangan an dengan dengan berbagai berbagai rintangan rintangan antara antara lain jalan, jalan, saluran/a saluran/alur lur alamiah, alamiah, sungai bahkan bahkan jurang. jurang. Untuk Untuk itu diperluk diperlukan an bangunan bangunan persilangan persilangan agar dapat dapat menyeberangkan menyeberangkan debit yang dialirkan oleh saluran dari sisi hulu ke sisi hilirnya.
Bangunan Siphon Bangu Bangunan nan siphon siphon merupa merupakan kan salah salah satu satu bangun bangunan an persi persilan langan gan yang yang diban dibangun gun untuk untuk mengalirkan debit yang dibawa oleh saluran yang jalurnya terpotong oleh lembah dengan bentang bentang panjang panjang atau terpotong terpotong oleh sungai. sungai. Bangunan Bangunan siphon siphon berupa saluran saluran tertutup yang yang dipa dipasa sang ng meng mengik ikut utii bent bentuk uk poto potong ngan an meli melint ntan ang g sung sungai ai atau atau lemb lembah ah untu untuk k menyeberangkan debit dari sisi hulu ke sisi hilir. Bangunan siphon (berupa saluran tertutup berpenampang lingkaran atau segi empat) dipasang dibawah dasar sungai, atau bisa juga dipasang di atas permukaan tanah jika melintasi lembah (cekungan). onstruksi siphon jika jika penampang melintang melintang berupa segi empat biasanya biasanya dibuat dari beton bertulang (reinforced (reinforced concrete), jika concrete), jika penampang melintang berupa lingkaran biasanya dibuat dari baja. Untuk mencegah mencegah adanya sedimentasi sedimentasi pada saat debit di dalam siphon mengecil, mengecil, biasanya digunakan tipe pipa rangkap. !ada saat debit di dalam siphon mengecil, jalur satu ditu ditutu tup, p, jalu jalurr lain lainny nya a dibu dibuka ka sehi sehing ngga ga kece kecepa pata tan n alir aliran an dida didala lam m siph siphon on teta tetap p bisa bisa mengangkut sediment ke hilirnya. onstruksi siphon harus dipilih pada lokasi yang panjang bentang sungainya minimum, agar biaya konstruksinya hemat, serta kehilangan energinya kecil. "idalam perencanaan siphon ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, antara lain # (untuk kasus siphon melintasi dasar sungai) $. %iphon %iphon harus harus mampu menahan menahan gaya gaya upli&t upli&t pada saat saat kondisi kondisi airnya airnya kosong. kosong. ondisi yang paling berbahaya pada konstruksi siphon adalah pada saat siphon dalam keadaan kosong. !ada saat kondisi ini gaya upli&t yaitu gaya yang disebabkan oleh tekanan hidrostatis dari bawah konstruksi siphon, menekan konstruksi siphon ke
arah atas. 'aya ini cenderung mengangkat konstruksi siphon. %edangkan untuk mengimbanginya diperlukan gaya penahan yang arahnya ertikal ke bawah yaitu gaya berat akibat berat sendiri konstruksi siphon dan gaya berat akibat berat lapisan penutup siphon. . %iphon harus dibuat pada kedalaman yang cukup di bawah dasar sungai. !ada kondisi ini konstruksi siphon harus aman terhadap bahaya gerusan tanah dasar sungai (degradasi) maupun bahaya gerusan lokal akibat dasar sungai yang terganggu. Jika konstruksi siphon berada terlalu dekat dengan permukaan dasar sungai, maka tanah penutup di atas siphon kemungkinan akan terkikis. Untuk itu konstruksi siphon harus dibuat pada kedalaman yang cukup terhadap dasar sungai. !ada bagian dasar palung sungai, konstruksi siphon sebaiknya dalam posisi horisontal dan panjangnya ke arah tebing sungai harus cukup, karena tebing sungai keungkinan bisa juga terjadi erosi. , %edangkan pada bagian lereng sungai bisa dibuat miring. *apisan penutup dasar sungai (di atas konstruksi siphon) sebaiknya berupa pasangan gabion (bronjong). +. Untuk mengurangi kehilangan energi maka lokasi siphon diusahakan pada bentang sungai terpendek, serta memperkecil jumlah belokan pada konstruksi siphon.
Gambar 1. profil memanjang perlintasan sungai
Gambar 2. profil memanjang siphon
Berikut ini contoh perhitungan hidraulika bangunan siphon# "ata-data #
"ebit saluran (maksimum)
. m+/dt
*ebar dasar saluran B
0.11 m
edalaman aliran h
$.1 m
ecepatan aliran di sal. 2
3.45 m/dt
6leasi dasar saluran hilir
7$+.38
6leasi muka air hilir
7$4.+5
!anjang siphon
08.30 m
!enampang siphon
segi empat
%iphon melintasi sungai, sehingga konstruksi siphon diletakkan di bawah dasar sungai.
%iphon direncanakan mempunyai jalur (double barrel).
Gambar 3. Potongan melintang siphon
Kehilangan Tinggi Energi Mayor Losses *ehilangan +inggi nergi Akibat -esekan ada Saluran
hf = f .
L V " .
D " g
imana : hf
0 *ehilangan +inggi nergi 0 *ecepatan di siphon
2 g f =
0 an3ang siphon 0 diameter 0 -a4a gra5itasi
" . g . n " R 1 / '
imana : f 0 frekuensi g 0 ga4a gra5itasi n 0 nilai kekasaran manning 6 0 3ari$3ari hidrolis
Gambar 2.2 Diagram Moody
Minor Losses Kehilangan Tinggi Energi Pada Inlet
hf = f . f 0 *oefisien 0 *ecepatan di siphon g 0 ga4a gra5itasi
V "
"
" g
Kehilangan Tinggi Energi pada Inlet yang Diakibatkan Transisi
(V hf = f .
− V 1 "
"
"
" g
f 0 *oefisien 1 0 *ecepatan di saluran 7m/dt8 " 0 *ecepatan di siphon 7m/dt8 Kehilangan Tinggi Energi pada Outlet yang Diakibatkan Transisi
(V − V = f . "
ho "
"
"
1
" g
f 0 *oefisien 1 0 *ecepatan di saluran 7 m/dt8 " 0 *ecepatan di siphon 7 m/dt8 Kehilangan Tinggi Energi pada Outlet
hf = f .
V "
"
" g
f 0 *oefisien 0 *ecepatan di siphon 7 m/dt8 g
0 ga4a gra5itasi
Kehilangan Tinggi Energi Seal Inlet 9erupakan kerugian pada fitting dan 5al5e 4ang terdapat sepan3ang s4stem perpipaan. apat dicari dengan menggunakan rumus : 2
V h f =n k 2g imana : hf 0 minor losses n 0 3umlah fitting/5al5e untuk diameter 4ang sama k 0 koefisien gesekan 0 kecepatan rata$rata aliran g 0 ga4a gra5itasi
Kehilangan Tinggi Energi Trash Rack
-ambar . +rash 6ack
-ambar 1!. *er3a +rash 6ack Seperti terlihat pada gambar 1! pada pen4empitan dapat ter3adi kontraksi. *ehilangan energ4 disini ter3adi karena perlebaran sesudah penampang 4ang tersempit, sehingga perumusan perlebaran tiba$tiba dapat dipakai antara penampang ! dan penampang ", 4aitu :
1
C c
2
−1 ¿
2
V 2 2g
hc = ¿ imana : hc 0 kehilangan tinggi ;c 0 *oefisien kontraksi
+abel ).
!,1
!,"
!,'
!,(
!,)
!,#
!,%
!,&
!,
1,!
!,&"
1,!!!
====.. ;c
!,#"(
!,#'"
!,#('
!,#)
!,#&1
!,%1"
!,%))
!,&1'
0 kecepatan aliran g
0 ga4a gra5itasi
Kehilangan Tinggi Energi Total
∆h 0 hf mayor losses > hf minor losses
Contoh Perencenaan Bangunan Siphon ata$data 4ang digunakan dalam perencanaan Siphon adalah :
2okasi Bentuk Siphon @enis Siphon *ondisi Aliran Slope Saluran +ransisi Slope asar Siphon
: Saluran rimer ?I?I *iri : Bulat : ouble ipe : Aliran +ertekan : !.!!!'' : !.!!!''
iketahui data Saluran : 0 1,&& m'/dt h 0 1,1#) m b 0 ",1" m 0 1,!!! m 5 0 !,#!) m/dt
ada siphon karena aliran tertekan maka, C C/ A
0 h > 5"/"g 0 1,1#) > !,#!) "/".,&1 0 1,1&1 m D 1,) E C/1,) E 1,1&1/1,) E !,%&% 0 debit di saluran 0 1,&& m'/dt 0 " . F . G. " 0 " . F . ',1( . 7!,%&%8 " 0 !,%" m "
Q A
=
1,:&& !,:%"
= ",!() m"
0 7kecepatan siphon disarankan kurang dari ' m/dt, sesuai * !(8 $ $
an3ang siphon direncanakan "! m Siphon direncanakan double pipe dengan 3arak antar pipa !,) m, sehingga lebar bagian siphon 4aitu ",!%(
an3ang saluran transisi : B − b ",:1" − ",!%( 2 = . cot 1",) = .(,)1! = 1,&:! m " "
A
0 F . G. " 0 F . ',1( . 7!,%&%8 " 0 !,(&# m "
0 G. 0 ',1( . !,%&% 0 ",(%1 m A
6
0 !,(&# ",(%1
0 0 !,1% m Perhitungan Kehilangan Tinggi Energi A. Mayor Losses *ehilangan +inggi nergi Akibat -esekan ada Saluran
hf = f .
L V " .
D " g
0 *ecepatan di siphon
0 1,) m/dt
2 0 an3ang siphon
0 "! m
f =
" . g . n " R 1 / ' " . :,&1. !,!" !,1:%
0
1/ '
"
= !,!1'
0 !,%&% m hf = !,!1' .
"!
",:)) "
. !,%&% " . :,&1
= !,1(%m
. Minor Losses
*ehilangan pada Inlet 4ang diakibatkan perubahan bentuk Semi Angular Type
hf = f . f
0 *oefisien
V "
"
" g
0 !,")
hf 1 = !,") .
0 *ecepatan di siphon
(V hf = f .
"
0 *oefisien 0 *ecepatan di saluran 0 *ecepatan di siphon
hf " = !,)!.
"
" . :,&1
= !,!!) m
0 !,#!)m/dt
*ehilangan pada Inlet 4ang diakibatkan transisi semi angular type
f 1 "
!,#!)
"
− V 1
"
)
" g
0 !,)! 0 !,#!) m/dt 0 ",)) m/dt ( ",:)) " − !,#!) " ) " . :,&1
= !, "1' m
*ehilangan pada Hutlet diakibatkan perubahan bentuk Semi Angular Type
hf = f . f
0 *oefisien
V "
"
" g
0 !,")
hf 1 = !,") .
0 *ecepatan di siphon
0 ",)) m/dt
*ehilangan pada Hutlet 4ang diakibatkan transisi Bell mouth type
",:))
"
" . :,&1
= !,111 m
(V − V = f . "
ho "
f 1 "
0 *oefisien 0 *ecepatan di saluran 0 *ecepatan di siphon ho"
= !,".
"
"
1
" g
0 !,"! 0 !,#!) m/dt 0 ",)) m/dt ( ",:))" − !,#!)" ) " . :,&1
= !,!&) m
*ehilangan nergi Akibat *isi en4aring (
S '
C = β .
b
. sin δ (
!,1) ' . sin () o 1,& . ! , 1%) 0 0 1,!'#
*eterangan: hf g c J s b K
: kehilangan tinggi energi 7m8 : kecepatan melalui kisi$kisi 7m/dt8 : percepatan gra5itasi, m/dt" 7,&18 : koefisien kisi pen4aring : faktor bentuk 71,& untuk 3eru3i bulat8 : tebal 3eru3i 7m8 : 3arak bersih antar 3eru3i 7m8 : sudut kemiringan dari bidang horiontal !,#!) " = !,!1: m hf = 1,!'# . " . :,&1
Kehilangan Tinggi Total !Total Head Loss "
∆h
0 hf mayor losses > hf minor losses 0 !,1(% > !,!!) > !,"1' > !,111 > !,!&) > !,!1 0 !,)&! m
Bangunan Talang Bangunan talang merupakan salah satu bangunan persilangan yang dibangun untuk mengalirkan debit yang dibawa oleh saluran yang jalurnya terpotong oleh lembah dengan
bentang panjang atau terpotong oleh sungai. Bangunan talang berupa saluran terbuka yang dipasang membentang dari tebing sisi hulu ke tebing sisi hilir. untuk menyeberangkan debit. 9liran di dalam talang harus dalam kondisi yang stabil (:r ; 3.1) atau dalam kondisi sub kritis Berikut ini contoh perhitungan hidraulik bangunan talang#
"ata-data #
"ebit saluran (maksimum)
. m+/dt
edalaman aliran di saluran
$.1 m (sebelum bangunan talang)
6leasi dasar saluran
7$+.$1 (sebelum bangunan talang)
6leasi muka air di saluran
7$4.44 (sebelum bangunan talang)
!anjang bentang talang *
+$ m
oe&isien %trickler k
13
ecepatan aliran di dalam talang direncanakan $.0 m/dt, sehingga luas penampang basah talang menjadi #
A =
Q v
=
".&& 1.)
= 1.:".m"
*ebar dasar talang menjadi # 9 B < h $.8 m B < $.1, sehingga B $.0$ m
emiringan dasar bangunan talang yang diperlukan bisa dihitung dengan rumus kecepatan aliran menurut %trickler # " / ' 1/ " v = k . R .i
atau
v i= "/' k . R
"
%edangkan # !B7h $.0$ 7 ( < $.1) 4.30 m = 9/! $.8 / 4.30 3.41 m
%ehingga #
v i= "/' k . R
"
1.) i= "/' %!.7!.(%8
"
i = 0.0013 Bilangan :roude menjadi #
Fr =
1.)
v g .h
:.&1.71."%8
3.4 ; 3.13
ok.
ehilangan energi pada bagian peralihan antara saluran dan bagian talang dihitung dengan rumus #
∆ masuk = !."!7vtalang − vsaluran 8 " / " g ∆ masuk = !."!71.) − !.(#8" / " g = 0.011 m 6leasi muka air di talang bagian hulu eleasi muka air di saluran > 7$4.44 > 3.3$$ $4.$+ 6leasi dasar talang bagian hulu eleasi muka air talang > kedalaman aliran 7$4.$+ > $.1 7$+.$5 6leasi muka air di talang hilir eleasi muka air talang hulu > (i < *) 7$4.4+ > (3.33$+ < +$) 7$4.+ 6leasi dasar talang bagian hilir eleasi muka air talang hilir > kedalaman aliran 7$4.+ > $.1 7$+.$$
∆ keluar = !.(!7vtalang − vsaluran 8 " / " g ∆ keluar = !.(!71.) − !.(#8 " / " g = 0.022 m
∆ keluar 6leasi muka air di saluran hilir eleasi muka air talang hilir > 7$4.+ > 3.3 7$4.+5 6leasi dasar saluran hilir eleasi muka air saluran hilir > kedalaman aliran
7$4.+5 > $.1 7$+.38
ehilangan energi total di talang manjadi #
∆ = i!L + ∆ masuk + ∆ keluar (3.33$+ < +$) 7 3.3$$ 7 3.3 3.31+ dibulatkan 3.3 m Berikut ini potongan memanjang bangunan talang.
'ambar 4. !otongan memanjang bangunan talang >1'.1% >1'.1# >1'.11 >1'.! >1(.'# >1(.'& >1(.(' >1(.(( i 0 !.!!1' 1."% m 1."% m 1."% m 2 0 '1 m abutment abutment
pilar
Bangunan Terjun Bangunan terjun dibangun untuk mengatasi kemiringan medan yang terlalu curam, sementara kemiringan yang dibutuhkan oleh saluran tergolong landai. Bangunan terjun biasanya dibangun pada daerah yang kondisi topogra&inya memiliki kelerengan yang curam. 9da 4 bagian dari bangunan terjun yaitu #
Bagian pengontrol, berada di hulu sebelum terjunan, ber&ungsi untuk mencegah penurunan muka air yang berlebihan.
Bagian pembawa, ber&ungsi sebagai penghubung antara eleasi bagian atas dengan bagian bawah.
!eredam energi, ber&ungsi untuk mengurangi energi yang dikandung oleh aliran sesudah mengalami terjunan sehingga tidak berpotensi merusak konstruksi bangunan terjun.
!erlindungan dasar bagian hilir, ber&ungsi untuk melindungi dasar dan dinding saluran dari gerusan air sesudah mengalami terjunan. Bagian Pengontrol Bagian ini terletak sebelah hulu (sebelum terjunan), dengan adanya bagian pengontrol ini, maka penurunan muka air yang berlebihan bisa dicegah. 9da alternati& mekanisme untuk mengendalikan muka air di bagian hulu, yaitu #
?emperkecil luas penampang basah.
?emasang ambang (sill ) dengan permukaan hulu miring. Untuk saluran yang kandungan sedimennya tinggi disarankan tidak memasang ambang (sill ), karena akan mempercepat sedimentasi di saluran bagian hulu.
Bagian Pembawa Bagian ini berupa terjunan dengan bentuk terjunan tegak (ertikal) atau terjunan miring. Jika beda tinggi (tinggi terjunan) lebih dari $.0 m, maka bagian pembawa berupa terjunan miring, jika beda tinggi (tinggi terjunan) kurang dari $.0 m maka dipakai bangunan terjun tegak (ertikal). Peredam Energi !eredam energi ber&ungsi untuk mengurangi potensi kerusakan akibat energi yang terkandung dalam aliran, sehingga tidak merusak konstruksi bangunan terjun. @ipe peredam energi yang akan dipilih tergantung dari bilangan :roude yang terjadi di dalam aliran.
Berikut ini tipe peredam energi berupa kolam olakan U%B= # $. olam Alak U%B= @ype
untuk bilangan :r ; $.1
. olam Alak U%B= @ype
untuk bilangan :r C 4.0
+. olam Alak U%B= @ype
untuk 4.0 ; :r ; $+
4. olam Alak U%B= @ype 2
untuk .0 ; :r ; 4.0
Perlindungan Dasar %egera sesudah aliran mengalami terjunan, kecepatan aliran tergolong masih tinggi meskipun sudah dipasang bangunan peredam energi, sehingga masih diperlukan
perlindungan dasar saluran yang biasanya berupa pasangan bronjong ( gabion) untuk menghindari gerusan pada dasar saluran atau pada dinding saluran. Berikut ini contoh perhitungan hidraulik bangunan terjun # !ada suatu saluran irigasi akan dibangun bangunan terjun karena kondisi topogra&i yang curam. "data-data dari saluran tersebut antara lain #
"ebit rencana
1.01 m+/dt
*ebar dasar B
0.11 m
edalaman aliran y$
$.50 m
emiringan dasar saluran i
3.333$4
emiringan dinding m
$.0 (sisi horiDontal)
oe&isien %trickler k
4.0
ondisi saluran banyak mengangkut sedimen.
Beda tinggi antara muka air di hulu dan hilir (terjunan ) D $.5$ m
edalaman aliran sesudah terjunan y $.50 m.
"isyaratkan pada saat terjadi 13, tidak diperbolehkan terjadi penurunan air.
Berikut ini sketsanya #
'ambar 0. %ketsa bangunan terjun Tentukan dimensi bagian pengontrol.
Jawab # "ibuat terlebih dulu kura hubungan antara debit dengan kedalaman aliran y untuk saluran tersebut.
Bagian pengontrol berupa penyempitan lebar dasar dengan penampang segi empat.
Besar 13E 13 E < rencana 13E < 1.01 0.+3 m+/dt edalaman aliran berkaitan dengan debit 13E, diplot di kura ketemu y13 $.+01 m ?aka #
913
B. y13 7 m. y132
(0.11 < $.+5) 7 ($.0 < $.+5) $3.08 m
13
13E / 913
0.+3 / $3.08 3.03 m/dt
F13
y13 7 13/(g)
$.+01 7 (3.03/ < 8.$) $.+1 m
Untuk bagian pengontrol hubungan antara G F ditentukan dari humus berikut #
Q = C" " / ' 7" / ' g 8 . B. 1.)
Cd = 0.93 + 0.1 (H70/L) L = panjang bagian pengontrol ( L = 1.5 m) Unt! L = 1.50 m" ma!a pada #aat 13E $
Cd70 = 0.93 + 0.1 ( 1.37 / 1.50) = 1.0%1" #e&ingga lebar da#ar bi#a di'ari $ Q = C" " / ' 7" / ' g 8 . B. 1.) ).' = 1.!"17" / '8 7" / ' g 8 .B.71.'%81.)
" ma!a = 1.90 m
'ambar 5. "enah Bagian pengontrol
