Perencanaan Saluran1. Aliran Melalui Penampang   Aliran yang melalui suatu saluran haris direncanakan untuk tidak   mengak...
Perencanaan Saluran      Beberapa ahli telah mengusulkan beberapa bentuk koefisien Chezy dari      rumus umum tersebut yan...
Perencanaan Saluran      b) Rumus Strickler          Untuk permukaan saluran dengan material yang tidak koheren,          ...
Perencanaan Saluran      Jari-jari hidraulis:          A       R=          P          30       R=    = 1,875m          16 ...
Perencanaan Saluran                                          1 2 3 12                                   U=       R S      ...
Perencanaan Saluran      Kedalaman air`kritis:                q 2 3 32       yc = 3      =       = 0,972m                g...
Perencanaan Saluran                        Tabel 2.2. Penampang saluran ekonomis    Penampang               Luas        Ke...
Perencanaan Saluran          A   y=        = 5,37m           3   Luas trapesium:   A = (B + my ) y   Sehingga lebar dasar ...
Perencanaan Saluran   c. Bila terdapat ukuran-ukuran dari suatu penampang yang belum      diketahui, misalnya B, maka nila...
Perencanaan Saluran        Tabel 2.3. Kecepatan Maksimum yang diijinkan menurut Fortier dan Scobey                   (Untu...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Bab ii-perencanaan-saluran

17,043

Published on

2 Comments
5 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total Views
17,043
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
582
Comments
2
Likes
5
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Bab ii-perencanaan-saluran

  1. 1. Perencanaan Saluran1. Aliran Melalui Penampang Aliran yang melalui suatu saluran haris direncanakan untuk tidak mengakibatkan erosi maupun tidak mengakibatkan endapan sedimen. Untuk itu perancang cukup menghitung ukuran-ukuran saluran dengan analisis hidraulika sehingga nantinya dapat memutuskan ukuran akhir berdasarkan efisiensi hidraulika dan mendapatkan ukuran penampang terbaik, praktis, dan ekonomis. 1) Rumus Chezy Seperti yang telah diketahui, bahwa perhitungan untuk aliran melalui saluran terbuka hanya dapat dilakukan menggunakan rumus-rumus empiris, karena adanya banyak variabel yang berubah-ubah. Untuk itu berikut ini disampaikan rumus-rumus empiris yang banyak digunakan untuk merencanakan suatu saluran terbuka. Chezy berusaha mencari hubungan bahwa zat cair yang melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser (tahanan) pada dinding saluran, dan akan diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah aliran. Di dalam aliran seragam, komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser, dimana tahan geser ini tegantung pada kecepatan aliran. Setelah melalui beberapa penurunan rumus, akan didapatkan persamaan umum: U = C RS (2.1) dimana: U = kecepatan aliran (m/det) R = jari-jari hidraulik (m) S = kemiringan dasar saluran C = koefisien ChezyModul Perencanaan Bangunan Air II - 1
  2. 2. Perencanaan Saluran Beberapa ahli telah mengusulkan beberapa bentuk koefisien Chezy dari rumus umum tersebut yang tergantung dari bentuk tampang lintang, bahan dinding saluran, dan kecepatan aliran. Untuk itu dapat ditinjau beberapa rumus yang banyak digunakan. a) Rumus Manning Robert Manning mengusulkan rumus berikut ini: 1 1 6 C= R (2.2) n Sehingga rumus kecepatan aliran menjadi: 1 2 3 12 U= R S (2.3) n Dimana n merupakan koefisien Manning yang merupakan fungsi dari bahan dinding saluran. Harga koefisien Manning adalah sebagai berikut: Tabel 2.1. Harga Koefisien Manning Bahan Koefisien Manning n Besi tuang dilapis 0,014 Kaca 0,010 Saluran beton 0,013 Bata dilapis Mortar 0,015 Pasangan batu disemen 0,025 Saluran tanah bersih 0,022 Saluran tanah 0,030 Saluran dengan dasar batu dan tebing rumput 0,040 Saluran pada galian batu padas 0,040Modul Perencanaan Bangunan Air II - 2
  3. 3. Perencanaan Saluran b) Rumus Strickler Untuk permukaan saluran dengan material yang tidak koheren, koefisien Strickler (ks) diberikan oleh rumus berikut: 1 1 ⎛ R ⎞ 6 ⎜d ⎟ k s = = 26⎜ ⎟ (2.4) n ⎝ 35 ⎠ Dengan R adalah jari-jari hidraulik, dan d35 adalah diameter (dalam meter) yang berhubugan dengan 35% berat dari material dengan diameter yang lebih besar. Dengan menggunakan koefisien tersebut, maka rumus kecepatan aliran menjadi: 2 1 U = ks R 3 S 2 (2.5) Contoh Soal: Saluran terbuka berbentuk segi empat terbuat dari pasangan batu disemen (n=0,025) mempunyai lebar 10 m dan kedalaman air 3 m. Apabila kemiringan dasar saluran adalah 0,00015, hitung debit aliran. Penyelesaian 3m 10 m Luas tampang basah: A = Bxh = 10 x 3 = 30 m Keliling basah: P = B + 2h = 10 + 2 x 3 = 16 mModul Perencanaan Bangunan Air II - 3
  4. 4. Perencanaan Saluran Jari-jari hidraulis: A R= P 30 R= = 1,875m 16 Debit aliran dihitung dengan menggunakan rumus Manning: Q = A.V 1 2 1 Q = A. R 3 S 2 n 1 2 1 Q = 30. 1,875 3 0,00015 2 = 22,347 m3 / det 0,025 b. Debit Maksimum Untuk menentukan debit maksimum dengan energi spesifik konstan adalah menggunakan persaman energi spesifik: Q2 E = y+ 2gA 2 Sehingga dapat diubah menjadi: Q = 2 g A(Es − y ) 1 2 (2.6) Dengan menurunkan pesamaan tersebut, akan didapatkan suatu debit maksimum untuk energi spesifik konstan yang terjadi pada kedalaman kritik sebagai berikut: Dc yc + = Es (2.7) 2 c. Kemiringan Kritik Dasar Saluran Kemiringan kritik Sc adalah kemiringan dasar saluran yang diperlukan untuk menghasilkan aliran seragam di dalam saluran pada kedalaman kritik. Kemiringan kritik dasar saluran ini didapatkan dari menggabungkan rumus Manning dari Persamaan (2.3):Modul Perencanaan Bangunan Air II - 4
  5. 5. Perencanaan Saluran 1 2 3 12 U= R S n Dengan kecepatan kritik: U c = gDc (2.8) Pada kondisi tersebut R=Rc dan S=Sc, sehingga rumus Manning menjadi: gDc n 2 Sc = 4 (2.9) Rc 3 Untuk saluran lebar Rc=yc=Dc, sehingga: gn 2 Sc = 1 (2.10) yc 2 Apabila aliran seragam terjadi pada saluran dengan kemiringan dasar lebih besar dari kemiringan kritik (S0 > Sc), maka aliran adalah super kritik, dan kemiringan dasar disebut curam. Tapi apabila kemiringan dasar lebih kecil dari kemiringan kritik (S0 < Sc), maka aliran yang terjadi adalah sub kritik, dan kemiringan disebut landai (mild). Contoh Soal: Saluran dengan lebar 5 m mengalirkan air dengan debit 15 m3/det. Tentukan kedalaman air apabila energi spesifiknya minimum (kedalaman kritis), dan kecepatan kritisnya. Penyelesaian: Debit tiap satuan lebar: Q 15 q= = = 3m3 / d / m B 5Modul Perencanaan Bangunan Air II - 5
  6. 6. Perencanaan Saluran Kedalaman air`kritis: q 2 3 32 yc = 3 = = 0,972m g 9,81 Kecepatan kritis: q 3 vc = = = 3,087m / det yc 0,9722. Tampang Ekonomis Suatu tampang lintang saluran akan menghasilkan debit maksimum bila nilai R = A/P maksimum atau keliling basah P minimum, sehingga untuk debit tertentu, luas tampang lintang akan minimum (ekonomis) bila saluran memiliki nilai R maksimum atau P minimum. Untuk luas tampang saluran yang sama, penampang setengah lingkaran merupakan penampang yang paling efisien. Prinsip saluran tampang ekonomis hanya berlaku untuk desain saluran yang tahan terhadap erosi, sedangkan untuk saluran yang mudah tererosi, dalam mendesain saluran yang efisien harus mempertimbangkan gaya tarik yang terjadi. Beberapa tipe bentuk saluran ekonomis dan karakteristiknya diberikan pada Tabel 2.2.Modul Perencanaan Bangunan Air II - 6
  7. 7. Perencanaan Saluran Tabel 2.2. Penampang saluran ekonomis Penampang Luas Keliling Jari-jari Lebar Kedalaman Faktor melintang basah hidraulik puncak hidraulik penampang A P R T D ZTrapesium,setengah bagian 3y 2 2 3y 1 y 4 3y 3 y 3 y 2,5segi enam 2 3 4 2Persegi panjang, 1 ysetengah bagian 2 y2 4y 2 2y y 2 y 2,5bujur sangkarSegitiga, setengah 2 2,5bagian bujur y2 2 2y 1 2y 2y 1 y y 4 2 2sangkar π π π y2 1 2y y y 2,5Setengah 2 πy 2 y 4 4lingkaran 4 2 y2 8 2y 1 y 2 2y 2 y 8 3 y 2,5Parabola 3 3 2 3 9Lengkunghidrostatis 1,39586 y 2 2,9836 y 0 , 46784 y 1,917532 y 0,72795 y 1,19093 y 2,5 Sumber: Chow, 1992 Contoh soal: Hitung dimensi saluran ekonomis berbentuk trapesium dengan kemiringan tebing 1 (horisontal) : 2 (vertikal) untuk melewatkan debit 40 m3/d dengan kecepatan rata-rata 0,8 m/d. Berapakah kemiringan dasar saluran apabila koefisien Chezy C = 50 m1/2/d. Penyelesaian: Luas tampang aliran: 1 y m=0,5 A = 3y 2 B Luas tampang aliran dihitung berdasarkan persamaan kontinuitas: Q 40 A= = = 50m 2 V 0,8 Sehingga didapatkan:Modul Perencanaan Bangunan Air II - 7
  8. 8. Perencanaan Saluran A y= = 5,37m 3 Luas trapesium: A = (B + my ) y Sehingga lebar dasar saluran: A 50 B= − my = − 0,5.5,37 = 6,63m y 5,37 Menghitung kemiringan dasar saluran. Untuk tampang ekonomis: y 5,37 R= = = 2,685m 2 2 Kemiringan dasar saluran dihitung dengan menggunakan rumus Chezy: U = C RS 0,8 = 50 2,685.S S = 9,534.10− 53. Penentuan Ukuran Penampang Tata cara untuk menentukan ukuran suatu penampang saluran adalah sebagai berikut: a. Mengumpulkan segala informasi dan data yang tersedia, kemudian menaksir nilai n berdasarkan kriteria material dinding saluran, sedangkan nilai S ditentukan berdasarkan kriteria kegunaan saluran dan kecepatan maksimum dan minimum sehingga tidak mengakibatkan erosi maupun sedimentasi pada saluran. 2 3 b. Faktor penampang AR dihitung dengan persamaan: 2 nQ AR 3 = (2.11) SModul Perencanaan Bangunan Air II - 8
  9. 9. Perencanaan Saluran c. Bila terdapat ukuran-ukuran dari suatu penampang yang belum diketahui, misalnya B, maka nilai-nilai tersebut ditaksir, sehingga dapat diperoleh kombinasi ukuran penampang, sehingga nantinya ukuran akhirnya akan ditetapkan berdasarkan efisiensi hidraulik dan segi praktisnya. d. Kecepatan minimum yang ditentukan diperiksa, terutama untuk air yang mengandung lanau. e. Tambahkan jagaan seperlunya terhadap kedalaman dari penampang saluran.4. Kecepatan Maksimum yang Diizinkan Kecepatan maksimum yang diijinkan adalah kecepatan yang tidak akan menimbulkan erosi pada tubuh saluran (nonerodible velocity). Besarnya kecepatan ini sangat tidak menentu dan bervariasi. Namun secara umum, saluran yang telah lama dan telah mengalami pergantian musim akan mampu menerima kecepatan yang lebih besar jika dibandingkan dengan saluran yang baru, oleh karena dasar saluran yang lama telah lebih stabil. Untuk kondisi yang sama, saluran yang lebih dalam akan mampu menahan kecepatan rerata yang lebih besar tanpa menimbulkan erosi. Tabel 2.3 memberikan kecepatan maksimum yang diijinkan disaluran menurut beberapa hasil penelitian.Modul Perencanaan Bangunan Air II - 9
  10. 10. Perencanaan Saluran Tabel 2.3. Kecepatan Maksimum yang diijinkan menurut Fortier dan Scobey (Untuk Saluran lama, lurus, dengan kemiringan kecil) Air mengandung Bahan n Air Jernih koloida lanau v v v v (ft/sec) (m/det) (ft/sec) (m/det)Pasir halus, koloida 0.020 1.50 0.46 2.50 0.76Lanau berpasir, bukan koloida 0.020 1.75 0.53 2.50 0.76Lanau bukan koloida 0.020 2.00 0.61 3.00 0.91Lanau aluvial, bukan koloida 0.020 2.00 0.61 3.50 1.07Lanau kaku biasa 0.020 2.50 0.76 3.50 1.07Debu vulkanis 0.020 2.50 0.76 3.50 1.07Lempung teguh, koloida kuat 0.025 3.75 1.14 5.00 1.52Lanau aluvial, koloida 0.025 3.75 1.14 5.00 1.52Serpih dan diulangkan keras 0.025 6.00 1.83 6.00 1.83Kerikil halus 0.020 2.50 0.76 5.00 1.52Lanau bergradasi sampai kerakal, bukan koloida 0.030 3.75 1.14 5.00 1.52Lanau bergradasi sampai kerakal, koloida 0.030 4.00 1.22 5.50 1.68Kerikil kasar, bukan koloida 0.025 4.00 1.22 6.00 1.83Kerakal dan batuan bulat 0.035 5.00 1.52 5.50 1.68 Prosedur perhitungan kecepatan yang diizinkan adalah sebagai berikut: a. Menentukan nilai n berdasarkan jenis bahan dinding saluran, dan menentukan kemiringan dinding saluran, dan kecepatan maksimum yang diijinkan berdasarkan Tabel 2.3. b. Menghitung jari-jari hidraulik R dengan menggunakan rumus Manning. c. Menghitung luas basah dengan debit yang diketahui dan kecepatan yang diijinkan menggunakan persamaan A = Q . V d. Menghitung keliling basah dengan menggunakan persamaan P = A . R e. Tambahkan jagaan seperlunya, dan mempertimbangkan kepraktisan dalam pembuatan saluran. Modul Perencanaan Bangunan Air II - 10

×