Rangkuman Saluran Tahan Erosi: Oleh [PDF]

Citation preview

RANGKUMAN SALURAN TAHAN EROSI



OLEH : Maria Elisabeth Botu (022200030)



UNIVERSITAS NUSA NIPA MAUMERE FAKULTAS TEKNIK PRODI SIPIL 2020/2021



SALURAN TAHAN EROSI  SALURAN TAHAN EROSI DAN BAHAN PEMBENTUKNYA  Sebagian besar saluran yang diberi lapisan dan saluran yang bahan-bahannya merupakan hasil rakitan pabrik dapat menahan erosi dengan baik sehingga dianggap tahan erosi (nonerodible). Saluran tanpa lapisan biasanya peka erosi, kecuali yang digali pada dasar yang keras misalnya dasar yang terbuat dari batu.  Bahan-bahan tahan erosi yang digunakan untuk membentuk lapisan suatu saluran dan tubuh saluran hasil rakitan meliputi beton, pasangan batu, baja, besi tuang, kayu, kaca, plastic dan lain-lain. Pemilihan bahan terutama tergantung pada jenis yang ada dan harga bahan, metode pembangunan, dan maksud pembuatan saluran tersebut.  GAYA DAN TEGANGAN TARIK IZIN  Bila air mengalir di saluran, timbul gaya yang bekerja dalam arah aliran pada dasar saluran.  Gaya ini yang merupakan tarikan air pada luas basah, disebut gaya tarik (tractive force), juga disebut gaya geser (shear force) atau gaya seret (drag force).  Pada aliran seragam, gaya Tarik sama dengan komponen efektif gaya berat yang bekerja pada air, sejajar dasar saluran dan sebesar wALS, dengan w berat jenis air, A luas basah, L panjang bagian saluran yang lurus dan S kemiringan saluran. Maka nilai rata-rata gaya Tarik per satuan luas basah atau disebut tegangan Tarik Ꚍ₀ , sama dengan wALS/PL = wRS, dengan P keliling basah dan R jari-jari hidraulik, yakni Ꚍ₀ = wRS .  Pada saluran terbuka lebar, jari-jari hidraulik sama dengan kedalaman aliran y, sehingga Ꚍ₀ = wyS



 KECEPATAN MINIMUM YANG DIIJINKAN  Kecepatan minimum yang diijinkan, atau kecepatan tanpa pengendapan (nonsliting velocity) merupakan kecepatan terendah yang tidak menimbulkan sedimentasi dan mendorong pertumbuhan tanaman air dan ganggang.  Kecepatan ini sangat tidak menentu dan nilainya yang tepat tidak dapat ditentukan dengan mudah.  Bagi air yang mengandung lanau (silt), hal ini tidak membawa pengaruh besar kecuali terhadap pertumbuhan tanaman.







Umumnya dapat dikatakan bahwa kecepatan rata-rata: 2-3 ft/s dapat digunakan bila persentase lanau ditunjukkan dalam saluran kecil < 2,5 ft/s dapat mencegah pertumbuhan tanaman air yang dapat mengurangi kapasitas saluran tersebut.



 JAGAAN F = √𝑘𝑦 Dengan F jagaan dalam m;y kedalaman air di saluran dalam m dan k merupakan koefisien yang bervariasi dari : 0,8 - 1,4 bagi saluran berkapasitas 0,5 m3/s - 85 m3/s atau lebih.



Discharge (m3/s) 85 Freeboard (m)



0.45



0.60



0.75



0.90



 PENAMPANG HIDROLIK TERBAIK 1



Q = AV = A 𝑛 R2/3 so1/2 𝐴



R=𝑃



Berdasarkan rumus tersebut akan dicari, untuk kemiringan saluran So dan kekasaran dinding n, suatu tampang lintang dengan luas yang sama A tetapi memberikan debit maksimal. Untuk nilai A, n dan So konstan, debit akan maksimum apabila R maksimum.  Saluran bentuk trapezium A = (b + my)y P= b + 2y √𝑚2 + 1 𝐴



P = 𝑦 + y (2√𝑚2 + 1 − 𝑚 ) dp/dm = 0→ m =



1 √3



a = 60° dp/dy = 0 → b = 2y (√𝑚2 + 1 − 𝑚) T = b + 2my = 2y√𝑚2 + 1 R= R=



𝐴



= 𝑝



𝑦 (2𝑦√𝑚 2 +1−2𝑚𝑦+𝑚𝑦) 2𝑦√𝑚²+1−2𝑚𝑦+2𝑦√𝑚 2 +1



𝑦(2𝑦√𝑚 2+1−𝑚𝑦) 4𝑦√𝑚 2+1−2𝑚𝑦 𝑦



R=2



 Saluran Bentuk Segi Empat A = by P = b+2y 𝐴 P = 𝑦 + 2y 𝑑𝑝 𝑑𝑦 𝐴 𝑦² 𝑏𝑦 𝑦²



=



−𝐴 𝑦²



+2



=2 =2 1



y= 2 𝑏 A = 2y² P = 4y 𝐴 𝑦 R=𝑃=2  Saluran Bentuk Setengah Lingkaran 1 A = 2 Лr² P = Лr 𝐴



1



л𝑟²



𝑟



R = 𝑃 = 2л𝑟 = 2  Contoh 1: Hitung dimensi saluran ekonomis berbentuk trapesium dengan kemiringan tebing 1 (horisontal) : 2 (vertikal) untuk melewatkan debit 50 m3/d dengan kecepatan rerata 1 m/d. Berapa kemiringan dasar saluran apabila koefisien Chezy C = 50 m1/2/d. Penyelesaian : Luas tampang aliran : A = (b + my)y = (b + 0,5y)y Luas tampang aliran dihitung berdasar persamaan kontinuitas : 𝑄 50 A= 𝑉 = 1 = 50 m2 Dari persamaan sebelumnya diperoleh : (b+ 0,5y)y = 50 Persyaratan saluran ekonomis berbentuk trapesium b + 2my = 2y 𝑚2 + 1 → 𝑏 + 𝑦 = 2𝑦√0,5² + 1 = 1,24y Subtitusi ke persamaan sebelumnya didapat: y = 5,36 m b = 6,65 m Menghitung kemiringan dasar saluran. Untuk tampang lintang ekonomis: 𝑦



R=2=



5,36 2



= 2,68 m



Kemiringan dasar saluran dihitung dengan menggunakan rumus Chezy: V = C√𝑅𝑆 0



1 = 50√2,68𝑆₀ So = 0.00015  PENENTUAN UKURAN PENAMPANG Penentuan ukuran penampang untuk saluran tahan erosi meliputi langkahlangkah sebagai berikut : 1. Kumpulkan semua keterangan, pilih nilai koefisien kekasaran n dan kemiringan saluran So berdasarkan topografi. 2. Hitung faktor penampang AR2/3 dengan persamaan 𝑛𝑄 AR 2/3 = √𝑆0 𝐶0



Dimana A = luas penampang basah, R= jari-jari hidrolik, Q = debit desain, C =l untuk SI unit dan Co = 1 untuk SI unit dan 1,49 U.S customary unit. 3. Tentukan dimensi saluran dan kedalaman aliran dimana AR2/3 sama dengan nilai yang ditentukan pada langkah ke 2. Sebagai contoh untuk penampang trapesium, pilih nilai kemiringan sisi m dan hitung beberapa rasio lebar dasar b dan kedalaman aliran y untuk AR 2/3 sama dengan nilai yang ditentukan pada langkah ke 2. Pilih rasio b/y yang memberikan penampang yang mendekati penampang hidrolik terbaik. 4. Periksa kecepatan minimum tidak kurang dari yang disyaratkan untuk mencegah terjadinya pengendapan sedimen. 5. Tambahkan jagaan yang bersesuaian.



 Contoh 2: Rencanakan saluran trapesium untuk mengalirkan debit 10 m3/s. Saluran akan digali melewati batuan kerakal besar. Berdasarkan topografi kemiringan yang ada 1:4000. Penyelesaian : Q= 10 m3/s S0 = 0,00025 Untuk permukaan batuan kerakal besar, n = 0,03 dan kemiringan sisi saluran hampir semuanya vertikal. Kita pilih kemiringan sisi saluran sebagai l horizontal : 4 vertikal Substitusi nilai kedalam persamaan Manning menghasilkan : AR 2/3 =



𝑛𝑄 𝐶₀√𝑆₀



AR2/3 = Karena penampang saluran hampir berbentuk segi empat, kita pilih b = 2y A = (2y +0,25y )y =2,25y2 P = 2y + 2,06y = 4,06y R=



2,25𝑦² 4,06𝑦



= 0,55y



0,03 𝑥 10 √0,00025



= 18,97



Karenanya



AR2/3 = (2,25y²)(0,55y)2/3 = 1,518y 8/3= 18,97 y



= 2,58 m



b



= 2x2,58 = 5,16 m



Untuk kemudahan pelaksanaan kita pilih b = 5 m Dengan menggunakan nilai b yang baru dan di korespondensikan dengan nilai AR' maka nilai kedalaman aliran y di tentukan dengan trial and error sehingga didapatkan y = 2,64 m Dengan menggunakan persamaan tinggi jagaan F = √0,8 𝑥 2,64 = 1,45 m Sebagai pembanding dari nilai ini dipilih tinggi jagaan sebesar 0,75 m berdasarkan tabel tinggi jagaan yang disarankan. Sehingga total kedalaman saluran D = 2,64 + 0,75 = 3,38 m A = 14,94 m 10



V = 14,94 = 0,67 m/s > Vmin Jadi saluran dengan lebar dasar 5 m dan kedalaman 3,4 m memenuhi persyaratan untuk saluran tahan erosi.