Contoh Perhitungan Dalam Mendesain Saluran Terbuka Tanpa Lapisan

Contoh Soal Desain Saluran Terbuka Tanpa Lapisan

Soal

Sebuah saluran tanpa lapisan yang digali dalam lempung keras, direncanakan akan membawa debit Q sebesar 13,15 m³/s dengan kemiringan dasar saluran S₀ = 0,002. Untuk dimensi penampang, menggunakan metode kecepatan maksimum yang diijinkan. Rencanakan dimensi saluran tersebut!

Analisa

Menentukan nilai m

Gunakan berikut sebagai petunjuk,

Material	m
Batu	0 – 0,25
Beton	0,50
Lempung keras	1,0
Lempung lunak	1,5
Tanah berpasir lepas	2,0
Pasir, lempung berpasir	3,0

Sumber : Chow (1959), Chaundry (1993), dan Bankston and Baker (1995) dalam Askan (2006)

Berdasarkan data dalam tabel diambil nilai m = 1,5 (lebih kecil dari kemiringan maksimum yang direncanakan) untuk lempung keras.

Menentukan nilai n

Berdasarkan tabel berikut,

	Bahan Material Saluran			Koefisien
				Kekasaran Manning (n)
	Beton			0,013 – 0,015
	Riprap dengan spesi			0,028 – 0,040
	Semen tanah			0,020 – 0,025
	Aspal			0,016 – 0,018
	Tanah			0,020 – 0,023
	Batu pecah			0,025 – 0,045

didapatkan nilai n = 0,020.

Menenentukan kecepatan maksimum Aliran.

Dan dari Tabel berikut,

Material asli saluran	Vmaks (m/s)
Pasir halus	0,6
Pasir kasar	1,2
Kerikil halus (d50<20 mm="" o:p="">

1,8

Lumpur berpasir

0,6

Lempung lumpur

1,0

Lempung

1,8

Rumput Bermuda pada pasir berlumpur

1,8

Rumput Bermuda pada lempung lumpur

2,4

Rumput biru Kentucky pada pasir berlumpur

1,5

Rumput biru Kentucky pada lempung lumpur

2,1

Batuan endapan

3,0

Batu pasir halus

2,4

Serpihan lunak

1,0

Batuan beku

6,0

V_maks = 1,8 m/s.

Penyelesaian

Menghitung nilai R atau jari-jari hidraulik.

Hitung R dengan menggunakan Kemudian gunakan Persamaan berikut

 dengan k_n = 1,0 (satuan metrik)

Mengitung nilai A dan P

Sehingga dihasilkan berikut:

Menghitung Nilai h dan b

Sekarang, berdasarkan nilai – nilai yang telah dihasilkan, dengan m = 1,5, akan didapatkan dua persamaan untuk menghitung nilai h dan b,

 A = (b + mh)h ® (b +1,5h)h = 7,32

dan

Dengan melihat kedua persamaan di atas, terdapat dua nilai yang tidak diketahui, yaitu h dan b. Dari persamaan kedua didapatkan nilai b =10,17 -3,61h . Substitusi

nilai b ini ke dalam persamaan yang pertama, kemudian disederhanakan, didapatkan persamaan baru sebagai berikut

	2,11h2 -10,17h + 7,32 = 0
Persamaan ini memiliki dua nilai : h1 = 0,88 m dan h2 = 3,94 m.
Nilai h1	akan menghasilkan lebar dasar saluran  b =10,17 - 3,61(0,88)= 7,00 m dan
nilai   h2	akan   menghasilkan   b =10,17 - 3,61(3,94)= -4,05 m.   Sehingga   dapat

disimpulkan bahwa nilai h adalah 0,88 m karena nilai b negatif adalah tidak mungkin terjadi. Juga yang perlu dicatat bahwa tidak diperlukan modifikasi penampang karena h = 0,88 m < 1,0 m.

Secara alternatif, dapat juga menggunakan Persamaan di bawah untuk menentukan nilai h dan b sebagai berikut.

Mengecek Nilai Froude

Berikutnya akan dicek apakah angka Froude mendekati nilai kritis atau 1,0.

B = b + 2mh = 7,0 + 2.(1,5).0,88 = 9,64 m

Nilai ini mengindikasikan bahwa di bawah kondisi debit desain, aliran tidak akan mendekati kondisi kritis.

Menghitung Nilai Freeboard

Akhirnya, hitung nilai freeboard dengan menggunakan Persamaan di bawah. Asumsikan variasi nilai C adalah linier, sehingga untuk Q = 13,15 m³/s, C = 0,54 (dengan cara interpolasi).

Hasil Hitungan total dan gambar sketsa Saluran

Jadi kedalaman total dari saluran adalah 0,88 + 0,69 =1,57 m, kemudian lebar bagian atas dari saluran adalah b + 2m(h + F )= 7,0 + 2.(1,5).(0,88 + 0,69)=11,70 m. Hasil dari keseluruhan perhitungan digambarkan yang dapat dilihat sebagai berikut.

Gambar Penampang Melintang Saluran.

Setidaknya seperti diataslah Cara atau Contoh perhitungan dalam Mendesain sebuah saluran. Semoga ini Bermanfaat bagi yang membacanya. Terimakasih. Syalom.