bab-3 desain drainase

2. Desain Drainase.doc

MODUL PENGAWASAN PELAKSANAAN PEKERJAAN TANAH DAN DRAINASE BAB III : DESAIN DRAINASE

BAB III

DESAIN DRAINASE JALAN

3.1.PENDAHULUAN

Sistem drainase permukaan pada konstruksi jalan raya pada umumnya berfungsi sebagai berikut :

Mengalirkan air hujan (air) secepat mungkin keluar dari permukaan jalan dan selanjutnya dialirkan lewat saluran samping menuju saluran pembuang akhir.

Mencegah aliran air yang berasal dari daerah pengaliran disekitar jalan masuk ke daerah perkerasan jalan.

Mencegah kerusakan lingkungan di sekitar jalan akibat aliran air.

Sistem (komponen) drainase jalan yang akan didesain terdiri dari :

Saluran samping jalan, dinding tanah tanpa pasangan, penampang trapesium.

Saluran samping jalan, dinding pasangan batu, penampang segi-empat.

Gorong-gorong segi-empat (box culvert).

Tali air.

Grill.

Desain di atas mencakup analisis hidrologi dan hidrolika, serta analisis struktur untuk pekerjaan utama.

3.2.BAHAN BANGUNAN SALURAN

Pemilihan jenis material untuk selokan samping umumnya ditentukan oleh besarnya kecepatan rencana aliran air yang akan melewati selokan.

Kecepatan aliran air ditentukan oleh sifat hidrolis penampang saluran, salah satunya adalah kemiringan saluran.

3.3.PENAMPANG MELINTANG SALURAN

Pemilihan tipe penampang melintang selokan samping didasarkan atas :

Kondisi tanah dasar.

Kedudukan muka air tanah.

Kecepatan aliran air.

3.4.PERSAMAAN MANNING

dimana :

V=kecepatan rata-rata aliran

R=jari-jari hidraulis

n=koefisien kekasaran Manning

S=kemiringan memanjang

dimana :

Q=debit.

A=luas penampang melintang.

3.5.JAGAAN (FREEBOARD) DALAM SALURAN

Cara mendisain yang dibahas memberikan kedalaman air, sehingga muka air debit maksimum dari saluran diketahui. Puncak dari tanggul saluran harus dijaga lebih tinggi dari pada ketinggian ini untuk memperhitungkan gelombang dan kemungkinan naik turunnya pemberian air. Jarak vertikal antara puncak tanggul saluran dan tinggi muka air debit maksimum dari saluran dikenal sebagai jagaan (freeboard). Pada umumnya semakin besar debit yang diangkut, semakin besar jagaan yang harus disediakan. Jagaan yang disarankan untuk diambil di India dinyatakan dalam Tabel 5.

Tabel 5. : Jagaan yang disarankan untuk saluran.

Q (m3/det)Freeboard (m)

< 0,750,45

0,75 1,500,60

1,50 850,75

> 850,90

Pendekatan dengan menggunakan formula sebagai berikut :

dimana :

f=tinggi jagaan (m)

h=kedalaman air (m)

Dapat juga penentuan tinggi jagaan berdasarkan analisis / justifikasi teknis secara khusus.

3.6.INTENSITAS HUJAN

Untuk membentuk kurva intensitas hujan, diperlukan data dari penakar hujan otomatis paling sedikit harus tersedia data untuk 10 tahun. Semakin panjang data yang diperoleh, semakin akurat kurva yang terbentuk.

Langkah analisis praktis yang perlu dilakukan dalam mengolah data agar menjadi kurva intensitas hujan yang menggambarkan hubungan antara durasi (lamanya hujan) yang dinyatakan dalam menit dengan intensitas hujan yang dinyatakan dalam mm/jam, adalah :

Tetapkan durasi hujan yang berurutan.

Cari maximum tinggi hujan untuk setiap durasi.

Langkah berikut dapat sebagai pedoman dalam menetapkan intensitas hujan I :

Tetapkan periode ulang perencanaan.

Perkirakan besarnya waktu konsentrasi tc.

Bacalah besarnya intensitas hujan untuk tc tersebut.

Sifat-sifat waktu konsentrasi dan intensitas hujan :

Waktu konsentrasi tc kecil:I besar, Q besar.

Waktu konsentrasi tc besar:I kecil, Q kecil.

3.6.1.Periode ulang

dimana :

Tr=periode ulang (tahun)

n=jumlah tahun pengamatan

m=ranking

Probabilitas untuk periode ulang tersebut adalah :

3.6.2.Karakteristik kurva intensitas hujan

1.Distribusi Log-Pearson Tipe III

Distribusi Log-Pearson Tipe III adalah salah satu dari kumpulan distribusi yang diusulkan oleh Pearson. Tidak ada alasan-alasan teoritis mengenai pemakaian distribusi ini pada data hidrologi (sumber Hidrologi, Ray K Linsley JR, Max A Kohler, Joseph LH Paulhus).

Distribusi skew meloncat pada bagian kiri, yang kemudian menjadi bentuk umum dari hampir semua bentuk distribusi hidrologi.

Jika koefisien skew = 0, distribusi Pearson Tipe III identik dengan distribusi Log-Normal yang pernah dipakai secara luas dalam hidrologi.

Nilai rata-rata :

Deviasi standar :

Koefisien skew :

Nilai X untuk setiap tingkat probabilitas dihitung dari persamaan :

Nilai K diambil dari Tabel 6.2.1.

Tabel 6.2.1. : Nilai K untuk distribusi Log-Pearson Tipe III.

Interval ulang (tahun)

Koefisien skew1,01011,2525102550100

GPersen peluang

9980502010421

3,0- 0,667- 0,636- 0,3960,4201,1802,2783,1524,051

2,8- 0,714- 0,666- 0,3840,4601,2102,2753,1143,973

2,6- 0,769- 0,696- 0,3680,4991,2382,2673,0713,889

2,4- 0,832- 0,725- 0,3510,5371,2622,2563,0233,800

2,2- 0,905- 0,752- 0,3300,5741,2842,2402,9703,705

2,0- 0,990- 0,777- 0,3070,6091,3022,2192,9123,605

1,8- 1,087- 0,799- 0,2820,6431,3182,1932,8483,499

1,6- 1,197- 0,817- 0,2540,6751,3292,1632,7803,388

1,4- 1,318- 0,832- 0,2250,7051,3372,1282,7063,271

1,2- 1,449- 0,844- 0,1950,7321,3402,0872,6263,149

1,0- 1,588- 0,852- 0,1640,7581,3402,0432,5423,022

0,8- 1,733- 0,856- 0,1320,7801,3361,9932,4532,891

0,6- 1,880- 0,857- 0,0990,8001,3281,9392,3592,755

0,4- 2,029- 0,855- 0,0660,8161,3171,8802,2612,615

0,2- 2,178- 0,850- 0,0330,8301,3011,8182,1592,472

0- 2,326- 0,8420,0000,8421,2821,7512,0542,326

- 0,2- 2,472- 0,8300,0330,8501,2581,6801,9452,178

- 0,4- 2,615- 0,8160,0660,8551,2311,6061,8342,029

- 0,6- 2,755- 0,8000,0990,8571,2001,5281,7201,880

- 0,8- 2,891- 0,7800,1320,8561,1661,4481,6061,733

- 1,0- 3,022- 0,7580,1640,8521,1281,3661,4921,588

- 1,2- 3,149- 0,7320,1950,8441,0861,2821,3791,449

- 1,4- 3,271- 0,7050,2250,8321,0411,1981,2701,318

- 1,6- 3,388- 0,6750,2540,8170,9941,1161,1661,197

- 1,8- 3,499- 0,6430,2820,7990,9451,0351,0691,087

- 2,0- 3,605- 0,6090,3070,7770,8950,9590,9800,990

- 2,2- 3,705- 0,5740,3300,7520,8440,8880,9000,905

- 2,4- 3,800- 0,5370,3510,7250,7950,8230,8300,832

- 2,6- 3,889- 0,4990,3680,6960,7470,7640,7680,769

- 2,8- 3,973- 0,4600,3840,6660,7020,7120,7140,714

- 3,0- 4,051- 0,4200,3960,6360,6600,6660,6660,667

Sumber : Hidrologi, Ray K Linsley JR, Max A Kohler, Joseph LH Paulhus2.Kurva hyperbolik

Semakin lama durasi hujan maka akan semakin kecil intensitas hujan, semakin singkat durasi semakin besar intensitas. Oleh karena itu, kurva intensitas hujan mendekati bentuk hyperbolik.

Rumus dari Mononobe :

dimana :

I=Intensitas curah hujan (mm/jam).

t=Durasi curah hujan (jam).

R24=Curah hujan maximum dalam 24 jam (mm).

3.7.TOPOGRAPHI

Peta topographi akan digunakan dalam penentuan beda tinggi, karakteristik dan panjang pengaliran pada suatu daerah pengaliran, pendekatan untuk penentuan luas daerah aliran yang akan digunakan untuk analisa selanjutnya, serta untuk analisis pola aliran sistem drainase.

Batas-batas daerah pengaliran ditetapkan berdasarkan peta topografi (pada umumnya skala 1 : 50.000 1 : 25.000) dan daerah yang mempengaruhinya.

3.8.RUMUS DEBIT BANJIR METHODA RASIONAL

Q = 0,00278 C.Cf.I.A

dimana :

Q=Debit banjir puncak pada perioda ulang T tahun, yang terjadi pada muara DAS (m3/detik).

I=Intensitas hujan untuk durasi yang sama dengan waktu konsentrasi tc dan perioda ulang T tahun. Pakailah kurva Intensitas Hujan untuk mendapatkan intensitas ini (mm/jam).

A=Luas daerah aliran (ha).

C=Koefisien pengaliran.

Cf=Koefisien frekwensi.

Gambar 8. memperlihatkan bagan alir prosedur pemakaian rumus methoda Rasional.

3.9.WAKTU KONSENTRASI

Air hujan yang jatuh pada suatu daerah aliran, pada saat menyentuh permukaan daerah aliran (DAS) yang paling jauh lokasinya dari muara, maka waktu konsentrasi mulai dihitung. Air hujan akan mengalir menuju saluran yang terdekat, waktu ini disebut to yaitu waktu limpas permukaan. Dari sini air mengalir menuju muara DAS, dan waktu yang diperlukan untuk mengalir didalam saluran drainase sampai muara daerah aliran disebut waktu limpas saluran atau td. Penjumlahan waktu tersebut merupakan waktu konsentrasi atau tc.

tc = to + tda.Waktu limpas permukaan toBesarnya tergantung pada beberapa faktor penentu, seperti :

Jarak aliran sampai saluran terdekat.

Kemiringan permukaan daerah aliran.

Koefisien pengaliran daerah aliran.

Beberapa sifat waktu limpas permukaan sebagai berikut :

Semakin curam daerah aliran semakin kecil to.

Semakin besar resapan kedalam daerah aliran, atau semakin kecil koefisien pengaliran, maka semakin besar to.

Semakin jauh jarak limpasan permukaan, maka semakin besar to.

b.Waktu limpas saluran tdSetelah melimpas pada permukaan daerah aliran, maka aliran air masuk kedalam saluran drainase dan mengalir menuju muara DAS. Waktu limpas saluran ini tergantung pada : ukuran, jenis, bentuk, kemiringan dasar dan bahan saluran.

Sebagai prakiraan sementara dapat dipakai pedoman berikut ini :

Kecepatan aliran saluran berdinding tanah : 0,70 1,10 m/det.

Kecepatan aliran saluran pasangan batu : 1,00 1,50 m/det.

c.Waktu konsentrasi tcUntuk daerah aliran kecil dengan pola drainase sederhana, lama waktu konsentrasi bisa sama dengan lama waktu pengaliran dari tempat yang terjauh. Inilah salah satu sebab rumus rasional hanya dapat digunakan untuk daerah-daerah aliran kecil.

menit

dimana :

L=panjang pengaliran (m).

S=kemiringan pengaliran.

3.10.KOEFISIEN PENGALIRAN

Koefisien ini mencerminkan keadaan permukaan daerah aliran. Koefisien pengaliran C merupakan perbandingan komponen berikut ini :

Berkurangnya volume air yang berhasil melewati muara daerah aliran disebabkan oleh :

Aliran tertahan oleh akar dan daun dari tanaman, dan tertahan diantara rerumputan atau semak belukar yang lebat.

Air meresap kedalam lapisan tanah.

Tertahan dalam bentuk genangan air, bilamana permukaan daerah aliran tidak rata / banyak cekungan.

Dalam prakteknya terdapat berbagai tipe tata guna lahan bercampur baur dalam sebuah daerah aliran. Oleh karena itu, untuk mendapatkan Koefisien pengaliran gabungan Cw dapat mempergunakan rumus komposit berikut :

dimana :

Cw=Koefisien pengaliran gabungan.

A1, A2, An=Bagian luasan daerah aliran sebanyak n buah, dengan tata guna lahan yang berbeda.

C1, C2, Cn=Koefisien pengaliran daerah aliran sebanyak n buah, dengan tata guna lahan yang berbeda.

Sebagai acuan, koefisien pengaliran dapat diambil dari sumber referensi sebagai berikut :

BINKOT, Bina Marga : Tabel 10.1.

Drainase perkotaan, Ir. S. Hindarko : Tabel 10.2.

Hidrologi, Imam Subarkah : Tabel 10.3.

Tabel 10.1. : Koefisien pengaliran C

No.Kondisi permukaan tanahKoefisien pengaliran (C)

1.Jalan beton dan jalan aspal0,70 0,95

2.Jalan kerikil dan jalan tanah0,40 0,70

3.Bahu jalan :

- Tanah berbutir halus0,40 0,65

- Tanah berbutir kasar0,10 0,20

- Batuan masif keras0,70 0,85

- Batuan masif lunak0,60 0,75

4.Daerah perkotaan0,70 0,95

5.Daerah pinggir kota0,60 0,70

6.Daerah industri0,60 0,90

7.Permukiman padat0,60 0,80

8.Permukiman tidak padat0,40 0,60

9.Taman dan kebun0,20 0,40

10.Persawahan0,45 0,60

11.Perbukitan0,70 0,80

12.Pegunungan0,75 0,90

Sumber : Petunjuk desain drainase permukaan jalan No. 008/T/BNKT/1990, Binkot, Bina Marga, Dep. PU, 1990.

Tabel 10.2. : Koefisien pengaliran C.

KawasanTata guna lahanC

PerkotaanKawasan pemukiman :

- Kepadatan rendah0,25 0,40

- Kepadatan sedang0,40 0,70

- Kepadatan tinggi0,70 0,80

- Dengan sumur peresapan0,20 0,30

Kawasan perdagangan0,90 0,95

Kawasan industri0,80 0,90

Taman, jalur hijau, kebun, dll0,20 0,30

PedesaanPerbukitan, kemiringan < 20 %0,40 0,60

Kawasan jurang, kemiringan > 20 %0,50 0,60

Lahan dengan terasering0,25 0,35

Persawahan0,45 0,55

Sumber : Drainase perkotaan, Ir. S. Hindarko.

Tabel 10.3. : Koefisien pengaliran C

Type daerah aliranC

PerumputanTanah pasir, datar, 2 %0,05 - 0,10

Tanah pasir, rata-rata 2 - 7 %0,10 - 0,15

Tanah pasir, curam, 7 %0,15 - 0,20

Tanah gemuk, datar, 2 %0,13 - 0,17

Tanah gemuk, rata-rata 2 - 7 %0,18 - 0,22

Tanah gemuk, curam, 7 %0,25 - 0,35

BusinessDaerah kota lama0,75 - 0,95

Daerah pinggiran0,50 - 0,70

PerumahanDaerah single family0,30 - 0,50

Multi units, terpisah-pisah0,40 - 0,60

Multi units, tertutup0,60 - 0,75

Suburban0,25 - 0,40

Daerah rumah-rumah apartemen0,50 - 0,70

Petamanan, kuburan0,10 - 0,25

Tempat bermain0,20 - 0,35

Halaman kereta api0,20 - 0,40

Daerah yang tidak dikerjakan0,10 - 0,30

JalanBeraspal0,70 - 0,95

Beton0,80 - 0,95

Batu0,70 - 0,85

Sumber : Hidrologi, Imam Subarkah.

3.11.KOEFISIEN FREKUENSI

Koefisien frekuensi (Cf) bernilai 1 untuk periode ulang Tr = 2 10 tahun, sedangkan untuk Tr > 10 tahun diberikan seperti pada Tabel 11 sebagai berikut :

Tabel 11. : Koefisien frekuensi.

Tr (tahun)Cf

2 101,00

251,10

501,20

1001,25

3.12.ANALISIS HIDROLIKA

Analisa hidrolika dilakukan untuk menganalisa type, dimensi dan posisi saluran sehubungan dengan pengaliran sejumlah volume air tertentu dalam waktu tertentu.

3.12.1.Bentuk penampang

Penampang yang akan digunakan bentuk :

Trapesium

Segi empat

Untuk perencanaan saluran bentuk segi-empat dianjurkan perbandingan antara lebar dasar saluran b dan tinggi air h sebagai berikut (Tabel 12.1.).

Tabel 12.1. : Pendekatan perbandingan dasar dan tinggi saluran.

Q dalam m3/detb : h

0 - 0,51,0

0,5 - 1,01,5

1,0 - 1,52,0

1,5 - 3,02,5

3,0 - 4,53,0

4,5 - 6,03,5

6,0 - 7,54,0

7,5 - 9,04,5

9,0 - 115,0


3.12.2.Radius hidrolik (R)

meter

dimana :

F=Luas penampang basah (m2).

O=Keliling penampang basah (m).

3.12.4.Koefisien kekasaran Manning

Nilai-nilai koefisien kekasaran Manning (n) disajikan pada Tabel 12.4.1, 12.4.2, 12.4.3. dan 12.4.4.

Tabel 12.4.1. : Koefisien kekasaran Manning saluran bertepi kukuh.

No.PermukaanHarga n yang disarankan

1.Plester semen0,011

2.Beton0,012 0,017

3.Batu bata0,014

4.Pasangan batu0,017 0,025

5.Batu pecah0,035 0,040

Sumber : Aliran melalui Ssluran terbuka, KG. Ranga Raju, 1986.

Tabel 12.4.2. : Koefisien kekasaran Manning (n) sesuai bahan saluran.

Dinding saluranKondisiN

MetalHalus0,010

Dikeling0,015

Sedikit kurang rata0,020

Pasangan batuPlesteran semen halus0,010

Plesteran semen dan pasir0,012

Beton dilapis baja0,012

Batu bata kosongan yang baik, kasar0,015

Pasangan batu, keadaan jelek0,020

Batu kosonganHalus, dipasang rata0,013

Batu pecah, batu belah, dipasang dlm semen0,017

Kerikil halus, padat0,020

Sumber : Hidrologi, Imam Subarkah.

Tabel 12.4.3. : Koefisien kekasaran Manning (n).

Dasar dan dinding salurann

A.Pipa tertutup

1.Berdinding baja0,013 0,017

2.Berdinding baja galvanis bergelombang0,021 0,030

3.Beton pracetak0,011 0,013

4.Berdinding tanah liat masak dibakar0,011 0,013

B.Saluran terbuka

1.Dasar dan dinding diplester semen0,011 0,015

2.Dasar dan dinding beton0,014 0,019

3.Dasar dan dinding pasangan bata0,012 0,018

4.Dasar dan dinding pasangan batu kali0,017 0,030

5.Dasar dan dinding tanah asli bersih0,016 0,020

6.Dasar dan dinding tanah rumput0,025 0,033

7.Dasar dan dinding batu padas0,025 0,040

8.Dasar dan dinding tanah tak dirawat0,050 0,140

9.Saluran alam0,075 0,150

Sumber : Drainase Perkotaan, Ir. S. Hindarko, 2000.

Tabel 12.4.4. : Koefisien kekasaran Manning (n) sesuai kondisi saluran.

No.TypeBaikBaikSedangJelek

Saluransekali

I.SALURAN BUATAN :

1.Saluran tanah, lurus teratur0,0170,0200,0230,025

2.Saluran tanah, yang dibuat dengan excavator0,0230,0280,0300,040

3.Saluran pada dinding batuan, lurus, teratur0,0230,0300,0330,035

4.Saluran pada dinding batuan, tidak lurus, tidak teratur0,0350,0400,0450,045

5.Saluran batuan yg diledakkan, ada tumbuh-tumbuhan0,0250,0300,0350,040

6.Dasar saluran dari tanah, sisi saluran berbatu0,0280,0300,0330,035

7.Saluran lengkung, dengan kecepatan aliran rendah0,0200,0250,0280,030

II.SALURAN ALAM :

8.Bersih, lurus, tidak berpasir, tidak berlubang0,0250,0280,0300,033

9.Seperti No. 8, tapi ada tumbuhan, atau kerikil0,0300,0330,0350,040

10.Melengkung, bersih, berlubang dan berdinding, pasir0,0330,0350,0400,045

11.Seperti No. 10, dangkal, tidak teratur0,0400,0450,0500,055

12.Seperti No. 10, berbatu dan ada tumbuh-tumbuhan0,0350,0400,0450,050

13.Seperti No. 11, sebagian berbatu0,0450,0500,0550,060

14.Aliran pelan, banyak tumbuhan dan berlubang0,0500,0600,0700,080

15.Banyak tumbuh-tumbuhan0,0750,1000,1250,150

III.SALURAN BUATAN, BETON ATAU BATU KALI :

16.Saluran pasangan batu, tanpa finishing0,0250,0300,0330,035

17.Seperti No. 16 tapi dengan finishing0,0170,0200,0250,030

18.Saluran beton0,0140,0160,0190,021

19.Saluran beton halus dan rata0,0100,0110,0120,013

20.Saluran beton pracetak dengan acuan baja0,0130,0140,0140,015

21.Saluran beton pracetak dengan acuan kayu0,0150,0160,0160,018


Koefisien Manning komposit

Besaran koefisien Manning pada tabel diatas berlaku untuk saluran dengan dasar dan dinding yang terbuat dari bahan yang sama. Dalam praktek, banyak saluran yang memiliki dasar dan dinding yang terbuat dari bahan yang berbeda. Oleh karena itu diperlukan Koefisien Manning Komposit dengan rumus :

nKomposit=Koef. kekasaran Manning untuk sal. dengan jenis bahan dinding dan dasar berbeda.

PN=Keliling basah bagian saluran dengan jenis bahan 1 sampai N.

nN=Koefisien kekasaran Manning untuk bagian saluran dengan jenis bahan 1 sampai N.

P=Keliling basah total tampang saluran.

3.12.5.Kecepatan aliran air yang diijinkan

Pemilihan jenis material untuk saluran umumnya ditentukan oleh besarnya kecepatan rencana aliran air yang akan melewati selokan. Jenis material dan kecepatan aliran air yang diijinkan dapat dilihat pada Tabel 12.5.1. dan 12.5.2.

Tabel 12.5.1. : Kecepatan aliran air ijin berdasarkan jenis material.

No.Jenis bahanKecepatan aliran air yang diijinkan (m/det)

1.Pasir halus0,45

2.Lempung kepasiran0,50

3.Lanau aluvial0,60

4.Kerikil halus0,75

5.Lempung kokoh0,75

6.Lempung padat1,10

7.Kerikil kasar1,20

8.Batu-batu besar1,50

9.Pasangan batu1,50

10.Beton1,50

11.Beton bertulang1,50


Tabel 12.5.2. : Kecepatan maksimum yang diijinkan dalam saluran.

No.Bahan saluranKecepatan maksimum yang diijinkan ( m/det )

Air jernihAir dengan sedimen abrasif

1.Pasir halus0,450,45

2.Lempung lanau0,600,60

3.Kerikil halus0,751,00

4.Lempung padat1,200,90

5.Kerikil kasar1,201,80

6.Beton12,003,60

Sumber : Teknik Sumber Daya Air, Ray K Linsley, Joseph B Franzini, Djoko Sasongko, 1991.

Kecepatan aliran air ditentukan oleh sifat hidrolis penampang saluran, salah satunya adalah kemiringan saluran. Pada Tabel 12.5.3. dapat dilihat hubungan antara kemiringan selokan samping dan tipe material.

Tabel 12.5.3. : Hubungan kemiringan selokan samping dan jenis material.

No.Jenis materialKemiringan selokan samping ( i % )

1.Tanah asli0 - 5

2.Pasir halus0 - 5

3.Napal kepasiran0 - 5

4.Lanau aluvial0 - 5

5.Kerikil halus0 - 5

6.Lempung padat/kokoh5 - 10

7.Kerikil kasar5 - 10

8.Batu-batu besar5 - 10

9.Pasangan batu10

10.Beton10

11.Beton bertulang10


3.12.6.Debit kapasitas saluran (Qc)

Qc = V.F m3/det.

Kapasitas saluran ini harus lebih besar dari pada debit rencana :

Qc = V.F

Q = 0,00278.C.Cf.I.A

3.13.DESAIN GRILL DAN TALI AIR

3.13.1.Analisis hidrologia.Koefisien pengaliranKoefisien pengaliran (C) untuk desain grill dan tali air = 0,90

b.Koefisien frekuensi

Koefisien frekuensi bernilai 1 untuk periode ulang Tr = 2 10 tahun.

c.Kemiringan dasar pengaliranKemiringan rata-rata daerah pengaliran (s), diambil sama dengan crossfall jalan yang ditinjau.

d.Waktu konsentrasi

Untuk desain grill dan tali air, yang digunakan hanya waktu limpas permukaan to. Diambil dari kurva 2.6. Drainase Perkotaan, Ir. S. Hindarko, 2000 (Gambar 13.1.).

Gambar 13.1. : Kurva untuk memperkirakan waktu limpas permukaan.

e.Intensitas curah hujan

Digunakan kurva intensitas hujan dari hasil kajian.

f.Luas daerah aliranLuas daerah aliran (A) dilakukan dengan pendekatan sebagai luas suatu permukaan jalan yang dibatasi oleh antar grill (tali air) dimana air yang jatuh padanya diperkirakan akan menuju ke lubang grill (tali air).

g.Rumus debit rencana Methoda Rasional

Qr = 0,00278 C.Cf.I.A

3.13.2.Enersi spesifikEnersi spesifik adalah ketinggian garis tinggi tekan diukur dari dasar saluran, sebagai berikut :

atau :

dimana :

E=Energi spesifik (m).

y=Kedalaman aliran diukur dari dasar saluran (m).

v2/2g=Tinggi kecepatan aliran (m).

V=Kecepatan air rata-rata (m/detik).

g=Gravitasi = 9,80 m/det2.

Qi=Debit melalui tempat pemasukan (m3/detik).

e=Rasio luas bukaan terhadap luas total permukaan lubang.

c=Koefisien debit yang melalui bukaan (Tabel 13.2.1.), koefisien kontraksi (Tabel 13.2.2.).

b=Lebar lubang pemasukan (m).

Lg=Panjang lubang pemasukan (m).

Kehilangan energi dapat diabaikan, sehingga tinggi tekan efektif sama dengan energi spesifik E.

Tabel 13.2.1. : Koefisien debit ( c ).

No.Bentukc

1.Kisi-kisi berupa batang sejajar :

Untuk kemiringan 1 : 50,435

Untuk mendatar0,497

2.Kisi-kisi berupa saringan berlubang-lubang :

Untuk kemiringan 1 : 50,750

Untuk mendatar0,800

Sumber : Hidrolika saluran terbuka, Ven Te Chow, Ph D, University of Illinois, 1992.

Tabel 13.2.2. : Koefisien kontraksi ( c ).

Uraianc

Koefisien kontraksi0,60

Sumber : Drainase perkotaan, Ir. S. Hindarko, 2000.

3.13.3.Kapasitas grill dan tali airKapasitas grill (tali air) ini harus lebih besar dari pada debit rencana / max :

Qi

QrBagan alir tahapan desain grill dan tali air diberikan seperti pada Gambar 13.3.

3.14.CROWN DITCH

Apabila jalan terletak diatas timbunan, aliran air dapat berlangsung menerus keluar dari bahu jalan menuruni lereng samping sampai ke permukaan tanah alam luar badan jalan.

Erosi kecil dapat terjadi bila air mengalir memotong jalan dan menuruni lereng. Bila lereng tidak terlindung, air dapat merusak bila ketidak-teraturan bentuk lapis perkerasan atau bahu jalan memusatkan air sebagai sungai kecil.

Tempat-tempat yang mengalami konsentrasi air ini adalah titik-titik rendah di lengkung vertikal cekung. Teknik guna mencegah pengikisan lereng samping adalah menghambat air pada tepi luar bahu jalan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.1.

Apabila jalan terletak pada galian, air yang berasal dari lintasan jalan dan kaki lereng dikumpulkan didalam saluran tepi jalan.

Gambar 14.2. memperlihatkan bahwa saluran yang memotong, biasanya disebut parit puncak (crown ditch), dapat dibuat di bagian puncak lereng galian. Parit puncak ini mencegah erosi lereng galian akibat limpasan permukaan dari sisi bukit di atasnya.

15.ASUMSI DAN PENDEKATAN PARAMETER HIDROLOGI DAN HIDROLIKA

Asumsi-asumsi dan pendekatan untuk penentuan parameter desain dibawah ini diperuntukkan dalam desain saluran samping jalan.

a.Koefisien pengaliran

Kondisi permukaan tanahKoefisien pengaliran (C)

Pemukiman tidak padat0,40

b.Kemiringan dasar pengaliranKemiringan rata-rata daerah pengaliran (s), diambil 0,0100 dan 0,0500.

c.Intensitas curah hujanDistribusi hujan menggunakan Log-Pearson Tipe III.

Intensitas curah hujan (I) menggunakan Rumus Mononobe :

d.Luas daerah aliranLuas daerah aliran (A) dilakukan dengan pendekatan sebagai luas suatu Ellips dengan sumbu panjang sepanjang daerah pengaliran dan sumbu pendek sebesar sumbu panjang dibagi dengan suatu faktor sebesar 1,5.

A dalam (m2).

L dalam (m).

e.Bentuk penampang basahDalam paper ini, disajikan bentuk penampang basah :

Trapesium dengan kemiringan talud H : V = 1 : 1

Segi empat

Tinggi basah masih ditambah dengan freeboard, yang berfungsi antara lain sebagai tempat penutup saluran bila diperlukan dan juga sebagai keamanan muka air tertinggi yang sebaiknya berada ( 30 cm dibawah permukaan jalan, untuk kondisi khusus, free board dapat ditetapkan berdasar kajian khusus.

f.Type dinding saluranDinding saluran diambil type tanah tanpa pasangan dan type dinding saluran dengan pasangan batu, beton bertulang (untuk gorong-gorong), sehingga kecepatan aliran air yang diijinkan dan koefisien kekasaran Manning (n) menjadi sebagai berikut :

Type dinding saluranV (m/det)n

Tanpa pasangan1,100,030

Pasangan batu1,500,025

Beton bertulang3,600,014

g.Pengkondisian

Pendekatan desain saluran samping jalan dilakukan kedalam 2 kondisi untuk penentuan parameter desain drainase. Kondisi dan parameter tersebut seperti pada Tabel 15.

Guna memperjelas prosedur pendekatan tersebut diatas, disajikan pada diagram Gambar 15.

3.16.PERENCANAAN STRUKTUR DINDING SALURAN PASANGAN BATU

Prinsip-prinsip dan formula dibawah ini digunakan untuk perencanaan dinding pasangan batu.

Bagan alir perencanaan dinding pasangan batu disajikan pada Gambar 16.3.16.1.Beban rencana Berat sendiri tembok penahan.

Tekanan tanah.

Beban lain yang perlu diperhitungkan, antara lain beban dibelakang dinding untuk jalan dianggap sebesar 1 ton/m2 sebagai pembebanan kendaraan.

3.16.2.Kemantapan / stabilitas

Kontrol stabilitas guling.

Kontrol stabilitas geser.

Kontrol eksentrisitas.

Kontrol terhadap daya dukung tanah pondasi.

3.16.3.Data dan ketentuan untuk perencanaana.Tinggi : h

b.Tanah timbunan dibelakang dinding penahan tanah :

Sudut geser dalam tanah : (a Berat satuan : (a Kohesi : cac.Tanah dasar dibawah telapak :

Sudut geser dalam tanah : (b Berat satuan : (b Kohesi : cbd.Koefisien gesekan antara telapak dan tanah dasar : (e.Berat satuan pasangan batu : ( = 2,20 t/m3f.Sudut kemiringan talud : (g.Sudut kemiringan dinding sebelah dalam : (3.16.4.Pendekatan dimensi dan asumsi

H D=h

D=1/6 H

B=0,5 H

d=0,5 D

3.16.5.Koefisien tekanan tanah aktif dan pasif

Koefisien tekanan tanah aktif :

Koefisien tekanan tanah pasif :

3.16.6.Gaya-gaya dinding lateral

3.16.7.Kontrol stabilitas guling

( 1,5

3.16.8.Kontrol stabilitas geser

( 1,5

Nilai koefisien gesekan :

Kondisi(

Permukaan kasar0,60

Tanah berbutir kasar (tanpa lumpur)0,55

Tanah berbutir kasar (dengan lumpur)0,45

Lumpur0,35

3.16.9.Kontrol eksentrisitas

e = 0,5 B x ( 1/6 B

3.16.10.Kontrol kapasitas daya dukung telapak

3.17.PERENCANAAN STRUKTUR BOX CULVERT

Bagan alir perencanaan struktur box culvert disajikan pada Gambar 17.1.

3.17.1.Dasar dan data perencanaan

Berat satuan bahan : Asphalt, Batu pecah, Beton bertulang, Tanah.

Mutu beton bertulang

Bila tinggi timbunan melampaui panjang bentang, beban hidup diabaikan.

Kurangi beban vertikal sampai 70 % bila timbunan lebih dari 3 m.

Taksiran tebal minimum plat : h =

Perhitungan Mekanika Teknik dengan cara Cross.

Perhitungan beton bertulang dengan cara Kekuatan Batas (Ultimate).

3.17.2.Pembebanan

a.Tekanan tanah top ceilingPv = D

Pv= Tekanan tanah vertikal top ceiling (t/m2)

= Berat satuan bahan diatas culvert (t/m3)

D= Tebal lapisan diatas culvert (m)

b.Beban mati ceiling

Wd = TiWd= Berat ceiling (t/m2)

= Berat satuan beton bertulang = 2,5 t/m3Ti= Tebal ceiling (m)

c.Tekanan tanah bottom slab

QD = Pv + Wd +

QD= Tekanan bottom slab (t/m2)

T2= Tebal side wall (m)

H= Tinggi sebelah dalam culvert (m)

B= Lebar sebelah dalam culvert (m)

d.Tekanan tanah side wall

E1 = Ka..Z

E1= Tekanan horizontal side wall (t/m2)

Ka= Koefisien tekanan tanah aktif

= Berat satuan tanah (t/m3)

Z= Kedalaman dari permukaan (m)

Ka =

= Sudut geser dalam tanah (

)e.Beban hidup top ceiling

Lihat Gambar 17.2.Front wheels :

P =

Rear wheels :

P =

Distribusi beban :

PL =

PL = Live load top ceiling (t/m2)

f.Beban hidup bottom slab

QL = PL = PL

QL= Live load bottom slab (t/m2)

g.Beban hidup side wall

Ekivalen dengan tekanan tanah setinggi 0,6 m.

Ee = Ka.q = Ka.0,6.

Ee = Live load side wall (t/m2)

h.Beban rencana

A.Top ceiling :B.Top ceiling :Qt = Pv + Wd + PLQt = Pv + Wd + PLBottom slab :Bottom slab :QD = Pv + Wd +

QD = Pv + Wd +

QLQLQb = QD + QLQb = QD+ QLSide wall :Side wall :

Q1 = E1Q1 = E1Q2 = EeQ2 = E2 + Ee3.17.3.Check floating

Tekanan air bottom slab :

Wf = Hw (m) x 1 (t/m3) = HwWf= Buoyancy (t/m2)

Hw= Tinggi original water level (m)

QD > Wf (OK)

3.17.4.Mekanika teknik

a.Ditinjau setengah konstruksi

b.Faktor Kekakuan : K =

c.Carry Over Factor = 0,5

d.Faktor Distribusi : F =

e.Fixed End Moment Top ceiling :

FEM =

f.Fixed End Moment Bottom slab :

FEM =

g.Fixed End Moment Side wall :

Ujung atas: FEM =

Ujung bawah: FEM =

h.Perhitungan momen ujung.

i.Perhitungan momen lapangan :

Top ceiling :

Bottom slab :

Side wall :

:

3.17.5.Analisis beton bertulang

a.Slab satu arah, tulangan rangkap.

b.Momen rencana : Mu

c.Anggapan tinggi efektif : d = h - 5 cm

d.Angka penulangan :

Angka penulangan pada keadaan balanced :

=

EMBED Equation.2 = 0,85

=

=

Angka penulangan pada keadaan leleh :

=

EMBED Equation.2 = 0,85

e.Anggapan angka penulangan :

f.Asumsi lengan momen : = 0,9 dg.Luas tulangan tarik : As1 = As - As = .b.d

h.Momen tahanan penampang bertulangan tunggal :

Mn1 = As1.fy.

a =

i.Momen yang harus dipikul oleh tulangan rangkap :

Mn2 = - Mn1j.Luas tulangan As :

Mn2 = As.fy.(d-d)

As =

k.Luas tulangan As :

As = As1 + Asl.Kontrol angka penulangan :

m.Tulangan pembagi : A = 0,0018 b.h

n.Kontrol plat terhadap geser :

Faktor reduksi kekuatan untuk geser dan torsi :

= R

W= lebar plat yang ditinjau = 1 m

Ti= tebal plat (mm)

3.18.HASIL PENDEKATAN DESAIN (HIDROLIKA)

Dari hasil analisis secara computerized program dan untuk penyederhanaan desain, maka dibuatkan tipikal drainase sebagai berikut :

1.Tipikal ST-1

Untuk kondisi / ketentuan / pendekatan sebagai berikut :

Saluran tanah Penampang trapesium, kemiringan dinding 1 : 1 ( H : V ) Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah dataran / flat Panjang saluran s/d 250 mBa

H

Bb

Kode saluranPanjang saluran (m)Bb (m)Ba (m)H (m)

ST-1s/d 2500,501,700,80

2.Tipikal ST-2


Saluran tanah Penampang trapesium, kemiringan dinding 1 : 1 ( H : V ) Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah dataran / flat Panjang saluran 250 500 mBa

H

Bb


ST-2250 5000,702,901,10

3.Tipikal ST-3


Saluran tanah Penampang trapesium, kemiringan dinding 1 : 1 ( H : V ) Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah dataran / flat Panjang saluran 500 750 mBa

H

Bb


ST-3500 7500,903,701,40

4.Tipikal ST-4


Saluran tanah Penampang trapesium, kemiringan dinding 1 : 1 ( H : V ) Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah dataran / flat Panjang saluran 750 1.000 mBa

H

Bb


ST-4750 1.0001,104,501,70

5.Tipikal SP-1


Saluran pasangan batu Penampang segi-empat Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah berbukit / tanjakan / turunan ( 5 % Panjang saluran s/d 250 m

H

B

Kode saluranPanjang saluran (m)B (m)H (m)

SP-1s/d 2500,600,60

6.Tipikal SP-2


Saluran pasangan batu Penampang segi-empat Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah berbukit / tanjakan / turunan ( 5 % Panjang saluran 250 500 m

H

B


SP-2250 5001,201,10

7.Tipikal SP-3


Saluran pasangan batu Penampang segi-empat Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah berbukit / tanjakan / turunan ( 5 % Panjang saluran 500 750 m

H

B


SP-3500 7501,601,50

8.Tipikal SP-4


Saluran pasangan batu Penampang segi-empat Pada daerah pemukiman tidak padat Pada daerah berbukit / tanjakan / turunan ( 5 % Panjang saluran 750 1.000 m

H

B


SP-4750 1.0002,101,70

9.Tipikal box culvert

H

B

Kode box culvertCatchment area (ha)B (m)H (m)

BC-1101,001,00

BC-2201,201,20

BC-3301,401,40

BC-4401,501,50

BC-5501,701,70

3.19.HASIL DESAIN STRUKTUR DINDING SALURAN PASANGAN BATU

Pendekatan perhitungan struktur dinding saluran pasangan batu diberikan pada Lampiran dan hasilnya disajikan seperti pada Gambar 19.

3.20.HASIL PENDEKATAN DESAIN STRUKTUR BOX CULVERT

Pendekatan perhitungan struktur box culvert diberikan pada Lampiran.

EMBED Word.Picture.8

Pembekalan dan Pengujian Ahli Pengawas-HPJIIII- 1 -

_1094057315.unknown

_1094059473.unknown

_1094060053.unknown

_1094060326.unknown

_1094065528.unknown

_1094066468.unknown

_1094066842.unknown

_1094066873.unknown

_1094068188.unknown

_1094066496.unknown

_1094066101.unknown

_1094066354.unknown

_1094065562.unknown

_1094060518.unknown

_1094064631.unknown

_1094064757.unknown

_1094064825.unknown

_1094064845.unknown

_1094064742.unknown

_1094063015.unknown

_1094060415.unknown

_1094060468.unknown

_1094060372.unknown

_1094060131.unknown

_1094060231.unknown

_1094060270.unknown

_1094060153.unknown

_1094060098.unknown

_1094060112.unknown

_1094060071.unknown

_1094059958.unknown

_1094059990.unknown

_1094059994.unknown

_1094059975.unknown

_1094059946.unknown

_1094059951.unknown

_1094059548.unknown

_1094058451.unknown

_1094059038.unknown

_1094059287.unknown

_1094059374.unknown

_1094059137.unknown

_1094058867.unknown

_1094058947.unknown

_1094058721.unknown

_1094057681.unknown

_1094058350.unknown

_1094058383.unknown

_1094057976.unknown

_1094057755.unknown

_1094057533.unknown

_1094057622.unknown

_1094057478.unknown

_1026298974.unknown

_1090183127.unknown

_1092022205.unknown

_1093754750.unknown

_1094057262.unknown

_1092062681.unknown

_1092055153.doc

_1090306862.unknown

_1090307077.unknown

_1091956238.unknown

_1090212686.unknown

_1026299200.unknown

_1088840201.unknown

_1089954631.unknown

_1089958125.unknown

_1089958210.unknown

_1089956788.unknown

_1088864236.unknown

_1088864287.unknown

_1089954601.unknown

_1088864256.unknown

_1088864200.unknown

_1026299368.unknown

_1088582961.unknown

_1088839581.unknown

_1026299477.unknown

_1088582882.unknown

_1026299504.unknown

_1026299382.unknown

_1026299257.unknown

_1026299358.unknown

_1026299224.unknown

_1026299132.unknown

_1026299175.unknown

_1026299189.unknown

_1026299141.unknown

_1026299084.unknown

_1026299095.unknown

_1026299035.unknown

_1026297907.unknown

_1026298105.unknown

_1026298822.unknown

_1026298970.unknown

_1026298819.unknown

_1026297997.unknown

_1026298006.unknown

_1026297912.unknown

_1026297782.unknown

_1026297878.unknown

_1026297902.unknown

_1026297787.unknown

_1026297518.unknown

_1026297576.unknown

_1026297760.unknown

_975235680.unknown

_975235719.unknown

_962721906.unknown

_975235658.unknown

bab-3 desain drainase

Documents