Tiara Nabila Mentari Tugas Struktur Bangunan Air

(1)

TUGAS

STRUKTUR BANGUNAN AIR

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Yeri Sutopo, M.Pd., M.T.

Karuniadi Satrijo Utomo S.T., M.T.

Disusun Oleh : Tiara Nabila Mentari

(5111420068)

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2023

(2)

TUGAS STRUKTUR BANGUNAN AIR 2023 Matakuliah : Struktur Bangunan Air (R2)

Waktu : 4 hari (Selasa 16-5-23 sd Jumat 19-5-23) Metode tugas : Take home (NIM genap)/lewat elena

SOAL

Berdasarkan gambar di atas, selanjutnya jawablah pertanyaan di bawah ini.

a. Hitung angka rembesan (Lx), selanjutnya bandingkan dengan kriteria angka rembesan menurut Lane (aman atau tidak)/Tabel 1?

b. Pertanyaan: Hitung gaya angkat pada setiap titik (Px)/Tabel 2;

c. Gambarkan distribusi gaya uplift yang bekerja pada groundsill pada saat kondisi air normal (muka aliran tepat setinggi mercu)/

ikuti cara UNS

;

d. Gambarkan distribusi gaya uplift yang bekerja pada groundsill pada saat kondisi air banjir (muka aliran=h3-hj)/

ikuti cara UNS

;

e. Hitunglah momen akibat gaya uplift pada saat kondisi air normal (muka aliran tepat setinggi mercu)/Tabel 3;

f. Hitunglah momen akibat gaya uplift pada saat kondisi air banjir (muka aliran=h3- hj)/Tabel 3.

(3)

Tabel 1. Panjang creep line sampai pada titik X

Titik Line Panjang Rembesan LV LH LH/3 LX

1 2 3 4 5 6

Tabel 2. Gaya angkat pada titik X pada saat kondisi muka air normal/pada saat kondisi muka air banjir

Titik Line Lx Hx Px

1 2 dst

wTabel 3. Perhitungan momen akibat gaya uplift pada saat kondisi muka air normal/pada saat kondisi muka air banjir

Notasi Luas bidangxberat jenis

air Gaya Lengan Momen

U1 0,5 p t H V H V

U2 dst

(4)

PENYELESAIAN

a. Hitung angka rembesan (Lx), selanjutnya bandingkan dengan kriteria angka rembesan menurut Lane (aman atau tidak)/Tabel 1?

❖ Perhitungan Angka Rembesan (Lx)

Berikut merupakan gambaran dimensi Groundsill yang terdapat disoal, berikut gambaran dimensi Groundsill nya:

Gambar 1. Dimensi Groundsill

Berdasarkan gambaran dimensi Groundsill diatas, maka dapat diketahui terdapat 7 titik line yaitu titik A-G. Sehingga saat memulai perhitungannya dapat dimulai dari A hingga G. Dari dimensi Groundsill diatas, dapat diketahuo nilai LV dan LH untuk masing-masing titik line nya sebagau berikut ini:

Table 1. Nilai LV dan LH pada Titik Line

LV (A-B) 2,5 LH (B-C) 13,4 LH (C-D) 12,5 LV (D-E) 1 LH (E-F) 6,44 LV (F-G) 3,2

(5)

Berdasarkan gambar Groundsill yang telah dipaparkan diatas dan nilai LV dan LH yang sudah didapatkan dari gambar dimensi Groundill, maka dapat dihitung angka rembesan (Lx) pada Groundsil, perhitungan angka rembesan yaitu

sebagai berikut:

Table 2. Panjang Creep Line Sampai pada Titik X

Titik Line Panjang Rembesan LV LH LH/3 LX

1 2 3 4 5 6

A - - - - -

B A-B 2,5 - - 2,5

C B-C - 13,375 4,458 6,958

D C-D - 12,522 4,174 11,132

E D-E 1 - - 12,132

F E-F - 6,44 2,147 14,279

G F-G 3,2 - - 17,479

TOTAL 6,700 10,779 64,481

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, maka didapatkan Angka Rembesan (Lx) yaitu 64,481 meter.

❖ Perbandingan Dengan Kriteria Angka Rembesan Menurut Lane Kemudian menentukan panjang rembasan atau Creep Line (CL) pada Groundsill dijabarkan sebagai berikut:

𝐶𝐿 = [∑ 𝐿_𝑉 + (1

3𝐿_𝐻)] /∆𝐻 Keterangan:

CL = Koefisien lane

LV = Panjang creep line vertical (m) LH = Panjang creepe line horizontal (m)

H = Elevasi mercu bendung – Elevasi ambang kolam olak

Maka, perhitungannya dapat dilakukan sebagai berikut ini:

1. Menentukan nilai ∆𝐻 adalah elevasi mercu – elevasi dasar kolam olak Rumus:

∆𝐻 = 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑎𝑠𝑖 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢 − 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑎𝑠𝑖 𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟 𝑘𝑜𝑙𝑎𝑚 𝑜𝑙𝑎𝑘

∆𝐻 = 145 − 136,1 = 8,9 𝑚

(6)

2. Menentukan Nilai CL 𝐶𝐿 = [∑ 𝐿_𝑉 + (1

3𝐿_𝐻)] /∆𝐻 𝐶𝐿 =[6,7 + (1

3 × 10,779)]

8,9 = 1,964

Kontrol terhadap rembesan:

Setelah diketahui nilai CL, maka dapat ditentukan material yang akan digunakan dan dimisalkan menggunakan material lempung keras. Berikut nilai minimum angka rembesan, dapat dilihat pada tabel KP – 06, 2013 dibawah ini:

Table 3. Nilai Minimum Angka Rembesan (KP - 06, 2013)

Syarat kontrol rembesan adalah nilai minimum rembesan (C) < panjang rembesan (CL). Sesuai Tabel 1 nilai C diambil sebesar 1,8 atau material lempung keras.

Maka, 1,8 < 1,964 sehingga disimpulkan Groundsill AMAN terhadap bahaya rembesan.

(7)

b. Pertanyaan: Hitung gaya angkat pada setiap titik (Px)

Rumus yang digunakan dalam menghitung gaya angkat pada setiap titik (Px) adalah sebagai berikut:

𝑃_𝑋 = 𝐻_𝑋×𝐿_𝑋

𝐿 × ∆𝐻 Keterangan:

𝑃_𝑋 = Gaya angkat pada titik x (ton_

𝐻_𝑋 = Tinggi tekanan air (m)

𝐿_𝑋 = Panjang creep line sampai titik x (m) 𝐿 = Panjang creep line (m)

∆𝐻 = Elevasi mercu – Elevasi dasar kolam olak (m) → untuk kondisi normal

= Muka air hulu – Muka air hilir (h3-hj) → untuk kondisi banjir

❖ Gaya Angkat (Px) Pada Kondisi Normal

Diketahui dari data yang telah didapatkan adalah sebagai berikut:

∆𝐻 = 8,9 m 𝐿 = 64,481 m

Berikut adalah hasil perhitungan untuk gaya angkat (Px) pada kondisi normal menggunakan bantuan Microsoft Excel, berikut adalah tabel hasil perhitungannya:

Table 4. Hasil Perhitungan Gaya Angkat (Px) Pada Kondisi Normal

A - - - -

B A-B 2,500 12,5 12,155

C B-C 6,958 12,5 11,540

D C-D 11,132 12,5 10,963 E D-E 12,132 13,5 11,825 F E-F 14,279 13,5 11,529

G F-G 17,479 10,3 7,887

(8)

❖ Gaya Angkat Pada (Px) Kondisi Banjir

Diketahui dari data yang telah didapatkan adalah sebagai berikut:

∆𝐻 = 146,9 m – 139,36 m = 7,44 m 𝐿 = 64,481 m

Berikut adalah hasil perhitungan untuk gaya angkat (Px) pada kondisi banjir menggunakan bantuan Microsoft Excel, berikut adalah tabel hasil perhitungannya:

Table 5. Hasil Perhitungan Gaya Angkat (Px) Pada Kondisi Banjir

A - - - -

B A-B 2,500 14,4 14,112

C B-C 6,958 14,4 13,597

D C-D 11,132 14,4 13,116 E D-E 12,132 15,4 14,000 F E-F 14,279 15,4 13,752

G F-G 17,479 7,44 5,423

(9)

c. Gambarkan distribusi gaya uplift yang bekerja pada groundsill pada saat kondisi air normal (muka aliran tepat setinggi mercu)

Berdasarkan data-data yang telah didapatkan dari perhitungan sebelumnya, maka dapat digambarkan hasil distribusi gaya uplift yang bekerja pada Grounsill pada kondisi air normal. Berikut adalah ilustrasi dari distribusi gaya uplift pada Groundsill saat kondisi normal:

Gambar 2. Distribusi Gaya Uplift Pada Kondisi Normal

Pada kondisi muka air normal seperti ilustrasi Groundsill diatas, perhitungan pada titik A (muka air normal) sampai dengan titik G, menghasilkan tiga buah kombinasi yaitu U1, U2, dan U3. Pada proses penggambaran Groundsill diatas akan digunakan untuk menentukan momen. Sehingga data yang dihasilkan nantinya akan berupa luas bangun, volume gaya, panjang lengan, dan momen.

(10)

d. Gambarkan distribusi gaya uplift yang bekerja pada groundsill pada saat kondisi air banjir (muka aliran=h3-hj)

Berdasarkan data-data yang telah didapatkan dari perhitungan sebelumnya, maka dapat digambarkan hasil distribusi gaya uplift yang bekerja pada Grounsill pada kondisi banjir. Berikut adalah ilustrasi dari distribusi gaya uplift pada Groundsill saat kondisi banjir:

Gambar 3. Distribusi Gaya Uplift Pada Kondisi Banjir

Pada kondisi muka air banjir seperti ilustrasi Groundsill diatas, perhitungan pada titik A (muka air normal) sampai dengan titik G, menghasilkan tiga buah kombinasi yaitu U1, U2, dan U3. Pada proses penggambaran Groundsill diatas akan digunakan untuk menentukan momen. Sehingga data yang dihasilkan nantinya akan berupa luas bangun,

(11)

e. Hitunglah momen akibat gaya uplift pada saat kondisi air normal (muka aliran tepat setinggi mercu

Setelah distribusi gaya uplift pada kondisi air normal telah diilustrasikan, maka selanjutnya yaitu memasukan data yang telah didapatkan dari ilustrasi Groundsill pada kondisi air normal pada tabel dibawah untuk mendapatkan perhitungan momennya.

Berikut adalah perhitungan momen akibat gaya uplift pada saat kondisi air normal dengan bantuan Microsoft Excel.

Table 6. Hasil Perhitungan Momen Akibat Gaya Uplift Pada Saat Kondisi Air Normal

Notasi Luas Bidang x Berat Jenis Air Gaya (ton) Lengan Momen (ton.m)

0,5 p t H V (m) H V

U1 11,540 13,375 154,342 25,65 3958,868

0,5 0,576 13,375 3,853 27,879 107,412

U2 10,963 12,522 137,284 12,701 1743,649

0,5 0,862 12,522 5,397 14,785 79,792

U3 11,529 6,44 74,248 3,22 239,077

0,5 3,642 6,44 11,726 4,293 50,341

Total 386,850 6179,139

Sehingga, perhitungan gayanya adalah sebagai berikut:

1) U1

• Perhitungan Gaya U1

𝑈1 = 𝑝 × 𝑡 = 11,540 × 13,375 = 154,342 𝑡𝑜𝑛

𝑈1 = 0,5 × 𝑝 × 𝑡 = 0,5 × 0,576 × 13,375 = 3,853 𝑡𝑜𝑛

• Perhitungan Momen U1

𝑈1 = 𝐹𝑣 × 𝐿 = 154,342 × 25,65 = 3958,868 𝑡𝑜𝑛. 𝑚 𝑈1 = 𝐹𝑣 × 𝐿 = 3,853 × 27,879 = 107,412 𝑡𝑜𝑛. 𝑚

2) U2

𝑈1 = 𝑝 × 𝑡 = 10,963 × 12,522 = 137,284 𝑡𝑜𝑛

𝑈1 = 0,5 × 𝑝 × 𝑡 = 0,5 × 0,862 × 12,522 = 5,397 𝑡𝑜𝑛

(12)

3) U3

𝑈1 = 𝑝 × 𝑡 = 11,529 × 6,44 = 74,248 𝑡𝑜𝑛

𝑈1 = 0,5 × 𝑝 × 𝑡 = 0,5 × 3,642 × 6,44 = 11,726 𝑡𝑜𝑛

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, maka didapatkan total momen untuk gaya uplift pada kondisi normal yaitu sebesar 6179,139.

(13)

f. Hitunglah momen akibat gaya uplift pada saat kondisi air banjir (muka aliran=h3-hj)

Setelah distribusi gaya uplift pada kondisi banjir telah diilustrasikan, maka selanjutnya yaitu memasukan data yang telah didapatkan dari ilustrasi Groundsill pada kondisi banjir pada tabel dibawah untuk mendapatkan perhitungan momennya. Berikut adalah perhitungan momen akibat gaya uplift pada saat kondisi banjir dengan bantuan Microsoft Excel.

Table 7. Hasil Perhitungan Momen Akibat Gaya Uplift Pada Saat Kondisi Air Banjir

Notasi Luas Bidang x Berat Jenis Air Gaya (ton) Lengan Momen (ton.m)

0,5 p t H V (m) H V

U1 13,597 13,375 181,862 25,65 4664,750

0,5 0,482 13,375 3,221 27,879 89,791

U2 13,116 12,522 164,233 12,701 2085,917

0,5 0,885 12,522 5,539 14,785 81,888

U3 13,752 6,44 88,566 3,22 285,182

0,5 8,329 6,44 26,820 4,293 115,139

Total 470,239 7322,667

Sehingga, perhitungan gayanya adalah sebagai berikut:

1) U1

𝑈1 = 𝑝 × 𝑡 = 13,597 × 13,375 = 181,862 𝑡𝑜𝑛

𝑈1 = 0,5 × 𝑝 × 𝑡 = 0,5 × 0,482 × 13,375 = 3,221 𝑡𝑜𝑛

2) U2

𝑈1 = 𝑝 × 𝑡 = 13,116 × 12,522 = 164,233 𝑡𝑜𝑛

𝑈1 = 0,5 × 𝑝 × 𝑡 = 0,5 × 0,885 × 12,522 = 5,539 𝑡𝑜𝑛

(14)

4) U3

𝑈1 = 𝑝 × 𝑡 = 13,752 × 6,44 = 88,566 𝑡𝑜𝑛

𝑈1 = 0,5 × 𝑝 × 𝑡 = 0,5 × 8,329 × 6,44 = 26,820 𝑡𝑜𝑛

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, maka didapatkan total momen untuk gaya uplift pada kondisi banjir yaitu sebesar 7322,667.