Rain Gutter Design/id
Talang air hujan dipasang pada bangunan untuk menangkap air hujan dan mengarahkannya ke lokasi tertentu. Penggunaan air ini yang paling penting adalah untuk sistem penampungan air hujan yang dapat diminum. Bagian hilir dari sistem talang air tidak akan dibahas di sini, tetapi harus dibahas sebelum air yang ditampung tersebut dikonsumsi. Proyek ini muncul dari masalah yang diidentifikasi dalam sistem penampungan talang air yang digunakan di Uganda. Di sini ditemukan bahwa talang air hujan gaya barat yang dipasang oleh LSM tersebut rusak secara struktural pada musim hujan pertama dan suku cadang pengganti gaya barat tidak tersedia. Hal ini sangat membatasi penggunaan filter bio-pasir yang digunakan bersama-sama dengan filter tersebut. Halaman ini akan menyarankan faktor-faktor yang harus direncanakan serta memberikan saran untuk desain yang akan digunakan.
Isi
Perkenalan
Sistem pengumpulan air hujan digunakan di negara-negara barat untuk menampung air dari atap dan melepaskannya ke tempat yang dampaknya paling kecil. Talang air juga membantu mencegah air merembes ke dalam bangunan dengan memastikan air tidak mengalir ke sisi bangunan.
Di banyak negara berkembang dan beberapa negara maju, sistem penampungan air hujan digunakan untuk menampung air hujan agar dapat digunakan untuk minum. Penggunaan penampungan air hujan ini pada dasarnya membutuhkan keandalan yang lebih tinggi karena gangguan layanan dapat langsung memengaruhi pengguna. Banyak bagian dunia juga tidak memiliki keterampilan dan peralatan yang diperlukan untuk memperbaiki sistem yang rusak atau pecah sehingga banyak yang rusak parah.
Di banyak bagian dunia, badai besar dapat menyebabkan kerusakan pada sistem talang air dan hal ini harus direncanakan sejak awal. Di beberapa daerah, badai besar ini juga dapat menjadi satu-satunya hujan yang turun dalam jangka waktu yang lama sehingga sistem harus dapat beroperasi selama periode tersebut. Efek air terhadap degradasi material struktural juga harus dipertimbangkan.
Faktor Desain
Karena sistem talang air memiliki tingkat dampak yang berbeda pada area yang berbeda, area di mana kegagalan sistem akan memiliki dampak paling negatif akan dipertimbangkan. Ini akan memandu faktor desain ke arah estimasi yang sangat konservatif termasuk desain skenario terburuk. Faktor keamanan juga akan dimasukkan ke dalam perhitungan.
Jarak geometris yang digunakan pada halaman ini ditunjukkan pada Gambar 1.
Efek Angin
Efek kecepatan angin akan dipertimbangkan menggunakan arah angin terburuk yang terpapar ke selokan yang ditunjukkan oleh V pada Gambar 1. Terutama arah angin yang mengarah ke bawah tegak lurus ke permukaan yang terpapar. Ini digunakan untuk mensimulasikan hembusan angin terburuk yang mungkin terjadi dalam badai. Kita dapat menemukan tekanan yang diberikan pada permukaan menggunakan persamaan Bernoulli yang telah diatur ulang.
Di mana F Wind merupakan gaya yang bekerja pada talang air akibat angin, ρ merupakan massa jenis udara, V merupakan kecepatan angin maksimum, L merupakan panjang tepi talang air yang terbuka, dan W merupakan lebar atap.
Kecepatan angin maksimum harus ditemukan menggunakan data cuaca spesifik setempat.
Laju Aliran Air
Air yang mengalir turun dari atap dan mengenai talang akan memberikan tekanan. Kita dapat menemukan tekanan ini dengan mengetahui ukuran atap dan cuaca lokal yang ekstrem. Jika kita mengasumsikan tidak ada gesekan di sepanjang atap, tekanan balik dapat diabaikan, dan tidak ada efek ketebalan cairan, gaya yang diberikan terhadap talang dapat dihitung menggunakan rumus berikut.
Di mana F air adalah gaya yang bekerja pada talang air akibat hujan yang jatuh di area atap, g adalah konstanta gravitasi, H adalah kenaikan atap, R adalah curah hujan maksimum (biasanya perlu dikonversi ke m/s dari mm/jam), S adalah bentang atap dan W adalah lebar atap.
Berat Talang Air
Meskipun penggunaan material yang kuat akan memperkuat talang, bobot tambahan yang ditambahkannya perlu diperhatikan. Material improvisasi juga cenderung lebih berat daripada talang aluminium lembaran tipis yang ditemukan di sistem Amerika Utara. Ini mengharuskan kami memasukkan perhitungan bobot dalam pertimbangan desain. Kami juga akan mempertimbangkan skenario terburuk jika seluruh talang tersumbat dan penuh air.
F massa = g (m bahan + A silang L ρ air )
- Masalah saat mengunggah rumus secara normal
Di mana m merupakan massa total komponen dan A cross merupakan luas penampang talang.
Gunakan timbangan untuk menemukan massa bahan.
Kekuatan Talang yang Diperlukan
Kekuatan talang harus mendukung semua faktor desain yang disebutkan. Kami mengabaikan efek hujan yang turun yang dijelaskan di bagian berikutnya dan berasumsi bahwa efek tersebut akan tercakup oleh faktor keamanan yang disertakan.
F total = F angin + F air + F massa
Kita kemudian dapat menggunakan nilai ini untuk memperkirakan desain struktur pendukung. Kita menggunakan faktor keamanan 2 untuk mencakup efek yang tidak termasuk tetapi tidak terbatas pada gelombang badai, kerusakan material, penumpukan puing, dan kesalahan perhitungan. Untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang kekuatan talang yang dibutuhkan, kita dapat menggunakan rumus berikut.
Di mana m memberikan indikator massa yang harus ditopang struktur dalam kg. Ini harus digunakan untuk memperkirakan kekuatan yang diperlukan. Kita dapat memperkirakan bahwa 75 kg kira-kira setara dengan pria dewasa besar yang tergantung di selokan.
Efek Hujan Turun
Gaya akibat hujan ditemukan dapat diabaikan dalam penerapan desain talang hujan.
Untuk menemukan efek hujan yang jatuh di selokan, kita berasumsi bahwa efek yang mendominasi adalah peningkatan kerapatan angin karena campuran air dan udara. Gaya ini dapat ditemukan menggunakan rumus kerapatan baru dan rumus efek angin. Kecepatan terminal tetesan hujan diketahui sebesar 9,12 m/s [1]. Jika kita berasumsi bahwa selama badai hujan lebat, semua tetesan hujan mencapai kecepatan terminal, kita dapat memperoleh rumus yang menemukan jumlah air dalam satu meter kubik udara selama badai hujan dan menggunakannya untuk menemukan peningkatan kerapatan angin.
Di mana ρ Angin merupakan massa jenis air dan udara yang digabungkan, dan v merupakan kecepatan terminal hujan.
Dampak peningkatan kepadatan ini ditemukan cukup kecil terhadap dampak keseluruhan pada selokan. Badai tropis yang dapat memiliki nilai curah hujan 150 mm/jam untuk periode waktu yang singkat. [2] Misalnya nilai badai 100 tahun tertinggi di Amerika Serikat ada di Hawaii pada 157 mm/jam (6,2 inci) [3] . Jika badai ini digunakan untuk menemukan peningkatan kepadatan angin dan menggunakan faktor keamanan 2 untuk memperhitungkan lonjakan atau efek di luar rumus, maka ada kurang dari 1% efek pada kepadatan. Oleh karena itu, efek hujan pada desain selokan diasumsikan dapat diabaikan dalam aspek ini.
Pertimbangan Regional
Daerah di mana talang air akan dibangun merupakan pertimbangan desain yang utama. Frekuensi dan kekuatan badai harus dipertimbangkan. Material yang tersedia di daerah tersebut juga harus dipertimbangkan.
Saat merancang sistem, konsultasikan data historis cuaca setempat untuk merencanakan intensitas badai.
Di beberapa wilayah di Amerika Serikat, termasuk Colorado, penangkapan air hujan adalah tindakan ilegal. [4] Harap konsultasikan dengan undang-undang setempat sebelum membangun. PEMBARUAN: Sekarang, penangkapan air hujan adalah tindakan legal di Colorado. [5]
Desain Saat Ini
Ada banyak desain yang tersedia di pasaran saat ini. Desain gaya barat biasanya terbuat dari aluminium dan tidak selalu dirancang untuk menahan badai tropis. Fitur desainnya dapat ditiru dengan menggunakan bahan-bahan yang tersedia secara lokal agar sesuai dengan aplikasi masing-masing. Beberapa desain tambahan telah disertakan untuk mengatasi kemungkinan bahan yang tersedia.
Desain di bawah ini merupakan gabungan dari paten AS dan gambar yang direproduksi dari Rainwater harvesting . Untuk informasi lebih lanjut tentang paten yang ditampilkan, silakan kunjungi Google Patents dan ketik nomor identifikasi. [6]
| Diagram | Keterangan | Aplikasi/Pertimbangan |
 | Paten AS: US D 454,180 Talang aluminium gaya barat standar. | Jika tersedia, dapat digunakan di area dengan intensitas badai rendah dan suku cadang pengganti mudah diakses. |
 | Paten AS: 4.491.299 Layar Pelindung untuk Talang Air Hujan | Saringan talang akan mencegah terkumpulnya serpihan. Jika "lubang" kasa berukuran kecil, fitur ini akan mencegah beberapa kekuatan angin. Material kasa dapat dibuat dari berbagai material kawat kasa. |
 | Paten AS: 5.555.560 Layar pelindung untuk talang air yang memiliki flensa untuk mencengkeram bibir depan talang air | Talang air akan mencegah terkumpulnya serpihan. Penutup yang kaku dilubangi sehingga air dapat mengalir masuk. Penutup juga akan berfungsi sebagai penahan angin. Penutup dapat berupa lembaran logam berlubang apa pun. |
 | Paten AS: 4.497.146 Gantungan untuk perangkat talang hujan | Bentuk penutup yang melengkung mencegah serpihan masuk ke talang air sekaligus memungkinkan air mengalir ke bawah dan di sekitar tepian. Badai ekstrem akan mendorong air melewati talang air sehingga mencegah tekanan air yang tidak perlu tetapi juga mencegah penyerapan air sepenuhnya. Penutup akan membantu mencegah kerusakan akibat angin. |
 | Desain pipa PVC sederhana | Bila pipa PVC (atau jenis pipa ringan lainnya) tersedia, pipa tersebut dapat dipotong untuk menampung air. Blok penyangga akan membantu menjaga pipa tetap tegak. |
 | Desain saluran persegi sederhana | Bila bahan berbentuk persegi (atau lembaran logam yang dapat ditekuk) tersedia, bahan tersebut dapat dipotong dan ditekuk untuk menampung air. Bahan tersebut harus diikat dengan baik di sepanjang dinding. |
 | Talang berbentuk V dengan braket penyangga | Petunjuk untuk pembuatan talang berbentuk V dapat ditemukan di sini Pemanenan air hujan . Braket dapat dibuat dari bahan apa pun yang tersedia seperti papan kayu berukuran 1" x 1". |
 | Talang berbentuk V dengan tali pengikat | Petunjuk untuk membuat talang berbentuk V dapat ditemukan di sini Panen air hujan . Bentuk V ini juga dapat dibuat dari tripleks yang diikat pada jahitannya. Tali pengikat harus terbuat dari kawat yang kuat dan diberi jarak secara berkala di atap. |
 | Talang dengan ekstensi di bawah sirap | Ekstensi akan memberikan titik pengikat yang kuat untuk talang. Fitur ekstensi pada desain ini dapat dikombinasikan dengan desain lain untuk memberikan kekuatan yang lebih baik. |
Fitur dari salah satu desain di atas dapat dikonfigurasi ulang untuk memenuhi kebutuhan aplikasi tertentu.
Pertimbangan Material
Saat merancang sistem talang, perhatikan bahan-bahan yang tersedia di daerah Anda. Ini mungkin membatasi Anda pada bahan konstruksi dasar. Bahan-bahan seperti pipa plastik PVC, lembaran logam panjang yang dapat dilipat, kayu lapis atau bahan ringan lainnya dapat digunakan. Paku dan sekrup panjang perlu digunakan untuk mengencangkan talang ke struktur.
Dalam kasus di mana sistem talang air akan digunakan untuk air minum, kemungkinan kontaminasi harus dipertimbangkan. Bagian talang air yang akan bersentuhan dengan air minum harus bersih, terbuat dari bahan alami, dan bebas pelapis (lebih baik tidak menggunakan cat, kecuali aluminium dan beberapa logam). Silakan merujuk ke sumber informasi yang sesuai jika ada keraguan tentang sifat bahan. [7] Hindari bahan yang mungkin dilapisi cat timbal, digunakan untuk keperluan industri, atau telah digunakan di area yang tidak bersih.
Air hujan harus diolah dan atau disaring sebelum digunakan untuk minum atau memasak meskipun sistem selokan dirancang dengan baik.
Pilihan Desain
Saat mempertimbangkan desain atau sistem talang air, pertimbangkan dulu bahan-bahan yang tersedia untuk Anda. Kemudian putuskan untuk apa aplikasi tersebut akan digunakan:
- Apakah akan digunakan untuk air minum?
- Apakah akan digunakan terutama untuk mencegah erosi di sekitar suatu struktur?
- Apa saja kondisi iklim ekstrem setempat yang mungkin dihadapi oleh suatu sistem? Termasuk intensitas hujan dan kecepatan angin.
- Apakah bangunan tersebut akan mampu menahan sistem talang air yang berat?
Perencanaan air yang akan digunakan untuk minum akan memerlukan pemilihan bahan yang tepat untuk mencegah kontaminasi air.
Untuk area yang mengalami kecepatan angin tinggi, pertimbangkan desain yang menyertakan penahan angin. Meminimalkan paparan angin akan mencegah kerusakan. Pertimbangkan penggunaan desain penutup talang seperti US 5.555.560, US 4.497.146 yang ditunjukkan di atas pada Tabel 1.
Jika pengumpulan air hujan selama badai tropis yang jarang terjadi merupakan prioritas sistem, cobalah menggunakan desain dengan struktur pendukung yang kuat. Pertimbangkan desain seperti talang berbentuk V dengan braket pendukung, talang berbentuk V dengan tali atau talang dengan ekstensi di bawah sirap. Desain ini akan membantu menangkap sejumlah besar air dan dapat dibangun untuk menahan kondisi yang parah.
Desain yang ditampilkan merupakan panduan awal untuk memulai. Meskipun setiap aplikasi akan berbeda, semua faktor desain yang disebutkan sebelumnya harus diperhatikan saat memilih desain. Jika tidak memiliki pengetahuan dalam desain struktur, buatlah perkiraan yang matang tentang kekuatan material dan jika ragu, gunakan material yang lebih kuat. Hal ini terutama berlaku untuk area yang tidak memiliki keterampilan untuk memperbaiki sistem jika sistem tersebut gagal dan area yang sangat bergantung pada sumber air ini.
Konstruksi
Teknik konstruksi akan sangat bervariasi antara bentuk bangunan yang berbeda dan desain talang yang berbeda. Saat memasang sistem talang, cobalah untuk mengikuti langkah-langkah berikut:
- Melihat bagian luar bangunan, tentukan bagaimana Anda ingin air dialirkan. Semua air yang mengalir dari atap harus ditampung dan diarahkan ke satu atau beberapa lokasi. Saat memilih lokasi ini, pertimbangkan apakah akan ada kebutuhan dan ruang untuk tangki penyimpanan air yang akan dipasang di kemudian hari. Buat rencana termasuk panjang talang yang dibutuhkan.
- Gunakan dimensi rumah Anda dan rencana tata letak talang air Anda untuk memutuskan bahan yang Anda perlukan untuk membuat atau membeli desain talang air yang ingin Anda pasang.
- Dimulai dari titik terjauh dari lokasi drainase, tandai tepat di bawah tepi atap sebuah titik yang akan mewakili bagian tertinggi talang air Anda. Tandai sepanjang atap hingga ke lokasi drainase. Setiap tanda harus lebih rendah secara berurutan dari yang terakhir karena talang air harus miring ke bawah 1/16 inci untuk setiap kaki aliran atau 5/8 inci untuk setiap 10 kaki. Ini akan memastikan drainase. Jika ada keraguan tentang seberapa tinggi garis atap, harap ukur dengan level standar atau pegang talang air dan uji dengan air.
- Pemasangan talang air yang tepat pada bangunan penting untuk masa pakai sistem. Pastikan penggunaan pengencang yang tepat seperti sekrup antikarat atau paku paku talang air. Saat memasang, pertimbangkan bahan bangunan. Kayu yang rentan terhadap kerusakan dan paparan air harus disegel atau dihindari sama sekali. Selama transisi dari musim kemarau ke musim hujan, dapat terjadi pergerakan sekrup atau paku yang mengendur.
- Dempul silikon atau bahan penyegel inert lainnya dapat digunakan untuk menyambung bagian-bagian talang. Tumpang tindih bahan yang rapat merupakan cara termudah untuk mencegah kebocoran.
- Pastikan ujung talang terisi dan tertutup rapat.
- Hubungkan sistem ke sistem drainase dan/atau sistem penangkapan.
Talang air berbentuk V sederhana dapat dibuat dengan menekuk sepotong logam lembaran datar. Petunjuk untuk proses ini dapat ditemukan di sini Pemanenan air hujan .
Keterampilan
Keterampilan yang dibutuhkan untuk merancang sistem ini bervariasi. Untuk melakukan analisis struktural secara menyeluruh akan dibutuhkan banyak waktu dan pendidikan. Ini bukanlah harapan yang wajar untuk aplikasi di negara berkembang. Desain harus dibuat menggunakan pengetahuan yang disajikan di sini, pengetahuan tentang sistem serupa di area tersebut, pembelajaran sebelumnya, dan akal sehat dasar.
Pengetahuan dan pengalaman yang baik dalam konstruksi seharusnya cukup untuk mengembangkan sistem yang sesuai dengan kondisi di suatu area. Setelah desain terbukti berhasil selama satu musim, desain tersebut dapat ditiru dan digunakan untuk bangunan lain di area tersebut.
Biaya
Biaya sangat bervariasi untuk setiap bahan. Desain, lokasi, dan aplikasi yang berbeda akan menentukan biaya akhir yang berbeda pula.
Sistem gaya Barat, jika berlaku dan tersedia, dapat dibeli dengan harga sekitar $3 - $5 per kaki linier setelah semua koneksi diperhitungkan [8]
Sistem untuk negara berkembang dapat dibangun dari berbagai jenis material. Pentingnya sistem dan keandalan sistem yang dibutuhkan harus dipertimbangkan saat memutuskan material apa yang akan dibeli.
Kesimpulan
Sistem talang air hujan mengumpulkan dan menyalurkan air ke lokasi yang diinginkan. Fungsinya menjadi semakin penting setelah mulai digunakan untuk mengumpulkan air guna digunakan untuk minum. Sebagian besar sistem yang ada saat ini dirancang untuk menahan badai gaya barat. Sistem ini juga dirancang agar sesuai dengan bangunan barat standar. Improvisasi dengan pemahaman tentang tantangan desain mendasar akan menghasilkan desain talang air yang lebih baik untuk aplikasi penting di negara berkembang. Semoga berhasil dengan desain Anda.
Pertimbangan Masa Depan
Di masa mendatang, rancangan yang diusulkan harus dibangun dan diuji kekuatannya. Berbagai material yang tersedia di negara berkembang harus diuji dan dievaluasi untuk menentukan rancangan mana yang paling cocok. Rencana rancangan khusus harus dibuat untuk membantu pembangun membuat rancangan yang kuat.
Referensi
- ↑ Kecepatan terminal tetesan hujan yang jatuh di udara yang tidak bergerak, R. Gunn dan G. Gilbert
- ↑ Erosivitas Curah Hujan di Afrika Timur, TR Moore
- ↑ MIFAB: Pertimbangan Curah Hujan untuk Saluran Pembuangan Atap http://web.archive.org/web/20101221074740/http://mifab.com/pdf/r-sizing-us.pdf
- ↑ Di Colorado, Tong Air Hujan Adalah Ilegal. Ya. http://www.groovygreen.com/groove/?p=3135
- ↑ Sejak tahun 2009, penampungan air hujan adalah legal di Colorado. http://www.nytimes.com/2009/06/29/us/29rain.html
- ↑ Paten Google http://www.google.com/ptshp
- ↑ Health Canada: Produk dan Bahan yang Bersentuhan dengan Air Minum http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/water-eau/drink-potab/mater/index-eng.php
- ↑ Rumah tua ini http://www.thisoldhouse.com/toh/article/0,,214030,00.html http://www.thisoldhouse.com/toh/article/0,,214030,00.html