Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka
-
Upload
nur-anita-si-puli -
Category
Documents
-
view
1.971 -
download
222
Transcript of Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka
![Page 1: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/1.jpg)
HIDROLIKA TEP UNSYIAH GANJIL ‘10
T. FERIJAL, STP, MSc
![Page 2: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/2.jpg)
PERSAMAAN CHEZY
Pada awal tahun 1769 seorang Antonius Chezymengembangkan suatu persamaan untuk menghitungkecepatan aliran yang dikenal dengan nama rumus Chezy
Dimana: V = Kecepatan aliran (m/dtk)
R = Jari-jari hidrolis (m)
if = Kemiringan garis energi (m/m)
C = Suatu faktor tahanan aliran yang disebutkoef. Chezy (m2/dtk)
![Page 3: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/3.jpg)
Besarnya nilai C sangat tergantung padakekasaran dasar saluran dan kedalaman aliranatau jari-jari hidrolis
Berbagai persamaan telah dikembangkanuntuk memprediksikan besarnya nilai C. Diantaranya adalah persamaan Ganguitlefaunt Kutter (1869) dan Bazin (1897).
Melalui berbagai penelitian di lapangan nilai C sangat dipengaruhi oleh bentuk kekasarandinding dan dasar saluran, geometri salurandan kecepatan aliran itu sendiri
![Page 4: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/4.jpg)
PERSAMAAN MANNING
Pada tahun 1889, Manning mengembangkansuatu persamaan:
(SI)
Atau
(EU)
![Page 5: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/5.jpg)
Dimana: V = Kecepatan aliran (m/dtk)
n = Angka kekasaran Manning
R = Jari-jari hidrolis (m)
if = Kemiringan garis energi (m/m)
![Page 6: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/6.jpg)
Apabila persamaan Chezy dihubungkan denganpersamaan Manning, maka akan diperolehsuatu hubungan koefisien Chezy (C) dankoefisien Manning (n).
![Page 7: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/7.jpg)
Dari hasi penelitiannya Manning membuat suatu tabelangka kekasaran (n) untuk berbagai jenis bahan yang membentuk saluran. Adapun tabel kekasarannyaadalah sebagai berikut:
![Page 8: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/8.jpg)
KECEPATAN ALIRAN TERBUKA DALAM SALURAN TERTUTUP
Dalam kenyataannya, aliran terbuka dapat jugadialirkan dalam suatu saluran tertutup. Saluran-saluran ini banyak dijumpai di jalan-jalan raya, mis: box culvert, yang dipasang melintangterhadap jalan raya. Elemen hidrolis saluranberbentuk lingkaran yang mengalirkan aliransaluran terbuka dapat dihitung denganmenggunakan persamaan-persamaan berikut ini
![Page 9: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/9.jpg)
D
![Page 10: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/10.jpg)
Y
adalah sudut (radian) yang dibentuk antara perpotongan
permukaan aliran dengan titik tengah pipa/saluran. Ada 3 (tiga) kasus sudut yaitu:
1)
2)
3)
D
Y
D
YD
![Page 11: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/11.jpg)
• Konversi radian-derajat
Elemen-elemen hidrolis suatu penampangberbentuk lingkaran juga bisa diperoleh denganmenggunakan grafik sebagaimana tersaji padaslide berikut.
![Page 12: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/12.jpg)
Grafik Rancangan (Design Chart)
![Page 13: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/13.jpg)
Kurva sifat-sifat hidrolik saluran berbentuk bulat
![Page 14: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/14.jpg)
Simbol “0” pada grafik menyatakan bahwakedalaman air sama dengan D (diameter saluran). Meskipun pada kenyataannya aliran maksimumterjadi pada saat kedalaman aliran terjadi pada0.938D akan tetapi karena adanya faktorgelombang maka perencanaan saluran umumnyamenggunakan kapasitas maksimum terjadi padasaat kedalamannya adalah maksimum
![Page 15: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/15.jpg)
Contoh Soal 1
• Suatu saluran terbuat dari beton (n=0.017) berbentuktrapesium seperti pada gambar. Tentukanlah debit aliranapabila kemiringan dasar saluran 0.5%.
Penyelesaian• Tentukan z
• Tentukan Luas Penampang (A)
• Tentukan Keliling Basah (P)
• Tentukan Jari-jari hidrolis (R)
• Tentukan Kecepatan Aliran (V)
• Tentukan Debit Aliran (Q)
6 m
4 m
3.5 m
![Page 16: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/16.jpg)
Contoh Soal 2
• Suatu saluran terbuka berpenampang trapesium, lebar dasar B = 6 m; kemiringan tebing 1 : z = 1 : 2. Kemiringan longitudinal = 0,0016 dan faktor kekasaran Manning n = 0,025. Tentukan kedalamannormal, apabila Q = 11 m3/det.
Penyelesaian
1. Cara coba-coba– Tentukan nilai AR2/3
– Masukkan nilai y sehingga mendekati nilai AR2/3
2. Menggunakan Grafik Rancangan– Tentukan nilai
– Dapatkan nilai
![Page 17: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/18.jpg)
Contoh Soal 3
• Sebuah pipa besi (n=0.024) berdiameter 1.5 m mengalirkan air dengan kedalaman 1.2 m. Jika kemiringan saluran adalah 4%, berapakah debit yang mengalir pada saluran tersebut?
PenyelesaianDengan menggunakan kasus• Tentukan termasuk kasus yang mana soal di atas• Hitunglah sudut Ө• Tentukan A dan R• Hitung Debit Aliran
Dengan menggunakan grafik rancangan
• Tentukan nilai
• Dapatkan nilai
• Hitung debit
![Page 19: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/20.jpg)
Contoh Soal 4
Sebuah gorong-gorong berdiameter 0.9 m, memiliki kemiringan dasar 0.0016 dengan kekasaran dindingnya 0.015. Tentukan kedalaman normal pada saatmengalirkan debit 540 liter/dtk
Penyelesaian:
a) Dengan cara coba-coba– Buat persamaan untuk mencari debit
– Masukkan parameter-parameter yang diketahui
– Tentukan Ө dengan cara coba-coba
– Tentukan kasus dan tentukan kedalaman aliran
b) Dengan Grafi k Rancangan– Tentukan nilai dan nilai
c) Dengan kurva hidrolis utk saluran bulat– Tentukan A0; R0 dan Q0
– Tentukan Q/ Q0 y/D
![Page 21: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/22.jpg)
Kurva sifat-sifat hidrolik saluran berbentuk bulat
![Page 23: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/23.jpg)
Menentukan Nilai n Komposit
• Dalam kenyataannya kekasaran dindingsaluran sering tidak sama
• Contoh saluran berdinding beton dengandasar tanah
• Nilai kekasaran ekuivalen dapat ditentukandengan pers pada slide berikut
![Page 24: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/24.jpg)
Persamaan untuk n Ekuivalen
• Horton dan Einstein
• Parlovskii dkk
![Page 25: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/25.jpg)
Penampang Gabungan
• Bagaimana menghitung kecepatan rata-rata aliran pada penampang gabungan sepertipada gambar di bawah ini?
![Page 26: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/26.jpg)
Penampang Gabungan
![Page 27: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/27.jpg)
Penampang Gabungan
![Page 28: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/28.jpg)
Penampang Gabungan
• Tentukan faktor penghantar untuk penampang ke-n
• Tentukan kecepatan rata-ratanya
![Page 29: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/29.jpg)
Contoh Soal
Tentukan kecepatan rata-rata pada saluran dengan penampangseperti pada gambar dengan kemiringan 0.0014
![Page 30: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/30.jpg)
Jawab
![Page 31: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/31.jpg)
Jawab
![Page 32: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/32.jpg)
Jawab
![Page 33: Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Saluran Terbuka](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050714/55cf9aa1550346d033a2a9bd/html5/thumbnails/33.jpg)
Jawab