la fix bab i

5/17/2018 LA fix BAB I - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/la-fix-bab-i 1/15

Modul I Ambang Lebar Laporan Praktikum Hidrolika

Kelompok II Jurusan Teknik Sipil

Universitas Gunadarma

1

MODUL I

ALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR

1.1 Pendahuluan

Dalam merancang bangunan air, kita perlu mengetahui sifat- sifat atau

karakteristik aliran air yang melewatinya, Pengetahuan ini diperlukan untuk

membuat bangunan air yang akan sangat berguna dalam pendistribusian air

maupun pengaturan sungai,

Dalam percobaan kali ini kita akan meninjau aliran dalam ambang yang

merupakan aliran berubah tiba- tiba, Ambang yang digunakan adalah ambang

lebar,

Alasan kita menggunakan ambang lebar adalah:

1. Ambang ini akan menjadi model untuk diaplikasikan dalam perancangan

bangunan pelimpah, Selain itu dengan memperhatikan aliran pada ambang,

kita dapat mempelajari karakteristik dan sifat aliran secara garis besar,2. Bentuk ambang ini adalah bentuk yang paling sederhana sehingga proses

pelaksanaan percobaan dapat dilakukan dengan lebih mudah,

Dalam percobaan ini kita akan mengamati karakteristik aliran yang

melalui ambang lebar dengan tipe karakteristik sebagai berikut:

1. Keadaan loncat, Keadaan loncat adalah tinggi muka air di hulu saluran

tidak dipengaruhi oleh tinggi muka air dihilir saluran,

2. Keadaan peralihan, Keadaan peralihan adalah tinggi muka air di hulu

saluran mulai dipengaruhi oleh tinggi muka air dihilir saluran,

3. Keadaan tenggelam, Keadaan tenggelam adalah tinggi muka air di hulu

saluran dipengaruhi oleh tinggi muka air dihilir saluran,






2

Gambar 1,1 Ambang Lebar

Dari percobaan ini dapat diperoleh gambaran mengenai sifat aliran, berupa

bentuk atau profil aliran melalui analisa model fisik dari sifat aliran yang

diamati, Dalam kondisi kenyataan di lapangan, ambang ini berguna untuk

meninggikan muka air di sungai atau pada saluran irigasi sehingga dapat

mengairi areal persawahan yang luas, Selain itu, ambang juga dapat

digunakan mengukur debit air yang mengalir pada saluran terbuka,

1.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari dilakukannya percobaan ini adalah:

1. Mempelajari karakteristik aliran yang melalui ambang lebar,

2. Mempelajari pengaruh perubahan keadaan tinggi muka air dihilir dan hulu

saluran,

3. Mempelajari hubungan tinggi muka air di atas ambang terhadap debit air

yang melimpah diatas ambang,






3

1.3 Alat-Alat yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

Gambar 1,2 Model saluran terbuka untuk percobaan ambang lebar

Keterangan:

1. Ambang lebar

2. Alat pengukur kedalaman

3. Meteran

4. Venturimeter dan pipa manometer

5. Sekat pengatur hilir

6. Penampung air

7. Generator dan pompa air

1.4 Teori Dasar dan Rumus

1.4.1 Debit Aliran (Q)

Dengan menerapkan prinsip kekekalan energi, impuls –

momentum, dan kontinuitas (kekekalan massa), serta dengan asumsi

terjadi kehilangan energi, dapat diterapkan persamaan Bernoulli untuk

menghitung besar debit berdasarkan tinggi muka air sebelum dan pada

konstraksi,






4

Gambar 1,3 Venturimeter

Besarnya aliran debit aliran (Q) dapat diperoleh dengan

menggunakan rumus:

Q = 171,808 ∙ 3,14 ∙ (H)1/2

(cm3 /s)

(1,1)

Dimana:

D1 = 3,15 cm

D2 = 2,00 cm

g = 9,81 m/s2

Pair = 1,00 gr/cm3

PHg = 13,60 gr/cm3






5

1.4.2 Koefisien Pengaliran (C)

Kecepatan aliran yang lewat diatas pelimpah adalah

V = ( g ∙ y )1/2

= ( g ∙ He )1/2

(1,2)

He = Y – t (1,3)

Dimana:

g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/s2

t = tinggi ambang = 10,7 cm

Karena debit aliran yang melalui pelimpah tersebut relatif

kecil, maka diperlukan koefisien reduksi bagi debit (Q)

maka:

Q = c ∙ g1/2

∙ L ∙ He3/2

(1,4)

Dengan mensubtitusi C = c ∙ g1/2ke persamaan (1,4) maka

diperoleh persamaan sebagai berikut:

Q = C ∙ L ∙ He3/2

(1,5)

Apabila debit yang mengalir sudah diketahui nilainya,

maka nilai koefisien pengaliran (C) dapat diperoleh dengan

menggunakan rumus:

C = Q / (L ∙ He3/2

) (1,6)

Dimana: L = lebar saluran = 9,7 cm






6

Gambar 1,4 Profil Aliran melalui ambang tajam

1.5 Prosedur Percobaan

1. Ambang lebar dipasang pada posisi tertentu dalam model saluran

terbuka,

2. Alat pengukur kedalaman dan venturimeter dikalibrasikan, Dimensi

ambang dicatat,

3. Pompa dinyalakan dengan debit air tertentu sesuai dengan yang

dinginkan tetapi tidak meluap,

4. Sekat di hilir diatur sedemikian rupa sehingga diperoleh keadaan loncat

pertama, loncat kedua, peralihan, tenggelam pertama, dan tenggelam

kedua, Untuk masing-masing keadaan diperiksa apakah aliran sudah

stabil, Jika sudah pengambilan data dapat dilakukan,

5. Untuk masing-masing keadaan data tinggi muka air pada delapan titik

pengamatan dicatat untuk mengambil profil aliran, dan untuk menghitung

debit maka dapat dicatat dari venturimeter,

6. Langkah 4 dan 5 diulang untuk empat debit yang berbeda, Namun yang

dicatat hanya kedalaman air di hulu (y1) dan kedalaman air di hilir (y2)

saja,

7. Setelah selesai langkah 6, sekat dihilir dikosongkan,

8. Debit aliran diatur (mulai dari yang besar ke yang kecil),

9. Tinggi muka air sebelum ambang (y1) dan tinggi raksa pada manometer

dicatat,

Langkah 8 dan 9 diulangi sampai didapat debit minimum yang masih

dapat mengalir,

1.6 Prosedur Perhitungan

1. Gambarkan profil muka air sesuai dengan data yang didapat,

2. Hitung besarnya debit yang mengalir (Q), Gunakan rumus 1,1

3. Hitung besarnya He1 dan He2, Gunakan rumus 1,3

4. Hitung koefisien pengaliran (C), Gunakan rumus 1,6






7

5. Menentukan nilai Cd dan Hd, Gunakan grafik He1 vs C,

1.7 Grafik dan Keterangannya

1. Gambar profil muka air untuk kelima keadaan pada 1 gambar,

Data yang diambil adalah data yang dapat menggambarkan profil

aliran dari hulu, pada saat melewati ambang, keadaan setelah

melewati ambang, dan hilir,(Ambil x dari sebelum ambang sampai

setelah ambang),

Semua profil aliran digambarkan dalam satu grafik,

2, He1 vs He2

Grafik ini bertujuan untuk membuktikan karakteristik air yang

melewati ambang, Kondisi tinggi muka air di hulu dan di hilir

ditunjukan dalam bentuk grafik He1 vs He2, Idealnya, nilai He1 akan

selalu sama selama air masih dalam kondisi loncat, Artinya bahwa

tinggi muka air dihulu belum dipengaruhi oleh tinggi muka air dihilir

dan seterusnya,

Semua debit yang digunakan digambarkan dalam satu grafik,

3, He1 vs Q

Grafik ini digunakan untuk menunjukan hubungan antara He1 dan Q,

Idealnya, nilai He1 akan makin besar pada saat Q yang dialirkan juga

makin besar, Hubungan tersebut ditunjukan dengan persamaan hasil

regresi power (pangkat), Coba semua trendline, pilih trendline yang

mempunyai nilai R2~1, Idealnya, trendline yang sesuai adalah regresi

power ,

4. He1 vs C

Grafik ini bertujuan untuk menentukan nilai Cd dan Hd, Nilai Cd

didapatkan dengan cara merata- ratakan nilai C yang berdekatan,

Nilai C yang dianggap menyimpang tidak digunakan, Sedangkan nilai






8

Hd didapat dengan cara menarik garis lurus sejajar sumbu x kearah

sumbu y dari nilai Cd,

Grafik ini tidak perlu diberi trendline,

5. Q vs C

Grafik ini digunakan untuk menunjukan hubungan antara Q dan C,

Nilai C akan relatif konstan untuk setiap nilai Q yang berbeda, Grafik

ini juga dipakai untuk menunjukan hubungan antara nilai C dan Q

dimana persamaan C yaitu C = Q / (L , He 3/2)

Coba semua trendline, pilih trendline yang mempunyai nilai R2~1,

Idealnya, trendline yang sesuai adalah regresi power ,

6. He1 /Hd vs C/Cd (gunakan nilai Hd dan Cd yang diperoleh dari grafik He1

vs C)

Digunakan untuk membuktikan bahwa pada saat He1/Hd bernilai 1,

maka C/Cd juga akan bernilai 1,

Analisa Grafik Profil Muka Air Ambang Lebar

Grafik ini memrupakan sifat profil aliran yang melewati ambang berdasarkan tiga

karakteristik aliran yaitu loncat, peralihan dan tenggelam yang didapat dengan

cara mengatur sekat pada hilir saluran,

- Keadaan Loncat 1 dan Loncat 2

Tinggi muka air di hulu tidak mengalami perubahan oleh tinggi muka air

di hilir,

- Keadaan Peralihan

Tinggi muka air di hulu mulai dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir,

- Keadaan Tenggelam 1 dan Tenggelam 2

Tinggi muka air di hulu semakin dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir,






9

Analisa Grafik He1 vs He2 pada ambang Lebar

Tujuan grafik ini adalah untuk mempelajari pengaruh debit dan karakteristik

aliran yang melewati ambang pada keadaan loncat, peralihan dan tenggelam,

Sebagai parametrnya adalah tinggi muka air, tinggi ambang dan debit,

- Pada keadaan loncat, grafik terlihat mendatar, Hal ini menunjukkan bahwa

besar He1 cenderung tetap pada kondisi ini dimana tinggi muka air di hulu

(Y1) tidak berubah, walaupun terjadi perubahan tinggi muka air dihilir,

- Pada kondisi peralihan, grafik juga masih terlihat mendatar, Hal ini

menunjukkan bahwa besar He1 cenderung tetap pada kondisi ini dimana

tinggi muka air di hulu (Y1) tidak berubah, walaupun terjadi perubahan

tinggi muka air di hilir (Y2),

- Pada kondisi tenggelam, grafik masih terlihat mendatar pada kondisi

tenggelam 1, Sedangkan pada kondisi tenggelam 2, grafik terlihat naik

jauh sekali ke arah vertikal miring, Hal ini menunjukkan tinggi muka air di

hulu (Y1) berubah secara linier terhadap perubahan tinngi muka air di hilir

(Y2),

Analisa Grafik He1 vs C

Berdasarkan rumus :

2 / 3 Heb

QC

3 / 21

)( C b

Q He

Identik dengan3 / 2

axY , sehingga untuk menunjukkan hubungan He vs C

digunakan regresi power,

Cd diperoleh dengan cara merata- ratakan nilai C yang cenderung konstan,

sCd cm

/ 2630,222 / 1

Dari grafik didapat persamaan y






10

Data Grafik ambang lebar

Data alat

Tinggi ambang (t) = 10.7 cm

Lebar ambang (b) = 9.6 cm

Panjang ambang (L) = 25 cm

Kalibrasi Alat

H1 = 71 mm

H2 = 95 mm

Koreksi = 20 mm

Data untuk menggambar profil muka air

H1 = 60 mm

H2 = 90 mm

ΔH = 30 mm

Tabel 1.1 Data untuk menggambar profil muka air

Titik

Loncat I Loncat II Peralihan Tenggelam I Tenggelam II

X Y X Y X Y X Y X Y

(cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm)

130.50 8.00 30.50 4.80 30.50 7.60 30.50 11.80 30.50 13.50

275.00 4.00 75.00 6.00 75.00 8.70 75.00 12.40 75.00 14.00

3100.00 4.50 100.00 6.20 100.00 9.00 100.00 12.70 100.00 14.80

4125.00 5.00 125.00 6.80 125.00 9.40 125.00 13.30 125.00 15.00

5150.00 5.50 150.00 7.00 150.00 9.80 150.00 13.80 150.00 15.50

6175.00 5.60 175.00 7.50 175.00 10.00 175.00 14.10 175.00 15.80

7200.00 6.20 200.00 8.00 200.00 10.50 200.00 14.60 200.00 16.70

8225.00 6.70 225.00 8.50 225.00 11.00 225.00 15.20 225.00 17.00






11

Tabel 1,2, Data untuk membuat grafik He1 vs He2 dan He1 vs Q

DebitManometer (mm) Q Jenis Y1 Y2 He1 He2

H1 H2 Koreksi ΔH cm3 /s Aliran (cm) (cm) (cm) (cm)

Q1 80 85 24 5 1206.31

L1 12.30 6.70 1.60 -4.00

L2 12.40 8.50 1.70 -2.20

P 12.40 11.00 1.70 0.30

T1 12.90 15.20 2.20 4.50

T2 13.60 17.00 2.90 6.30

Q2 65 95 24 30 2954.84

L1 13.50 7.50 2.80 -3.20

L2 13.50 9.60 2.80 -1.10

P 13.50 12.50 2.80 1.80

T1 13.70 16.50 3.00 5.80

T2 13.80 17.20 3.10 6.50

Q3 47 92 24 45 3618.92

L1 13.90 8.00 3.20 -2.70

L2 13.90 10.00 3.20 -0.70

P 13.90 13.00 3.20 2.30

T1 14.00 16.50 3.30 5.80

T2 14.00 17.50 3.30 6.80

Q4 35 108 24 73 4609.29

L1 13.90 8.00 3.20 -2.70

L2 14.00 10.00 3.30 -0.70

P 14.00 13.50 3.30 2.80

T1 14.20 16.00 3.50 5.30

T2 14.20 17.50 3.50 6.80






12

Grafik 1,1 Profil Muka Air (Ambang Lebar)

Grafik 1,2 He1 Vs He2 (Ambang Lebar)

020

40

60

80

100

120

140

160

180

0 500 1000 1500 2000 2500

Y ( m m )

X ( mm )

Profil Muka Air ( Ambang Lebar )

Loncatan I

Loncatan II

Peralihan

Tenggelam I

Tenggelam II

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

-60.00 -40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00

H e 1 ( m m )

He 2 ( mm )

He1 vs He2

He1 vs He2 ( Q1 )

He1 vs He2 ( Q2 )

He1 vs He2 ( Q3 )

He1 vs He2 ( Q4 )






13

Grafik 1,3 He1 Vs C (ambang Lebar)

Grafik 1,4 He1 Vs Q (Ambang Lebar)

y = 0.0192x1.6766

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

21 21.5 22 22.5 23 23.5 24

H e 1 ( c m )

C (cm 0,5/s)

He1 vs C ( Ambang Lebar )

He1 vs C

Power (He1 vs C)

y = 0.1094x0.477

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

0 500 1000 1500 2000

H e 1 ( c m )

Q (cm3/s)

He1 vs Q ( Ambang Lebar )

He1 vs Q

Power (He1 vs Q )






14

Grafik 1,5 He1/Hd (Ambang Lebar)

Grafik 1,6 Q Vs C (Ambang Lebar)

y = 0.1532x1.6766

0.135

0.14

0.145

0.15

0.155

0.16

0.165

0.17

0.9 0.95 1 1.05 1.1

H e 1 / H d

C/Cd

He1/Hd ( Ambang Lebar )

He1/Hd ( Ambang Lebar )

Power (He1/Hd ( Ambang

Lebar ))

y = 0.0261x3.5149

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

21 22 23 24

Q ( c m 3 / s )

C (cm 0,5/s)

Q vs C ( Ambang Lebar )

Q vs C ( Ambang Lebar )

Power (Q vs C ( Ambang

Lebar ))



Modul III Kehilangan Tinggi Tekan Pada Aliran Melalui Pipa Laporan Praktikum Hidrolika



15

la fix bab i

Documents