pertemuan 2a - aliran dalam saluran terbuka

26

Upload: fatimahtime

Post on 24-Jan-2016

63 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

Kuliah Hidrolika 2

TRANSCRIPT

Page 1: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka
Page 2: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka
Page 3: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

rUmUS kEcEPAtAN rAtA-rAtAEmPiriS

Sulit Untuk Menentukan Tegangan Geser Dan Distribusi Kecepatan Dalam Aliran Turbulen, Maka Digunakan Pendekatan Empiris Untuk Dalam Aliran Turbulen, Maka Digunakan Pendekatan Empiris Untuk

Menghitung Kecepatan Rata-rata.

Page 4: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

Rumus Empiris Kecepatan Rata-RataAsumsi aliran permanen, kemiringan saluran kecil, saluran prismatik

Page 5: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

Saluran seragam, tekanan di DA=CBR=A/P

V=kecepatan m/detV=kecepatan m/detC=koefisien chezy m1/2/detR=jari-jari hidrolis (m)S=kemiringan dasarn=koef kekasaran manningm=koef kekasaran bahan saluranu=kekentalan kinematik

Page 6: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

Rumus kecepatan empiris Manning

2/13/21SR

nV

R 6/1V=kecepatan m/detC=koefisien chezy m1/2/det

Robert Manning 1889Irlandia

n

RC

6/1

C=koefisien chezy m1/2/detR=jari-jari hidrolis (m)S=kemiringan dasarn=koef kekasaran manning

Page 7: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka
Page 8: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka
Page 9: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

PENAmPANg SALUrAN EkoNomiS

Page 10: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

Bentuk saluran yang paling ekonmis

hh

AP

hBP

h

AB

BxhA

2

2

B

h

02

minimumP

AdP

Persegi Panjang

222

2

02

2

2

2

BhhBhBh

hA

hdh

222

2

22 h

hh

hR

hB

Bh

P

ARHidrolikjariJari

Page 11: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

Trapesium

h

B

1

m

12

)(

2

mhBP

hmhBA

222

22

2

12

12

12

mhmhPhA

mhhmhPA

mhPB

Luas dan keliling basah

Penampang trapesium paling efisien bila m=1/√3

3

1

3

1141

1

2

021

24

2

1

214

0214

22

2

2

2

2

mmmm

m

hm

mh

dm

dP

mhmhP

mhmhPdh

dA

333

13

3

2

33

23

3

432

3233

23

3

8

2hhhhA

hhhB

hhhP

Page 12: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

KASUS

Page 13: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

1. Saluran drainase berbentuk trapesium mengalirkan debit sebesar 10 m3/det. Kemiringan dasar saluran 1:5000. dinding saluran dilining dengan kekasaran 0,012. Tentukan dimensi saluran yang paling ekonomis

Page 14: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

2. Saluran drainase utama berbentuk trapesium dengan kemiringan dinding m=2, mempunyai kedalaman air 2,5 lebar dasar 5 m, dan koefisien kekasaran manning n=0,025. hitung kemiringan dasar saluran jika debit yang mengalir sebesar 75 m3/det

2

1

3

21

SRn

V

Page 15: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka
Page 16: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

• Konsep energi spesifik (E) dikenalkan oleh Bakhmeteff 1912, yaitu tinggi tenaga pada sembarang tampang diukur dari dasar saluran. Atau energi persatuan berat (Nm/N) relatif terhadap dasar saluran.

• Energi spesifik E terdiri dua komponen yaitu kedalaman h dan tinggi kecepatan V2/2g

• Semakin tinggi nilai h maka kecepatan akan semakin kecil, atau nilai V akan menurun jika kedalaman meningkat

2kecepatanheadkedalamanE

2

g

Vh

h

q

hb

Q

A

QV

AVQ

.

hE 0,h-E konstan,

2h)h-(E

2

qhE

1,1)(1corioliskoefisienα

2

32

22

2

2

hEh

g

q

gh

g

Page 17: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

• Energi spesifik E terdiri dua komponen yaitu kedalaman h dan tinggi kecepatan V2/2g• Semakin tinggi nilai h maka kecepatan akan semakin kecil, atau nilai V akan menurun jika

kedalaman meningkat

hc

Emin

Page 18: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

2

2

2

2

2

2

qdE

gh

qhE

h

qV

g

VhE

cc

ccc

cc

Vgh

hVgh

qgh

2

223

23

ccc hhhhhE

g

VhE

2

3

2

1

2

1

2

2

32

3

2

3

2

01

g

qh

gh

q

dh

dE

c

cc

cc

hg

V

Vgh

2

1

2

2

kritiskedalaman

hEatauEh cc2

3,

3

2minmin

kritisaliranuntuknumberFroude

Fgh

V

gh

Vh

g

V

c

c

c

1

1

12

1

2

22

h=hc

Page 19: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

1

3

22

3

2

c

ccc

ccc

gh

VataughV

g

VE

g

qh

(deras). kritissuper an erjadialir,1N bila

kritisalirantarjadi,1Froudebilanganbila

t

gh

VN

c

cF

hc =yc

nang)(aliran te subkritisaliran terjadi,1N bila

(deras). kritissuper an erjadialir,1N bila

F

F

t

hc

hc

Page 20: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

1. Sebuah saluran segi empat lebar 3 m, mengalir debit 11.3 m3/det, tabulasikan kedalaman aliran terhadap energi spesifik untuk kedalaman 0,3 m sampai 2,4 m

h b Q A E

0.3 3 11.3 0.9 8.334759

0.4 3 11.3 1.2 4.919552

0.5 3 11.3 1.5 3.392513

0.6 3 11.3 1.8 2.60869

0.7 3 11.3 2.1 2.175772

0.8 3 11.3 2.4 1.929888

0.9 3 11.3 2.7 1.792751

1 3 11.3 3 1.723128

1.1 3 11.3 3.3 1.697627

6

7

8

g

AQh

ghE

2

)/(

2

V

2

2

1.1 3 11.3 3.3 1.697627

1.2 3 11.3 3.6 1.702172

1.3 3 11.3 3.9 1.727887

1.4 3 11.3 4.2 1.768943

1.5 3 11.3 4.5 1.82139

1.6 3 11.3 4.8 1.882472

1.7 3 11.3 5.1 1.950217

1.8 3 11.3 5.4 2.023188

1.9 3 11.3 5.7 2.100313

2 3 11.3 6 2.180782

2.1 3 11.3 6.3 2.263975

2.2 3 11.3 6.6 2.349407

2.3 3 11.3 6.9 2.436697

2.4 3 11.3 7.2 2.525543

0

1

2

3

4

5

0 2 4 6 8 10

E

y

.68.1)12.1(2/32/3

.12,181,9/)3/3,11(/

min

3 23 2

mhEE

mgqh

cc

c

Page 21: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

BB

Qq

25

22 99,325qh

Kedalaman kritis penampang persegi

Lebar dasar saluran (B)

2. Saluran berbentuk persegi panjang dibangun pada lahan dengan kemiringan 0.005 untuk mengalirkan debit sebesar 25 m3/det. Tentukan lebar saluran bila aliran dalam kondisi aliran kritis. Kekasaran Manning 0,02

3/2

3/2

3/2

3/22/1

3/2

99,32

99,3

02,0

005,0

99,3

25

BB

BB

BB

3

233

99,3

81,9

25

BBxg

qhc

2/1

3/2

2/13/2

)005,0(202,0

125

/,,2,

,1

c

c

c

cc

hB

Bh

Bh

PARBhAhBPA

QV

SRn

V

3/2

3/2

3/12/1

3/1 98,7

99,3

02,0

)005,0(

99,3

25

BB

B

B

Dengan trial and error diperolehB=12,10 mHc=0,76 m

Page 22: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

2/13/21SR

nAQ

mxP

mxA

201052

505102

2

mPAR

mxP

5,220/50/

201052

Page 23: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka
Page 24: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka
Page 25: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

2/13/2

3

2

1cc

c

c

Shn

V

Vhq

g

qh

00208,052,2

017,081,9

1

)(

3/1

2

3/1

2

22

2/13/2

223

x

h

gnS

g

hShn

g

Vh

g

qh

c

c

ccc

c

Kelandaian Kritis

n 52,2hc

00057,0

4240

440440

017,05003/4

2

22

3/42

22

x

xxx

x

RA

nQS

Kelandaian Normal

Page 26: Pertemuan 2A - Aliran Dalam Saluran Terbuka

cgyq

322

32

max

cc

ccc

ygv

gyvy

322