4 - Aliran Saluran Terbuka [PDF]

Citation preview

Retno Utami Agung Wiyono



Sumber: Ppt Bu Sri Wahyuni, Ph.D dan Bu Ir. Wiwik Yunarni, MT Pembuatan ppt: Baby Citra



DISTRIBUSI KECEPATAN •



Bergantung banyak faktor antara lain -Bentuk saluran -Kekasaran dinding saluran -Debit aliran ,



• • •



Kecepatan minimum terjadi di dekat dinding batas, membesardengan jarak menuju permukaan Pada saluran dengan lebar 5-10 kali kedalaman, distribusi kecepatan disekitar bagian tengah saluran adalah sama. Dalam praktek saluran dianggap sangat lebar bila lebar > 10 x kedalaman



BENTUK-BENTUK GEOMETRI SALURAN TERBUKA ▪ Trapesium



▪ Persegi Panjang ▪ Segitiga ▪ Lingkaran



▪ Parabola



BENTUK PENAMPANG TRAPESIUM •



•



Bentuk penampang trapesium ialah bentuk yang biasa digunakan dalam saluran irigasi atau saluran drainase karena menyerupai bentuk saluran alam. Kemiringan tebingnya menyesuaikan dengan sudut lereng alam dari tanah yang digunakan untuk saluran tersebut



https://cdn2.tstatic.net/jabar/foto/bank/images/sal uran-irigasi-sektor-kertaina-tercemar-limbah.jpg



Bentuk penampang persegi empat atau segitiga merupakan penyederhanaan dari bentuk trapesium yang biasanya digunakan untuk saluran-saluran drainase yang melalui lahan-lahan yang sempit.



http://8villages-dashboard.s3.amazonaws.com/1577088138-378-428869.jpg



Bentuk penampang lingkaran biasanya digunakan pada perlintasan dengan jalan; saluran ini disebut gorong – gorong (culvert). https://i0.wp.com/solusikonstruksi.com/wp-content/uploads/2018/06/salurangorong-gorong-dengan-reinforced-concrete-pipe.jpg?fit=878%2C665&ssl=1



Elemen geometri penampang memanjang terbuka dapat dilihat pada gambar berikut ini:



Penampang memanjang dan penampang melintang aliran saluran terbuka



saluran



KEDALAMAN ALIRAN (HYDRAULIC DEPTH) Dengan notasi d adalah kedalaman dari penampang aliran, sedang kedalaman y adalah kedalaman vertikal (lihat Gb. 1.4),



dalam hal sudut kemiringan dasar saluran sama dengan 0 maka:



𝒅 = 𝒚𝒄𝒐𝒔𝜽 atau



𝒅 𝒚= 𝒄𝒐𝒔𝜽



NOTASI UNTUK GEOMETRI SALURAN TERBUKA ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪



V = Kecepatan rata-rata So = I = Kemiringan dasar saluran P (Wetted Perimeter) = Keliling basah y = h = kedalaman aliran A = Luas penampang R (Hydraulic Radius) = Jari-jari hidraulis = A/P Z = Ketinggian di atas datum D = diameter untuk saluran tertutup berbentuk lingkaran



KELILING BASAH (WETTED PERIMETER) Suatu penampang aliran didefinisikan sebagai bagian dari parameter penampang aliran yang bersentuhan (kontak) dengan dinding saluran.



Notasi atau simbol yang digunakan untuk keliling basah ini adalah P, dan satuannya adalah satuan panjang.



Gambar 1.5. Parameter Lebar Permukaan (T), Lebar Dasar (B), Luas Penampang dan Keliling basah suatu aliran



PERSAMAAN UNTUK SALURAN PERSEGI PANJANG, TRAPEZOIDAL, DAN LINGKARAN



SALURAN TERTUTUP BERPENAMPANG LINGKARAN DENGAN ALIRAN PENUH (ALIRAN SALURAN TERTUTUP) Geometri saluran tertutup berpenampang lingkaran yang dialiri penuh seperti tampak pada Gambar 4.1 adalah :



𝝅𝑫𝟐 𝑨= 𝟒 𝑷 = 𝝅𝑫



𝟏 𝟐 𝑨 𝟒 𝝅𝑫 𝑫 𝑹= = = 𝑷 𝝅𝑫 𝟒



Gambar 4.1 Penampang saluran berbentuk lingkaran



SALURAN TERTUTUP SETENGAH LINGKARAN (ALIRAN SALURAN TERBUKA) Aliran di dalam saluran tertutup yang tidak penuh dikategorikan sebagai aliran saluran terbuka, apabila kedalaman aliran adalah sebesar setengah dari diameter penampang maka :



𝝅𝑫𝟐 𝑨= 𝟖



𝝅𝑫 𝑷= 𝟐 𝑨 𝟐𝝅𝑫𝟐 𝑫 𝑹= = = 𝑷 𝟖𝝅𝑫 𝟒



SALURAN TERBUKA BERPENAMPANG TRAPESIUM Saluran terbuka berpenampang trapesium merupakan saluran yang banyak digunakan untuk mengalirkan air dalam debit besar dari suatu lokasi ke lokasi lain yang lebih rendah.



Penampang saluran terbuka berbentuk trapesium



Elemen geometri saluran terbuka berbentuk trapesium adalah sebagai berikut: 𝑇 = 𝐵 + 2𝑍 𝐴 = 𝐵 + 𝑧ℎ ℎ 𝑃 = 𝐵 + 2ℎ 1 + 𝑧 2 𝐴 𝐵 + 𝑧ℎ ℎ 𝑅= = 𝑃 𝐵 + 2ℎ 1 + 𝑧 2



SALURAN TERBUKA BERPENAMPANG PERSEGI EMPAT Saluran terbuka berpenampang persegi empat juga banyak digunakan terutama untuk kondisi-kondisi khusus aliran saluran terbuka. Saluran berpenampang trapesium dengan z = 0, akan merupakan saluran berpenampang persegi empat. Dengan demikian elemen geometrinya adalah



Saluran terbuka berpenampang persegi empat



𝑻=𝑩 𝑨 = 𝑩𝒉 𝑶 = 𝑩 + 𝟐𝒉 𝑩𝒉 𝑹= 𝑩 + 𝟐𝒉



KEDALAMAN HIDRAULIK (HYDRAULIC DEPTH) •



Kedalaman hidraulik dari suatu



penampang ialah luas



penampang dibagi lebar permukaan. •



Memiliki satuan panjang



•



Simbol yang digunakan adalah D



𝑨 𝑫= 𝑻



SALURAN TERBUKA LEBAR SEKALI Istilah saluran terbuka lebar sekali atau lebar tak berhingga digunakan untuk saluran berbentuk trapesium lebar sekali, dimana lebar B jauh lebih besar daripada kedalaman aliran h. Dalam hal ini perhitungan aliran dilakukan dengan asumsi bahwa aliran melalui saluran berbentuk persegi empat lebar B dan keliling basah O dianggap sama dengan B sehingga jari jari hydraulic :



𝑨 𝑨 𝑹= = =𝒉 𝑷 𝑩



CONTOH SOAL Saluran segiempat dengan lebar B=6 m dan kedalaman air y=2 m. Kemiringan dasar saluran 0,001 dan koefisien Chezy C=50. Hitung debit aliran. Penyelesaian Luas tampang basah (tampang aliran): 𝑨 = 𝑩𝒚 = 𝟔 × 𝟐 = 𝟏𝟐𝒎𝟐 Keliling basah: 𝑷 = 𝑩 + 𝟐𝒚 = 𝟔 + 𝟐 × 𝟐 = 𝟏𝟎𝒎 Jari – jari hidraulis: 𝑨 𝟏𝟐 𝑹= = = 𝟏, 𝟐𝒎 𝑷 𝟏𝟎 Debit aliran: 𝑸 = 𝑨𝑽 = 𝑨𝑪 𝑹𝑰 = 𝟏𝟐 × 𝟓𝟎 𝟏, 𝟐 × 𝟎, 𝟎𝟎𝟏 = 𝟐𝟎, 𝟕𝟖𝟒𝟔 𝒎𝟑 /𝒅



SOAL Saluran trapesium dengan lebar dasar 5,0 m dan kemiringan tebing 1:1. Hitung debit aliran apabila kedalaman aliran adalah 1,0 m. Koefisien Manning n = 0,025 dan kemiringan dasar saluran 0,001. Penyelesaian



𝑉=



1 𝐴 2/3 1/2 𝐼 𝑛 𝑃



Luas tampang aliran: 𝑨 = 𝑩 + 𝑩 + 𝟐𝒎𝒚 𝟎, 𝟓𝒚 = 𝑩 + 𝒎𝒚 𝒚 = 𝟓 + 𝟏 × 𝟏 𝟏 = 𝟔𝒎𝟐 Keliling basah: 𝑷 = 𝑩 + 𝟐𝒚 𝟏 + 𝒎𝟐 = 𝟓 + 𝟐 × 𝟏 𝟏 + 𝟏 = 𝟕, 𝟖𝟐𝟖𝟒 𝒎 𝑨



𝟔,𝟎



Jari – jari hidraulis: 𝑹 = 𝑷 = 𝟕,𝟖𝟐𝟖𝟒 = 𝟎, 𝟕𝟔𝟔𝟒 𝒎 𝟏



Debit aliran: 𝑸 = 𝑨𝑽 = 𝑨 𝒏 𝑹𝟐/𝟑 𝑰𝟏/𝟐 = 𝟔×



𝟏 𝟎,𝟎𝟐𝟓



𝟐 𝟑



𝟏 𝟐



= (𝟎, 𝟕𝟔𝟔𝟒) (𝟎, 𝟎𝟎𝟏) = 𝟔, 𝟑𝟓𝟔 𝒎𝟑 /𝒅



SOAL Air mengalir melalui pipa lingkaran berdiameter 2,0 m. Apabila kemiringan dasar saluran adalah 0,0025; hitung debit aliran apabila kedalaman aliran adala 1,0 m. Koefisien Manning n = 0,015. Penyelesaian Diameter pipa: 𝑫 = 𝟐, 𝟎 𝒎 Kemiringan dasar saluran: 𝑰 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟓



Kedalaman aliran: 𝒚 = 𝟏, 𝟎 𝒎 Koefisien Manning: 𝒏 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟓



Luas tampang aliran: 𝑨 = 𝟏



𝟏 𝝅𝑫𝟐 𝟐 𝟒



𝟏 𝟖



= 𝝅(𝟐)𝟐 = 𝟏, 𝟓𝟕𝟎𝟖 𝒎𝟐



𝟏



Keliling basah: 𝑷 = 𝟐 𝝅𝑫 = 𝟐 𝝅 𝟐 = 𝟑, 𝟏𝟒𝟏𝟔 𝒎 𝑨



𝟏,𝟓𝟕𝟎𝟖



Jari – jari hidraulis: 𝑹 = 𝑷 = 𝟑,𝟏𝟒𝟏𝟔 = 𝟎, 𝟓 𝒎 𝟏



Debit aliran: 𝑸 = 𝑨𝑽 = 𝑨 𝒏 𝑹𝟐/𝟑 𝑰𝟏/𝟐 𝟏



= 𝟏, 𝟓𝟕𝟎𝟖 × 𝟎,𝟎𝟏𝟓 × (𝟎, 𝟓)𝟐/𝟑 × (𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟓)𝟏/𝟐 = 𝟑, 𝟐𝟗𝟖 𝒎𝟑 /𝒅



TERIMA KASIH