Download - Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK
![Page 1: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/1.jpg)
SALURAN TERBUKA DAN SIFAT-SIFATNYA
MEKANIKA FLUIDA
![Page 2: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/2.jpg)
Pengertian
• Saluran terbuka: saluran di mana air mengalir dengan muka air bebas.
![Page 3: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/3.jpg)
Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan asal-usul
Saluran alam (natural channel)contoh : sungai-sungai kecil di daerah hulu (pegunungan) hingga sungai besar di muara
![Page 4: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/4.jpg)
Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan asal-usul
Saluran buatan (artificial channel)contoh : saluran drainase tepi jalan, saluan irigasi untuk mengairi persawahan, saluran pembuangan, saluran untuk membawa air ke pembangkit listrik tenaga air, saluran untuk supply air minum, saluran banjir.
![Page 5: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/5.jpg)
Jenis-Jenis Aliran
• Berdasarkan waktu pemantauan– Aliran Tunak (Steady Flow) – Aliran Taktunak (unsteady Flow)
• Berdasarkan ruang pemantauan – Aliran Seragam (Uniform flow) – Aliran Berubah (Varied flow)
![Page 6: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/7.jpg)
Perilaku aliran saluran terbuka
• Ditentukan oleh pengaruh kekentalan dan gravitasi sehubungan dengan gaya inersia aliran
• Pengaruh kekentalan:– Laminar : jika kekentalan sangat besar. – Turblen : jika kekentalan relatif lemah.– perlaihan
![Page 8: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/8.jpg)
Geometri SaluranSaluran prismatik (prismatic channel)Yaitu saluran yang bentuk penampang melintang dan kemiringan dasarnya tetap.Contoh : saluran drainase, saluran irigasi
Saluran non prismatik (non prismatic channel)Yaitu saluran yang bentuk penampang melintang dan kemiringan dasarnya berubah-ubah.Contoh : sungai
![Page 9: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/9.jpg)
Geometri Saluran• Kedalaman (y) - depth• Ketinggian di atas datum (z) - stage• Luas penampang A (area – cross section area)• Keliling basah (P) – wetted perimeter• Lebar permukaan (B) – surface perimeter• Jari-jari hidrolis – (A/P) – rasio luas terhadap keliling
basah• Rata-rata kedalaman hidrolis (D) – rasio luas terhadap
lebar permukaan• Kemiringan saluran (So)
![Page 10: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/16.jpg)
Distribusi kecepatan pada penampang saluran
• Dengan adanya suatu permukaan bebas dan gesekan disepanjang dinding saluran, maka kecepatan dalam saluran tidak terbagi merata.
• Kecepatan maksimum terjadi pada 0.05 s/d 0.25 dari permukaan.
• Makin ke tepi makin dalam
![Page 17: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/17.jpg)
17
0.2
0.6
0.8
0.85
![Page 18: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/18.jpg)
Energi Spesifik dan aliran kritis
• Energi spesifik dalam suatu penampang saluran adalah energi fluida setiap satuan berayt pada setiap penampang saluran
• Aliran kritis adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknya untuk suatu debit tertentu adalah minimum.
• Pada keadaan kritis dari suatu aliran, tingi kecepatan sama dengan setengah dari kedalaman hidrolik.
![Page 19: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/19.jpg)
Prinsip Aliran Seragam
• Kedalaman aliran adalah konstan dalam waktu dan ruang
• Gaya gravitasi yang ada di imbangi oleh gaya friksi yang ada
• Aliran yang benar-benar seragam jarang ditemukan dalam kenyataan dan ada beberapa aliran yang diasumsikan sebagai aliran seragam
![Page 20: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/20.jpg)
Pembentukan aliran seragam
• Aliran air dalam saluran terbuka akan mengalami hambatan saat mengalir ke hilir.
• Hambatan akan dilawan oleh komponen gaya berat yang bekerja dalam arah geraknya.
• Bila hambatan seimbang dengan gaya berat maka aliran yang terjadi adalah aliran seragam.
![Page 21: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/21.jpg)
Kecepatan Aliran TerbukaRumus Chezy (1769)
Seorang insinyur Prancis yang bernama Antoine Chezy pada tahun 1769 merumuskan
oRSCV dimana :V = kecepatan rata-rata (m/detik),So = kemiringan dasar saluran, C = faktor tahanan aliran yang disebut koefisien Chezy
![Page 22: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/22.jpg)
Bazin
Pada tahun 1897, seorang ahli hidraulika Prancis, H. Bazin merumuskan suatu persamaan untuk menghitung koefisien Chezy C sebagai fungsi jari-jari hidraulis, R, dan koefisien kekasaran, , harganya tergantung dari jenis bahan dinding saluran, sebagai berikut:
R1
87C
![Page 23: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/23.jpg)
Ganguillet dan Kuetter
Pada tahun 1869, dua insinyur Swiss, Ganguillet dan Kuetter mengumumkan rumus yang menyatakan besarnya nilai C sebagai fungsi kemiringan, S, jari-jari hidraulik, R, dan koefisien kekasaran, m, dalam bentuk sebagai berikut:
SRm
mSC00155,0231
100155,023
Koefisien m dalam rumus ini terkenal dengan sebutan nilai m dari Kuetter
![Page 24: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/24.jpg)
Rumus Chezy
• 1769 Insinyur Perancis Antoine Chezy
V : Kecepatan rata-rata R : Jari-jari hidrolik S : Kemirinan garis energi C : Faktor tahanan aliran Chezy
![Page 25: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/25.jpg)
Rumus ManningSeorang insinyur Irlandia bernama Robert Manning (1889) mengemukakan sebuah rumus yang akhirnya diperbaiki menjadi rumus yang sangat terkenal sebagai:
2132 SRn49.1v
Kecepatan rata-rataR : Jari-jari hidrolikS : Kemirinan garis energin : koefisien kekasaran
koefisien Chezy dan koefisien Manning sebagai: nR
C61
![Page 26: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/26.jpg)
Koefisien kekasaran Manning
No. Tipe saluran dan jenis bahanHarga n
Minimum
Maksimum
1. BetonGorong-gorong lurus dan bebas dari kotoranGorong-gorong dengan lengkungan dan sedikit kotoran/gangguanBeton dipolesSaluran pembuang dengan bak kontrol
0,0100,0110,0110,013
0,0110,0130,0120,015
0,0130,0140,0140,017
2. Tanah, lurus dan seragamBersih baruBersih telah melapuk BerkerikilBerumput pendek, sedikit tanaman pengganggu
0,0160,0180,0220,022
0,0180,0220,0250,027
0,0200,0250,0300,033
3. Saluran alamBersih lurusBersih, berkelok-kelokBanyak tanaman penggangguDataran banjir berumput pendek – tinggiSaluran di belukar
0,0250,0330,0500,0250,035
0,0300,0400,0700,0300,050
0,0330,0450,08
0,0350,07
![Page 27: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/27.jpg)
Contoh
1,5 m 1,5 m 1,5 m
5,0 m 3,0 m 3,0 m
1,5
1
Hitunglah jari-jari hidraulik dari saluran dengan tampang lintang berikut ini:
![Page 28: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/28.jpg)
Penyelesaian
a) Luas tampang A = b h = 5,0 x 1,5 = 7,5 m2 Keliling basah P = b + 2h = 5,0 + 2 x 1,5 =8 m Jari-jari hidraulik R =
b) Luas tampang A = [B+(B+2mh)]0,5h = [3+(3+2x1,5x1,5)]0,5x1,5
= (5+1x1)1 = 6 m2 Keliling basah : P = B + 2h = 5,0 + 2x1= 7,8284 m Jari-jari hidraulis : R = = 0,7664 m
85,7
PA
8284,70,6
PA
![Page 29: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/29.jpg)
Aliran seragam subkritis mempunyai kedalaman 5 m mengalir pada saluran persegi dengan lebar 10 m. Angka kekasaran Manning, n = 0,015 dan kemiringan dasar saluran 1/1000. Hitunglah debit aliran
Contoh
5 m
10 m
![Page 30: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/30.jpg)
04/28/23 30
Contoh soal1. Disainlah suatu saluran penampang segi-4 yang efisien jika
saluran tsb mengangkut debit 1,1 m3/s dg nilai kekasaran badan sal 0,011 dan kemiringan badan sal 0,002.
Q = (b.h).1/n. R2/3. I1/2 pers manning
h untuk penampang segi-4 yg efisienb=2h & R=h/2
b jadi Q =1,1= 2h2/0,011. (h/2)2/3.(0,002)1/2
h8/3=0,215 h = 0,562 m dan b=2h b = 1,124 m
![Page 31: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/31.jpg)
Contoh
![Page 32: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/32.jpg)
Solusi
![Page 33: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Dinamika Fluida_pertemuan 6 OK](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042610/577c829e1a28abe054b18aee/html5/thumbnails/36.jpg)