ASPEK HIDRAULIKA Kuliah ke-3 Drainase
Analisis Hidraulika Analisis hidraulika bertujuan memutuskan ukuran akhir berdasarkan efisiensi hidraulika dan mendapatkan ukuran penampang terbaik, praktis, dan ekonomis.
Tipe Aliran Invisid dan viskos Kompresibel dan tak kompresibel Laminer dan turbulen Mantap dan tak mantap Seragam dan tak seragam Satu, dua dan tiga dimensi Rotasional dan tak rotasional Subkritik, kritik, superkritik
Tipe Aliran o o o
Terbuka/Tertutup Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran dalam saluran terbuka, dan dapat pula berupa aliran dalam pipa. Kedua jenis aliran tersebut memiliki prinsip yang sangat berbeda. Aliran melalui saluran terbuka adalah aliran yang memiliki permukaan bebas sehingga memiliki tekanan udara walaupun berada dalam saluran yang tertutup. Adapun aliran dalam pipa merupakan aliran yang tidak memiliki permukaan bebas, karena aliran air mengisi saluran secara terus menerus, sehingga tidak dipengaruhi oleh tekanan udara dan hanya dipengaruhi oleh tekanan hidrostatik.
TIGA PERSAMAAN POKOK Terdapat tiga persamaan konservasi untuk menyelesaikan analisis pada suatu aliran, yaitu: persamaan konservasi massa, persamaan konservasi energi, dan persamaan konservasi momentum.
Aliran yang Melewati Suatu Pias 1. Persamaan Konservasi Massa Aliran yang Melewati Suatu Pias Qinflow Q Qoutflow x/2 I Pot I-I A T Pada aliran steady (tunak) yang memiliki penampang saluran tetap sepanjang waktu Q = konstan
Lengkung energi spesifik 2. Persamaan Konservasi Energi Pers. Bernoulli y O E y2 y1 yc Lengkung energi spesifik 45 P2 P1 D C B A Es Ec Energi Spesifik
Aplikasi Prinsip Momentum 3. Persamaan Konservasi Momentum 1 2 V1 P1 V2 y1 W wsin y2 P2 y Ff L Datum Z2 Z1 Aplikasi Prinsip Momentum
PERENCANAAN SALURAN Aliran Melalui Penampang: Rumus Chezy Rumus Manning Rumus Strickler Rumus Kutter Rumus Basin Rumus Powell
Chezy Manning Strickler Seperti yang telah diketahui, bahwa perhitungan untuk aliran melalui saluran terbuka hanya dapat dilakukan menggunakan rumus-rumus empiris, karena adanya banyak variabel yang berubah-ubah. Untuk itu berikut ini disampaikan rumus-rumus empiris yang banyak digunakan untuk merencanakan suatu saluran terbuka.
Koefisien Manning Bahan Koefisien Manning n Besi tuang dilapis Kaca Saluran beton Bata dilapis Mortar Pasangan batu disemen Saluran tanah bersih Saluran tanah Saluran dengan dasar batu dan tebing rumput Saluran pada galian batu padas 0,014 0,010 0,013 0,015 0,025 0,022 0,030 0,040
Debit Maksimum Kemiringan Kritik Dasar Saluran
Tampang Ekonomis Penampang melintang Luas Keliling basah Jari-jari hidraulik Lebar puncak Kedalaman hidraulik Faktor penampang A P R T D Z Trapesium, setengah bagian segi enam Persegi panjang, setengah bagian bujur sangkar Segitiga, setengah bagian bujur sangkar Setengah lingkaran Parabola Lengkung hidrostatis
Kecepatan Maksimum Tabel Kecepatan Maksimum yang diijinkan menurut Fortier dan Scobey (Untuk Saluran lama, lurus, dengan kemiringan kecil) Bahan n Air Jernih Air mengandung koloida lanau v (ft/sec) v (m/det) Pasir halus, koloida 0.020 1.50 0.46 2.50 0.76 Lanau berpasir, bukan koloida 1.75 0.53 Lanau bukan koloida 2.00 0.61 3.00 0.91 Lanau aluvial, bukan koloida 3.50 1.07 Lanau kaku biasa Debu vulkanis Lempung teguh, koloida kuat 0.025 3.75 1.14 5.00 1.52 Lanau aluvial, koloida Serpih dan diulangkan keras 6.00 1.83 Kerikil halus Lanau bergradasi sampai kerakal, bukan koloida 0.030 Lanau bergradasi sampai kerakal, koloida 4.00 1.22 5.50 1.68 Kerikil kasar, bukan koloida Kerakal dan batuan bulat 0.035
Contoh Soal Sebuah saluran drainase berpenampang trapesium lebar dasarnya 6,5 m dan kemiringan lerengnya 1 : 1, mengalir air yang dalamnya 1,25 m pada kemiringan 0,0009, untuk harga n = 0,025, berapakah kemampuan saluran tersebut untuk mengalirkan air? Suatu saluran drainase dengan kemiringan dasar saluran 0,003 yang terbuat dari beton dengan kekasaran manning 0,013 harus mampu melewatkan debit sebesar 0,5 m3/det. Apabila lahan yang tersedia hanya mampu memberikan lebar saluran sebesar 1 m, rencanakan tinggi saluran drainase tersebut!