Modul 10-Mekflu Mercubuana

Mekanika Fluida Dan Hidrolika Ir Acep Hidayat ST. Pusat Pengembangan Bahan Ajar

Universitas Mercu Buana

‘11 1

MODUL KULIAH : MEKANIKA FLUIDA DAN

HIROLIKA

SKS : 3

Oleh :

Acep Hidayat,ST,MT.

Jurusan Teknik Perencanaan

Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain

Universitas Mercu Buana Jakarta

2011



‘11 2

MODUL 10

KLASIFIKASI SALURAN TERBUKA



‘11 3

DAFTAR ISI

Pengantar

4

Tujuan Instruksional Umum

4

Tujuan Instruksional Khusus

4

I. Definisi

5

II. Penghantar Aliran ( Flow Coveyance )

5

III. Elemen Geometri

6



‘11 4


1. Pengantar.

Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika yang berhubungan dengan gerak air

diantaranya gerakan air

pada aliran terbuka.

2. Tujuan Instruksional Umum

Setelah menyelesaikan modul ini mahasiswa mampu untuk memahami :

a. Prinsip dasar hidrolika yang berhubungan dengan fenomena aliran saluran terbuka.

3. Tujuan Instruksional Khusus

Setelah mahasiswa menyelesaikan modul ini diharapkan dapat memenuhi hal-hal sebagai

berikut :

a. Mahasiswa mampu menjelaskan karateristik umum aliran saluran terbuka dalam

hubungannya

dengan perubahan waktu, tempat dan elemen geometri saluran dimana aliran terjadi.

b. Mahasiswa mampu menjelaskan hubungan aliran saluran terbuka dengan viscositas

cairan dan

gaya gravitasi .



‘11 5


I. Definisi

Hidrolika adalah bagian dari “ Hidrodinamika “ yang terkait dengan gerak air atau

mekanika aliran.

Ditinjau dari mekanika aliran, terdapat dua :

1. Macam aliran yaitu aliran saluran tertutup dan aliran saluran terbuka. Dua macam

aliran

tersebut dalam banyak hal mempunyai kesamaan tetapi berbeda dalam satu ketentuan

penting.

2. Perbedaan tersebut adalah pada keberadaan permukaan bebas; aliran saluran

terbuka mempunyai

permukaan bebas, sedang aliran saluran tertutup tidak mempunyai permukaan bebas

karena

air mengisi seluruh penampang saluran.

Dengan demikian aliran saluran terbuka mempunyai permukaan yang berhubungan

dengan atmosfer,

sedang aliran saluran tertutup tidak mempunyai hubungan langsung dengan tekanan

atmosfer.

Di dalam modul ini yang dibahas adalah aliran saluran terbuka (open channel flow)

yang sangat erat

hubungannya dengan teknik sipil. Dengan demikian aliran saluran terbuka mempunyai

permukaan yang

berhubungan dengan atmosfer, sedang aliran saluran tertutup tidak mempunyai

hubungan

langsung dengan tekanan atmosfer.

II. Penghantar Aliran ( Flow Coveyance ).

Seperti yang harus di ketahui, air mengalir dari hulu ke hilir ( kecuali ada gaya yang

menyebabkan

aliran ke arah sebaliknya ) sampai mencapai suatu elevasi permukaan air tertentu,

misalnya :

• Permukaan air danau atau

• Permukaan air laut.

Tendensi/kecenderungan ini ditunjukkan oleh aliran di saluran alam yaitu sungai.



‘11 6

Perjalanan air dapat juga ditambah oleh bangunan-bangunan yang dibuat oleh

manusia, seperti :

Saluran Irigasi

Saluran Pipa

Saluran Gorong-gorong

Saluran buatan yang lain atau kanal.

Walaupun pada umumnya

Perencanaan saluran ditujukan untuk karakteristik saluran buatan, namun konsep

hidrauliknya dapat

juga diterapkan sama baiknya pada saluran alam.

Apabila saluran terbuka terhadap atmosfer, seperti sungai, kanal, gorong-gorong, maka

alirannya

disebut aliran saluran terbuka (open channel flow ) atau aliran permukaaan bebas (

free surface flow ).

Apabila aliran mempunyai penampang penuh seperti aliran melalui suatu pipa,disebut

aliran saluran

tertutup atau aliran penuh (fullflow).

III. Elemen Geometri

1. Luas penampang (area)

2. Lebar Permukaan (top width)

3. Keliling Basah (Wetted Parimeter) dan

4. Jari-jari Hydraulik (Hydraulic Radius).

Yang dimaksud dengan penampang saluran (channel crosssection) adalah penampang

yang diambil

tegak lurus arah aliran, sedang penampang yang diambil vertical disebut penampang

vertikal (vertical section).

Dengan demikian apabila dasar saluran terletak horizontal maka penampang saluran akan

sama dengan

penampang vertikal.

Saluran buatan biasanya direncanakan dengan penampang beraturan menurut bentuk

geometri yang biasa

Digunakan Di dalam praktek yaitu bentuk-bentuk :

• Trapesium

• Persegi Panjang



‘11 7

• Segitiga

• Lingkaran

• Parabola

I. Bentuk Saluran.

Di dalam praktek yaitu bentuk-bentuk :

• Trapesium

• Persegi Panjang

• Segitiga

• Lingkaran

• Parabola

1.1. Fungsi dari bentuk saluran :

11..11..11 BBeennttuukk ppeennaammppaanngg ttrraappeezziiuumm aaddaallaahh bbeennttuukk yyaanngg bbiiaassaa ddiigguunnaakkaann uunnttuukk ::

Saluran-saluran irigasi atau

Saluran – saluran drainase

KKaarreennaa mmeennyyeerruuppaaii bbeennttuukk ssaalluurraann aallaamm,, ddiimmaannaa kkeemmiirriinnggaann tteebbiinnggnnyyaa mmeennyyeessuuaaiikkaann ddeennggaann

ssuudduutt lleerreenngg

aallaamm ddaarrii ttaannaahh yyaanngg ddiigguunnaakkaann uunnttuukk ssaalluurraann tteerrsseebbuutt..

11..11..11.. BBeennttuukk ppeennaammppaanngg ppeerrsseeggiieemmppaatt// sseeggiittiiggaa..

BBeennttuukk ppeennaammppaanngg ppeerrsseeggiieemmppaatt aattaauu sseeggiittiiggaa mmeerruuppaakkaann ppeennyyeeddeerrhhaannaaaann ddaarrii

bbeennttuukk

ttrraappeezziiuumm yyaanngg bbiiaassaannyyaa ddiigguunnaakkaann uunnttuukk ssaalluurraann--ssaalluurraann ddrraaiinnaassee yyaanngg mmeellaalluuii

llaahhaann--llaahhaann

yyaanngg sseemmppiitt..BBeennttuukk ppeennaammppaanngg lliinnggkkaarraann bbiiaassaannyyaa ddiigguunnaakkaann ppaaddaa ppeerrlliinnttaassaann

ddeennggaann jjaallaann;;

ssaalluurraann iinnii ddiisseebbuutt ggoorroonngg--ggoorroonngg((ccuullvveerrtt))..



‘11 8

11..11..22.. BBeennttuukk ppeennaammppaanngg lliinnggkkaarraann..

BBeennttuukk ppeennaammppaanngg lliinnggkkaarraann bbiiaassaannyyaa ddiigguunnaakkaann ppaaddaa ppeerrlliinnttaassaann ddeennggaann jjaallaann;;

ssaalluurraann iinnii ddiisseebbuutt

ggoorroonngg--ggoorroonngg ((ccuullvveerrtt))..

EElleemmeenn ggeeoommeettrrii ppeennaammppaanngg mmeemmaannjjaanngg ssaalluurraann tteerrbbuukkaa ddaappaatt ddiilliihhaatt ppaaddaa GGbb..11..11

bbeerriikkuutt iinnii::

y d

Penampang melintang Datum

Gambar 1.1 Penampang memanjang

dan penampang melintang aliran saluran terbuka

Kedalaman Aliran ( hydraulic depth )

DDeennggaann nnoottaassii dd aaddaallaahh kkeeddaallaammaann ddaarrii ppeennaammppaanngg aalliirraann,, sseeddaanngg kkeeddaallaammaannyyaa

aaddaallaahh

kkeeddaallaammaann vveerrttiikkaa ll((lliihhaattGGbb..11..44)),, ddaallaamm hhaall ssuudduutt kkeemmiirriinnggaann ddaassaarr ssaalluurraann ssaammaa

ddeennggaann θθ mmaakkaa ::

d = y cos θ , atau

y =

Duga ( Stage )

aaddaallaahh eelleevvaassii aattaauu jjaarraakk vveerrttiikkaall ddaarrii ppeerrmmuukkaaaann aaiirr ddii aattaass ssuuaattuu ddaattuumm ((bbiiddaanngg

ppeerrssaammaaaann))

`Lebar Permukaan ( top width ).

aaddaallaahh lleebbaarr ppeennaammppaanngg ssaalluurraann ppaaddaa ppeerrmmuukkaaaann bbeebbaass ((lliihhaatt GGbb..11..22)).. NNoottaassii aattaauu

ssiimmbbooll

yyaanngg ddiigguunnaakkaann uunnttuukk lleebbaarr ppeerrmmuukkaaaann aaddaallaahh TT,, ddaann ssaattuuaannnnyyaa aaddaallaahh ssaattuuaann

ppaannjjaanngg..



‘11 9

LLuuaass PPeennaammppaanngg (( AArreeaa ))

MMeennggaaccuu ppaaddaa lluuaass ppeennaammppaanngg mmeelliinnttaanngg ddaarrii aalliirraann ddii ddaallaamm ssaalluurraann.. NNoottaassii aattaauu

ssiimmbbooll

yyaanngg ddiigguunnaakkaann uunnttuukk lluuaass ppeennaammppaanngg iinnii aaddaallaahh AA,, ddaann ssaattuuaannnnyyaa aaddaallaahh ssaattuuaann lluuaass..

Keliling Basah ( Wetted Parimeter )

SSuuaattuu ppeennaammppaanngg aalliirraann ddiiddeeffiinniissiikkaann sseebbaaggaaii bbaaggiiaann//ppoorrssii ddaarrii ppaarraammeetteerr ppeennaammppaanngg

aalliirraann yyaanngg

bbeerrsseennttuuhhaann ((kkoonnttaakk)) ddeennggaann bbaattaass bbeennddaa ppaaddaatt yyaaiittuu ddaassaarr ddaann//aattaauu ddiinnddiinngg

ssaalluurraann.. NNoottaassii aattaauu

ssiimmbbooll yyaanngg ddiigguunnaakkaann uunnttuukk kkeelliilliinngg bbaassaahh iinnii aaddaallaahh PP..

T

Luas

penampang

Keliling basah

Gambar 1.2. Parameter Lebar Permukaan (T),

Lebar Dasar (B), Luas Penampang danKeliling basah suatu aliran

Jari – Jari Hidraulik ( hydraulic radius ).

DDeeffiinniissii ddaarrii jjaarrii jjaarrii hhyyddrraauulliikk aaddaallaahh lluuaass ppeennaammppaanngg ddiibbaaggii kkeelliilliinngg bbaassaahh,, ddaann oolleehh

kkaarreennaa iittuu

mmeemmppuunnyyaaii ssaattuuaann ppaannjjaanngg;; nnoottaassii aattaauu ssiimmbbuull yyaanngg ddiigguunnaakkaann aaddaallaahh RR UUnnttuukk

kkoonnddiissii aalliirraann yyaanngg

ssppeessiiffiikk,, jjaarrii--jjaarrii hhyyddrraauulliikk sseerriinngg kkaallii ddaappaatt ddiihhuubbuunnggkkaann llaannggssuunngg ddeennggaann

ppaarraammeetteerr ggeeoommeettrriikk

ddaarrii ssaalluurraann..



‘11 10

R =

Kedalaman Hidraulik ( Hidraulic Depth )

Dari suatu penampang aliran adalah luas penampang dibagi lebar permukaan dan

mempunyai symbol

dengan notasi D.

D =

Penampang Saluran Lebar Sekali ( Wide Open Channel ).

AAddaallaahh ssuuaattuu ppeennaammppaanngg ssaalluurraann tteerrbbuukkaa yyaanngg lleebbaarr sseekkaallii ddiimmaannaa bbeerrllaakkuu

ppeennddeekkaattaann

sseebbaaggaaii ssaalluurraann tteerrbbuukkaa bbeerrppeennaammppaanngg ppeerrsseeggiieemmppaatt ddeennggaann lleebbaarr yyaanngg jjaauuhh lleebbiihh

bbeessaarr ddaarriippaaddaa

kkeeddaallaammaann aalliirraann BB >>>>yy,, ddaann kkeelliilliinngg bbaassaahh PP ddiissaammaakkaann ddeennggaann lleebbaarr ssaalluurraann BB..

DDeennggaann ddeemmiikkiiaann

mmaakkaa lluuaass ppeennaammppaanngg AA == BB .. yy ;;PP == BB sseehhiinnggggaa ::

D = = = y



‘11 11

Refererensi :

1. Bruce R.monson, 2004, Mekanika Fluida jilid 1 ed.4

2. Fluid Mechanics Module by Joseph Cataldo.

Documents

Modul 10-Mekflu Mercubuana