hidrolika-0

8/17/2019 hidrolika-0

1/69

KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA

04/28/16 Ir.Darmadi,MM 1


2/69


SISTEM PENILAIAN KULIAH :

- Kehadiran 15% !in "5% hadir

- Pe# R$ah1&HE'RAS(T$)a*1 +% -1

- Ujian Tengah Semester +%

- Pe# R$ah+&S./0arePi2a(T$)a*+ +% --1

- Ujian Akhir Semester +%

TOTAL 1% A

Buku : 1. Fundamentals o Flu!d Me"#an!"s$ B%U&E %. MUNSON$ 'ONAL' F. (OUN)$THEO'O%E H. OKIISHI *1 **1

+. O,enannelFlo+nded.aud#/0.M.H. *1

. Pe/atu/an Pe/en"anaan I/!2as! 3 'e,a/temen Peke/4aan Umum

5. Pen2al!/an 'alam P!,a 3 '/. I/. Bam6an2 T/!atmod4o **+

7. H!d/ol!ka Salu/an Te/6uka 3 I/. '4oko Luknanto P#' *+ **1

8. #tt,:99.#e".usa"e.a/m0.m!l9sota/e9#e"-/as9#e"/as-donload.#tml ! A T A K U L I A

H

H I D R O L I K A

3 1 s

k s

:


3/69

KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA MK HIDROLIKA

OPEN CHANNELS (Semester-1)1. Oe! C"#!!e$ %s C$&se C&!'t2. S*#t-s*#t +$'#,. Pr&ert S#$r#! er#4. e-te A$r#! '#$#m S#$r#! er#. Pers#m##! D#s#r '#$#m H'r&$#

6. Dstrs Kee#t#! A$r#!%ert#$/"&rs&!t#$

. A$r#! Ser#3#m Ke"$#!3#! e!#3#/+rs8. K&mt#s H'r&$# '#$#m A$r#! Ser#3#m5. Pers. er!&$$ '#$#m A$r#! er#" Ce#t10.A$r#! Krts7 S-rts7 Ser rts


4/69


10. $#!3#! +r&'e / +r

11. A$#s Pers#m##! M&me!tm

12. A$r#! er#" L#m#t L#! '#! A$#s!#1,. K$#s9#s Pr&9$ A$r#!

14. S&$s !t Pers#m##! A$r#! er#"L#m#t

1. Met&'e Nmer16. #!3!#! Ar

1. A$#t :r A$r#!

18. Pe!3#!t#r A$r#! +$'# C&mress$e '#!

Pers#m##! #!3 D3!##!

MK HIDROLIKA

COLSED COND:I(Semester-2)


5/69


6/69



Ka/akte/ ?ua/a

Men2a,a ka/akte/ 4ua/a ,ent!n2 d! dun!a ke/4a@?aa6n0a sede/#ana: dun!a ke/4a 6utu# ,eke/4a su,e/.

Yan) 6irin7a #as!l su/;a! ,ada 6e6e/a,a BOSS8

Mau 6eke/4a ke/as >$<

Ke,e/"a0aan d!/! t!n22! C$=7


7/69


04/28/16 Ir.Darmadi,MM

Te#$n e9a:ar $#an *a0$ *a0$n7a 6ara untuk

men4ad! lulusan 4ua/a. Anda ,e/lu ke2!atan tam6a#an.In!la# t!,s da/! dun!a ke/4aD

Akt! 6e/o/2an!sas! +$+<

Men2asa# 6a#asa In22/!s 1C$8<Tekun 6ela4a/ 1=$=<

Men2!kut! ,e/kem6an2an !no/mas! 17$>C<

Mem!l!k! ,e/2aulan luas 17$=<

Mem,ela4a/! a,l!kas! "om,ute/ 1+$+<


8/69


HIDROLIKA1.1.PENDAHULUAN

Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika (hydromechanics) yang berhubungan dengan gerak air.

Untuk mempelajari HIDROLIKA mahasisa harusmemahami tentang kalkulus dan mekanika !luida lebih dulu."idak harus si#h ............... $$$$$$$

Dengan bekal pengetahuan kalkulus dan mekanika !luida

mahasisa akan mampu memahami penurunan persamaan% persamaan dasar dan !enomena aliran yang pada prinsipnyamerupakan !ungsi dari tempat (x,y,z) dan waktu (t).



9/69


H&DRO'"A"I' 'tatika )luida

H&DRO

*+HA,I'

(*ekanika airan-

H&DROD&,A*I'Dinamikagerak !luida

)LUID

*+HA,I'

(*ekanika)luida- A+RO

*+HA,I'

(*ekanika Udara-

"H+ORI"IAL

A+ROD&,A*I'

+/0+RI*+,"AL

A+ROD&,A*I'

HDRAULI!"

H#d$%ka(te$apan)


A+RO'"A"I'

'tatika Udara


10/69



APLIKASI DALAM DUNIA NYATA


11/69


1

APLIKASI DALAM DUNIA NYATA

1.IDAN;


12/69


1

APLIKA"I DALA' DUNIA NAA

2. IDAN; PEN;AIRAN



13/69


1


2. IDAN; PEN;AIRAN

04/28/16 Ir.Darmadi,MM 1,


14/69



,. IDAN; KONSR:KSI /;ED:N; ERIN;KA



15/69


#. ALIRAN saluran terbuka


Yan) di2e9a:ari

da9a HIDROLIKA

b. ALIRA, saluran tertutup pipa.

s


16/69


Ditinjau dari mekanika aliran2 terdapat dua

ma#am aliran yaitu%aliran saluran tertutup dan

- aliran saluran terbuka.

Kedua aliran tersebut dalam banyak hal mempunyai

kesamaan tetapi ada perbedaan yg prisipal04/28/16 Ir.Darmadi,MM 16


17/69


Apa perbedaan Open Channel /Free fow

denganClose Conduit /Pipe fow

?


18/69


% a$an a&u$an te$*uka mempunyai

permukaan yang te$+u*un denan atm%-e$% a$an a&u$an te$tutup mempunyai permukaan tidak terhubungan dengan atm%-e$.


0erbedaan prinsipnya adalah pada ke*e$adaanpe$mukaan a$an3

% a$an a&u$an te$*uka mempunyai

pe$mukaan *e*a2 shg air bebas bentuknya

% a$an a&u$an te$tutup mempunyai

pe$mukaan t#dak *e*a karena air mengisiseluruh penampang saluran.


19/69


0ersamaan yang dipakai dalam hidrolika0ersamaan Kontinuitas 4 5 A6 76 5 A8 780ersamaan +nergi + 5 mgh 9 : m78

0ersamaan *omentum

0ersamaan ;esekan

0ersamaan


20/69



PARAMETER /karakteristik

SALURAN


21/69


H 5 kedalaman air adalah ele=asi atau jarak =ertikal dari permukaan air ke dasar saluran

< 5 Lebar saluran adalah lebar dasar saluran

m 5 >6 atau >8 2 kemiringan tampang saluran lereng adalah perbandingan antara horisontal dengan =ertikal (6-

'o 5 i 5 kemiringan dasar saluran adalah perbedaan

ketinggian dasar saluran huli dan hilir



22/69


ADALAH luas penampang melintang dari penampangaliran saluran . 0enampang aliran dide!inisikan sebagai

bagianporsi dari parameter penampang aliran yang

bersentuhan (kontak- dengan batas benda padat yaitu dasar

danatau dinding saluran. ,otasi atau simbol yangdigunakan untuk luas penampang ini adalah A,dan satuannya adalah satuan luas (#m82 m8 dll.-

A 5 (< 9 < 9 8m.H -8 . H

A 5 (8< 9 8m.H -8. H 5 8(< 9 m.H -8. H

A 5 (< 9 m.H -. H


LUAS PENAMPAN) SALU%AN%UMUS


23/69


Keliling basah saluran adalah panjang bagiandalam saluran dimana air bersentuhan dengan batas%batas saluran.


24/69


?ari% jari hidrolis dari suatu penampang aliran bukan merupakan karakteristik yang dapat

diukur langsung2 tetapi sering sekali digunakandidalam perhitungan.

De!inisi dari jari jari hydraulik adalah luas penampangdibagi dengan keliling basah2 dan oleh karena

itu mempunyai satuan panjang3 notasi atau simbul yangdigunakan adalah R 2 dan satuannya adalah satuan panjang


?A%I 3 ?A%I HI'%OLIS

%A'IUS H('%OLI&

(< 9 m. H-.HR 5 A0 55555555555555

(< 9 8 6 9 m8

-


25/69


K+DALA*A, HIDROLI' dari suatu penampangaliran adalah luas

penampang dibagilebar permukaan2 danoleh karena itu*empunyai satuan panjang

D = A=T



26/69


A

)AK"OR 0+,A*0A,;adalah perkalian dari luas

Z = A D

= AT

penampang aliran A dan

akar dari kedalamanhydraulik D. 'imbol atau

notasi yang digunakan

adalah .



27/69


Tabel 1.1. Unsur-unsur geometris penampang saluran



28/69



SIFAT

FISI K

FLUIDA


29/69


S*#t-s*#t Pe!t!3 +$'#

er#t ?e!s

R##t m#ss# (mass density )

@&$me ses9 (specifc volume)

;r#%t#s ses9 (specifc gravity )

K&mres$t#s r#t#-r#t#

E$#stst#s (elasticity )

Kee!t#$#! (viscocity )


30/69


er#t


31/69


Ker##t#! m#ss#

Ker##t#! m#ss# m#ss# er s#t#!%&$me

C&!t&"B

3 Ar 1000 kgm-,

3 Ar r#s# 1,46 kgm-,

3 :'#r# 1.2, kgm-,

Ker##t#! m#ss# t'# tet# ter3#!t!3s"7 te#!#!7 '#! ?e!s '#

v

m= ρ

KULIAH HIDROLIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA


32/69


Ker##t#! m#ss# #r

Ker##t#! m#ss# #r mr! #'# te#!#!60 mm H37 #'# eer## s"B

S" (&C) Ker##t#! m#ss# (3/m,)

0 55578

4 1 10 5557,

100 5874



33/69


@&$me Ses9

@&$me ses9 %&$me er s#t#!m#ss#

Ke#$#! '#r er##t#! m#ss#

ρ

6= sv



34/69


;r#%t#s ses9

;r#%t#s ses9 er#!'!3#! #!t#r#er##t#! m#ss# '# terte!t 'e!3#!er##t#! m#ss# #r #'# s" 4 &C

C o

@suhu padaairmassakerapatan

tertentu!luida massakerapatanspesi!ik gra=itasi =



35/69


K&mres$t#s '#!es#!s%t#s K&mres$t#s r#t#-r#t# er#"#!

%&$me t"' %&$me m$#-m$# er s#t#!er#"#! te#!#!

Es#ms%t#s

ert#m#"#! te#!#! mem#t e!r!#!%&$me se"!33# ers#m##! 'er t#!'#!e3#t*7 s## !$# β tet# &st*

#'# s##t ert#m#"#! te#!#! m##s!"! dapat ber!ba" ata! tetap

( )

p

v

v p

vv

∆∆

−=∆

∆−=

-(6κ

( )

t

v

vt

vv

∆∆

−=∆

∆−=

-(6β



36/69


K&mres$t#s

!t s" tet# (s&term) m## !$# β

!t s" er#" (se!tr&) m## !$# β

D#$#m term&'!#m# ''e9!s#!

3 C #!#s ?e!s #'# te#!#! tet#

3 C% #!#s ?e!s #'# %&$me tet#

T p

v

v

∂∂

−=6

κ

v

p

v

v

∂∂

−=6

α



37/69


E$#stst#s

E$#stst#s #'#$#" keba#ikan dariko$pressibi#itas

'3!##! #r#meter E #t m&'$s

e$#stst#s (bulk modulus o elasticity )

T vdv

dp E

β

6

-(

-(==



38/69


Kee!t#$#!

Kee!t#$#! #'#$#" s*#t '# !tme$#>#! te3#!3#! 3eser

Kee!t#$#! !em#t

v ee!t#$#! !em#t

µ ee!t#$#! #s&$t/'!#m

ρ er##t#! m#ss# '#

ρ

µ =v



39/69


Kee!t#$#!

Kee!t#$#! '!#m te3#!3#! 3eserer s#t#! $#s #!3 'er$#! !tmem!'#"#! se$#s '# ter"#'#

$#s#! '# #!3 $#! 'e!3#! s#ts#t#! ee#t#! se?#" s#t s#t#! ?#r#



40/69


'eperti yang diketahui2 baha a#$

mena$ da$# +u&u ke +#$ (ke#uali ada

gaya yang menyebabkan aliran ke arahsebaliknya- sampai men#apai suatu ele=asi

permukaan air tertentu2 misalnya

permukaan air di danau

atau

permukaan air di laut




41/69


oleh"endensike#enderungan ini ditunjukkan

aliran di saluran alam yaitu sungai .

0erjalanan air dapat juga melalui

bangunan%bangunan yang dibuat oleh manusia2seperti

saluran irigasi

0ipa 2 jembatan

gorong % gorong (culvert -2 dan

saluran buatan yang lain atau kanal (canal -.




42/69


/entuk penampan t$ape#um adalah

bentuk yang biasa digunakan untuk saluran%saluran irigasi

atau

saluran%saluran drainase

karena menyerupai bentuk saluran alam2 dimana

Kemiringan tebingnya menyesuaikan dengansudut lereng alam dari tanah yang ada pada

saluran tersebut.04/28/16 Ir.Darmadi,MM 42



43/69


/entuk penampan nka$an biasanya

digunakan pada perlintasan dengan jalan3saluran ini disebut %$%n0%$%n

(ul!ert ).




44/69


6B

/entuk penampan pe$e# empat atau

e#t#a merupakan penyederhanaan dari bentuk trapesium yang biasanya digunakan

untuk saluran%saluran drainase yang melalui

lahan%lahan yang sempit.



45/69



46/69


Debit aliran adalah =olume air yang mengalir

melalui suatu penampang tiap satuan aktu2'imbolnotasi yangdiguna an adalah .


S



47/69


Ke#epatan aliran (2) dari suatu penampang alirantidak sama diseluruh penampang aliran2 tetapi

ber=ariasi menurut tempatnya.

Apabila #airan bersentuhan dengan batasnya(didasar dan dinding saluran- ke#epatan

alirannya akan menge#il atau nol

Hal ini seringkali membuat kompleksnyaanalisis2 oleh karena itu untuk keperluan

praktis biasanya digunakan harga rata%rata

dari ke#epatan di suatu penampang aliran




48/69


Ke#epatan rata%rata ini dide!inisikan

sebagai debit aliran dibagi luas penampang

aliran2 dan oleh karena itu satuannya

adalah panjang per satuan aktu.

V =Q

A

Dimana

7 5 Ke#epatan rata rata aliran (!ts atau ms-4 5 Debit aliran (!t1s atau m1s -

A 5 Luas penampang aliran (!t8 atau m8-




49/69

,

;ambar

menunjukkan pembagian

ke#epatan

diarah =ertikaldengan

ke#epatan

maksimum di

E.8 Fpermukaan air dan ke#epatan

nol pada dasar.


.+

.8

.C

.C7



50/69

,


SIFAT

!EKANIS

ALIRAN FLUIDA



51/69

,


MA&AM 3 MA&AM ALI%AN

ASPEK AKTUa.Al!/an stead0 9 teta, set!a, aktu

6.Al!/an Un-stead09 6e/u6a# set!a, aktu

ASPEK %UAN)

a.Al!/an se/a2am 9 Un!o/m lo6.Al!/an t!dak 6e/atu/an 9 Ga/!ed Flo

- )/aduall0 Ga/!ed Flo 9 6e/u6a# te/atu/

- %a,!dl0 Ga/!ed Flo 9 6e/u6a# den2an

"e,at ASPEK KE&EPATANa. No/mal 6. K/!t!s ". Su6k/!t!s9melun"u/

ASPEK PE%)E%AKAN PA%TIKEL

a. Lam!ne/ 6.Tu/6ulen



52/69

,


ASPEK AKTU

Al!/an Un-stead09 6e/u6a# set!a, aktu

Al!/an stead0 9 teta, set!a, aktu Al!/an !n! 4!ka

d!t!n4au ,ada

suatu t!t!k maka

0in))i a9iran

akan 0e0a2 se,an4an2 aktu

M!s: sal-!/!2as!

Al!/an !n! 4!kad!t!n4au ,ada

suatu t!t!k maka

0in))i a9iran

akan 0ida# 0e0a2

se,an4an2 aktuM!s: sun2a! 6an4!/


53/69



54/69


Al!/an Tak 6e/atu/an9 Ga/!ed Flo 9non un!o/m lo

Al!/an !n! 4!ka d!t!n4au ,ada se,an4an2 salu/an maka 0in))i

a9iran akan er$ah&$ah a#ia0 haa0an 7) di9a9$i

%a,!d "#an2es !n sta2e and ;elo"!t0 o""u/ #ene;e/ t#e/e !s a sudden

6han)e in 6r.**&*e60i.n, a 4er7 *0ee2 ed&*9.2e .r *.e .*0r$60i.n in

0he 6hanne9 o/ also o""u/ #en t#e/e !s a "#an2e /om *$2er&6ri0i6a9 0. *$&

6ri0i6a9 /9.. T#!s t0,e o lo !s te/med ra2id97 4aried /9.


55/69



56/69

@G

Air balik (ba#kater-

aut

!a)

"b#

aut

a" aliran #eru#ah lam#at laun$#" aliran #eru#ah dengan cepat disepan%ang aliran

"+0 8E6 % *ekanika )luida


Aliran disebut berubah lambat laun apabila perubahan ke#epatan terjadi se#ara lambat laundalam jarak yang panjang2 sedangkan aliran disebut berubah dengan apabila perubahan terjadi pada jarakyang pendek.



57/69

04/28/16 Ir.Darmadi,MM



58/69




59/69



60/69



61/69




62/69


Al!/an SUB-k/!t!s Al!/an !n! 4!ka

d!t!n4au ,ada

suatu t!t!k maka0in))i a9iran

3N;h&n.ra9<

akan 9eih 0in))i

dar 0in))i #ri0i*

Al!/an !n! 4!ka

d!t!n4au ,ada


3N;h&n.ra9<

akan *aa

den)an 0in))i

#ri0i*

Al!/an K%ITIS



63/69


Al!/an SUPE%-k/!t!s Al!/an !n! 4!ka

d!t!n4au ,ada


3N;h&n.ra9<

akan KU%AN)

dari 0in))i #ri0i*



64/69

Dalam aliran saluran terbuka panjang karakteristik

disamakan dengan kedalaman hydraulik D.

Dengan demikian untuk aliran saluran terbukaangka )roude adalah

Apabila angka 3$ 41 (a$an k$#t#), maka 0ersamaan diatas

menjadi


gD

v

&r =

gDv =



65/69


& R =V

g . D

& R ' 1, m## #$r#! #'#$#" s rts7 's! 3##

$e" erer#! '#$#m me!3#$r#! #r

& R = 1 , m## #$r#! er# #$r#! rts

& R ( * ma+a aliran #erupa lairan super+ritis* di sini energi +ineti+ le#ih #erperan

di#anding energi p,tensial-gravitasi



66/69

K&!se A$r#!

+$'#

µ

ρ DV =Re

Al!/an Lam!na/

Al!/an Tu/6ulen

B!lan2anB!lan2an

%E(NOL'S%E(NOL'S

aliranke#epatan massarapat

kinematik kekentalandinamikkekentalan

rbukasaluran tehidrolisRadiusR pipadiameter

==

===

==

V

D

ρ

ρ

µ υ µ

µ

ρ RV =Re1

+

1+



67/69

*enurut hasil per#obaan olehReyn%&d da&am a$an PIPA2 apabila angka

Reynold kurang daripada

5666, a$an *#aanyamerupakan a$an &am#ne$.

Apabila anka Reyn%&d &e*#+*ea$ da$#pada 7666, a$an*#aanya adalah turbulen.

'edang antara 8EEE dan @EEEaliran dapat laminer atauturbulen tergantung pada

!aktor%!aktor lain yangmempengaruhi.




68/69

L!m!t untuk t!a, al!/an dalam salu/an te/6uka

Bi9an)an Re7n.9d Sa9$ran 0er$#a

µ

ρ

υ

vRvR . ==Re

Untuk salu/an te/6uka mem,un0a! /ad!us #!d/ol!s % A9P

seda62kan 4!ka dalam al!/an melalu! ,!,a den2an d!amete/ '$

4a/!-4a/! #!d/ol!sn0a adala#

@@6

8

D D D R ==

π π



69/69

B6"+0 8E6 % *ekanika )luida

hidrolika-0

Documents

Transcript of hidrolika-0