Download - ANALISA HIDROLIKA
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
1/37
1
MODUL AJAR
ANALISA HIDROLIKA TERAPAN UNTUK
PERENCANAAN DRAINASE JALAN RAYA
Nama Kelompok : Ziadi Ketua Kelompok
Miranda
Randi Muharir
Muamar Khadafi
Mutawakkal
Adi Muliani
TM. iqbal
DEPARTEMEN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
POLITEKNIK NEGERI LHOKSUMAWE
2013/2014
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
2/37
2
1.PENDAHULUAN
1.1. SIFAT SIFAT FLUIDA
Mekanika fluida dan hidrolika adalah salah satu cabang ilmu mekanika
terapan yang mempelajari sifat-sifat fluida,baik dalam keadaan diam dan
bergerak.dalam pengembangan prinsip prinsip mekanika fluida,bebrapa sifat fluida
berperan dalam prinsip prinsi aturan,yang lainya hanya aturan aturan minor atau tidak
mempengaruhi sama sekali.dalam statika fluida,berat merupakan sifat yang penting
tetapi dalam aliran fluida dimana sifat yang kuat adalah rapat massa (densitas) dan
kekentalan (viscousitas).
Apabila terjadi kondisi tertekan maka prinsip termodinamika harus
diperhitungkan.tekanan uap menjadi penting ketika tekanan negative terjadi dan
tegangan permukaan mempengaruhi kondisi statis dn aliran dalam saluran kecil.
1.2 DEFINISI DARI FLUIDA
Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan selalu mengikuti bentuk dari
saluran pembawanya.ketika dalam persamaan fluida tidak dapat menahan gaya
tangensial atau gaya gesek.seluruh fluida mempunyai sedikit kemampuan untui
dimampatkan dan dapat menghilangkan sedikit tahanan dengan merubah bentuk.
Fluida dapat dibagi menjadi cairan dan gas.dimana perbedaan antara cairan
dan gas adalah (a) cairan secara praktis tidak dapat dimampatkan,sedangkan gas
dapat dimampatkan dan selalu harus diperlakukan demikian dan (b) cairan memakai
volume tertentu dan mempunyai permukaan bebas,sedangkan suatu massa gas akan
mengembang sampai gas tersebut memenuhi seluruh ruangan yang ditempatinya.
1.3 KERAPATAN MASSA (MASS DENSITY) ()
Kerapatan massa dari substansi merupakan massa dari setiap unit volume
substansi.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
3/37
3
Untuk cairan dimana rapat massanya dapat diambil untuk perubahan praktis dari
tekanan. Kerapatan massa dari air adalah sebesar 1000 kg/
pada
C.
1.4 KEKENTALAN FLUID (VISCOSITY)
Kekentalan dari fluida adalah merupakan sifat yang menggambarkan besarnya
tahanan terhadap gaya gesek.kekentalan terutama akibat interaksi antara molekul
fluida.
Seperti yang dapat dilihat dari gambar,terdapat dua plat paralel yang besar dengan
jarak antar kedua plat tersebut yang sangat kecil yaitu sebesar y,ruang antara plat
terisi oleh fluida.pada plat yang terletak di atas bekerja gaya F yang konstan dan
bergerak dengan kecepatan konstan sebesar U.
Fluida yang menempel dngan plat bagian atas akan menempel dengan plat tersebut
dan mulai bergerak dengan kecepatan U,dan fluida yang menempel dengan plat yang
dibagian bawah mempunyai kecepatan nol.jika besar y dan kecepatan U tidak terlalu
besar,gradient kecepatan akan berupa garis lurus.
U F
V y
dy dV
Percobaan pembuktian bahwa besarnya gaya F bervariasi dalam daerah tersebut
plat,dengan kecepatan U,dan berlawanan dengan jarak y,karena segitiga yang
sebangun,u/y = dv/dy, didapat :
Foc =A
atau
oc
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
4/37
4
Dimana =F/A = gaya geser. Jika konstanta proporsional (mu),disebut viskositas
absolute (viskositas dinamik),maka;
= atau =
satuan dari adalah Pa.det,karena
= Pa.det fluida yang mengikutipersamaan ini disebut fluida newton.
Terdapat koefisien viskositas lainya,yaitu koefisien viskositas kinematik yang
didefinisikan sebagai,koefisien viskositas kinematik (nu) =
=
satuan dari adalah ,
=
=
satuan viskositas dalam cgs sering dalam poises dan stokes atau kadang kadang
dalam saybolt detik apabila didapat dari viscosimeter.dimana 1 poise = 1
dyne.sec/= 0,1 N.det/, 1 stoke sebanding dengan 1 /det.1.5 PERSAMAAN KONSERVASI ENERGI
Dalam perhitungan analitsis dan fisika yang didasarkan pada prinsip dan
konsep,dimana sering digunakan hukum gerak Newton,konservasi massa,energy dan
momentum.
Bentuk konservasi energy yang paling sering digunakan dalam hidrolika adalah
persamaan Bernoulli.
Untuk aliran tergantung pada koordinat ruang dan tidak tergantung dengan
waktu dapat dikatakan masanya terkonvervasi.aliran yang tidak berubah dengan
waktu disebut aliran steady dan jika hanya satu koordinat ruang yang dipakai oleh
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
5/37
5
aliran disebut aliran steady (tunak) dan jika hanya satu koordinat ruang yang dipakai
oleh aliran disebut aliran satu dimensi.persamaan Bernoulli yang biasa dipakai ini
Sebagai berikut ini : y ++
Dimana : y = Head elevasi (elevation head)
P/= Head tekanan (pressure head)/2g = Head kecepatan (velocity head)
Jumlah dari y + P/disebut piezometrik ata head hidrolik dan jumlah;y+ P/+/2g adalah head total atau Head stagnasi.Garis yang menggambarkan head hidrolik disebut hydraulic grade line (HGL) dan
garis yang menggambarkan total head disebut energy grade line (EGL).
Gambar 1.1
Faktor yang juga sering dimasukan pada persamaan Bernoulli adalah
(Head loss)
dan head pompa ().Dalam reservoir atau badan air lainya dimana kecepatan aliranya menjadi nol,maka
persamaan Bernoulli menjadi :
Sehingga + /=+ /- = - ( P = -
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
6/37
6
Persamaan ini yang biasa dikenal sebagai persamaan untuk sttika fluida;
P = .hKonversi energy per unit berat menjadi daya (power) dapat dilakukan bagi pompa
dan turbin.
2.DASAR DASAR HIDROLIKA DAN RUMUS RUMUS ALIRAN
2.1 DASAR HIDROLIKA
Mempelajari hal hal yang berkaitan dengan gerakan aliran air seperti ;debit,
kecepatan,percepatan ,kekasaran,gesekan,kekentalan,grafitasi kondisi aliran,energy
aliran dan lain lain.
2.1.1 SALURAN TERBUKA
Saluran terbuka adalah bentuk saluran yang sisi bagian atasnya terbuka ke
atmoser. Pergerakan pada saluran terbuka disebabkan oleh gaya grafitasi,dan
umumnya mempunyai daya hidrostatis yang terdistribusi dan selalu turbulen.
2.1.2 SALURAN TERTUTUP
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
7/37
7
Saluran tertutup adalah saluran yang seluruh sisisnya ditutup tidak ada kontak
langsung dengan tekanan atmosfer tetapi hanya dengan tekanan hidrolis.
Sesi berikut memperkenalkan konsep dasar dari saluran terbuka dengan aliran dalam
saluran tertutup.pembahasan tentang rumus rumus berikut dipergunakan untuk
menggambarkan kondisi aliran stasioner (tetap/seragam)dan intasioner (tidak tetap /
tidak seragam ),energy aliran dan efek backwater dalam saluran terbuka (chow 1959)
2.2 PERSAMAAN ALIRAN DALAM SALURAN TERBUKA
Kecepatan aliran dalam saluran terbuka dalam praktek sehari harinya
dilakukan dengan menggunakan persamaan persamaan empiris hasil
percobaan.persamaan persamaan yang penting bagi saluran terbuka ini yaitu:
1.Cersamaan Chezy
Oleh seorang insinyur perancis Antoine chezy pada tahun 1769 yang dikenal
dengan persamaan persamaan chezy
V = C
Dimana : C = Koefisien resisten Chezy
S = Kemiringan dari garis energy gradient (m/m)
Dengan catatan bahwa aliran harus uniform S,harus sama dengan kemiringn dasar
saluran.
2.Persamaan Stricker
V = . . = ..
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
8/37
8
C= .3.Persamaan Manning
Persamaan berikut oleh Robert Manning ,seorang insinyur inggris tahun
1889 :
V =. .
Dimana : C = Koefisien dari de CHezy
= Koefisien dari Strickler = Persamaan Maning ini dapat dipecahkan dengan menggunakan nomogram
yang dikenal dengan Manning nomogram (gambar -1)
Persamaan Manning adalah dalam formula metric,bandingkan persamaan Manning
dengan Chezy sehingga didapat :
C =
Untuk menghitung kapasitas aliran kalikan persamaan Manning dengan luas
penampang saluran sehingga diperoleh
Q =AS
Dimana : Q = debit aliran /sA = luas penampang aliran
n =koefisien kekasaran manning
kecepatan aliran ditentukan oleh radius hydraulic dan tidak tergantung oleh bentuk
dari profile saluran.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
9/37
9
2.3 PERSAMAAN ALIRAN DALAM SALURAN TERTUTUP
Rumus Hazen Wiliam (dipergunakan untuk pipa (mm) 50Q = 0,278553 Dimana : Q = debit atau aliran (/det)
D = diameter pipa (m)
C = koefiien kecepatan
h = kehilangan tekanan
L = panjang pipa
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
10/37
10
2.4 KEDALAMAN KRITIS
Kedalaman kritis () untuk satuan aliran q yang konstan dalam saluransegi empat terjadi ketika energy spesifik minimum
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
11/37
11
= = = /gDari persamaan ini didapat :
= atau = = 1 untuk aliran kritisDengan demikian,jika nilai Froude = / = 1 terjadi aliran kritis.Jika >1 terjadi aliran superkiritis (aliran yang cepat)dan jika 1 terjadi aliransubkritis.
2.5 PERSAMAAN BACK WATER DAN DRAW DOWN
Membentuk persamaan antara jarak energy slope untuk aliran non-
uniform,dengan mempergunakan persamaan energy,seksi 1 samapai seksi 2 dalam
arah aliran dengan batum dibawah dari dasar saluran,didapat ;
Energi diseksi 1 - head lost = energy diseksi 2
(
+
+
/ 2g) -
= (
+
+
/ 2g
Kemiringan dari garis energi S adalah /L , sehingga = SL. Kemiringan dari dasarsaluran
adalah ( - ) /L sehingga - = L,sehingga :L + ( - ) + (/ 2g - / 2g ) =SLAtau L dalam meter =
()
=
= kemiringan dasar dari saluran dan S = kemiringan dari garis energi.Untuk perhitungan dengan selang interval jarak dengan perubahan kedalaman saluran
yang sama dapat dihitung kemiringan garis energy S sebagai berikut ;
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
12/37
12
S = 2atau
Sehingga; L dalam ,meter =
Profil permukaan untuk kondisi aliran yang secara bertahap berubah pada saluran segi
empat yang lebar dapat dihitung dengan persamaan berikut ini :
=
Jika dy/dl nilainya positif maka kedalaman saluran bertambah disebelah hilir.
2.6 BACKWATER PADA PILAR / PONDASI JEMBATAN
Rumus Black water dari Rechbock
= . (1 + ). Fr= Koefisien kehilangan energi
= (0.4 + + 9 )
h
b A = g.h +n.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
13/37
13
Rechwenwerte untuk_ = 3,9
0.05 0,085 0,23 0,550
0.06 0,103 0,24 0,588
0.07 0,122 0,25 0,628
0.08 0,142 0,26 0,669
0.09 0,163 0,27 0,713
0.10 0,184 0,28 0,759
0.11 0,206 0,29 0,807
0.12 0,228 0,30 0,857
0.13 0,252 0,31 0,910
0.14 0,276 0,32 0,965
0.15 0,302 0,33 1,023
0.16 0,328 0,34 1,084
0.17 0,356 0,35 1,147
0.18 0,385 0,36 1,213
0.19 0,415 0,37 1,282
0.20 0,446 0,38 1,354
0.21 0,479 0,39 1,430
0.22 0,514 0,40 1,508
2.7 PERSAMAAN LONCAT AIR
Gaya tekanan air = .g..bGaya impuls = m.a = .Q.v
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
14/37
14
Gaya tahanan S = + Keseimbangan gaya = .g..b+Q.=1/2.g..b+p.Q. g.b.(-)= Q.(-)Dengan = = = = v .b.(
-
) =
.b.
.
{
}
(- ).( ) = 4.. ( - 1)+ = 4. Gaya impuls
=m.a = .V.a Olakan Loncat Air= .Q = .Q.v = = .v.A.v = 8.5 . ( )= .A.JENISJENIS DENGAN GORONGGORONG DENGAN KONDISI
Aliran air mengalir dibagian muka goronggorong
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
15/37
15
Keterangan :
hO = kedalaman air bagian atas m
hu = kedalaman air bagian belakang m
Hi = Keadaan air pada kondisi aliran meluncur m
Hgr =cKedalaman kritis m
d = Tinggi goronggorong bagian dalam m
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
16/37
16
h = Kedalaman air
h3 = Backwater m
Q = debit di goronggorong
1g.1 + d = d + hE
Dengan hg= hE1g .1 hE= s1.
hE = (0,5 + . ).
hg= (1,5 + . ). 1g .1
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
17/37
17
3. CONTOHCONTOH PERHITUNGAN
Contoh ke 1. Menghitung kecepatan aliran dalam pipa sewer dan kecepatan aliran
dalam saluran terbuka.
Dua jenis saluran beton bagi Drainase air hujan akan dibandingkan :
Pipa, diameter 2,0 dengan aliran pipa yang penuhSaluran terbuka, Profil persegi empat dengan lebar 2,0 m dan ketinggian air1,0m.
Saluran mempunyai kemiringan dasar sebesar 1%. Nilai koefisien Strickler 75
m1/3
/detik.
a. Hitung kecepatan dari aliran dan debit dari saluran pipa drainaseb. Hitung kecepatan dari aliran dan debit dari saluran terbuka
Jawab :
a. D = 2,0 mS = 0,001
A= D2= . (2,0)
2= 3, 1416 m
2
R==
= 0,25 D = 0,50 mV = kstr. R
2/3S .
1/2= 75 (0,5)
2/3(0,0010)
1/2= 1,49 m/det
Q = V A = 1,494 x 3,1416 = 4,69 m3/det
b. h = 1,00 mb = 2,00 m
A = 2,00 m2
R = A/P = 2/4 = 0,5 m
D = 200
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
18/37
18
V = 75 (0,5)2/3
(0,001)1/2
= 1,49 m/det
Q = 2,98 x 2,0 = 2,98 m3/det
Catatan : radius hidrolik dan kecepatan aliran kedua profil sama, tapi debit
berbeda.
Contoh ke 2: Menentukan besaran aliran uniform
Saluran berbentuk trapesium dengan lebar dasar sebesar 6096 mm dan mempunyai
kemiringan sisinya 1 : 1, aliran air dengan kedalaman 1219 mm dengan kemiringan
saluran sebesar 0,0009. Dengan koefisien kekasaran saluran n = 0,025, Berapa
besaran aliran uniformnya ?
Jawab :
Luas penampang saluran A = [(6096 + 1219) 1219]/106= 8,917 m
2
R = 8,917/[6,096 + 2(1,219] = 0.934 mQ =
Q = (8,917/0,025) (0,934)
2/3(0,03) = 10,22 m
3/det
Contoh ke 3: Menentukan kemiringan dasar pipa
Berapakah kemiringan dasar pipa saluran berdiameter 610 mm yang diperlukan untuk
mengalirkan air sebesar 0,17 m3/det dengan kedalaman aliran setengah penuh?
Apabila n = 0,013.
Jawab :
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
19/37
19
Jarijari hiraulis =
=
= = 152,5 mm
a. Q = 0,17 = R2/3 S1/2= () S1/2= 0,0532 Sehingga S = 0,00283
b. R = d = 152,5 mm dengan cara yang sama A = (0,61)2= 0,0266 sehingga S = 0,00071
Contoh soal ke 4. Menentukan kedalaman kritis Y
Saluran berbentuk persegi empat mengalirkan air sebanyak 5,66 m3/det
Berapakah kedalaman kritis ycdan kecepatan kritisnya pada :
a. Lebar saluran sebesar 3,66b. Lebar saluran sebesar 2,74 mc. Berapa kemiringan saluran sehingga terjadi kecepatan kritis pada pertanyaaan
(a) jika n = 0,02
Jawab :
(a)Yc = = = 0,625Vc=
c=
= 2,48 m/det
(b)Yc = = = 0,756Vc= c= = 2,72 m/det
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
20/37
20
(c)Vc=
2,48 = ( )2/3S1/2S = 0,0068
Contoh soal ke 5 : Menentukan energi spesifik dan aliran subkritis dan superkritis
Saluran berbentuk persegi empat dengan lebar 9,14 m, mengalirkan air sebanyak 7,64
m3/det. Dengan kedalaman aliran sebesar 914 mm, hitung :
(a)Besar energy spesifiknya(b)Apakah alirannya subkritis atau superkritis ?
Jawab :
(a)E = y + = y = + = 0,914 + ( = 0,957 m(b)Yc= = = 0,415 m
Alirannya adalah subkritis karena kedalamannya lebih besar dari pada
aliran kritisnya.
Contoh soal ke 6 :
Saluran segi-empat dengan n = 0,013 dengan lebar 1,83 m dan mengalirkan air
sebanyak 1,87 m3/det. Pada seksi F kedalaman saluran 975 mm. Jika kemiringan
dasar saluran tetap 0,0004, berapa jarak dari F dimana saluran mempunyai kedalaman
823 mm.
Jawab :
Diandaikan kedalaman 823 mm tersebut terjadi di sebelah hulu seksi F.
A1= 1,83 (0,823) = 1,506 m2
V1= 1,87/1,506 = 1,54 m/det
R1= 1,056/ 3,476 = 0,433 m
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
21/37
21
A2= 1,83 (0,975) = 1,784 m2
V2= 1,87/1,784 = 1,05 m/det
R2= 1,784/3,78 = 0,472 m
Sehingga ; Vrata-rata= 1,145 dan page 15 of 17
Kemudian untuk aliran Non-uniform :
Lo=
=
Tanda minus menandakan seksi yang diandalkan disebelah hulu F adalah keliru, dan
seharusnya terletak disebelah hilir seleksi F.
Untuk perhitungan back water jarak antar seksi dibuat berapa jarak yang kecil-kecil
sehingga akan lebih teliti lagi menggambarkan lengkung kemiringan back water.
Contoh ke 7: menentukan kedalaman aliran
b = 16,0 m
n = 2,5
I + 2% = 2/1000
K = 28
Rumusrumus untuk hitungan :
A = b.h + n.h2
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
22/37
22
U = b+2h R = A/U
V = 2/3. S1/2Q=v.A
k.I = 1,252
- Tinggi air (H) = dapat dicari-
Lebar dasar saluran = 1,5 x h- Tinggi jagaan = 25% h- Jadi tinggi saluran = h + tinggi jagaan-
H (m) A (m= ) U (m) R (m) V (m/s) Q (m /s)
0,5 8,63 18,69 0,46 0,75 6,45
1,0 18,50 21,39 0,87 1,14 21.0
2,0 42,00 26,77 1,57 1,69 71,0
3,0 70,50 32,16 2,19 2,11 149
4,0 104,00 37,54 2,77 2,47 257
3,94 101,85 37,22 2,74 2,45 250
1,51,5
b
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
23/37
23
PERANCANGAN BANGUNAN
Dalam perancangan perkotaan, diperlukan pula bermacam-macam Bangunan
yang berfungsi sebagai sarana untuk :
- Memperlancar surutnya genangan yang mungkin timbul diatas permukaanjalan, karena Q hujan dan Q rencana.
- Memperlancar arus saluran.- Mengamankan terhadap bahaya degradasi pasa dasrar saluran.- Mengatur saluran terhadap pasang surut, khususnya didaerah pantai.
Adapun bangunan-bangunan sebagaimana tersebut diatas adalah:
a. Inlet-tegak.Bangunan inlet-tegak ditempatkan pada jarak-jarak tertentu disepanjang tepi
jalan (KERB) atau pada pertemuan kerb dipertempatan-jalan. Perlu
diperhatikan bahwa tinggi jagaan (F) minimal harus dipertahankan sehingga
air didalam saluran tidak keluuar lagi dipermukaan tepi jalan melewati inlet-
tegak tersebut.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
24/37
24
b. Inlet-datar.Bangunan inlet-datar ditempatkan pada pertigaan jalan, dimana pada arah
melintang jalan terdapat saluran. Perlu diperhatikan bahwa tinggi jagaan (F)
minimal harus dipertahankan sehingga air dalam saluran tidak sampai meluap
melalui inlet-datar tersebut.
B Grill.
Bangunan Grill ditempatkan pada perempatan melintang jalan, dimana
dibawahnya terdapat saluran, yang berfungsi menerima air yang lewat Grill
tersebut. Perlu diketahui penempatan Grill tersebut harus berada pada tempat
yang terendah dari jalan yang menurun (BE). Persyaratan tinggi jagaan
minimum (F) juga harus dipertahankan. Kecuali itu permukaan atas dari Grill
harus sama dengan permukaan jalan, sehingga nyaman bagi pengendara yang
lewa
c. ManholeBangunan Manhole diletakkan pada jarak-jarak tertentu disepanjang Trotoir.
Perlu diperhatikan bahwa ukuran Manhole harus cukup untuk keluar masuk
orang ke saluran, sehingga mudah dalam pemeliharaan saluran. Kecuali itu
berat tutup Manhole juga harus dengan mudah diangkat maksimum oleh dua
orang.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
25/37
25
d. Gorong-gorong
Bangunan Gorong-gorong biasanya dibuat untuk menghubungkan saluran
dikaki bukit melintang jalan dibawahnya dan berakhir disisi bawah dari
Bangunan penahan tanah yang mendukung struktur jalan tersebut. Perlu
diperhatikan bahwa tinggi air (h) dari Gorong-gorong tinggi air (h) saluran
sehingga airan tidak penuh.
e. Jembatan.
Bangunan Jembatan dimasukan untuk mendukung pipa (saluran air / minyak)
atau jalan yang melintang saluran drainaise. Perlu diperhatikan bahwa tinggi
jagaan (F) harus dipertahankan sesuai persyaratan yang direncanakan, supaya
sampah yang terapung diatas permukaan air saluran tidak tersangkut oleh
jembatan.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
26/37
26
g. bangunan terjun
Soal latihan
1. Bagaimana prosedur pendekatan untuk menyelesiakan problem drainase suatudaerah perkotaan di tinjau dari aspek hidrologi.
2. Berikan ulasan dan contoh perhitungan untuk menentukan besaran intesitashujan pada suatu daerah aliran apabila di ketahui data hujan harian dengan
kala ulang 2 tahun R=42 mm, waktu konsentrasi pada daerah aliran tersebut
3. Suatu daerah pusat perniagaan dengan suatu bentuk titik Q sebagaititik.kontrol keluaran. saluran drainase berada di tengah tengah area
dengan dengan kemiringan saluran sebesar 4 %,kecepatan aliran diatas
permukaan tanah di perkirakan sebesar 0,15 m\dt. Jika terjadi hujan merata
pada daerah aliran tersebut dengan intensitas sebesar 10 mm \jam. Tentukan
besarnyan debit maksimum untuk merancang dimensi saluran drainase
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
27/37
27
1 km saluran
p Q
1 km
g h
3 km
Penyelesaian
1. Prosedur pendekatan untuk menyelesaikan problem drainase suatu daerahperkotaan ditinjau dari aspek hidrologi dilakukan tahapan berikut ini :
a. Memahami sasaran yang hendak di capai meliputi toleransi tentang Tingi genangan Luas genagan Lama berlansungnya genagan.
b. Intenverisasi data untuk memahami kondisi fisik dan lingkungan dari daerahtinjauan meliputi data
Topografi Tata guna lahan pada saat ini dan kemungkinan perkembangannya di
masa yang akan datang
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
28/37
28
System drainase yang sudah ada .
c. Rencanakan alternative penyelesaian khususnya pada aspek hidrologimeliputi :
Penentuan durasi hujan Penentuan kala hujan ulang Penentuan debit rancangan
2. a. langkah langkah untuk menentukan besaranintensitas hujan : menentukan besaran hujan rancangan dengan kala ulang sesuai dengan
debit rancangan yang dikehendaki
menganalisa besaran hujan rancangan dengan kala ulang tertentumenjadi bentuk intensitas hujan
contoh hitunganrumus mononobe :
I =
) 2\3R = 42 mm
tc = 1,2 jam
I = ( ) 2\3
=12,894 mm\jam
3. asumsi arah aliran : e\g p Q
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
29/37
29
koefesien daerah pengaliran untuk derah perniagaan pada table a= 0,9
luas daerah pengalihan :
A = 2x3 =6 km2
Menurut table koefesien penyebaran hujan =0,992
Waktu konsentrasi : tc = to+td
To : kecepatan di atas tanah vo = 0,15 m\dt
Ep = 1000 to = ep\vo
= 3000\0,15
= 6666,67 det
Td : kemiringan saluran 4 % menurut table
Vd = 0,9 m\dt
PQ = 3000 m td = PQ\vo
=3000\0,9
= 3333,33 det
Waktu konsentrasi : tc 6666,67 + 3333,33 =1000 det
=166,67 menit
Debit aliran maksimum menurut metode rasional terjadi apabila lama
hujan yang terjadi lebih besar atau sama dengan waktu konsentrasi,artinya
akumulasi air hujan seluruh daerah pengaliran secara bersama sama
melewati titik control
Q = x x I x A
= 0,9 x 0,992 x10 \1000\3600x 6 x100000
= 14,88 m3\dt
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
30/37
30
Soal latihan 2
1. kemiringan lerengnya 1 : 1, mengalir air yang dalamnya 1,25 m pada kemiringan0,0009, untuk harga n = 0,025, berapakah kemampuan saluran tersebut untuk
mengalirkan air ?
Jawab :
7 Q = A.V = A. R3\3
n S1\2
A = 6,50 + 1,25) 1,25 =10,16 m2
R = 10,16
[6,50 + 2 (1,25 V 2 ] = 1,01 m
Q = 10,16 (1,01)2\3
(0,009)0,5
0,025
= 12,27 m3\dt
2. sebuah saluran drainase berpenampang bulat (pipa) di asang dengan kemiringan0,00020 dan mengalirkan air sebesar 2,36 m
3\dt bila pipa tersebut mengalir 0,09
penuh, n =0,015. Berapakah ukuran pipa yang di butuhkan ?
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
31/37
31
jawab :
lihat gambar
dicari R = A =
sudut O = cos-1
(0,40 d\0,50 d) =cos-1
0,80
= 360
52
Luas sector AOCD = =0,1612 d2
Panjang busur ABC = 11 d2(2 (36
052) (11 d) = 2,498 d
360
Luas segitiga AOCD = 2(1\2) (0,40 d) (0,40 d tan 36o52)
= 0,1200 d
e R = 1\4 11 d(0,1612 d2= 0,120 d
2
2,498 d
a d c = 07442 d2=0,298 d
2,498 d
o
b
menggunakan c kutter (di misalkan sebesar 55, untuk perhitungan pertama
Q = C A V RS
2,36 = 55 (0,7422 d2
D5\2
= 7,469, d =2,235 m
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
32/37
32
Menguji C,R = 0,298 x 2,235 = 0,666 m
Dari table memberikan C = 62,di hitung kembali
D5\2
= 7,469 (55\62) = 6,626
D = 2,13 m
Menggunakan C manning ,
Q = A.V = A.R2\3
.S1\2
n
2,36 = (0,7442 d2) (0,298 d)
2\3(0,0002)
1\2
0,015
D2\3
= 7,56 d = 2,14 m
Soal latihan 3
1. SoalPada waktu menggunakan data tofografi,di cari pua imformasi tantang elevasi
muka air banjir di sungai,di mana saluran drainase akan bermuara . jelasan tujuan
imformasi tersebut.
Penyelesaian
Saluran drainase berfungsi pada waktu hujan.pada saat yang bersamaaan,biasa
terjadi aliran air di sungai meningkat karena adanya aliran dari hulu, elevasi
muka air tersebut perlu di pertimbangkan pada desain saluran,karena bisa
menimbulkan efek pengempangan pada saluran drainase.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
33/37
33
2. SoalDari hasil analisa hidrologi, diperoleh Q rancangan sebesar 2,3 m
3\dt rencana
saluran drainase tersebu bila dari data lapangan di peroleh imformasi sbb :
Jenis tanah : lempung Lebar tanah tersedia : 5,5 m Kemiringan lahan = 0,001
Penyelesaian
Di coba saluran tanah (tampa pasangan)
Jenis tanah lempung : m=1,5
Koefesien kekasaran manning = 0,023
Tinggi jangan di ambil 0,25 h
Coba lebar dasar saluran = 2 m
Q = 1\n A R2\3
S1\2
2,3= 1\0,23 h x(2+1,5h)h x [(2 +1,5h)h\(2+2hV3,25)]
2\3
x0,001
1\2
Diperoleh h = 0,8 m
Cek lebar tanah yang di perlukan :
B + 1,25h x 1,5 = 2 + 3,75 x0,8 = 5 m (5,5 m (ok)
Kecepatan saluran =1\n R1\2
= 0,9 m\det (pk, tidak terlalu rendah,tidak terlalu cepat)
3. SoalAliran air pada soal no 2 di atas menyilang jalan.lebr jalan =8 m. elevasi muka
air hulu (sebelum menyilang jalan ) 1 m di bawah muka jalan .rencanakan
bangunan silang tersebut.
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
34/37
34
Hitungelevasi muka air hilir terhadap muka jalan
Penyeesaian
Keceptan dalam gorong gorong 1- 2 m\dt
Ketebalan tanah penutup di ats gorong gorong minimum 0,6 m ambil
0,8 m
Jadi muka air dalam gorong gorong = 0,2 m dari bagian atas gorong gorong.
Coba gorong gorong persegi lebar 1 m dan tinggi air 0,7 m, jangan 0,2 m.
Penampang basah = 1x 0,7 m2
Misalkan kecepatan air dalam gorong gorong di ambil 1,5 m\dt
Kebutuhaan gorong gorong = n
N x 0,7 = 2,3\1,5 v =2,2
Ambil jumlah gorong gorong 2 buah
Cek kecepatan : 2,3\2 x 0,7= 1,64 m\det < 2 m\det (ok)
Jadi dimensi gorong gorong adalah 2 x ( 1m x 0,9 m), sepanjang 8 m,di buat dari
beton.
kehilangan tinggi tekanan melalui gorong gorong :
kehilangan pada inlet,sepanjang gorong gorong dan pada outlet.koefesien
kehilangan tekanan pada inlet dan outlet dapat di lihat pada kul hidrolika,disini di
asumsikan sebesar 0,2 dan 0,1
kehilangan tekanan = (0,2 + n2L\R
4\3+ 0,1)v\2 g
= 0,35 1,642\20 = 0,047 m
Jadi elevasi muka air hilir = 1+0,047 = 1,05 m dari muka jalan
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
35/37
35
Soal drainase jalan :
Jaln dengan potongan melintang seperti pada gambar di bawah ini.panjang jalan 200
m,koefesien limpasan : C1 jalan =0,7 C2 parkir = 0,9 C3 bahu jalan = 0,4 dan
intensitas hujan rencana 190 mm\jam
Pertanyaan :
a. Hitung besarnya debit limpasan jalanb. Hitung besarnya di mensi saluran,bila kemiringan saluran sama denga kemiringan
jalan yaitu, =0,003, saluran dengan konstruksi pasangan batu kali dengan nilai
koefesien kekasar n = 0,02, bentuk saluran segi empat dengan tinggi saluran 1,2
kali lebar besar (t = 1,2 b).
Jawab :
a. Menghitung debit limpasan jalanA1 luas area (jalan) = 12 x200 = 2.400 m
2
A2 luas area (parker) = 50 x200 = 10.000 m2
A3 lua area (bahu jalan) = 4 x 200 = 800 m2
Total luas = 13.200 m2
Rata rata = (0,7 x 2.400 + 10.000 x 800 x 0,4 )\13.200
Rata rata =0,83
Besarnya debit limpasan = 0,83 x 190\3600 x 103x 13.200
Besarnya debit limpasan = 0,578 m3\detik
b. Menghitung dimensi saluran
V = () x
Q = V x A
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
36/37
36
A = = = =
R = = 0,3529 B di peroleh B = 0,27 m dan H = 0,38 m
-
7/22/2019 ANALISA HIDROLIKA
37/37
DAFTAR PUSTAKA
Urban Drainage Guldeines And Technical Design Standards
Hidrolika Terapan : Dr. Ing. Agus Maryono Dkk.
Water Treatment Handbook ; Degremont
V.T Chow 1959 Open Chanel Hydraulics . McgrawHill Bo0k Compony,Inc