Modul Praktikum Hidraulika Publish PDF

Preview

Summary

HALAMAN JUDUL BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM HIDRAULIKA Dr. Eng. Purwanto Bekti Santoso, S.T., M.T. Sanidhya Nika Purnomo, S.T., M.T. LABORATORIUM HIDARULIKA JURUSAN / PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN TAHUN 2015 Edisi :1 LABORATORIUM HIDRAULIKA Revisi : 02 Tanggal ...

Description

HALAMAN JUDUL

BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM

HIDRAULIKA

Dr. Eng. Purwanto Bekti Santoso, S.T., M.T. Sanidhya Nika Purnomo, S.T., M.T.

LABORATORIUM HIDARULIKA JURUSAN / PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN TAHUN 2015

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 : iii

KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, karena atas limpahan rahmat dan hidayahnya, Buku Petunjuk Praktikum Hidraulika ini dapat terselesaikan dengan baik. Buku petunjuk praktikum ini disusun sebagai panduan mahasiswa, dalam melaksanakan Praktikum Hidraulika. Beberapa perubahan dan penyempurnaan dilakukan terhadap buku edisi sebelumnya, dengan harapan agar sesuai dengan kurikulum yang diajarkan di mata kuliah Hidraulika. Buku Petunjuk Praktikum Mekanika Tanah ini, disusun oleh Tim KBK Hidraulika dibantu oleh teknisi dan asisten laboratorium. Pada kesempatan ini, penulis mengucapakan terima kasih kepada: 1. Dekan Fakultas Teknik, 2. Ketua Jurusan Teknik Sipil, 3. Ketua Laboratorium Hidraulika, 4. Staf Administrasi dan Laboran Praktikum Hidraulika, 5. Sdr. Khoimatun Naqiyah dan Sdr. Andi Ahmad Fauzi Syafi’i, 6. dan pihak-pihak lain yang tidak bisa kami sebutkan satu persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan pada buku ini, sehingga masukan dari berbagai pihak yang terkait, sangat diharapkan demi perbaikan. Akhir kata penulis berharap agar Buku Petunjuk Praktikum Hidraulika ini, dapat dimanfaatkan secara maksimal oleh mahasiswa dalam melaksanakan Praktikum Hidraulika.

Purbalingga, 2 September 2015 Ketua,

Dr. Eng. Purwanto Bekti Santoso, S.T., M.T.

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 : iv

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .................................................................................................... ii KATA PENGANTAR ................................................................................................. iii DAFTAR ISI .................................................................................................................iv DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... v DAFTAR TABEL .........................................................................................................vi PERATURAN PRAKTIKUM .................................................................................. vii BAB I .............................................................................................................................. 1 A. Latar Belakang ......................................................................................................................................... 1 B. Tujuan ..................................................................................................................................................... 2 C. Metode ..................................................................................................................................................... 2 D. Landasan Teori ........................................................................................................................................ 4

BAB II ............................................................................................................................. 7 A. Latar Belakang ......................................................................................................................................... 7 B. Tujuan ..................................................................................................................................................... 8 C. Metode ..................................................................................................................................................... 8

BAB III PERCOBAAN ALIRAN DI SALURAN TERBUKA ............................... 11 SKALA LABORATORIUM ...................................................................................... 11 A. Broad Crested Weir (Bendung Ambang Lebar) .................................................................................11 B. Crump Weir (Bendung Crump) ............................................................................................................15 C. Aliran Melewati Pintu Air ......................................................................................................................20

BAB IV PERCOBAAN ALIRAN DI PIPA .............................................................. 36 SKALA LABORATORIUM ...................................................................................... 36 A. Aliran Pada Pipa Halus ...........................................................................................................................36 B. Aliran Pada Pipa Kasar ...........................................................................................................................41

PENUTUP .................................................................................................................... 43 LAMPIRAN 1 ..............................................................................................................44 KERANGKA LAPORAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA ....................................44 LAMPIRAN 2 ..............................................................................................................47 FORMULIR PRAKTIKUM HIDRAULIKA ........................................................... 47

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :v

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Pengukuran Kecepatan Arus dengan Pelampung……………………………..3 Gambar 1.2 Cara Hitungan Debit Aliran dengan Metode Tampang Tengah………………6 Gambar 1.3 Cara Hitungan Debit Aliran dengan Metode Tampang Rerata……………….6 Gambar 2.1 Pengukuran Kemiringan Saluran dengan Waterpass………………..............10 Gambar 3.1 Bendung Broad Crested..................................................................................13 Gambar 3.2 Pengujian bendung Crump…………………………………………………..17 Gambar 3.3 Pengujian debit pada pintu sorong…………………………………………...22 Gambar 3.4 Pengujian gaya pada pintu sorong…………………………………………25 Gambar 3.5 Pengukuran Energi Spesifik Pada Pintu Air…………………………………29 Gambar 3.6 Kurva Hubungan Energi Spesifik dan Kedalaman Pada Pintu Air...………..29 Gambar 3.7 Pengujian loncat air……………………………………………………….34 Gambar 4.1 Grafik h vs u dan log u……………………………………………………38 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara bilangan reynold dengan koefien gesek…………..39

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 : vi

DAFTAR TABEL Tabel 1. Harga Koefisien Manning dan beberapa jenis saluran yang popular.…………8

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 : vii

PERATURAN PRAKTIKUM A. UMUM 1. Peserta Praktikum adalah mahasiswa yang terdaftar namanya pada Laboratorium Teknik Sipil dan diumumkan oleh Koordinator/Kepala Laboratorium. 2. Semua peserta praktikum harus bersikap sopan dan mentaati semua tata tertib yang berlaku di Laboratorium Teknik Sipil. 3. Tas atau barang bawaan lainnya yang tidak diperlukan saat penjelasan maupun selama praktikum berlangsung, diletakkan di rak khusus tas yang telah tersedia di ruang Laboratorium Teknik Sipil. 4. Peserta praktikum harus menjaga sebaik-baiknya semua alat yang dipakai, kerusakan yang terjadi akibat kecerobohan dari praktikan menjadi tanggung jawab praktikan tersebut. 5. Alat-alat yang digunakan harus dikembalikan dalam keadaan baik, bersih dan tetap berfungsi.

B. KEHADIRAN PESERTA PRAKTIKUM 1. Semua peserta praktikum harus mengikuti semua kegiatan praktikum, termasuk penjelasan umum sebelum praktikum dimulai, dan mengisi daftar hadir yang disediakan oleh Laboratorium Teknik Sipil. 2. Peserta praktikum hadir 15 menit sebelum kegiatan praktikum dimulai. Peserta praktikum yang datang terlambat sampai 15 menit dianggap ½ hadir, terlambat lebih dari 15 menit dianggap tidak hadir, walaupun boleh mengikuti praktikum. 3. Peserta praktikum yang hadir kurang dari 75 % dari jumlah seluruh praktikum akan dinyatakan tidak lulus dan hanya dapat mengulang pada periode praktikum berikutnya. 4. Peserta praktikum yang meninggalkan saat berlangsungnya praktikum, maka dinyatakan tidak mengikuti praktikum.

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 : viii

C. PELAPORAN PRAKTIKUM 1. Setiap peserta praktikum harus membuat laporan sementara yang ditandatangani oleh asisten yang bersangkutan dan pengawas praktikum. 2. Penyelesaian pekerjaan praktikum merupakan tanggung jawab masing-masing mahasiswa. 3. Laporan praktikum yang diserahkan adalah laporan perorangan yang telah disetujui Asisten dan Koordinator/Kepala Laboratorium dan disesuaikan dengan format yang telah ditentukan. Purbalingga, 2 September 2015 Kepala Laboratorium Hidraulika

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :1

BAB I PENGUKURAN DEBIT SALURAN

A. Latar Belakang Ketrampilan dalam mengukur aliran yang melewati suatu penampang saluran alam atau pun buatan (sungai) menjadi hal mendasar yang perlu dikuasai. Volume air yang mengalir tersebut perlu diketahui sebagai dasar dalam analisis-analisis selanjutnya, terutama dalam analisis debit andalan, debit banjir, atau pun untuk kepentingan analisis kualitas air. Volume air yang melewati sebuah titik tinjauan pada saluran selama sebuah periode waktu adalah fungsi dari kecepatan dan luas penampang aliran air.

.................................................................................................................... (1)

Keterangan : Q

: debit aliran (volume/waktu),

A

: luas

V

: kecepatan

Persamaan

penampang aliran aliran

(1) adalah sebuah bentuk persamaan kesetimbangan

massa

yang umum disebut sebagai persamaan kontinuitas. Jika luas penampang diubah menjadi

lebih kecil, tetapi tetap melewatkan debit yang sama. pers. (1)

menunjukkan bahwa kecepatan harus naik untuk mempertahankan kontinuitas. Peningkatan kecepatan menghasilkan penambahan energi kinetik aliran. Hal ini berarti bahwa pote ns i aliran da la m menghasilkan tegangan geser meningkat sehingga akan menimbulkan erosi dan angkutan sedimen.

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :2

B. Tujuan 1. Melakukan praktek pengukuran kecepatan pada saluran alam dan buatan 2. Membandingkan dua metode pengukuran debit: metoda Current meter dan pelampung C. Metode 1. Petunjuk Umum a. Jenis saluran yang diukur ada 2 macam: saluran alam dan saluran buatan b. Jenis pengukuran ada 2 macam: pengukuran kasar dengan pelampung dan pengukuran teliti dengan currentmeter. c. Lokasi pengukuran dipilih sendiri oleh setiap kelompok dan berbe da antara satu kelompok dengan kelompok lainnya. Untuk saluran alam disarankan memilih kali/ sungai kecil/ anak sungai/ stream. Untuk saluran buatan disarankan memilih saluran irigasi/ drainase. d. Syarat-syarat lokasi saluran alam: 1) Lebar muka air saluran : 3-30 m 2) Kedalaman saluran : kurang dari 2,0 m 3) Pengukuran pada bagian yang lurus sebanyak 2 tampang 4) Jarak dari kampus kira-kira bisa ditempuh selama kurang dari 15 menit. e. Syarat-syarat lokasi saluran buatan: 1) Lebar saluran : lebih dari 60 cm 2) Kedalaman saluran : lebih dari 30 cm 3) Pengukuran pada bagian yang lurus sebanyak 2 tampang yang berbeda bentuk dan ukurannya 4) Jarak dari kampus kira-kira bisa ditempuh selama kurang dari 15 menit f. Alat yang harus dibawa oleh setiap kelompok (sudah disediakan laboratorium): 1) Seperangkat alat ukur kecepatan aliran (Current meter) 2) Bola pimpong 3) Meteran gulung 4) Stopwatch

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :3

2. Petunjuk Teknis a. Lebar saluran Lebar saluran dapat diukur dengan pita ukur gulung yang dibentangkan melintang tegak lurus arah aliran di saluran. Titik awal dan akhir pengukuran adalah titik di tepi sungai yang merupakan batas perairan. Untuk menghindari terseretnya pita ukur oleh arus, pita ukur dibentangkan pada ketinggian kira-kira 20 cm di atas air. Untuk meminimumkan kesalahan, arah pandang pembacaan pita ukur adalah tegak lurus arah vertikal terhadap tanah. b. Pengukuran kecepatan dengan pelampung 1) Cari bagian saluran yang lurus 2) Buatlah tanda di tepi saluran dengan patok/ batu/ ranting dll 3) Tanda dibuat di 2 titik yaitu bagian hulu (titik 1) dan hilir (titik 2) dengan jarak tertentu yang mudah diukur 4) Pilih minimum tiga lintasan gerak pelampung, yaitu di pinggir kiri, tengah, dan pinggir kanan. 5) Letakkan bola pimpong di salah satu lintasan yang dipilih pada jarak 10 meter sebelah hulu dari titik 1, nyalakan stopwatch ketika pelampung sampai di titik 1, biarkan pelampung hanyut, sesampainya pelampung di titik 2 matikan stopwatch, catat waktu. 6) Ulangi pengukuran sebanyak 3 kali untuk sebuah lintasan dan di rata-rata untuk mendapatkan kecepatan di satu lintasan. 7) Ulangi langkah 5 dan untuk lintasan-lintasan yang lain. Rata-ratakan kecepatan di semua lintasan-lintasan yang sudah diukur. 8) Kecepatan diperoleh sebagai jarak dibagi waktu.

Gambar 1.1 Pengukuran Kecepatan Arus dengan Pelampung UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :4

c. Pengukuran kecepatan dengan Current meter 1) Cari bagian saluran yang lurus 2) Ukur sebayak 5 titik ke arah lebar 1, 2, 3, 4, dan 5 3) Ukur setiap titik tadi sebanyak 5 titik kearah kedalaman a, b, c, d, dan e 4) Catat bacaan pada kotak indikator, pembacaan pada saat angka sudah stabil atau sudah ada bacaan dominan. D. Landasan Teori 1. Perhitungan Kecepatan Rata-Rata a. Dengan Current meter Karena dalam waktu yang singkat perubahan kondisi aliran di sungai atau saluran buatan relatif kecil maka pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan hanya menggunakan satu alat dari satu vertikal ke vertikal berikutnya dalam satu tampang lintang. Pengukuran dilakukan di beberapa titik pada vertikal, yang selanjutnya dievaluasi untuk mendapatkan kecepatan rerata. Kecepatan rerata di setiap vertikal dapat ditentukan dengan salah satu dari metode berikut yang tergantung pada ketelitian yang diharapkan, ketersediaan waktu, lebar dan kedalaman saluran. Rumus untuk menghitung kecepatan aliran rata- rata pada suatu saluran: 1) Metode 1 titik =V0.6………………………………….………………………...(2) 2) Metode 2 titik =

………………………………….………...………….(3)

3) Metode 3 titik ………………………………….……………....(4)

= 4) Metode 4 titik

……………………………………(5)

=

Keterangan : V’

: kecepatan rata-rata

V0.2

: kecepatan

pada 0.2 kedalaman (dari permukaan)

V0.6

: kecepatan

pada 0.6 kedalaman (dari permukaan)

V0.8

: kecepatan

pada 0.8 kedalaman (dari permukaan)

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA VP

:

Vd

: kecepatan

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :5

kecepatan di permukaan di dasar

b. Dengan Alat Pelampung Rumus untuk menghitung kecepatan aliran rata-rata pada suatu saluran = (0,85 s.d. 0,95) . Vpelampung …………………………………….…..….…..(6) Koefisien 0,85 sampai dengan 0,95 diperlukan untuk memberikan koreksi terhadap hasil pengukuran kecepatan arus dengan pelampung dimana hasil yang didapatkan pada pengukuran tersebut merupakan kecepatan pada permukaan. 2. Perhitungan Debit Hitungan debit aliran untuk seluruh luas tampang aliran adalah merupakan penjumlahan dari debit setiap pias tampang aliran. Debit setiap pias diperoleh dengan mengalikan kecepatan rerata dan luas tampang alirannya. Dalam hitungan ini dilakukan dengan anggapan kecepatan rata-rata satu vertikal mewakili kecepatan rata-rata satu pias. Dalam praktikum ini dipakai 2 metode untuk menghitung debit yaitu metode tampang tengah dan metode tampang rerata. a. Metode Tampang Tengah Dalam metode ini dianggap bahwa kecepatan di setiap vertikal merupakan kecepatan rerata dari pias selebar setengah jarak antar pias di sebelah kiri dan kanannva. seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah. Debit di suatu pias adalah perkalian antara kecepatan rerata vertikal dan lebar tersebut. Di kedua tebing kiri dan kanan sungai kecepatan dianggap nol.

qx=

………………………………………………….…..(7)

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :6

Gambar 1.2 Cara Hitungan Debit Aliran dengan Metode Tampang Tengah

b. Metode Tampang Rerata Tampang lintang sungai dianggap tersusun dari sejumlah pias yang masingmasing dibatasi oleh dua vertikal yang berdampingan. Debit total adalah jumlah debit di seluruh pias. qx-x+1=

.…………….…..……..…(8)

Untuk pias yang berdampingan dengan kedua tebing sungai, persamaan di atas dapat digunakan dimana kecepatan pada tebing adalah nol dan kedalaman pada titik tersebut juga nol.

Gambar 1.3 Cara Hitungan Debit Aliran dengan Metode Tampang Rerata

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

LABORATORIUM HIDRAULIKA

PEDOMAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Edisi

:1

Revisi Tanggal Hal

: 02 : 25 Agustus 2015 :7

BAB II PENGUKURAN KEKASARAN SALURAN

A. Latar Belakang Menurut Chow (1989), kemiringan memanjang dasar saluran biasanya diatur oleh keadaan topografi dan tinggi energi yang diperlukan untuk mengalirkan air pada saluran. Kemiringan saluran (dy/dx atau perubahan tinggi terhadap jarak x) dapat diukur dengan menggunakan alat waterpass dan rambu ukur. Aliran dianggap seragam sehingga kemiringan saluran dianggap sama dengan kemiringan muka air. Oleh Karena itu, beda tinggi yang diukur adalah beda tinggi muka air antara dua tampang saluran yang dipilih. Kemiringan saluran adalah beda tinggi muka air dibagi dengan jarak antara dua tampang saluran tersebut. Persamaan Manning (pers.9) umum digunakan untuk menghitung debit. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa debit adalah fungsi dan morfologi, kekasaran, dan kemiringan saluran. ⁄

Keterangan :

⁄

………………………………………… ........ (9)

Q

: debit aliran (volume/waktu),

n

: parameter
...