bab iv
DESCRIPTION
ayo belajarTRANSCRIPT
IV
IV. Permulaan Gerak Butiran
Air yang mengalir memberikan gaya pada butiran dan cenderung menggerakkan. Gaya yang menahan gaya yang ditimbulkan oleh air tergantung pada ukuran butir dan sifat kohesif butiran.
Untuk sedimen kasar (non kohesif) gaya penahan disebabkan berat partikel, sedimen halus (kohesif) menahan gaya karena sifat kohesifnya.
Sedimen kasar digerakkan sebagai butiran bebas, sedimen halus digerakkan sebagai satu kesatuan.
Tegangan geser kritis (cr)
Bila gaya dinamik bekerja pada suatu butiran sedimen non kohesif, telah mencapai suatu nilai yang bila ditambah sedikit saja akan menyebabkan partikel/butiran bergerak, dikatakan sebagai nilai kritis butiran.
- Bila kondisi kritis mencapai nilai/besaran sebesar gaya geser dasar saluran, maka kecepatan rata-ratanya telah mencapai kondisi kritis.
Stabilitas dari partikel non kohesif pada dasar saluran tergantung pada gaya gerak seperti, berat di dalam air (G), Drag Force (FD) dan Lift Force (FL)
F resultante dari FD dan FL
Ub proporsional dengan kecepatan geser * = (o/(w)1/2
Perbandingan ini tergantung dari kekasaran dasar dan viskositas.
Hubungannya dapat ditulis:
tergantung bentuk partikel, kekasaran dasar dan viskositas Teori white
White (1940) memberi perumusan : gaya ganggu akan sebanding dengan tegangan geser dasar dan luas permukaan partikel (d2) dan gaya tahan gravitasi : ((s - (w) g d3Partikel akan diam jika: (o < C ((s - (w) g d
C = konstanta yang tergantung dari kondisi aliran bentuk partikel dan posisi partikel dalam air
Shield (1936) telah mengadakan penyelidikan yang sistematis terhadap hubungan antara (cr, (cr dan dan menyimpulkan bahwa
Shield membuat grafik saat partikel bergerak dan diam.
(Gambar 4.1 dan 4.2)
Banyak hal yang mempengaruhi grafik shield.
1. Pengaruh dari metode-metode yang digunakan
Harga (cr akan berbeda-beda tergantung dari metode awal gerak butiran. Untuk mendapatkan metode yang obyektif, Neil (1968, 1969) mengemukakan parameter tak berdimensi.
N = n d3/u*n = jumlah partikel mengendap pada unit luas dan waktu.
Seperti terlihat pada gambar 4.3. dan 4.4.2. Pengaruh bentuk partikel, gradasi dan ukuran
Pengalaman menunjukkan bahwa berbagai bentuk material tidak terlalu mempengaruhi grafik shield asalkan Dn (Diameter nominal) digunakan sebagai parameter karakteristik
Gradasi yang terlalu lebar akan memberikan pengaruh pada (cr (d90/d50 > 3) (eqiazaroff, 1965 atau d95 / d5 >5 (Knoroz, 1971) Eqiazaroff memberikan metode untuk menentukan (cr untuk semua fraksi:
(b,cr,i = i(bcr(b,cr,i = (cr untuk di(b,cr = (cr untuk dm
=
(= 5 untuk di/dm = 0,2
(= 0,4 untuk di/dm = 5
Untuk partikel yang lebih kecil dari dm, mempunyai (b,cr lebih besar sebab akan terendap di antara material yang besar sedang partikel yang lebih besar dari dm akan mempunyai (b,cr lebih kecil karena lebih terbuka.
Armouring akan terjadi jika (o tidak cukup besar untuk menggeser partikel terbesar, jika tidak ada suplai partikel kecil dari hulu, maka partikel kecil akan tererosi, dan partikel kasar akan membentuk armour. Menurut pengalaman d50 dari lapisan armour mirip dengan d85.
Mantz (1977) mempelajari gerakan material halus non kohesif dengan diameter antara 10 100 (m dan (b,cr seperti terlihat pada
Gambar 4.5.
3. a. Pengaruh : Longitudinal Bed Slope
Partikel yang terletak diatas dasar saluran (longitudinal sloping bed) akan bergerak jika:
(lihat Gambar 4.6)
FD, cr + G Sin ( = G Cos ( tan ( atau
FD, cr = G Cos ( tan ( - G Sin (Untuk dasar horizontalFD, cr, 0 = G tan (
b. Sisi miring (tebing)
Partikel sedimen yang ada di tebing menerima gaya-gaya seperti (Gambar 4.7).
Kondisi partikel akan stabil jika:
Fr = Fs
atau
FD,cr = K FD, cr, o atau
(b,cr = K (b,cr,o ,K = Cos
Kombinasi longitudinal dan tranverse
(b,cr = K. K (b,cr,o.
4. Pengaruh Material Kohesif
Jika material saluran mengandung material kohesif, maka akan meningkat karena sifat kohesif meningkatkan stabilitas.
*Lane (1953) atas dasar data-data empiris memperkirakan kecepatan kritis rata-rata untuk tanah kohesif
Material (m/det)
LooseMod. CompactCompact
Sandy clay
Clay
Lean clayey soil0,45
0,35
0,300,90
0,80
0,701,25
1,20
1,05
*Delft Hidraulic, (1989) berdasar sampel dari pantai utara dengan d50 antara 100 200 (m, dan mud-silt persentase antara 2 20%, maka (b,cr:
(b,cr = (Ps)0,5 (b,cr, shield
Ps = persentase material kohesif dalam %
5. Critical Depth, Average Velocity, Stone stability Pengaruh h/D
Satu hubungan h/D yang paling terkenal dikenalkan oleh Hjulstrom (1935): Lihat Gambar 4.8
*Critical Depth-Average Velocity dapat diturunkan dari persamaan Chezy, asumsi kondisi hidraulik kasar
Ks = d90 = koefisien ( = 1 untuk batu d5 ( 0,1 m, = 3 untuk pasir dan kerikil)
(cr = ( = 0,03
ks = 3 d90d90 = 2 d50Menurut shields (Gambar 4.9) Critical Velocity For Stone
Untuk d50 ( 0,002, Neill (1968) dan Maynard (1978) memberikan :
Neill:
Maynard :
Persamaan - persamaan (dari Brausers)
* Shields : ( = 0,03 ; ks = 2D
* Goncharov
* Levi
* Isbach
5. Mekanisme Transport
Aliran turbulen pada suatu saluran yang dasarnya tetap (keras), maka penyelesaian alirannya didasarkan pada metode empiris.
Kekasaran dasar; kedalaman air; tekanan geser (() merupakan parameter yang penting.
Keadaan partikel yang bergerak karena kondisi aliran biasanya juga menggunakan metode empiris.
Dalam hidrolika sedimen dipakai keadaan batas boundary, yang terdiri atas sedimen gramular, sehingga terjadi pengaruh timbal balik antara dasar dan aliran.
Jika pengaliran permanen beraturan telah tercapai, dapat diharapkan keseimbangan dinamis untuk dasar.
Sukar dicari formulasi matematis maka hubungan antara berbagai parameter dicari secara empiris.
* Nilai-nilai kritis harus dilampauiagar butiran bergerak ( dan membentuk konfigurasi dasar.
Gambar 4.1 Diagram Shields
Gambar 4.2 Critical Shear Stress
Gambar 4.3 Awal Gerak Butiran Pada Aliran Plane Bed
Gambar 4.4 Awal Gerak Butiran Pada Aliran Plane Bed
(Stochastic)Gambar 4.5 Awal Gerakan Dan Suspensi Untuk Kecepatan Melampaui Plane Bed
Gambar 4.6 Gaya Yang Bekerja Pada Partikel
(Longitudinal Sloping Bed)Gambar 4.7 Gaya Yang Bekerja Pada Partikel Di Tebing
Gambar 4.8 Critical Depth-averaged velocities for a Plane BedGambar 4.9 Critical Velocity For Stones
Lift
F
Ub
F = gaya ganggu
Titik S adalah titik kontak antara partikel
Kondisi seimbang jika F. b = G. a
Drag Force
b
a
Submerged Weight (G)
PAGE 44
_1166770464.unknown
_1166819129.unknown
_1168330932.unknown
_1174320765.unknown
_1174321108.unknown
_1174321296.unknown
_1168338220.unknown
_1168338656.unknown
_1168338707.unknown
_1168337918.unknown
_1166819172.unknown
_1166819215.unknown
_1166819304.unknown
_1168330798.unknown
_1166819234.unknown
_1166819209.unknown
_1166819146.unknown
_1166818723.unknown
_1166818921.unknown
_1166818928.unknown
_1166818900.unknown
_1166818546.unknown
_1166818609.unknown
_1166818497.unknown
_377408678.unknown
_377409621.unknown
_377410203.unknown
_377410631.unknown
_377410194.unknown
_377409610.unknown
_377389401.unknown
_377391039.unknown
_377388964.unknown