480 likes | 1.41k Views
REMBESAN. Mekanika Tanah Yulvi Zaika. H. G. v z. C. D. v y. z. v x. E. F. y. A. B. x. Penuru n an Persamaan Kontinuitas. Saturated Flow Solids and fluid are incompressible. Penurunan Persamaan Kontinuitas. Air yang masuk melalui sisi EFGH Air yang keluar melalui sisi ABCD.
E N D
REMBESAN Mekanika Tanah YulviZaika
H G vz C D vy z vx E F y A B x Penurunan Persamaan Kontinuitas • Saturated Flow • Solids and fluid are incompressible
Penurunan Persamaan Kontinuitas • Air yang masuk melalui sisi EFGH • Air yang keluar melalui sisi ABCD • Penjumlahan air yang masuk & keluar pada arah x:
Penurunan Persamaan Kontinuitas • dengan cara yang sama akan diperoleh untuk arah y: • dan arah z:
Penurunan Persamaan Kontinuitas • Total volume air yang masuk dan keluar pada arah x, y dan z menjadi: • Atau: dimana V0 = dx dy dz adalah volume awal dari elemen tersebut • Persamaan tsb dapat ditulis juga sbb: • Persamaan ini disebut sebagai persamaan kontinuitas
Penurunan Persamaan Laplace • Untuk kondisi steady state: • Persamaan Darcy:
Penurunan Persamaan Laplace • Masukan pers (15) ke dalam pers (14) diperoleh: • Untuk tanah homogen (k konstan terhadap x,y, dan z): • Untuk kondisi isotropik (kx = ky =kz): • Untuk aliran 2 dimensi: • Persamaan tersebut merupakan persamaan dasar untuk steady flow (2 dimensi dan isotropik). • perubahan gradient (arah x) + perubahan gradient (arah z) = 0
Equipotential Line • Definisikan Potential Function (x,z) sbb: • Masukan persamaan Darcy, diperoleh: • Solusi dari persamaan di atas adalah: Terlihat dari persamaan tersebut bahwa (x,z) adalah suatu equipotential line, karena untuk suatu nilai (x,z) yang konstan akan diperoleh nilai h konstan.
2h = 0 Stream line Equipotential line f = f3 f1 > f2 > f3 f = f2 f = f1 Equipotential Line • Total differential dari (x,z): • Untuk (x,z) konstan:
Flow Line • Definisikan flow function (x,z) sbb: • Dari definisi potential function diperoleh: • Sehingga: Terlihat bahwa (x,z)memenuhi persamaan Laplace
Flow Line • Total Differential dari (x,z) adalah: • Untuk (x,z) = 1 yang konstan, persaman diatas menjadi nol, sehingga: • persamaan tersebut menyatakan: tangent pada suatu titik pada kurva (x,z) = 1 merupakan arah kecepatan aliran pada titik tersebut. • Sehingga kurva tersebut merupakan satu flowpath dari aliran tersebut, dan disebut sebagai flowline atau streamline. • Perbedaan antara dua buah stream function menyatakan besarnya aliran di antara keduanya. • Flow line akan tegak lurus dengan equipotential line.
Solusi Masalah Seepage • Close-form solution • Model solution • Approximate Solution • Graphical method • Numerical method → Flow net
Flow Net • Sekumpulan flow lines & equipotential line, menurut Darcy: • dimana: Nd = equiotential drops • Total flow-nya menjadi: • atau: • untuk a =b persamaan menjadi: DH = h1 – h2 = head loss from upstream to downstream
s igw igw gb gb H h2 h1 sampel L Seepage flow Seepage Force (1)
gwh2A berat tanah: gtLA L gwh1A Seepage Force (2) Resultante Force
Contoh Soal (3) B D A C C Q R P
Static Liquifaction, Heaving, Boiling • Tegangan effektiftanah Bilateganganeffektifmenjadinol, tanahkehilangankekuatandanbersifatsepertizatcair. Gradienhidrolikkritis