Model Bangunan Pendukung Pintu Air Pak Tani Berbahan Jenis Kayu Dan Ban Sebagai Pintu Irigasi Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juni sampai Agustus 2016 yang
bertempat di
Laboratorium Hidraulika Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara. Urutan penelitian dibedakan menjadi dua bagian
utama , yaitu ;
1.
Penelitian secara fisik, dilaksanakan di Laboratorium Hidraulika
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
dengan pengamatan secara terperinci terhadap setiap aspek pemodelan
yang baku dan continue dalam penyempurnaannya.
2.
Penelitian secara hipotetik dan analitik, dilaksanakan dengan tujuan
menemukan beberapa variable-variabel yang saling berpengaruh.
Penelitian fisik di laboratorium dengan tahapan studi literature, persiapan
alat, persiapan bahan, pembuatan model dan pengumpulan data dari penyajian
model. Sedangkan penelitian hipotetik dan analitik berupa analisis data dan
membuat kesimpulan hasil penelitian secara ringkas dan jelas.
51
Universitas Sumatera Utara
3.2
Bahan dan Alat Penelitian
Dalam penelitian ini diperlukan bahan dan material untuk membuat model
fisik. Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:
1. Triplek
Triplek yang digunakan berfungsi sebagai dasar dan dinding saluran
( flume ) . Material triplek yang dipakai dalam penelitian ini adalah triplek
dengan kualitas terbaik , sehingga dalam kegunaannya material triplek dapat
digunakan dalam durasi waktu yang panjang. Jenis triplek yang digunakan adalah
tipe plywood dengan ketebalan 9 mm serta lebar dan panjang 122 x 244 mm.
2. Tanah
Tanah yang digunakan berfungsi sebagai sedimen, yang mana diatur
sesuai kebutuhan penelitian agar dapat diperoleh dengan adanya hasil praktikum.
Tanah yang digunakan adalah tanah merah yang dilengkapi data test mekanika
tanah dari Laboratorium Mekanika Tanah USU.
3. Akrilik
Akrilik berfungsi sebagai bahan pemantau aliran, karena bahan ini
transparan sehingga dapat memantau arus/ aliran air pada flume.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:
1. Pompa
Pompa berfungsi untuk menaikkan air dari bejana ke dalam flume .
spesifikasi flume yang digunakan sebagai berikut :
Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa
Spesikasi
Name
D90LEK1281DB
KW
1.1
VOLT S
240
rev/min
2850
52
Universitas Sumatera Utara
hp
1.5
AMP S
8.8
RATING
MCR
(Sumber : Spesifikasi Pompa)
Dan gambar pompa dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Pompa Interdab DB 401 XHM/5B
2. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk menentukan satuan waktu yang ditentukan untuk
pengambila data kedalaman sedimentasi selama running berlangsung. Adapun
gambar stopwatch dapat dilihat pada Gambar 3.2 :
53
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Stopwatch
3. Hook and Point Gauge
Alat ini digunakan untuk mengukur kedalaman air dan kedalaman dasar
saluran yang terjadi dengan ujung runcing point gauge yang diturunkan hingga
kedalaman yang sudah terbentuk oleh aliran. Kedalaman sedimen diukur terhadap
waktu selama penelitian berlangsung, sedangkan kontur pergerakan sedimen dapat
dilihat setelah running selesai dilakukan. Point Gauge yang digunakan dapat
dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3.3 Hook and Point Gauge
4. Flume Prototype
Dalam penelitian ini, ada pengembangan pembuatan flume dengan
menggunakan triplek garuda foam dan rangkaian akrilik. Panjang flume yang
direncanakan oleh peneliti serta bentuk dari flume itu sendiri dapat dilihat pada
54
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 berikut :
Gambar 3.4 Tampak Flume Prototype
P = 1500 cm
L=
40 cm
t =
40 cm
T = 140 cm
Direncanakan dengan adanya daerah bangunan pendukung yang
dimodifikasi sesuai kebutuhan penelitian sedalam 15 cm serta panjang dan lebar
100 x 40 cm.
Gambar 3.5 Tampak Daerah Bangunan Pendukung
5. Kamera
Alat ini digunakan untuk pengambilan data berupa dokumentasi selama
berlangsungnya penelitian.
55
Universitas Sumatera Utara
6. Penggaris ,meteran dan alat lainnya
Alat ini bertujuan untuk mengukur panjang sedimen yang tertumpuk
sebelum dan sesudah pintu serta untuk mengukur tinggi material dasar dan
kedalaman aliran di sepanjang flume.
Gambar 3.6 Alat Kerja Tukang
3.3
Rancangan Penelitian
Metodologi yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini
adalah metode kuantitatif deskriptif, yaitu metode perhitungan dan penjabaran
hasil pengolahan data. Studi penelitian dilakukan sesuai urutan di bawah ini:
1. Studi Literatur
Rumusan-rumusan serta konsep-konsep teoritis dari berbagai literatur
dipelajari dan dipahami agar landasan teoritis terpenuhi dalam mengembangkan
konsep penelitian mengenai kajian sistem pintu klep otomatis.Hal ini akan
memudahkan untuk mengidentifikasi faktor-faktor dalam menentukan pengaruh
besar dimensi pintu klep otomatis tersebut.
2. Pengumpulan Data
56
Universitas Sumatera Utara
Pengumpulan data dalam penelitian ini meliputi:
Data-data yang digunakan berupa data ukuran pintu klep otomatis, jenis kayu dan
ban yang digunakan, serta berat jenis dari kayu dan ban tersebut. Disini peneliti
juga melihat data dari pintu klep fiber reshin pabrikan
3. Pengolahan Data
Setelah semua data yang dibutuhkan diperoleh, langkah selanjutnya adalah
pengolahan data. Data-data yang diperoleh dari hasil survei lapangan, hasil analisa
di laboratorium dan data-data yang telah di olah oleh suatu pusat penelitian akan
di hitung.
4. Analisa Data
Dari hasil pengolahan, dilakukan analisa data sehingga dapat diperoleh
kesimpulan akhir. Beberapa analisa tersebut berupa:
a. Kondisi sedimen pada pintu dan hilir
b. Pola sedimen yang diteliti
c. Model bangunan pendukung yang Ideal
5. Kesimpulan dan Saran
Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan data
diperoleh.
3.4
Prosedur Pelaksanaan Penelitian
3.4.1
Persiapan Peralatan
a. Persiapan material sedimen
Material dasar yang dipakai untuk penelitian adalah pasir, tanah, lempung
57
Universitas Sumatera Utara
yang dapat ditemukan pada umumnya. Nantinya, setiap material ini diuji
bergantian / masing-masing.
b. Pengecekan alat flume
Sebelum Flume Prototype digunakan, pengecekan akan kelengkapan alat
ini harus diperhatikan. Seperti ketersediaan air dalam bejana, kebersihan dasar
saluran dari material-material yang mengganggu saluran flume, pintu, pompa,
bangunan pendukung, dll. Gunanya adalah untuk mempermudah peneliti dalam
proses penelitian tersebut, agar tahap demi tahap pengujian tidak terhambat.
c. Pengecekan debit air pada flume
Pengecekan debit air yang dilakukan adalah dengan cara manual. Dimana
proses air yang jatuh melalui ujung saluran flume diletakkan pada sebuah wadah
berupa ember dengan satuan volume/detik yang ditiap pengambilan sample nya
dihitung per 5 detik menggunakan stopwatch. Pengambilan sample dilakukan
sebanyak 5 kali, sehingga didapat rerataan volume yang lebih akurat dari hasil
pengambilan sample. Lalu pengelolaan data tersebut memakai rumus umum untuk
mencari debit .
Q = V. A ............................................................................................................ (3.1)
Dimana ;
Q : Debit ( m3/s )
A : Luas Penampang Basah ( m2 )
V : Kecepatan ( m/s )
d. Kalibrasi Alat
Hal ini sangat perlu agar data yang peneliti peroleh adalah data yang
sesuai dengan data yang didapat nantinya pada perhitungan teoritis.
e. Penghamparan material sedimen
58
Universitas Sumatera Utara
Setelah semua material sedimen tersedia, maka selanjutnya penghamparan
tiap-tiap material. Dalam pengerjaannya, letakkan 20 kg / masing-masing material
pada jarak tertentu sebelum pintu air.
3.4.2
Percobaan Pendahuluan
Percobaan pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas debit
maksimum yang mampu diberikan oleh pompa. Dengan diketahui debit
maksimum, maka dapat menentukan debit yang akan digunakan. Dan untuk
mengetahui berapa volume kebutuhan air pada saat pengujian dilakukan.
3.4.3
Pelaksanaan Penelitian
Pada pelaksanaan penelitian direncanakan dengan menggunakan 2 model
bangunan pendukung:
1. Model Bangunan Pendukung Tipe I
Model bangunan pendukung ini tidak begitu spesifik dan tidak memiliki
model yang rumit. Model ini berbentuk datar sering dijumpai disetiap aliran
irigasi di Indonesia. Adapun model gambarnya dapat dilihat pada Gambar 3.7
Pintu
Bangunan pendukung tipe I
Gambar 3.7 Model A. Pendukung Tipe I
59
Universitas Sumatera Utara
2. Model Bangunan Pendukung Tipe Segitiga
Tipe dengan bangunan ini gunanya untuk menempatkan sedimen di dasar
saluran sebelum naik ke atas pintu air. Sehingga petani dapat mengontrol sedimen
secara rutin dapat dilihat pada Gambar 3.8
Pintu
Bangunan pendukung tipe II
Gambar 3.8 Model B. Pendukung Tipe II
Untuk lebih memastikan ada tidaknya sedimen pada daerah tersebut, maka
hasil pengujian dapat menjadi bahan referensi.
Langkah-langkah pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut :
a. Hamparkan sedimen pertama dalam saluran sebelum memasuki pintu air.
Jarak yang ditentukan adalah 2 m sebelum pintu air. Hamparkan sedimen
membentuk bukit-bukit sehingga keadaan sedimen sama dengan keadaan
nyata pada beberapa saluran irigasi yang terdapat banyak sedimentasi.
Kemudian ukur tinggi gundukan sedimen dengan alat Hook and Point
60
Universitas Sumatera Utara
Gauge Kemudian begitupula untuk sedimen berikutnya.
b. Pengaturan kecepatan aliran dengan variabel 0.05 m/s, 0.4 m/s ,
penyesuaian keadaan pompa dan saluran yang mungkin saja belum sesuai.
c. Analisa hasil pengamatan, seberapa jauh sedimen bergerak dari gundukan
yang tertahan dipintu ( vol P ) dan yang melewati pintu ( vol U ) dengan
menggunakan satuan waktu tiap 1 menit.
d. Gambar hasil gundungan yang bergerak pada dinding saluran , untuk
memudahkan proses penganalisaan.
e. Ukur kembali tingggi gundukan menggunakan Hook and Point Gauge dan
catat berapa jaraknya.
f. Matikan mesin , lalu hitung berapa volume sedimen yang bergerak dan
tertahan di tiap-tiap percobaan.
Untuk mempermudah pelaksaan penelitian, maka dibuatlah alur penelitian.
Secara lengkap baga alur penelitian model bangunan pendukung pintu air pak tani
berbahan jenis kayu dan ban sebagai pintu irigasi dapat dilihat pada Gambar 3.9
61
Universitas Sumatera Utara
3.5
Prosedur Uji Laboratorium
Start
• Memulai dengan
mempersiapkan
kelengkapan
peraktikum
Penghamparan sedimen
• Penghamparan sedimen
tanah dibagian hulu
dengan volume 0.02738
m3 ,berat 40 kg.
Bangunan Pendukung
• Menempatkan Bangunan
Pendukung pada tempatnya.
• Meletakkan pintu secara tegak
lurus terhadap bangunan
pendukung
Hidupkan pompa
• Mengatur bukaan pada tuas
untuk kec. 0.05-0.4 m/s
• Alat ukur kecepatan aliran
(current meter )
Pengamatan
• Pengamatan memantau daerah
pintu dan hilir. Pengamatan tebal
sedimentasi, dimensi dan pola
sedimentasi.
• pengamatan dilakukan selama 2
jam dari tiap sampel
Pengukuran
• Pengukuran tinggi muka
air menggunakan (Hook
and Point Gauge)
• Pengukuran ketinggian
DIlakukan pada hulu
(hu), pintu (hp), hilir (hi)
pengolahan data
• Pengolahan data berupa tinggi tebal
sedimentasi yang diubah menjadi sebuah
dimensi ruang sehingga diperoleh volume
dan berat sedimentasi
Selesai
• pengulangan kembali
percobaan kedua dan
seterusnya
Gambar 3.9 Prosedur Uji Laboratorium
62
Universitas Sumatera Utara
3.6 Diagram Alir Penelitian
Diagram alir pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
Start
Tinjauan Teoritis
Desain Model
Skripsi
Konstruksi Model
Kalibrasi Alat
dan Model
Pengujian Lab Test
Hasil Laboratorium
Analisis Data
A
63
Universitas Sumatera Utara
A
Output
Kesimpulan dan Saran
Stop
Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian
64
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Konstruksi Model
Konstruksi model memakai bahan triplek garuda form kualitas tinggi, dengan
ketebalan 0.9 mm. Yang mana model-model yang dibuat di letakkan pada daerah
tertentu .
4.1.1
Model
Banyak model-model bangunan pendukung yang ada dalam praktiknya. Dalam
penelitian ini kami menggunakan dua buah desain konstruksi bangunan
pendukung, yaitu :
Model Tipe I
Model ini menggunakan triplek garuda form dengan ketebalan 0.9 mm serta
panjang 1000 x 400 mm . Model ini diletakkan pada daerah yang telah tersedia ,
dapat dilihat pada Gambar 4.1
65
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Bangunan Pendukung Tipe I
Model Tipe II
Model ini menggunakan triplek garuda form dengan ketebalan 0.9 mm serta
panjang 1000 mm. Namun ada bagian berbentuk segitiga ruang yang memanjang
sejauh 600 mm terhadap bidang horizontalnya. Dimensi bentuk model pendukung
segitiga ini dapat dilihat pada Gambar 4.2
Gambar 4.2 Bangunan Pendukung Tipe II
Konstruksi Model
A. Tahap Awal
Tahap awal dari perakitan konstruksi model adalah dengan cara:
1. Membuat list pembelian bahan konstruksi.
Ada beberapa barang yang paling penting seperti triplek garuda form, akrilik,
kayu dan ban. Tujuan dari pembuatan list iini adalah sebagai hal yang sangat
66
Universitas Sumatera Utara
penting untuk mempermudah peneliti dalam pencarian bahan konstruksi di toko
bangunan.
2. Survei ketersediaan bahan konstruksi.
Setelah list pembelian telah selesai dipilih dan dibahas dengan dosen
pembimbing, selanjutnya dilakukan survei bahan ke panglong. Karena beberapa
bahan yang diperlukan adalah bahan yang jarang ditemukan di pasar masyarakat,
maka perlu melakukan pembelian indent (pesanan). Hal-hal ini yang mesti
dihindari sehingga proses atau tahap kedepannya dapat berjalan dengan baik.
3. Membeli bahan konstruksi dengan mutu tinggi.
Barang-brang atau bahan-bahan konstruksi yang dibeli di pasaran belum tentu
terjamin kualitasnya dari segi mutu. Oleh karena itu kami sangat berhati-hati
dalam memilih bahan yang berkualitas dengan mutu yang terjamin pula.
Pemilihan bahan sesuai standar SNI ataupun bahan dengan kualitas terbaik adalah
prioritas utama yang kami kedepankan. Karena model yang akan dibuat adalah
model dengan konstruksi yang kuat , baik dan tahan lama.
4. Menyiapkan planning kerja.
Setelah ketiga konsep tadi sudah terlaksana, maka dibuatlah persiapan planning
kerja. Dimana seluruh barang dan bahan tersebut diletakkan pada satu tempat
tertentu, yang dimana dapat mempermudah pekerjaan nantinya. Selain perletakan
67
Universitas Sumatera Utara
alat-alat kerja, kami membuat planning kerja yang dimana berfungsi agar
rangkaian kegiatan perakitan dapat berjalalan dengan baik.
Pengelasan kaki
meja saluran
Leveling kedaratan
meja
Pembuatan Kaki
Pengeboran kaki
kaku
Pemotongan triplek
Merangkai triplek
Flume protoype
Pembuatan Dinding
Saluran
Meletakkan saluran
pada meja
Pemasangan kaca
akrilik
Pembebanan pintu
Pemasangan pintu
Bangunan
pendukung
Pembuatan bejana
Merangkai Alat
Pendukung
pemasangan pompa
pemasangan pipa
dan selang
Gambar 4.3 Bagan Kegiatan Kerja
B. Tahap Pelaksanaan Perakitan
1. Perakitan Tahap I ( Kaki Besi )
a. Perakitan kaki besi digunakan sebagai dudukan saluran. Rangkaian
besi disatukan sepanjang 13.5 meter dengan lebar 0.6 meter dan tinggi
1 meter.
b. Rangkaian ini diletakkan di base plan. Karena lantai base plan tidak
rata, maka dilakukan leveling untuk meratakan titik 0 meter sampai
dengan titik 13.5 meter.
68
Universitas Sumatera Utara
c. Pengeboran kaki kaku berfungsi untuk menempatkan tiap-tiap variabel
kemiringan (s). ditiap lubang diberi baut untuk mengikat lempeng kaki
kaku ke kaki meja saluran. Kemiringan diambil per 5 cm ketinggian.
Variabel 0, 5, 10, 15 cm dari elevasi datar.
Proses Perakitan Tahap 1 ( kaki besi ) dapat dilihat pada Gambar 4.4
(a)
(b.1)
69
Universitas Sumatera Utara
(b.2)
(c)
Gambar 4.4 (a) Pengelasan meja, (b.1) Leveling Longitudinal, (b.2) Leveling
Cross, (c) Pemasangan kaki kaku (Sumber : Dokumentasi penelitian)
2. Perakitan Badan Saluran
a. Pemotongan triplek dibagi atas 3 bagian memanjang dalam 1 lembar
triplek. Ukuran triplek garuda form adalah 1.22 x 2.44 meter. Dua bagian
triplek uk. 0.41 x 2.44 meter sebagai dinding saluran dan satu uk. 0.40 x
2.44 meter sebagai dasar saluran.
b. Triplek tidak langsung disatukan disetiap sisinya, namun dibuat mal kayu
uk. 1 / 2 inci sesuai desain agar triplek dapat diletakkan dalam kondisi
kuat. Kayu sebagai mal tersebut disatukan sepanjang triplek menggunakan
paku uk. ½ inci. Jarak antar paku ke paku adalah 10 cm. Untuk
menyelesaikan rangkaian triplek sejauh 1500 cm dengan uk. 40 x 40 cm
digunakan 6 lembar triplek.
c. Meletakkan saluran diatas meja , dirangkai persegmen agar tidak terlalu
berat untuk diangkat ke meja. Terlebih dahulu diletakkan alas saluran,
kemudian dinding-dinding salurannya.
70
Universitas Sumatera Utara
d. Setelah itu pemasangan kaca akrilik. Fungsi akrilik ini adalah sebagai
tempat pengamat aliran di bagian ujung. Panjang segmen akrilik adalah
600 cm dengan tebal yang sama dengan triplek, yaitu 0.99 cm.
e. Sebelum memasang pintu, segmen bangunan pendukung terlebih dahulu
dimasukkan dan di letakkan ditempat yang telah dipersiapkan. Prosesnya,
hanya memakukan beberapa bagian dari tiap bangunan pendukung. Lalu
pemasangan pintu.menggunakan klep besi uk. ¾ inci sebanyak 4 buah
kondisi ini dibarengi dengan menggukan ban dan pemberian beban ke
dalam box pintu.
Proses pembuatan dinding saluran dapat dilihat pada Gambar 4.5
(a)
(b)
71
Universitas Sumatera Utara
(c.1)
(c.2)
(d)
(e)
Gambar 4.5 (a) Pemotongan triplek, (b) Merangkai triplek, (c.1),(c.2)
Meletakkan saluran pada meja, (d) Pemasangan kaca akrilik, (e) Pemasangan
pintu (Sumber : Dokumentasi penelitian)
3. Perakitan Alat Pendukung
a. Pembuatan bejana memakai bejana bekas yang ada di Laboratorium
Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Memakai dua buah bejana uk. 2 x
1 meter dan uk. 1x 1 meter. Dilakukan pengelasan dan pemotongan untuk
menyatukan dua bejana ini.
b. Pemasangan pompa dan sambungan pipa. Meletakkan pipa di bawah
saluran sepanjang 10 meter. Kemudian disambung memakai selang
kebagian pompa. Lalu pemasangan selang pompa ke bejana.
72
Universitas Sumatera Utara
Proses
merangkai alat pendukung dapat dilihat
pada
Gambar 4.6
(a)
(b)
Gambar 4.6 (a) Bak Air, (b) Pompa
C. Tahap Akhir
Pengetesan fungsional alat secara general. Pengetesan dilakukan ketika semua
alat telah terpasang. Pengetesan antara lain :
Pengetesan kecepatan air yang dapat digunakan.
Ketersediaan air agar tidak menghambat penelitian.
Pengetesan pintu, syarat tinggi air pada pintu harus 2/3 uk.pintu .
Pembebanan pintu untuk mengatur tinggi muka air di hulu.
Pengetesan bangunan pendukung . untuk melihat ada tidaknya kegagalan
dalam konstruksi bangunan pendukung.
4.1.2
Kalibrasi alat dan Model
Pengertian kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of
International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk
hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem
pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang
73
Universitas Sumatera Utara
sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu.
Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran
konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara
membandingkan terhadap standar ukur yang mampu telusur (traceable) ke standar
nasional untuk satuan ukuran dan/atau internasional.
Tujuan kalibrasi adalah untuk mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil
pengukuran dapat dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi/teliti
(standar primer nasional dan / internasional), melalui rangkaian perbandingan
yang tak terputus.
4.1.2.a Alat
Untuk kalibrasi peralatan praktikum yang digunakan beberapa alat ini telah
dilakukan kalibrasi, antara lain:
Hook and Point Gauge
Hook and Point Gauge yang digunakan, diperoleh dari Laboratorium Hidraulika
Universitas Sumatera Utara. Yang setiap tahunnya dikalibrasi sesuai kebutuhan
dan penggunaan alat tersebut. Alat ini berfungsi untuk dapat menentukan tinggi
kritis air yang mengalir pada saluran sehingga diperoleh hasil data yang akurat
untuk memudahkan dalam menganalisa data. Hook and Point Gauge yang
digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.7
74
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 Hook and Point Gauge
Current meter
Current meter adalah suatu alat yang digunakan untuk megukur kecepatan aliran
air. Alat ini digunakan dalam dunia pendidikan dan dalam dunia teknik sipil. Alat
yang sangat penting untuk perencanaan struktur bangunan air. Dari kecepatan air
kita ketahui debit, dari debit, kita bisa merancang dimensi saluran, dll.
Kalibrasi current meter yang digunakan telah dilakukan sebelum penelitian ini
berjalan. Kalibrasi disesuaikan agar dapat menghasilkan data yang compatible
berdasarkan jenis saluran yang dipergunakan.
Alat ini telah sesuai dengan jenis saluran yang dipergunakan, sesuai dengan
dimensi dan kecepatan air yang dilalui. Untuk penelitian ini, current meter
berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan aliran dalam saluran. Alat ini dipakai
karena fleksibilitas kerjanya dalam penelitian untuk merubah variabel-variabel
kecepatan agar mempermudah menentukan tiap-tiap variabel kecepatan. Current
meter yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.8
75
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Current Meter
Pompa Sorong
Pompa sorong yang dipakai telah dikalibrasi sebelumnya. Diperoleh dari
Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara.
4.1.2.b Model
Beberapa alat yang digunakan dirakit dan dirancang secara manual tanpa
pabrikasi, antara lain:
Flume Prototype
Dibuat di Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara , menggunakan
sebagian besar kayu dan triplek berkualitas tinggi. Terbentang sepanjang 1500 cm
dengan dimensi 40 x 40 cm. Flume ini telah dikalibrasi sesuai kebutuhan .
Sebelum penelitian ini dilaksanakan, peneliti melakukan survei kelayakan dimensi
pada salah satu saluran irigasi di daerah Binjai. Saluran yang diamati adalah
saluran tersier dari Bendungan Namu Sira-Sira terletak di Kabupaten Langkat,
Sumatera Utara. Kegiatan survey ini untuk memastikan keadaan saluran
sesungguhnya. Hasil survei dapat dilihat dalam bentuk dokumentasi yang tertera
pada Gambar 4.9
76
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.9 Gambar pengukuran saluran tersier
Desain Prototype saluran setelah dilakukan survei sebelumnya, dapat dilihat pada
gambar 4.10
Gambar 4.10 Flume Prototype
Pintu
Pintu klep adalah salah satu pintu air yang pengoperasiannya dilakukan secara
otomatis dengan membuka dan menutupnya pintu pada setiap perubahan muka air
baik diudik/hulu maupun dihilir.
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.11 kondisi pintu otomatis berbahan fiber resin
Pintu yang digunakan telah dikalibrasi sesuai standar yang ada , seperti dapat
dilihat dari beberapa dokumentasi hasil survei di lapangan. Pintu ini berada di area
kampus Universitas Sumatera Utara, lebih tepatnya pada saluran buangan pintu 1.
Dari hasil pengamatan dan survei pada bangunan air tersebut, maka dilakukan
kalibrasi dimensi pintu , ketahanan bahan pintu dan beban pintu.
Bangunan Pendukung
Bangunan pendukung dibuat menggunakan triplek garuda form berkualitas tinggi
dengan ketebalan 0.9 cm. kalibrasi dilakukan dengan penyesuaian dimensi
terhadap dasar saluran pada flume prototype.
78
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.12 Bangunan Pendukung
4.2 Pengujian ( Laboratory Test )
4.2.1
Operational Prosedure
Proses pelaksanaan praktikum cukup panjang, dilakukan di Laboratorium
Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Tahap-tahap pelaksanaan akan dijabarkan
sebagai berikut :
a. Bangunan I
Bangunan I adalah bangunan struktur berbentuk persegi panjang dengan ukuran
40 x 100 cm menggunakan triplek garuda form. Prosedur pelaksanaannya adalah
sebagai berikut:
Pastikan bahwa flume sudah horizontal.
Tempatkan bangunan pendukung berbentuk persegi panjang pada flume
secara horizontal terhadap dasar saluran flume.
Masukkan beban pada pintu sebesar 35 kg.
Pasang pintu otomatis, vertical terhadap dasar saluran flume.
Letakkan hook and point gauge di hulu saluran, lalu atur titik nol terhadap
dasar saluran.
Hidupkan pompa.
Atur bukaan pada tuas pompa, untuk menentukan variabel kecepatan
aliran air pada saluran.
79
Universitas Sumatera Utara
Masukkan sedimen berupa tanah merah seberat 40 kg. Lalu sedimen
disebar di daerah pengamatan sepanjang 1 meter dan sejauh 1.5 meter dari
pintu air otomatis.
Pengamatan konstan air, lalu hitung tinggi muka air di hulu
.
Area pengamatan adalah dua kali panjang pintu. Artinya sepanjang 80 cm
dari pintu.
Pengamatan dilakukan selama 2 jam disetiap variabel kecepatannya.
Ukur
tebal
hilir
sedimen
yang
tertahan
di
pintu
(
dan
di
menggunakan hook and point gauge. Adapun cara menghitung
tinggi air di hilir dengan cara menggenangkannya menggunakan jaring
tipis.
Catat data yang diperoleh dari percobaan.
Lakukan ulang praktikum dalam bentuk variabel yang lain sesuai
penelitian.
b. Bangunan II
Bangunan II adalah bangunan struktur berbentuk segi tiga dengan ukuran 40 x 60
x 5 cm menggunakan triplek garuda form. Prosedur pelaksanaannya adalah
sebagai berikut:
Pastikan bahwa flume sudah horizontal.
Tempatkan bangunan pendukung berbentuk segi tiga pada flume secara
horizontal terhadap dasar saluran flume.
Masukkan beban pada pintu sebesar 35 kg.
Pasang pintu otomatis, vertical terhadap dasar saluran flume.
80
Universitas Sumatera Utara
Letakkan hook and point gauge di hulu saluran, lalu atur titik nol terhadap
dasar saluran.
Hidupkan pompa.
Atur bukaan pada tuas pompa, untuk menentukan variabel kecepatan
aliran air pada saluran.
Masukkan sedimen berupa tanah merah seberat 40 kg. Lalu sedimen
disebar di daerah pengamatan sepanjang 1 meter dan sejauh 1.5 meter dari
pintu air otomatis.
Pengamatan konstan air, lalu hitung tinggi muka air di hulu
.
Area pengamatan adalah dua kali panjang pintu. Artinya sepanjang 80 cm
dari pintu.
Pengamatan dilakukan selama 2 jam disetiap variabel kecepatannya.
Ukur
hilir
tebal
sedimen
yang
tertahan
di
pintu
(
dan
di
menggunakan hook and point gauge. Adapun cara menghitung
tinggi air di hilir dengan cara menggenangkannya menggunakan jaring
tipis.
Catat data yang diperoleh dari percobaan.
Lakukan ulang praktikum dalam bentuk variabel yang lain sesuai
penelitian.
4.2.2
Hasil Laboratory Test
Hasil diperoleh setelah melaksanakan kegiatan praktikum selama kurang lebih
satu bulan dari tanggal 10 juli 2016 sampai 29 agustus 2016. Dilaksanakan di
Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Bentuk form yang dipakai
untuk mendapatkan data dapat dilihat dibawah ini :
81
Universitas Sumatera Utara
Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan tekanan
maksimum 20 psi )
Tabel 4.1 Hasil Percobaan I
Percobaan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
Tebal (hp) Tebal (hi)
hu (mm) Vu (mm)
(N)
(psi)
(mm)
(mm)
343.35
20
281
0.4
0.0025 0.0008
343.35
20
279
0.35
0.0035
0.001
343.35
20
276
0.3
0.004
0.0014
343.35
20
272
0.25
0.005
0.0018
343.35
20
269
0.2
0.006
0.0022
343.35
20
266
0.15
0.0072 0.0026
343.35
20
263
0.1
0.0082
0.003
343.35
20
260
0.05
0.0094 0.0032
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan minimum
0 psi )
Tabel 4.2 Hasil Percobaan II
Percobaan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
Tebal (hp) Tebal (hi)
hu (mm) Vu (mm)
(N)
(psi)
(mm)
(mm)
343.35
0
270
0.4
0.0035 0.0009
343.35
0
267
0.35
0.0045 0.0012
343.35
0
263.5
0.3
0.005
0.0015
343.35
0
260
0.25
0.0065 0.0019
343.35
0
257
0.2
0.0075 0.0024
343.35
0
255.5
0.15
0.0085 0.0028
343.35
0
253
0.1
0.0095 0.0032
343.35
0
250
0.05
0.012
0.0035
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
82
Universitas Sumatera Utara
Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan
tekanan maksimum 20 psi )
Tabel 4.3 Hasil Percobaan III
Perco
baan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
hu (mm) Vu (mm)
(N)
(psi)
343,35
20
279
0,4
343,35
20
277
0,35
343,35
20
275,5
0,3
343,35
20
274
0,25
343,35
20
271
0,2
343,35
20
268
0,15
343,35
20
266
0,1
343,35
20
263
0,05
tebal sediment
hp (mm)
2,35317E-07 0,003
5,13588E-07 0,0042
7,02654E-07 0,0048
1,09934E-06 0,0058
1,55026E-06 0,0067
2,23194E-06 0,0078
3,50127E-06 0,0094
6,34022E-06 0,01
hi (mm)
0,0003
0,0007
0,001
0,0012
0,0015
0,0017
0,002
0,0025
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan
tekanan
minimum 0 psi )
Tabel 4.4 Hasil Percobaan IV
Perco
baan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
Vu
hu (mm)
(N)
(psi)
(mm)
343,35
0
270
0,4
343,35
0
267
0,35
343,35
0
265,5
0,3
343,35
0
264
0,25
343,35
0
260
0,2
343,35
0
258
0,15
343,35
0
256
0,1
343,35
0
253
0,05
tebal sediment
hp (mm)
6,03724E-07 0,0045
9,27967E-07 0,0054
1,44201E-06 0,0065
1,72152E-06 0,007
2,09686E-06 0,0076
2,98502E-06 0,0088
3,77816E-06 0,0097
1,09532E-05 0,015
hi (mm)
0,0005
0,0008
0,0011
0,0013
0,0017
0,0022
0,0028
0,0032
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
83
Universitas Sumatera Utara
84
Universitas Sumatera Utara
4.2.3
Analisis Data
4.2.3.a Tabel Hasil Perhitungan
Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan tekanan maksimum 20 psi )
Tabel 4.5 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percobaa
n
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
(N)
(Psi)
343.35
20
281
0.4
343.35
20
279
0.35
343.35
20
276
0.3
343.35
20
272
0.25
343.35
20
269
0.2
343.35
20
266
0.15
343.35
20
263
0.1
343.35
20
260
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.0008
1.1687363
0.02594
38.45726808
0.00112
1.63623083
0.024212
36.35354273
0.00128
1.86997809
0.022036
33.82907232
0.0016
2.33747261
0.019412
30.65010957
0.00192
2.80496713
0.016276
26.81665449 0.002304
3.36596056
0.012692
22.23520818 0.002624
3.83345508
0.00866
16.99926954 0.003008
4.3944485
0.014656
21.4112491
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.000256
0.373995617
0.00032
0.467494522
0.000448
0.65449233
0.000576
0.841490139
0.000704
1.028487947
0.000832
1.215485756
0.00096
1.402483565
0.001024
1.495982469
0.00512
7.479912345
85
Universitas Sumatera Utara
Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan minimum 0 psi )
Tabel 4.6 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percoba W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
an
(N)
(Psi)
1
343.35
0
270
0.4
2
343.35
0
267
0.35
3
343.35
0
263.5
0.3
4
343.35
0
260
0.25
5
343.35
0
257
0.2
6
343.35
0
255.5
0.15
7
343.35
0
253
0.1
8
343.35
0
250
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.00112
1.63623083
0.025972
37.94302411
0.00144
2.10372535
0.024148
35.27830533
0.0016
2.33747261
0.022068
32.23959094
0.00208
3.03871439
0.01938
28.31263696
0.0024
3.50620891
0.016212
23.6844412
0.00272
3.97370343
0.012596
18.4017531
0.00304
4.44119795
0.008532
12.46457268
0.00384
5.60993426
0.01824
26.6471877
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.000288
0.420745069
0.000384
0.560993426
0.00048
0.701241782
0.000608
0.888239591
0.000768
1.121986852
0.000896
1.30898466
0.001024
1.495982469
0.00112
1.636230825
0.005568
8.134404675
86
Universitas Sumatera Utara
Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan tekanan maksimum 20 psi )
Tabel 4.7 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percoba W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
an
(N)
(Psi)
1
343.35
20
279
0.4
2
343.35
20
277
0.35
3
343.35
20
275.5
0.3
4
343.35
20
274
0.25
5
343.35
20
271
0.2
6
343.35
20
268
0.15
7
343.35
20
266
0.1
8
343.35
20
263
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.026321269 38.45327784
0.024749261 36.15669934
0.022888564 33.43837026
0.020642639 30.15725274
0.018011515 26.31338909
0.014962793 21.85944967
0.011303471 16.51347148
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
0.00096273 1.4064738
0.00134801 1.96933234
0.0015407 2.25083456
0.00186192 2.72012409
0.00215112 3.14262186
0.00250472 3.65919874
0.00301932 4.41098914
0.00321466 4.69636263
0.01660319 24.2559372
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.000096
0.140248356
0.000224
0.327246165
0.00032
0.467494522
0.000384
0.560993426
0.00048
0.701241782
0.000544
0.794740687
0.00064
0.934989043
0.0008
1.168736304
0.003488
5.095690285
87
Universitas Sumatera Utara
Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan minimum 0 psi )
Tabel 4.8 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percobaa
n
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
(N)
(Psi)
343.35
0
270
0.4
343.35
0
267
0.35
343.35
0
265.5
0.3
343.35
0
264
0.25
343.35
0
260
0.2
343.35
0
258
0.15
343.35
0
256
0.1
343.35
0
253
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.025775652 37.65617571
0.023786232 34.74979037
0.021347381 31.18682469
0.018683836 27.29559675
0.015699416 22.93559666
0.012169109 17.77809978
0.008157261 11.91710845
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
0.00144435 2.11007703
0.00173342 2.53238973
0.00208685 3.04872171
0.00224755 3.28348506
0.00244042 3.5652594
0.00282631 4.12900893
0.00311585 4.55200667
0.00482343 7.04665185
0.02071817 30.2676004
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.00016
0.233747261
0.000256
0.373995617
0.000352
0.514243974
0.000416
0.607742878
0.000544
0.794740687
0.000704
1.028487947
0.000896
1.30898466
0.001024
1.495982469
0.004352
6.357925493
88
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Matrix Data Penelitian
Bangunan
Pendukung
percobaan Kondisi Pintu
Beban pintu
(kg)
Tekanan
(psi)
I
Pintu dengan
ban
35
20
II
Pintu tanpa
ban
35
0
Tipe I (
Kondisi dasar
saluran
normal/ datar)
Kecepatan
aliran (m/s)
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
hp 1 (mm)
0.0025
0.0035
0.004
0.005
0.006
0.0072
0.0082
0.0094
0.0035
0.0045
0.005
0.0065
0.0075
0.0085
0.0095
0.012
Perolehan Data
hp 2 (mm)
hi (mm)
0.0008
0.001
0.0014
0.0018
0.0022
0.0026
0.003
0.0032
0.0009
0.0012
0.0015
0.0019
0.0024
0.0028
0.0032
0.0035
(Sumber : Hasil Penelitian)
89
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Matrix Data Penelitian
Bangunan
Pendukung
percobaan Kondisi Pintu
Beban pintu
(kg)
Tekanan
(psi)
I
Pintu dengan
ban
35
20
II
Pintu tanpa
ban
35
0
Tipe II (
Kondisi dasar
saluran
menanjak/
segitiga)
Kecepatan
aliran (m/s)
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
hp 1 (mm)
0.003
0.0042
0.0048
0.0058
0.0067
0.0078
0.0094
0.01
0.0045
0.0054
0.0065
0.007
0.0076
0.0088
0.0097
0.015
Perolehan Data
hp 2 (mm)
2.35317E-07
5.13588E-07
7.02654E-07
1.09934E-06
1.55026E-06
2.23194E-06
3.50127E-06
6.34022E-06
6.03724E-07
9.27967E-07
1.44201E-06
1.72152E-06
2.09686E-06
2.98502E-06
3.77816E-06
1.09532E-05
hi (mm)
0.0003
0.0007
0.001
0.0012
0.0015
0.0017
0.002
0.0025
0.0005
0.0008
0.0011
0.0013
0.0017
0.0022
0.0028
0.0032
(Sumber : Hasil Penelitian)
90
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.b Pengolahan Data dan Grafik
Pengolahan data memanfaatkan volume dan berat dari sedimen yang tertahan di
masing-masing spot pengamatan. Menggunakan alat-alat sebagai berikut:
Hook And Point Gauge
Mistar
Ember
Timbangan
Beberapa perhitungannya adalah sebagai berikut:
a. Perhitungan volume dan berat sedimen di hulu.
Volume Hulu
Untuk mencari volume pada hulu, dilakukan dengan menggunakan ember. Rumus
mecari volume ember adalah
..................................................................................... (4.1)
Berat Hulu
Menghitung berat sedimen menggunakan timbangan.
b. Perhitungan volume dan berat sedimen di pintu.
Volume di Pintu
Untuk mencari volume pada daerah pintu, dilakukan dengan menggunakan
pengamatan pola bentuk sedimen. Pada bangunan tipe I, pola sedimennya
berbentuk persegi panjang dengan pengukuran tebal,panjang dan lebar. Pada
bangunan tipe II, pola sedimennya berbentuk persegi panjang dan ada
90
Universitas Sumatera Utara
penumpukan berbentuk limas segitiga. Rumus mecari volume masing-masing
volume adalah:
Volume balok
:
........................................................................................................ (4.2)
Volume Prisma segitiga
:
......................................................................................................... (4.3)
Berat di Pintu
Menghitung berat sedimen dengan mencari massa jenis terlebih dahulu. Rumus
yang digunakan adalah:
................................................................................................................ (4.4)
c. Perhitungan volume dan berat sedimen di hilir.
PERHITUNGAN
1. BANGUNAN I
a. Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan
tekanan maksimum 20 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.5 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
91
Universitas Sumatera Utara
Vol sediment
= 0.02738 m3
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0025)
V = 0.0008 m3
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.0008
M = 1.168736304 kg
Volume sedimen di hilir (hi)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0008)
V = 0.000256 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
92
Universitas Sumatera Utara
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.000256
M = 0.373995617 kg
0,0035
0,003
Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan
hu
I
260; 0,003008
263; 0,002624
vol. sedimen (m3)
0,0025
266; 0,002304
0,002
volume ( hp )
volume ( hi )
269; 0,00192
272; 0,0016
0,0015
260; 0,001024
263; 0,00096
266; 0,000832
269; 0,000704
272; 0,000576
0,001
0,0005
276; 0,00128
279; 0,00112
[X VALUE]; [Y
VALUE]
276; 0,000448
279; 0,00032
281; 0,000256
0
260
265
270
275
Tinggi muka air hu (mm)
280
285
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
Gambar 4.14 Sketsa Pola Sedimentasi
93
Universitas Sumatera Utara
Kondisi sedimen dapat dilihat pada Gambar 4.15 :
Gambar 4.15 Kondisi sedimen pada Bangunan I (20 psi)
b. Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan minimum
0 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.6 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
Vol sediment
= 0.02738 m3
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0035)
V = 0.00112 m3
94
Universitas Sumatera Utara
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.00112
M = 1.636230825 kg
Volume sedimen di hilir (hi)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0009)
V = 0.000288 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.000288
M = 0.420745069 kg
95
Universitas Sumatera Utara
0,0045
0,004
Perbandingan Vol. (hp) dgn (hi) berdasarkan
hu
II
250; 0,00384
vol. sedimen (m3)
0,0035
253; 0,00304
255,5; 0,00272
257; 0,0024
260; 0,00208
0,003
0,0025
0,002
volume (hp)
volume (hi)
263,5; 0,0016
267; 0,00144
0,0015
270; 0,00112
250; 0,00112
253; 0,001024
255,5; 0,000896
257; 0,000768
260; 0,000608
263,5; 0,00048
267; 0,000384
270; 0,000288
0,001
0,0005
0
250
255
260
265
Tinggi muka air hu (mm)
270
275
Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
Gambar 4.17 Sketsa Pola Sedimentasi
96
Universitas Sumatera Utara
Kondisi sedimen dapat dilihat pada Gambar 4.18 :
Gambar 4.18 Kondisi sedimen pada Bangunan I (0 psi)
2. BANGUNAN II
a. Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan
tekanan maksimum 20 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.7 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
Vol sediment
= 0.02738 m3
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
Volume 1
V =PxLxt
V = 2L x L x t
97
Universitas Sumatera Utara
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.003)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.003)
V = 0.000962 m3
volume 2
V = La x t
V =
xt
=
r = 0.003025528
t
=
t
= 0.000392196
x 0.4
V =
V = 0.000000235317 m3
volume total = volume 1 +volume 2
= 0.000962 + 0.000000235317
= 0.000963 m3
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.000963
M = 1.406474 kg
98
Universitas Sumatera Utara
Volume sedimen di hilir (hi)
V = 2L x L x t
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.0003)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.0003)
V = 0.00009625 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.00009625
M = 0.140613 kg
0,0035
0,003
Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan
hu
263; 0,00321466
266; 0,003019322 III
vol. Sedimen (m3)
0,0025
268; 0,002504722
volume ( hp )
271; 0,002151125
0,002
274; 0,001861925
volume ( hi )
275,5; 0,001540696
277; 0,001348008
0,0015
279;
0,000962731
0,001
263; 0,0008
266; 0,00064
268; 0,000544 271; 0,00048
0,0005
0
263
265
267
269
271
273
274; 0,000384
275,5; 0,00032
277; 0,000224
279; 0,000096
275
277
279
281
Tinggi muka air hu (mm)
Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
99
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20 Sketsa Pola Sedimentasi
Kondisi sedimen dapat dilihat pada
Gambar 4.21 :
Gambar 4.21 Kondisi sedimen pada Bangunan II (20 psi)
b. Percobaan II
( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan
minimum 0 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.8 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
Vol sediment
= 0.02738 m3
100
Universitas Sumatera Utara
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
Volume 1
V = 2L x L x t
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.0045)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.0045)
V = 0.001444 m3
volume 2
V = La x t
V =
xt
=
r = 0.004549723
V =
t
=
t
= 0.000670804
x 0.4
V = 0.0000006037236 m3
volume total = volume 1 +volume 2
= 0.001444 + 0.0000006037236
= 0.0014443 m3
101
Universitas Sumatera Utara
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.0014443
M = 2.110077 kg
Volume sedimen di hilir (hi)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.0005)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.0005)
V = 0.00016 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.00016
M = 0.233747 kg
102
Universitas Sumatera Utara
0,005
Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan
hu
253; 0,004823433
IV
vol. Sedimen (m3)
0,004
volume ( hp )
256; 0,003115849
258; 0,002826307
0,003
volume ( hi )
260; 0,00244042
0,002
264; 0,002247546
265,5; 0,00208685
267; 0,001733421
253; 0,001024
0,001
256; 0,000896
258; 0,000704
260; 0,000544
0
253
255
257
259
261
263
270;
0,001444348
264; 0,000416
265,5; 0,000352
267; 270;
0,000256
0,00016
265
267
269
Tinggi muka air
Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
Gambar 4.23 Sketsa Pola Sedimentasi
Kondisi sedimen dapat dilihat pada Gambar 4.24 :
103
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.24 Kondisi sedimen pada Bangunan II (0 psi)
4.3.4
Output Pembahasan Hasil Penelitian
Hasil ilmiah dari perhitungan dan analisa penelitian ini adalah penggunaan model
terbaik sesuai data yang telah diperoleh sebelumnya, agar dapat menjelaskan
secara ilmiah bagaimana pola dan bentuk pengendapan sedimen di pintu maupun
di hilir dari bagian saluran irigasi.
Menurut data yang diperoleh dari hasil percobaan menggunakan bangunan
pendukung tipe II, design ini lebih efektif digunakan ketika pintu menggunakan
pintu otomatis. Karena pengendapan sedimen lebih besar volumenya di pintu (hp)
dan volume sedimen yang terbawa ke hilir (hi) lebih kecil, dibandingkan dengan
design bangunan pendukung tipe I yang volume sedimennya lebih kecil tertahan
di bagian pintu (hp) dan membawa sedimen ke hilir (hi) lebih banyak.
Untuk memperjelas kondisi penelitian dan output yang diharapkan, kami coba
membuat beberapa analisa antara lain:
a. Analisa pengamatan arus dan bentuk atau pola sedimentasi
Penganalisaan ini secara visual terhadap sedimen yang bergerak di pintu maupun
hilir saluran.
Kondisi Bg. Tipe I
104
Universitas Sumatera Utara
Sedimen tidak dapat tertahan sepenuhnya pada bangunan pendukung di pintu (hp),
menyebabkan sebagian besar sedimen dengan partikel yang besar terbawa ke hilir
(hi). Pola sedimen yang terpantau adalah berbentuk persegi panjang ruang, karena
model dasar saluran yang landai.
Kondisi Bg. Tipe II
Sedimen dapat tertahan di pintu (hp) dengan pola menumpuk berbentuk segitiga
ruang. Menyebabkan partikel lanau yang melewai pintu terbawa ke hilir (hi).
b. Analisa data
Dilihat dari data yang diperoleh dari pengamatan, didapatlah perbandingan dari
tiap kondisi percobaaan. Pada Gambar 4.25, dapat dilihat kondisi Volume di
Perbandingan Vol.(hp) tiap-tiap kondisi
0,006
0,005
vol.bag.1max
253; 0,004823433
Vol.Sedimen (m3)
vol.bag.1min
0,004
250; 0,00384
253
0,003
0,002
0,001
vol.bag.2max
vol.bag2.min
263; 0,00321466
256
260; 0,003008 266
258
255,5
263
268
260
257
264 266
271
265,5
260
269
274
267
263,5
272
275,5
270
267
276277
270
279
279
281
0
250
255
260
265
270
tinggi muka air hu (mm)
275
280
pintu.
Gambar 4.25 Grafik Perbandingan vol. (hp) pada setiap percobaan
Dilihat dari data yang diperoleh dari pengamatan, didapatlah perbandingan dari
tiap kondisi percobaaan. Pada Gambar 4.26, dapat dilihat kondisi Volume di hilir.
105
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan Vol.(hp) tiap-tiap kondisi
0,0012
250; 0,00112
253
253; 0,001024
0,001
vol.bag.1max
260; 0,001024
263
vol.bag.1min
Vol. Sedimen (m3)
255,5
256
0,0008
266
263; 0,0008
257
258
269
272
268
263,5
264
267
265,5
0,0004
vol.bag2.min
266
260
260
0,0006
vol.bag.2max
267
0,0002
271
276
274
275,5
270
279
281
277
270
279
0
250
255
260
265
270
275
280
285
Tinggi Muka Air hu (mm)
Gambar 4.26 Grafik Perbandingan vol. (hi) pada setiap percobaan
1. Dari hasil pengolahan data didapat sedimen terbesar yang terjadi dibagian
pintu Bangunan Pendukung Tipe II (0 psi) sebesar 30.2676 kg dan yang
terendah pada bagian pintu Bangunan Pendukung Tipe I (20 psi) sebesar
21.41125 kg.
2. Dari hasil pengolahan data didapat sedimen terbesar yang terjadi dibagian
hilir Bangunan Pendukung Tipe I (0 psi) sebesar 8.134405 kg dan yang
terendah pada bagian hilir Bangunan Pendukung Tipe II (20 psi) sebesar
5.09569 kg.
106
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1.
Pola sedimen pada bangunan pendukung tipe I berpola mengikuti dasar
saluran yang landai. Sedangkan pola sedimen pada bangunan pendukung tipe
II berpola mengkuti dasar saluran, namun penumpukan sedimen banyak
terjadi pada bagian sambungan bangunannya.
2.
Gambaran bagi kedua kondisi tipe bangunan pendukung adalah terdapat
perbedaan yang signifikan terhadap jumlah sedimen yang tertahan di pintu
maupun yang melewati pintu.
3. Dari hasil data yang telah diperoleh, kondisi model bangunan pendukung tipe
II lebih ideal digunakan karena sedimen mudah tertumpuk di depan pintu
sehingga mudah untuk dibilas secara manual, besar sedimen yang tertumpuk
24.25594 kg. Namun tidak menghambat kerja pintu secara otomatis, karena air
mengalir dengan semestinya tanpa ada hambatan dari sedimen. Dimana
sedimen yang mengarah ke hilir (hi) lebih kecil sebesar 5.09569 kg dibanding
model tipe I yang sebesar 7.479912 kg.
107
Universitas Sumatera Utara
5.2. Saran
1. Untuk lebih mendapatkan kondisi bentuk bangunan yang lebih ideal, perlu
beberapa penelitian lanjutan dengan model yang berbeda-beda.
2. Perlu spesifikasi pompa yang baik agar penelitian dapat dijalankan dengan
waktu pengamatan yang lebih lama.
3. Lebih banyak penelitian mengenai pemodelan bangunan pendukung,
sehingga memperbanyak referensi untuk pengaplikasiannya.
4. Agar penelitian berikutnya dapat merumuskan desain secara teori, sehingga
dimensi dapat dibuat sesuai teori perhitungan.
5. Semoga penelitian ini dapat teraplikasi secara sempurna untuk memudahkan
setiap Petugas Penjaga Pintu Air (P3A) dalam pengontrolan sedimen
108
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juni sampai Agustus 2016 yang
bertempat di
Laboratorium Hidraulika Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara. Urutan penelitian dibedakan menjadi dua bagian
utama , yaitu ;
1.
Penelitian secara fisik, dilaksanakan di Laboratorium Hidraulika
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
dengan pengamatan secara terperinci terhadap setiap aspek pemodelan
yang baku dan continue dalam penyempurnaannya.
2.
Penelitian secara hipotetik dan analitik, dilaksanakan dengan tujuan
menemukan beberapa variable-variabel yang saling berpengaruh.
Penelitian fisik di laboratorium dengan tahapan studi literature, persiapan
alat, persiapan bahan, pembuatan model dan pengumpulan data dari penyajian
model. Sedangkan penelitian hipotetik dan analitik berupa analisis data dan
membuat kesimpulan hasil penelitian secara ringkas dan jelas.
51
Universitas Sumatera Utara
3.2
Bahan dan Alat Penelitian
Dalam penelitian ini diperlukan bahan dan material untuk membuat model
fisik. Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:
1. Triplek
Triplek yang digunakan berfungsi sebagai dasar dan dinding saluran
( flume ) . Material triplek yang dipakai dalam penelitian ini adalah triplek
dengan kualitas terbaik , sehingga dalam kegunaannya material triplek dapat
digunakan dalam durasi waktu yang panjang. Jenis triplek yang digunakan adalah
tipe plywood dengan ketebalan 9 mm serta lebar dan panjang 122 x 244 mm.
2. Tanah
Tanah yang digunakan berfungsi sebagai sedimen, yang mana diatur
sesuai kebutuhan penelitian agar dapat diperoleh dengan adanya hasil praktikum.
Tanah yang digunakan adalah tanah merah yang dilengkapi data test mekanika
tanah dari Laboratorium Mekanika Tanah USU.
3. Akrilik
Akrilik berfungsi sebagai bahan pemantau aliran, karena bahan ini
transparan sehingga dapat memantau arus/ aliran air pada flume.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:
1. Pompa
Pompa berfungsi untuk menaikkan air dari bejana ke dalam flume .
spesifikasi flume yang digunakan sebagai berikut :
Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa
Spesikasi
Name
D90LEK1281DB
KW
1.1
VOLT S
240
rev/min
2850
52
Universitas Sumatera Utara
hp
1.5
AMP S
8.8
RATING
MCR
(Sumber : Spesifikasi Pompa)
Dan gambar pompa dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Pompa Interdab DB 401 XHM/5B
2. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk menentukan satuan waktu yang ditentukan untuk
pengambila data kedalaman sedimentasi selama running berlangsung. Adapun
gambar stopwatch dapat dilihat pada Gambar 3.2 :
53
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Stopwatch
3. Hook and Point Gauge
Alat ini digunakan untuk mengukur kedalaman air dan kedalaman dasar
saluran yang terjadi dengan ujung runcing point gauge yang diturunkan hingga
kedalaman yang sudah terbentuk oleh aliran. Kedalaman sedimen diukur terhadap
waktu selama penelitian berlangsung, sedangkan kontur pergerakan sedimen dapat
dilihat setelah running selesai dilakukan. Point Gauge yang digunakan dapat
dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3.3 Hook and Point Gauge
4. Flume Prototype
Dalam penelitian ini, ada pengembangan pembuatan flume dengan
menggunakan triplek garuda foam dan rangkaian akrilik. Panjang flume yang
direncanakan oleh peneliti serta bentuk dari flume itu sendiri dapat dilihat pada
54
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 berikut :
Gambar 3.4 Tampak Flume Prototype
P = 1500 cm
L=
40 cm
t =
40 cm
T = 140 cm
Direncanakan dengan adanya daerah bangunan pendukung yang
dimodifikasi sesuai kebutuhan penelitian sedalam 15 cm serta panjang dan lebar
100 x 40 cm.
Gambar 3.5 Tampak Daerah Bangunan Pendukung
5. Kamera
Alat ini digunakan untuk pengambilan data berupa dokumentasi selama
berlangsungnya penelitian.
55
Universitas Sumatera Utara
6. Penggaris ,meteran dan alat lainnya
Alat ini bertujuan untuk mengukur panjang sedimen yang tertumpuk
sebelum dan sesudah pintu serta untuk mengukur tinggi material dasar dan
kedalaman aliran di sepanjang flume.
Gambar 3.6 Alat Kerja Tukang
3.3
Rancangan Penelitian
Metodologi yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini
adalah metode kuantitatif deskriptif, yaitu metode perhitungan dan penjabaran
hasil pengolahan data. Studi penelitian dilakukan sesuai urutan di bawah ini:
1. Studi Literatur
Rumusan-rumusan serta konsep-konsep teoritis dari berbagai literatur
dipelajari dan dipahami agar landasan teoritis terpenuhi dalam mengembangkan
konsep penelitian mengenai kajian sistem pintu klep otomatis.Hal ini akan
memudahkan untuk mengidentifikasi faktor-faktor dalam menentukan pengaruh
besar dimensi pintu klep otomatis tersebut.
2. Pengumpulan Data
56
Universitas Sumatera Utara
Pengumpulan data dalam penelitian ini meliputi:
Data-data yang digunakan berupa data ukuran pintu klep otomatis, jenis kayu dan
ban yang digunakan, serta berat jenis dari kayu dan ban tersebut. Disini peneliti
juga melihat data dari pintu klep fiber reshin pabrikan
3. Pengolahan Data
Setelah semua data yang dibutuhkan diperoleh, langkah selanjutnya adalah
pengolahan data. Data-data yang diperoleh dari hasil survei lapangan, hasil analisa
di laboratorium dan data-data yang telah di olah oleh suatu pusat penelitian akan
di hitung.
4. Analisa Data
Dari hasil pengolahan, dilakukan analisa data sehingga dapat diperoleh
kesimpulan akhir. Beberapa analisa tersebut berupa:
a. Kondisi sedimen pada pintu dan hilir
b. Pola sedimen yang diteliti
c. Model bangunan pendukung yang Ideal
5. Kesimpulan dan Saran
Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan data
diperoleh.
3.4
Prosedur Pelaksanaan Penelitian
3.4.1
Persiapan Peralatan
a. Persiapan material sedimen
Material dasar yang dipakai untuk penelitian adalah pasir, tanah, lempung
57
Universitas Sumatera Utara
yang dapat ditemukan pada umumnya. Nantinya, setiap material ini diuji
bergantian / masing-masing.
b. Pengecekan alat flume
Sebelum Flume Prototype digunakan, pengecekan akan kelengkapan alat
ini harus diperhatikan. Seperti ketersediaan air dalam bejana, kebersihan dasar
saluran dari material-material yang mengganggu saluran flume, pintu, pompa,
bangunan pendukung, dll. Gunanya adalah untuk mempermudah peneliti dalam
proses penelitian tersebut, agar tahap demi tahap pengujian tidak terhambat.
c. Pengecekan debit air pada flume
Pengecekan debit air yang dilakukan adalah dengan cara manual. Dimana
proses air yang jatuh melalui ujung saluran flume diletakkan pada sebuah wadah
berupa ember dengan satuan volume/detik yang ditiap pengambilan sample nya
dihitung per 5 detik menggunakan stopwatch. Pengambilan sample dilakukan
sebanyak 5 kali, sehingga didapat rerataan volume yang lebih akurat dari hasil
pengambilan sample. Lalu pengelolaan data tersebut memakai rumus umum untuk
mencari debit .
Q = V. A ............................................................................................................ (3.1)
Dimana ;
Q : Debit ( m3/s )
A : Luas Penampang Basah ( m2 )
V : Kecepatan ( m/s )
d. Kalibrasi Alat
Hal ini sangat perlu agar data yang peneliti peroleh adalah data yang
sesuai dengan data yang didapat nantinya pada perhitungan teoritis.
e. Penghamparan material sedimen
58
Universitas Sumatera Utara
Setelah semua material sedimen tersedia, maka selanjutnya penghamparan
tiap-tiap material. Dalam pengerjaannya, letakkan 20 kg / masing-masing material
pada jarak tertentu sebelum pintu air.
3.4.2
Percobaan Pendahuluan
Percobaan pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas debit
maksimum yang mampu diberikan oleh pompa. Dengan diketahui debit
maksimum, maka dapat menentukan debit yang akan digunakan. Dan untuk
mengetahui berapa volume kebutuhan air pada saat pengujian dilakukan.
3.4.3
Pelaksanaan Penelitian
Pada pelaksanaan penelitian direncanakan dengan menggunakan 2 model
bangunan pendukung:
1. Model Bangunan Pendukung Tipe I
Model bangunan pendukung ini tidak begitu spesifik dan tidak memiliki
model yang rumit. Model ini berbentuk datar sering dijumpai disetiap aliran
irigasi di Indonesia. Adapun model gambarnya dapat dilihat pada Gambar 3.7
Pintu
Bangunan pendukung tipe I
Gambar 3.7 Model A. Pendukung Tipe I
59
Universitas Sumatera Utara
2. Model Bangunan Pendukung Tipe Segitiga
Tipe dengan bangunan ini gunanya untuk menempatkan sedimen di dasar
saluran sebelum naik ke atas pintu air. Sehingga petani dapat mengontrol sedimen
secara rutin dapat dilihat pada Gambar 3.8
Pintu
Bangunan pendukung tipe II
Gambar 3.8 Model B. Pendukung Tipe II
Untuk lebih memastikan ada tidaknya sedimen pada daerah tersebut, maka
hasil pengujian dapat menjadi bahan referensi.
Langkah-langkah pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut :
a. Hamparkan sedimen pertama dalam saluran sebelum memasuki pintu air.
Jarak yang ditentukan adalah 2 m sebelum pintu air. Hamparkan sedimen
membentuk bukit-bukit sehingga keadaan sedimen sama dengan keadaan
nyata pada beberapa saluran irigasi yang terdapat banyak sedimentasi.
Kemudian ukur tinggi gundukan sedimen dengan alat Hook and Point
60
Universitas Sumatera Utara
Gauge Kemudian begitupula untuk sedimen berikutnya.
b. Pengaturan kecepatan aliran dengan variabel 0.05 m/s, 0.4 m/s ,
penyesuaian keadaan pompa dan saluran yang mungkin saja belum sesuai.
c. Analisa hasil pengamatan, seberapa jauh sedimen bergerak dari gundukan
yang tertahan dipintu ( vol P ) dan yang melewati pintu ( vol U ) dengan
menggunakan satuan waktu tiap 1 menit.
d. Gambar hasil gundungan yang bergerak pada dinding saluran , untuk
memudahkan proses penganalisaan.
e. Ukur kembali tingggi gundukan menggunakan Hook and Point Gauge dan
catat berapa jaraknya.
f. Matikan mesin , lalu hitung berapa volume sedimen yang bergerak dan
tertahan di tiap-tiap percobaan.
Untuk mempermudah pelaksaan penelitian, maka dibuatlah alur penelitian.
Secara lengkap baga alur penelitian model bangunan pendukung pintu air pak tani
berbahan jenis kayu dan ban sebagai pintu irigasi dapat dilihat pada Gambar 3.9
61
Universitas Sumatera Utara
3.5
Prosedur Uji Laboratorium
Start
• Memulai dengan
mempersiapkan
kelengkapan
peraktikum
Penghamparan sedimen
• Penghamparan sedimen
tanah dibagian hulu
dengan volume 0.02738
m3 ,berat 40 kg.
Bangunan Pendukung
• Menempatkan Bangunan
Pendukung pada tempatnya.
• Meletakkan pintu secara tegak
lurus terhadap bangunan
pendukung
Hidupkan pompa
• Mengatur bukaan pada tuas
untuk kec. 0.05-0.4 m/s
• Alat ukur kecepatan aliran
(current meter )
Pengamatan
• Pengamatan memantau daerah
pintu dan hilir. Pengamatan tebal
sedimentasi, dimensi dan pola
sedimentasi.
• pengamatan dilakukan selama 2
jam dari tiap sampel
Pengukuran
• Pengukuran tinggi muka
air menggunakan (Hook
and Point Gauge)
• Pengukuran ketinggian
DIlakukan pada hulu
(hu), pintu (hp), hilir (hi)
pengolahan data
• Pengolahan data berupa tinggi tebal
sedimentasi yang diubah menjadi sebuah
dimensi ruang sehingga diperoleh volume
dan berat sedimentasi
Selesai
• pengulangan kembali
percobaan kedua dan
seterusnya
Gambar 3.9 Prosedur Uji Laboratorium
62
Universitas Sumatera Utara
3.6 Diagram Alir Penelitian
Diagram alir pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
Start
Tinjauan Teoritis
Desain Model
Skripsi
Konstruksi Model
Kalibrasi Alat
dan Model
Pengujian Lab Test
Hasil Laboratorium
Analisis Data
A
63
Universitas Sumatera Utara
A
Output
Kesimpulan dan Saran
Stop
Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian
64
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Konstruksi Model
Konstruksi model memakai bahan triplek garuda form kualitas tinggi, dengan
ketebalan 0.9 mm. Yang mana model-model yang dibuat di letakkan pada daerah
tertentu .
4.1.1
Model
Banyak model-model bangunan pendukung yang ada dalam praktiknya. Dalam
penelitian ini kami menggunakan dua buah desain konstruksi bangunan
pendukung, yaitu :
Model Tipe I
Model ini menggunakan triplek garuda form dengan ketebalan 0.9 mm serta
panjang 1000 x 400 mm . Model ini diletakkan pada daerah yang telah tersedia ,
dapat dilihat pada Gambar 4.1
65
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Bangunan Pendukung Tipe I
Model Tipe II
Model ini menggunakan triplek garuda form dengan ketebalan 0.9 mm serta
panjang 1000 mm. Namun ada bagian berbentuk segitiga ruang yang memanjang
sejauh 600 mm terhadap bidang horizontalnya. Dimensi bentuk model pendukung
segitiga ini dapat dilihat pada Gambar 4.2
Gambar 4.2 Bangunan Pendukung Tipe II
Konstruksi Model
A. Tahap Awal
Tahap awal dari perakitan konstruksi model adalah dengan cara:
1. Membuat list pembelian bahan konstruksi.
Ada beberapa barang yang paling penting seperti triplek garuda form, akrilik,
kayu dan ban. Tujuan dari pembuatan list iini adalah sebagai hal yang sangat
66
Universitas Sumatera Utara
penting untuk mempermudah peneliti dalam pencarian bahan konstruksi di toko
bangunan.
2. Survei ketersediaan bahan konstruksi.
Setelah list pembelian telah selesai dipilih dan dibahas dengan dosen
pembimbing, selanjutnya dilakukan survei bahan ke panglong. Karena beberapa
bahan yang diperlukan adalah bahan yang jarang ditemukan di pasar masyarakat,
maka perlu melakukan pembelian indent (pesanan). Hal-hal ini yang mesti
dihindari sehingga proses atau tahap kedepannya dapat berjalan dengan baik.
3. Membeli bahan konstruksi dengan mutu tinggi.
Barang-brang atau bahan-bahan konstruksi yang dibeli di pasaran belum tentu
terjamin kualitasnya dari segi mutu. Oleh karena itu kami sangat berhati-hati
dalam memilih bahan yang berkualitas dengan mutu yang terjamin pula.
Pemilihan bahan sesuai standar SNI ataupun bahan dengan kualitas terbaik adalah
prioritas utama yang kami kedepankan. Karena model yang akan dibuat adalah
model dengan konstruksi yang kuat , baik dan tahan lama.
4. Menyiapkan planning kerja.
Setelah ketiga konsep tadi sudah terlaksana, maka dibuatlah persiapan planning
kerja. Dimana seluruh barang dan bahan tersebut diletakkan pada satu tempat
tertentu, yang dimana dapat mempermudah pekerjaan nantinya. Selain perletakan
67
Universitas Sumatera Utara
alat-alat kerja, kami membuat planning kerja yang dimana berfungsi agar
rangkaian kegiatan perakitan dapat berjalalan dengan baik.
Pengelasan kaki
meja saluran
Leveling kedaratan
meja
Pembuatan Kaki
Pengeboran kaki
kaku
Pemotongan triplek
Merangkai triplek
Flume protoype
Pembuatan Dinding
Saluran
Meletakkan saluran
pada meja
Pemasangan kaca
akrilik
Pembebanan pintu
Pemasangan pintu
Bangunan
pendukung
Pembuatan bejana
Merangkai Alat
Pendukung
pemasangan pompa
pemasangan pipa
dan selang
Gambar 4.3 Bagan Kegiatan Kerja
B. Tahap Pelaksanaan Perakitan
1. Perakitan Tahap I ( Kaki Besi )
a. Perakitan kaki besi digunakan sebagai dudukan saluran. Rangkaian
besi disatukan sepanjang 13.5 meter dengan lebar 0.6 meter dan tinggi
1 meter.
b. Rangkaian ini diletakkan di base plan. Karena lantai base plan tidak
rata, maka dilakukan leveling untuk meratakan titik 0 meter sampai
dengan titik 13.5 meter.
68
Universitas Sumatera Utara
c. Pengeboran kaki kaku berfungsi untuk menempatkan tiap-tiap variabel
kemiringan (s). ditiap lubang diberi baut untuk mengikat lempeng kaki
kaku ke kaki meja saluran. Kemiringan diambil per 5 cm ketinggian.
Variabel 0, 5, 10, 15 cm dari elevasi datar.
Proses Perakitan Tahap 1 ( kaki besi ) dapat dilihat pada Gambar 4.4
(a)
(b.1)
69
Universitas Sumatera Utara
(b.2)
(c)
Gambar 4.4 (a) Pengelasan meja, (b.1) Leveling Longitudinal, (b.2) Leveling
Cross, (c) Pemasangan kaki kaku (Sumber : Dokumentasi penelitian)
2. Perakitan Badan Saluran
a. Pemotongan triplek dibagi atas 3 bagian memanjang dalam 1 lembar
triplek. Ukuran triplek garuda form adalah 1.22 x 2.44 meter. Dua bagian
triplek uk. 0.41 x 2.44 meter sebagai dinding saluran dan satu uk. 0.40 x
2.44 meter sebagai dasar saluran.
b. Triplek tidak langsung disatukan disetiap sisinya, namun dibuat mal kayu
uk. 1 / 2 inci sesuai desain agar triplek dapat diletakkan dalam kondisi
kuat. Kayu sebagai mal tersebut disatukan sepanjang triplek menggunakan
paku uk. ½ inci. Jarak antar paku ke paku adalah 10 cm. Untuk
menyelesaikan rangkaian triplek sejauh 1500 cm dengan uk. 40 x 40 cm
digunakan 6 lembar triplek.
c. Meletakkan saluran diatas meja , dirangkai persegmen agar tidak terlalu
berat untuk diangkat ke meja. Terlebih dahulu diletakkan alas saluran,
kemudian dinding-dinding salurannya.
70
Universitas Sumatera Utara
d. Setelah itu pemasangan kaca akrilik. Fungsi akrilik ini adalah sebagai
tempat pengamat aliran di bagian ujung. Panjang segmen akrilik adalah
600 cm dengan tebal yang sama dengan triplek, yaitu 0.99 cm.
e. Sebelum memasang pintu, segmen bangunan pendukung terlebih dahulu
dimasukkan dan di letakkan ditempat yang telah dipersiapkan. Prosesnya,
hanya memakukan beberapa bagian dari tiap bangunan pendukung. Lalu
pemasangan pintu.menggunakan klep besi uk. ¾ inci sebanyak 4 buah
kondisi ini dibarengi dengan menggukan ban dan pemberian beban ke
dalam box pintu.
Proses pembuatan dinding saluran dapat dilihat pada Gambar 4.5
(a)
(b)
71
Universitas Sumatera Utara
(c.1)
(c.2)
(d)
(e)
Gambar 4.5 (a) Pemotongan triplek, (b) Merangkai triplek, (c.1),(c.2)
Meletakkan saluran pada meja, (d) Pemasangan kaca akrilik, (e) Pemasangan
pintu (Sumber : Dokumentasi penelitian)
3. Perakitan Alat Pendukung
a. Pembuatan bejana memakai bejana bekas yang ada di Laboratorium
Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Memakai dua buah bejana uk. 2 x
1 meter dan uk. 1x 1 meter. Dilakukan pengelasan dan pemotongan untuk
menyatukan dua bejana ini.
b. Pemasangan pompa dan sambungan pipa. Meletakkan pipa di bawah
saluran sepanjang 10 meter. Kemudian disambung memakai selang
kebagian pompa. Lalu pemasangan selang pompa ke bejana.
72
Universitas Sumatera Utara
Proses
merangkai alat pendukung dapat dilihat
pada
Gambar 4.6
(a)
(b)
Gambar 4.6 (a) Bak Air, (b) Pompa
C. Tahap Akhir
Pengetesan fungsional alat secara general. Pengetesan dilakukan ketika semua
alat telah terpasang. Pengetesan antara lain :
Pengetesan kecepatan air yang dapat digunakan.
Ketersediaan air agar tidak menghambat penelitian.
Pengetesan pintu, syarat tinggi air pada pintu harus 2/3 uk.pintu .
Pembebanan pintu untuk mengatur tinggi muka air di hulu.
Pengetesan bangunan pendukung . untuk melihat ada tidaknya kegagalan
dalam konstruksi bangunan pendukung.
4.1.2
Kalibrasi alat dan Model
Pengertian kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of
International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk
hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem
pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang
73
Universitas Sumatera Utara
sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu.
Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran
konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara
membandingkan terhadap standar ukur yang mampu telusur (traceable) ke standar
nasional untuk satuan ukuran dan/atau internasional.
Tujuan kalibrasi adalah untuk mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil
pengukuran dapat dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi/teliti
(standar primer nasional dan / internasional), melalui rangkaian perbandingan
yang tak terputus.
4.1.2.a Alat
Untuk kalibrasi peralatan praktikum yang digunakan beberapa alat ini telah
dilakukan kalibrasi, antara lain:
Hook and Point Gauge
Hook and Point Gauge yang digunakan, diperoleh dari Laboratorium Hidraulika
Universitas Sumatera Utara. Yang setiap tahunnya dikalibrasi sesuai kebutuhan
dan penggunaan alat tersebut. Alat ini berfungsi untuk dapat menentukan tinggi
kritis air yang mengalir pada saluran sehingga diperoleh hasil data yang akurat
untuk memudahkan dalam menganalisa data. Hook and Point Gauge yang
digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.7
74
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 Hook and Point Gauge
Current meter
Current meter adalah suatu alat yang digunakan untuk megukur kecepatan aliran
air. Alat ini digunakan dalam dunia pendidikan dan dalam dunia teknik sipil. Alat
yang sangat penting untuk perencanaan struktur bangunan air. Dari kecepatan air
kita ketahui debit, dari debit, kita bisa merancang dimensi saluran, dll.
Kalibrasi current meter yang digunakan telah dilakukan sebelum penelitian ini
berjalan. Kalibrasi disesuaikan agar dapat menghasilkan data yang compatible
berdasarkan jenis saluran yang dipergunakan.
Alat ini telah sesuai dengan jenis saluran yang dipergunakan, sesuai dengan
dimensi dan kecepatan air yang dilalui. Untuk penelitian ini, current meter
berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan aliran dalam saluran. Alat ini dipakai
karena fleksibilitas kerjanya dalam penelitian untuk merubah variabel-variabel
kecepatan agar mempermudah menentukan tiap-tiap variabel kecepatan. Current
meter yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.8
75
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Current Meter
Pompa Sorong
Pompa sorong yang dipakai telah dikalibrasi sebelumnya. Diperoleh dari
Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara.
4.1.2.b Model
Beberapa alat yang digunakan dirakit dan dirancang secara manual tanpa
pabrikasi, antara lain:
Flume Prototype
Dibuat di Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara , menggunakan
sebagian besar kayu dan triplek berkualitas tinggi. Terbentang sepanjang 1500 cm
dengan dimensi 40 x 40 cm. Flume ini telah dikalibrasi sesuai kebutuhan .
Sebelum penelitian ini dilaksanakan, peneliti melakukan survei kelayakan dimensi
pada salah satu saluran irigasi di daerah Binjai. Saluran yang diamati adalah
saluran tersier dari Bendungan Namu Sira-Sira terletak di Kabupaten Langkat,
Sumatera Utara. Kegiatan survey ini untuk memastikan keadaan saluran
sesungguhnya. Hasil survei dapat dilihat dalam bentuk dokumentasi yang tertera
pada Gambar 4.9
76
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.9 Gambar pengukuran saluran tersier
Desain Prototype saluran setelah dilakukan survei sebelumnya, dapat dilihat pada
gambar 4.10
Gambar 4.10 Flume Prototype
Pintu
Pintu klep adalah salah satu pintu air yang pengoperasiannya dilakukan secara
otomatis dengan membuka dan menutupnya pintu pada setiap perubahan muka air
baik diudik/hulu maupun dihilir.
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.11 kondisi pintu otomatis berbahan fiber resin
Pintu yang digunakan telah dikalibrasi sesuai standar yang ada , seperti dapat
dilihat dari beberapa dokumentasi hasil survei di lapangan. Pintu ini berada di area
kampus Universitas Sumatera Utara, lebih tepatnya pada saluran buangan pintu 1.
Dari hasil pengamatan dan survei pada bangunan air tersebut, maka dilakukan
kalibrasi dimensi pintu , ketahanan bahan pintu dan beban pintu.
Bangunan Pendukung
Bangunan pendukung dibuat menggunakan triplek garuda form berkualitas tinggi
dengan ketebalan 0.9 cm. kalibrasi dilakukan dengan penyesuaian dimensi
terhadap dasar saluran pada flume prototype.
78
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.12 Bangunan Pendukung
4.2 Pengujian ( Laboratory Test )
4.2.1
Operational Prosedure
Proses pelaksanaan praktikum cukup panjang, dilakukan di Laboratorium
Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Tahap-tahap pelaksanaan akan dijabarkan
sebagai berikut :
a. Bangunan I
Bangunan I adalah bangunan struktur berbentuk persegi panjang dengan ukuran
40 x 100 cm menggunakan triplek garuda form. Prosedur pelaksanaannya adalah
sebagai berikut:
Pastikan bahwa flume sudah horizontal.
Tempatkan bangunan pendukung berbentuk persegi panjang pada flume
secara horizontal terhadap dasar saluran flume.
Masukkan beban pada pintu sebesar 35 kg.
Pasang pintu otomatis, vertical terhadap dasar saluran flume.
Letakkan hook and point gauge di hulu saluran, lalu atur titik nol terhadap
dasar saluran.
Hidupkan pompa.
Atur bukaan pada tuas pompa, untuk menentukan variabel kecepatan
aliran air pada saluran.
79
Universitas Sumatera Utara
Masukkan sedimen berupa tanah merah seberat 40 kg. Lalu sedimen
disebar di daerah pengamatan sepanjang 1 meter dan sejauh 1.5 meter dari
pintu air otomatis.
Pengamatan konstan air, lalu hitung tinggi muka air di hulu
.
Area pengamatan adalah dua kali panjang pintu. Artinya sepanjang 80 cm
dari pintu.
Pengamatan dilakukan selama 2 jam disetiap variabel kecepatannya.
Ukur
tebal
hilir
sedimen
yang
tertahan
di
pintu
(
dan
di
menggunakan hook and point gauge. Adapun cara menghitung
tinggi air di hilir dengan cara menggenangkannya menggunakan jaring
tipis.
Catat data yang diperoleh dari percobaan.
Lakukan ulang praktikum dalam bentuk variabel yang lain sesuai
penelitian.
b. Bangunan II
Bangunan II adalah bangunan struktur berbentuk segi tiga dengan ukuran 40 x 60
x 5 cm menggunakan triplek garuda form. Prosedur pelaksanaannya adalah
sebagai berikut:
Pastikan bahwa flume sudah horizontal.
Tempatkan bangunan pendukung berbentuk segi tiga pada flume secara
horizontal terhadap dasar saluran flume.
Masukkan beban pada pintu sebesar 35 kg.
Pasang pintu otomatis, vertical terhadap dasar saluran flume.
80
Universitas Sumatera Utara
Letakkan hook and point gauge di hulu saluran, lalu atur titik nol terhadap
dasar saluran.
Hidupkan pompa.
Atur bukaan pada tuas pompa, untuk menentukan variabel kecepatan
aliran air pada saluran.
Masukkan sedimen berupa tanah merah seberat 40 kg. Lalu sedimen
disebar di daerah pengamatan sepanjang 1 meter dan sejauh 1.5 meter dari
pintu air otomatis.
Pengamatan konstan air, lalu hitung tinggi muka air di hulu
.
Area pengamatan adalah dua kali panjang pintu. Artinya sepanjang 80 cm
dari pintu.
Pengamatan dilakukan selama 2 jam disetiap variabel kecepatannya.
Ukur
hilir
tebal
sedimen
yang
tertahan
di
pintu
(
dan
di
menggunakan hook and point gauge. Adapun cara menghitung
tinggi air di hilir dengan cara menggenangkannya menggunakan jaring
tipis.
Catat data yang diperoleh dari percobaan.
Lakukan ulang praktikum dalam bentuk variabel yang lain sesuai
penelitian.
4.2.2
Hasil Laboratory Test
Hasil diperoleh setelah melaksanakan kegiatan praktikum selama kurang lebih
satu bulan dari tanggal 10 juli 2016 sampai 29 agustus 2016. Dilaksanakan di
Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Bentuk form yang dipakai
untuk mendapatkan data dapat dilihat dibawah ini :
81
Universitas Sumatera Utara
Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan tekanan
maksimum 20 psi )
Tabel 4.1 Hasil Percobaan I
Percobaan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
Tebal (hp) Tebal (hi)
hu (mm) Vu (mm)
(N)
(psi)
(mm)
(mm)
343.35
20
281
0.4
0.0025 0.0008
343.35
20
279
0.35
0.0035
0.001
343.35
20
276
0.3
0.004
0.0014
343.35
20
272
0.25
0.005
0.0018
343.35
20
269
0.2
0.006
0.0022
343.35
20
266
0.15
0.0072 0.0026
343.35
20
263
0.1
0.0082
0.003
343.35
20
260
0.05
0.0094 0.0032
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan minimum
0 psi )
Tabel 4.2 Hasil Percobaan II
Percobaan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
Tebal (hp) Tebal (hi)
hu (mm) Vu (mm)
(N)
(psi)
(mm)
(mm)
343.35
0
270
0.4
0.0035 0.0009
343.35
0
267
0.35
0.0045 0.0012
343.35
0
263.5
0.3
0.005
0.0015
343.35
0
260
0.25
0.0065 0.0019
343.35
0
257
0.2
0.0075 0.0024
343.35
0
255.5
0.15
0.0085 0.0028
343.35
0
253
0.1
0.0095 0.0032
343.35
0
250
0.05
0.012
0.0035
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
82
Universitas Sumatera Utara
Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan
tekanan maksimum 20 psi )
Tabel 4.3 Hasil Percobaan III
Perco
baan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
hu (mm) Vu (mm)
(N)
(psi)
343,35
20
279
0,4
343,35
20
277
0,35
343,35
20
275,5
0,3
343,35
20
274
0,25
343,35
20
271
0,2
343,35
20
268
0,15
343,35
20
266
0,1
343,35
20
263
0,05
tebal sediment
hp (mm)
2,35317E-07 0,003
5,13588E-07 0,0042
7,02654E-07 0,0048
1,09934E-06 0,0058
1,55026E-06 0,0067
2,23194E-06 0,0078
3,50127E-06 0,0094
6,34022E-06 0,01
hi (mm)
0,0003
0,0007
0,001
0,0012
0,0015
0,0017
0,002
0,0025
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan
tekanan
minimum 0 psi )
Tabel 4.4 Hasil Percobaan IV
Perco
baan
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
Vu
hu (mm)
(N)
(psi)
(mm)
343,35
0
270
0,4
343,35
0
267
0,35
343,35
0
265,5
0,3
343,35
0
264
0,25
343,35
0
260
0,2
343,35
0
258
0,15
343,35
0
256
0,1
343,35
0
253
0,05
tebal sediment
hp (mm)
6,03724E-07 0,0045
9,27967E-07 0,0054
1,44201E-06 0,0065
1,72152E-06 0,007
2,09686E-06 0,0076
2,98502E-06 0,0088
3,77816E-06 0,0097
1,09532E-05 0,015
hi (mm)
0,0005
0,0008
0,0011
0,0013
0,0017
0,0022
0,0028
0,0032
(Sumber; Hasil Laboratory Test)
83
Universitas Sumatera Utara
84
Universitas Sumatera Utara
4.2.3
Analisis Data
4.2.3.a Tabel Hasil Perhitungan
Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan tekanan maksimum 20 psi )
Tabel 4.5 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percobaa
n
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
(N)
(Psi)
343.35
20
281
0.4
343.35
20
279
0.35
343.35
20
276
0.3
343.35
20
272
0.25
343.35
20
269
0.2
343.35
20
266
0.15
343.35
20
263
0.1
343.35
20
260
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.0008
1.1687363
0.02594
38.45726808
0.00112
1.63623083
0.024212
36.35354273
0.00128
1.86997809
0.022036
33.82907232
0.0016
2.33747261
0.019412
30.65010957
0.00192
2.80496713
0.016276
26.81665449 0.002304
3.36596056
0.012692
22.23520818 0.002624
3.83345508
0.00866
16.99926954 0.003008
4.3944485
0.014656
21.4112491
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.000256
0.373995617
0.00032
0.467494522
0.000448
0.65449233
0.000576
0.841490139
0.000704
1.028487947
0.000832
1.215485756
0.00096
1.402483565
0.001024
1.495982469
0.00512
7.479912345
85
Universitas Sumatera Utara
Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan minimum 0 psi )
Tabel 4.6 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percoba W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
an
(N)
(Psi)
1
343.35
0
270
0.4
2
343.35
0
267
0.35
3
343.35
0
263.5
0.3
4
343.35
0
260
0.25
5
343.35
0
257
0.2
6
343.35
0
255.5
0.15
7
343.35
0
253
0.1
8
343.35
0
250
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.00112
1.63623083
0.025972
37.94302411
0.00144
2.10372535
0.024148
35.27830533
0.0016
2.33747261
0.022068
32.23959094
0.00208
3.03871439
0.01938
28.31263696
0.0024
3.50620891
0.016212
23.6844412
0.00272
3.97370343
0.012596
18.4017531
0.00304
4.44119795
0.008532
12.46457268
0.00384
5.60993426
0.01824
26.6471877
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.000288
0.420745069
0.000384
0.560993426
0.00048
0.701241782
0.000608
0.888239591
0.000768
1.121986852
0.000896
1.30898466
0.001024
1.495982469
0.00112
1.636230825
0.005568
8.134404675
86
Universitas Sumatera Utara
Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan tekanan maksimum 20 psi )
Tabel 4.7 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percoba W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
an
(N)
(Psi)
1
343.35
20
279
0.4
2
343.35
20
277
0.35
3
343.35
20
275.5
0.3
4
343.35
20
274
0.25
5
343.35
20
271
0.2
6
343.35
20
268
0.15
7
343.35
20
266
0.1
8
343.35
20
263
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.026321269 38.45327784
0.024749261 36.15669934
0.022888564 33.43837026
0.020642639 30.15725274
0.018011515 26.31338909
0.014962793 21.85944967
0.011303471 16.51347148
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
0.00096273 1.4064738
0.00134801 1.96933234
0.0015407 2.25083456
0.00186192 2.72012409
0.00215112 3.14262186
0.00250472 3.65919874
0.00301932 4.41098914
0.00321466 4.69636263
0.01660319 24.2559372
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.000096
0.140248356
0.000224
0.327246165
0.00032
0.467494522
0.000384
0.560993426
0.00048
0.701241782
0.000544
0.794740687
0.00064
0.934989043
0.0008
1.168736304
0.003488
5.095690285
87
Universitas Sumatera Utara
Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan minimum 0 psi )
Tabel 4.8 Tabel Hasil Pengolahan Data
Percobaa
n
1
2
3
4
5
6
7
8
W pintu Pressure
hu (mm) Vu (m/s)
(N)
(Psi)
343.35
0
270
0.4
343.35
0
267
0.35
343.35
0
265.5
0.3
343.35
0
264
0.25
343.35
0
260
0.2
343.35
0
258
0.15
343.35
0
256
0.1
343.35
0
253
0.05
Σ
(Sumber: Hasil Perhitungan)
Vol (hu)
volume (m3)
berat (kg)
0.02738
40
0.025775652 37.65617571
0.023786232 34.74979037
0.021347381 31.18682469
0.018683836 27.29559675
0.015699416 22.93559666
0.012169109 17.77809978
0.008157261 11.91710845
Vol (hp)
volume (m3)
berat (kg)
0.00144435 2.11007703
0.00173342 2.53238973
0.00208685 3.04872171
0.00224755 3.28348506
0.00244042 3.5652594
0.00282631 4.12900893
0.00311585 4.55200667
0.00482343 7.04665185
0.02071817 30.2676004
Vol (hi)
volume (m3)
berat (kg)
0.00016
0.233747261
0.000256
0.373995617
0.000352
0.514243974
0.000416
0.607742878
0.000544
0.794740687
0.000704
1.028487947
0.000896
1.30898466
0.001024
1.495982469
0.004352
6.357925493
88
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Matrix Data Penelitian
Bangunan
Pendukung
percobaan Kondisi Pintu
Beban pintu
(kg)
Tekanan
(psi)
I
Pintu dengan
ban
35
20
II
Pintu tanpa
ban
35
0
Tipe I (
Kondisi dasar
saluran
normal/ datar)
Kecepatan
aliran (m/s)
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
hp 1 (mm)
0.0025
0.0035
0.004
0.005
0.006
0.0072
0.0082
0.0094
0.0035
0.0045
0.005
0.0065
0.0075
0.0085
0.0095
0.012
Perolehan Data
hp 2 (mm)
hi (mm)
0.0008
0.001
0.0014
0.0018
0.0022
0.0026
0.003
0.0032
0.0009
0.0012
0.0015
0.0019
0.0024
0.0028
0.0032
0.0035
(Sumber : Hasil Penelitian)
89
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Matrix Data Penelitian
Bangunan
Pendukung
percobaan Kondisi Pintu
Beban pintu
(kg)
Tekanan
(psi)
I
Pintu dengan
ban
35
20
II
Pintu tanpa
ban
35
0
Tipe II (
Kondisi dasar
saluran
menanjak/
segitiga)
Kecepatan
aliran (m/s)
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
hp 1 (mm)
0.003
0.0042
0.0048
0.0058
0.0067
0.0078
0.0094
0.01
0.0045
0.0054
0.0065
0.007
0.0076
0.0088
0.0097
0.015
Perolehan Data
hp 2 (mm)
2.35317E-07
5.13588E-07
7.02654E-07
1.09934E-06
1.55026E-06
2.23194E-06
3.50127E-06
6.34022E-06
6.03724E-07
9.27967E-07
1.44201E-06
1.72152E-06
2.09686E-06
2.98502E-06
3.77816E-06
1.09532E-05
hi (mm)
0.0003
0.0007
0.001
0.0012
0.0015
0.0017
0.002
0.0025
0.0005
0.0008
0.0011
0.0013
0.0017
0.0022
0.0028
0.0032
(Sumber : Hasil Penelitian)
90
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.b Pengolahan Data dan Grafik
Pengolahan data memanfaatkan volume dan berat dari sedimen yang tertahan di
masing-masing spot pengamatan. Menggunakan alat-alat sebagai berikut:
Hook And Point Gauge
Mistar
Ember
Timbangan
Beberapa perhitungannya adalah sebagai berikut:
a. Perhitungan volume dan berat sedimen di hulu.
Volume Hulu
Untuk mencari volume pada hulu, dilakukan dengan menggunakan ember. Rumus
mecari volume ember adalah
..................................................................................... (4.1)
Berat Hulu
Menghitung berat sedimen menggunakan timbangan.
b. Perhitungan volume dan berat sedimen di pintu.
Volume di Pintu
Untuk mencari volume pada daerah pintu, dilakukan dengan menggunakan
pengamatan pola bentuk sedimen. Pada bangunan tipe I, pola sedimennya
berbentuk persegi panjang dengan pengukuran tebal,panjang dan lebar. Pada
bangunan tipe II, pola sedimennya berbentuk persegi panjang dan ada
90
Universitas Sumatera Utara
penumpukan berbentuk limas segitiga. Rumus mecari volume masing-masing
volume adalah:
Volume balok
:
........................................................................................................ (4.2)
Volume Prisma segitiga
:
......................................................................................................... (4.3)
Berat di Pintu
Menghitung berat sedimen dengan mencari massa jenis terlebih dahulu. Rumus
yang digunakan adalah:
................................................................................................................ (4.4)
c. Perhitungan volume dan berat sedimen di hilir.
PERHITUNGAN
1. BANGUNAN I
a. Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan
tekanan maksimum 20 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.5 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
91
Universitas Sumatera Utara
Vol sediment
= 0.02738 m3
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0025)
V = 0.0008 m3
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.0008
M = 1.168736304 kg
Volume sedimen di hilir (hi)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0008)
V = 0.000256 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
92
Universitas Sumatera Utara
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.000256
M = 0.373995617 kg
0,0035
0,003
Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan
hu
I
260; 0,003008
263; 0,002624
vol. sedimen (m3)
0,0025
266; 0,002304
0,002
volume ( hp )
volume ( hi )
269; 0,00192
272; 0,0016
0,0015
260; 0,001024
263; 0,00096
266; 0,000832
269; 0,000704
272; 0,000576
0,001
0,0005
276; 0,00128
279; 0,00112
[X VALUE]; [Y
VALUE]
276; 0,000448
279; 0,00032
281; 0,000256
0
260
265
270
275
Tinggi muka air hu (mm)
280
285
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
Gambar 4.14 Sketsa Pola Sedimentasi
93
Universitas Sumatera Utara
Kondisi sedimen dapat dilihat pada Gambar 4.15 :
Gambar 4.15 Kondisi sedimen pada Bangunan I (20 psi)
b. Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan minimum
0 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.6 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
Vol sediment
= 0.02738 m3
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0035)
V = 0.00112 m3
94
Universitas Sumatera Utara
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.00112
M = 1.636230825 kg
Volume sedimen di hilir (hi)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (2 x 0.4) x (0.4) x (0.0009)
V = 0.000288 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.000288
M = 0.420745069 kg
95
Universitas Sumatera Utara
0,0045
0,004
Perbandingan Vol. (hp) dgn (hi) berdasarkan
hu
II
250; 0,00384
vol. sedimen (m3)
0,0035
253; 0,00304
255,5; 0,00272
257; 0,0024
260; 0,00208
0,003
0,0025
0,002
volume (hp)
volume (hi)
263,5; 0,0016
267; 0,00144
0,0015
270; 0,00112
250; 0,00112
253; 0,001024
255,5; 0,000896
257; 0,000768
260; 0,000608
263,5; 0,00048
267; 0,000384
270; 0,000288
0,001
0,0005
0
250
255
260
265
Tinggi muka air hu (mm)
270
275
Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
Gambar 4.17 Sketsa Pola Sedimentasi
96
Universitas Sumatera Utara
Kondisi sedimen dapat dilihat pada Gambar 4.18 :
Gambar 4.18 Kondisi sedimen pada Bangunan I (0 psi)
2. BANGUNAN II
a. Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan
tekanan maksimum 20 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.7 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
Vol sediment
= 0.02738 m3
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
Volume 1
V =PxLxt
V = 2L x L x t
97
Universitas Sumatera Utara
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.003)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.003)
V = 0.000962 m3
volume 2
V = La x t
V =
xt
=
r = 0.003025528
t
=
t
= 0.000392196
x 0.4
V =
V = 0.000000235317 m3
volume total = volume 1 +volume 2
= 0.000962 + 0.000000235317
= 0.000963 m3
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.000963
M = 1.406474 kg
98
Universitas Sumatera Utara
Volume sedimen di hilir (hi)
V = 2L x L x t
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.0003)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.0003)
V = 0.00009625 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.00009625
M = 0.140613 kg
0,0035
0,003
Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan
hu
263; 0,00321466
266; 0,003019322 III
vol. Sedimen (m3)
0,0025
268; 0,002504722
volume ( hp )
271; 0,002151125
0,002
274; 0,001861925
volume ( hi )
275,5; 0,001540696
277; 0,001348008
0,0015
279;
0,000962731
0,001
263; 0,0008
266; 0,00064
268; 0,000544 271; 0,00048
0,0005
0
263
265
267
269
271
273
274; 0,000384
275,5; 0,00032
277; 0,000224
279; 0,000096
275
277
279
281
Tinggi muka air hu (mm)
Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
99
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20 Sketsa Pola Sedimentasi
Kondisi sedimen dapat dilihat pada
Gambar 4.21 :
Gambar 4.21 Kondisi sedimen pada Bangunan II (20 psi)
b. Percobaan II
( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan
minimum 0 psi ) Data I
Data diperoleh dari percobaan, dapat dilihat pada tabel 4.8 , adapun perhitungan
dari analisa data tersebut adalah
W pintu
= 35 kg x 9.81 = 343.35 N
Berat Sedimen
= 40 kg
Lebar pintu
= 40 cm = 0.4 m
Vol sediment
= 0.02738 m3
100
Universitas Sumatera Utara
ρ
= 1460.92038
Volume sedimen di pintu (hp)
Volume 1
V = 2L x L x t
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.0045)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.0045)
V = 0.001444 m3
volume 2
V = La x t
V =
xt
=
r = 0.004549723
V =
t
=
t
= 0.000670804
x 0.4
V = 0.0000006037236 m3
volume total = volume 1 +volume 2
= 0.001444 + 0.0000006037236
= 0.0014443 m3
101
Universitas Sumatera Utara
Berat sedimen di pintu (hp)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.0014443
M = 2.110077 kg
Volume sedimen di hilir (hi)
V =PxLxt
V = 2L x L x t
V = (R+ 0.2) x (0.4) x (0.0005)
V = (0.60208+0.2) x (0.4) x (0.0005)
V = 0.00016 m3
Berat sedimen di hilir (hi)
ρ =M/V
M=ρxV
M = 1460.92038 x 0.00016
M = 0.233747 kg
102
Universitas Sumatera Utara
0,005
Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan
hu
253; 0,004823433
IV
vol. Sedimen (m3)
0,004
volume ( hp )
256; 0,003115849
258; 0,002826307
0,003
volume ( hi )
260; 0,00244042
0,002
264; 0,002247546
265,5; 0,00208685
267; 0,001733421
253; 0,001024
0,001
256; 0,000896
258; 0,000704
260; 0,000544
0
253
255
257
259
261
263
270;
0,001444348
264; 0,000416
265,5; 0,000352
267; 270;
0,000256
0,00016
265
267
269
Tinggi muka air
Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Vol. (hp) dan (hi) berdasarkan ketinggian air
(hu)
Gambar 4.23 Sketsa Pola Sedimentasi
Kondisi sedimen dapat dilihat pada Gambar 4.24 :
103
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.24 Kondisi sedimen pada Bangunan II (0 psi)
4.3.4
Output Pembahasan Hasil Penelitian
Hasil ilmiah dari perhitungan dan analisa penelitian ini adalah penggunaan model
terbaik sesuai data yang telah diperoleh sebelumnya, agar dapat menjelaskan
secara ilmiah bagaimana pola dan bentuk pengendapan sedimen di pintu maupun
di hilir dari bagian saluran irigasi.
Menurut data yang diperoleh dari hasil percobaan menggunakan bangunan
pendukung tipe II, design ini lebih efektif digunakan ketika pintu menggunakan
pintu otomatis. Karena pengendapan sedimen lebih besar volumenya di pintu (hp)
dan volume sedimen yang terbawa ke hilir (hi) lebih kecil, dibandingkan dengan
design bangunan pendukung tipe I yang volume sedimennya lebih kecil tertahan
di bagian pintu (hp) dan membawa sedimen ke hilir (hi) lebih banyak.
Untuk memperjelas kondisi penelitian dan output yang diharapkan, kami coba
membuat beberapa analisa antara lain:
a. Analisa pengamatan arus dan bentuk atau pola sedimentasi
Penganalisaan ini secara visual terhadap sedimen yang bergerak di pintu maupun
hilir saluran.
Kondisi Bg. Tipe I
104
Universitas Sumatera Utara
Sedimen tidak dapat tertahan sepenuhnya pada bangunan pendukung di pintu (hp),
menyebabkan sebagian besar sedimen dengan partikel yang besar terbawa ke hilir
(hi). Pola sedimen yang terpantau adalah berbentuk persegi panjang ruang, karena
model dasar saluran yang landai.
Kondisi Bg. Tipe II
Sedimen dapat tertahan di pintu (hp) dengan pola menumpuk berbentuk segitiga
ruang. Menyebabkan partikel lanau yang melewai pintu terbawa ke hilir (hi).
b. Analisa data
Dilihat dari data yang diperoleh dari pengamatan, didapatlah perbandingan dari
tiap kondisi percobaaan. Pada Gambar 4.25, dapat dilihat kondisi Volume di
Perbandingan Vol.(hp) tiap-tiap kondisi
0,006
0,005
vol.bag.1max
253; 0,004823433
Vol.Sedimen (m3)
vol.bag.1min
0,004
250; 0,00384
253
0,003
0,002
0,001
vol.bag.2max
vol.bag2.min
263; 0,00321466
256
260; 0,003008 266
258
255,5
263
268
260
257
264 266
271
265,5
260
269
274
267
263,5
272
275,5
270
267
276277
270
279
279
281
0
250
255
260
265
270
tinggi muka air hu (mm)
275
280
pintu.
Gambar 4.25 Grafik Perbandingan vol. (hp) pada setiap percobaan
Dilihat dari data yang diperoleh dari pengamatan, didapatlah perbandingan dari
tiap kondisi percobaaan. Pada Gambar 4.26, dapat dilihat kondisi Volume di hilir.
105
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan Vol.(hp) tiap-tiap kondisi
0,0012
250; 0,00112
253
253; 0,001024
0,001
vol.bag.1max
260; 0,001024
263
vol.bag.1min
Vol. Sedimen (m3)
255,5
256
0,0008
266
263; 0,0008
257
258
269
272
268
263,5
264
267
265,5
0,0004
vol.bag2.min
266
260
260
0,0006
vol.bag.2max
267
0,0002
271
276
274
275,5
270
279
281
277
270
279
0
250
255
260
265
270
275
280
285
Tinggi Muka Air hu (mm)
Gambar 4.26 Grafik Perbandingan vol. (hi) pada setiap percobaan
1. Dari hasil pengolahan data didapat sedimen terbesar yang terjadi dibagian
pintu Bangunan Pendukung Tipe II (0 psi) sebesar 30.2676 kg dan yang
terendah pada bagian pintu Bangunan Pendukung Tipe I (20 psi) sebesar
21.41125 kg.
2. Dari hasil pengolahan data didapat sedimen terbesar yang terjadi dibagian
hilir Bangunan Pendukung Tipe I (0 psi) sebesar 8.134405 kg dan yang
terendah pada bagian hilir Bangunan Pendukung Tipe II (20 psi) sebesar
5.09569 kg.
106
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1.
Pola sedimen pada bangunan pendukung tipe I berpola mengikuti dasar
saluran yang landai. Sedangkan pola sedimen pada bangunan pendukung tipe
II berpola mengkuti dasar saluran, namun penumpukan sedimen banyak
terjadi pada bagian sambungan bangunannya.
2.
Gambaran bagi kedua kondisi tipe bangunan pendukung adalah terdapat
perbedaan yang signifikan terhadap jumlah sedimen yang tertahan di pintu
maupun yang melewati pintu.
3. Dari hasil data yang telah diperoleh, kondisi model bangunan pendukung tipe
II lebih ideal digunakan karena sedimen mudah tertumpuk di depan pintu
sehingga mudah untuk dibilas secara manual, besar sedimen yang tertumpuk
24.25594 kg. Namun tidak menghambat kerja pintu secara otomatis, karena air
mengalir dengan semestinya tanpa ada hambatan dari sedimen. Dimana
sedimen yang mengarah ke hilir (hi) lebih kecil sebesar 5.09569 kg dibanding
model tipe I yang sebesar 7.479912 kg.
107
Universitas Sumatera Utara
5.2. Saran
1. Untuk lebih mendapatkan kondisi bentuk bangunan yang lebih ideal, perlu
beberapa penelitian lanjutan dengan model yang berbeda-beda.
2. Perlu spesifikasi pompa yang baik agar penelitian dapat dijalankan dengan
waktu pengamatan yang lebih lama.
3. Lebih banyak penelitian mengenai pemodelan bangunan pendukung,
sehingga memperbanyak referensi untuk pengaplikasiannya.
4. Agar penelitian berikutnya dapat merumuskan desain secara teori, sehingga
dimensi dapat dibuat sesuai teori perhitungan.
5. Semoga penelitian ini dapat teraplikasi secara sempurna untuk memudahkan
setiap Petugas Penjaga Pintu Air (P3A) dalam pengontrolan sedimen
108
Universitas Sumatera Utara