TUGAS AKHIR ANALISIS NUMERIK GERUSAN LOKAL PADA PILAR (Studi Kasus Pilar Persegi dan Pilar Lingkaran, Aliran Subkritik)

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS NUMERIK GERUSAN LOKAL PADA PILAR (Studi Kasus Pilar Persegi dan Pilar Lingkaran, Aliran Subkritik) Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Jenjang Strata-1 (S1), Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Disusun Oleh : M. RIZKI FIRDAUS NIM : JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2017 i

2 HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO : MENYELESAIKAN SESUATU YANG SUDAH SAYA MULAI ADALAH SESUATU YANG MUTLAK UNTUK SAYA PERSEMBAHAN : Penulis mempersembahkan Tugas Akhir ini untuk : 1. Ibunda Hj. Nurmah dan Ayahanda Drs. H. Mustamin Ibrahim tercinta yang telah menjadi perantara Allah yang paling pokok dalam mendukung dengan penuh kasih sayang dan kesabaran. 2. Abang tercinta Armansyah, kakak tercinta Laila Miratunnisa, abang Adi Indra Sholihin, dan kakak Iffa Nurhidayah yang selalu mendoakan dan selalu memberi mendukung. Semoga kita bisa menjadi kebanggaan untuk keluarga. 3. Sahabat dan keluarga saya di Jogja Kurniawan, Wahid, Risky, Alit, Yogi, Nurman, Visnu, Maya, Bela, Lita, Putri, Rarat, Tiwi, Uli, Rehni, dan Via yang berjuang bersama untuk sukses. 4. Sahabat yang sudah saya anggap sebagai keluarga Rama dan Alit 5. Kakak Dian dan Iman yang mrupakan saudara dari kampung halaman yang bersama sama merantau ke jogja dan merupakan teman nongkrong 6. Teman teman kost Mas Lutfi, Mas Rian, Mas Ahong, Mas Maulana, Mas Evan, Mas Boim, Amri, Bayu, Bagus, Yoga, Oky, Afiq, Bagas, Agam, Bang Novan, Risdi yang sudah menjadi teman ngobrol saya selama 4 tahun ini. 7. Mentor terbaik Mas Azmi, yang bukan hanya pembimbing tapi juga teman ngobrol yang baik. 8. Sahabat seperjuangan Penelitian Suikogako, Tim iric, Tim Hecras dan Tim Fisik, khususnya Cikal, Dedy, Fadli, Septya, Nini, Rizqia, Arwan, Dea, Anisa, Arie, Adit, Dhani, Anjelita, dll yang berjuang bersama menyelesaikan penelitian. 9. Kelas D Sipil Teman dan sahabat selama menempuh kuliah bersama. 10. Seluruh rekan-rekan seperjuangan Teknik Sipil ii

3 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xii INTISARI... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Rumusan Masalah... 2 C. Tujuan Penelitian... 2 D. Manfaat Penelitian... 3 E. Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 BAB III LANDASAN TEORI... 7 A. Gerusan Mekanisme Gerusan Gerusan Lokal Pola Gerusan Lokal di Sekitar Pilar Faktor Yang Mempengaruhi Gerusan B. Aliran Debit Aliran Kecepatan Aliran Rata-rata Bilangan Reynolds Bilangan Froude Koefisien Kekasaran Manning C. Pilar jembatan D. IRIC: Nays2DH Karakteristik Model Aliran iii

4 2. Karakteristik Pemodelan Transportasi Sedimen dan Perubahan Dasar Sungai Lain-lain Persamaan dalam Aliran Aliran BAB IV METODE PENELITIAN A. Studi Literatur B. Data Hasil Pengujian Laboratorium C. Alur Simulasi Penelitian D. Alur Simulasi Penelitian E. Langkah-Langkah Simulasi Iric Nays2DH E. Skenario Running BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Penelitian B. Analisis Kecepatan Aliran C. Analisis Arah Kecepatan Aliran D. Analisis Elevasi Dasar Saluran Tinjauan Potongan I-I Tinjauan Potongan II-II Tinjauan Potongan III-III Tinjauan Potongan IV-IV BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iv

5 DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Mekanisme Aliran Akibat Pola Aliran Air di Sekitar Pilar... 7 Gambar 3.2 Hubungan kedalaman gerusan dengan waktu... 8 Gambar 3.3 Hubungan kedalaman gerusan dengan kecepatan geser... 8 Gambar 3.4 Pola kedalaman gerusan lokal pada pilar jajar genjang Gambar 3.5 Pola kedalaman gerisan lokal pada pilar bulat Gambar 3.6 Pola kedalaman gerisan lokal pada pilar bujur sangkar Gambar 3.6 Kedalaman gerusan setimbang di sekitar pilar fungsi ukuran butir relative untuk kondisi aliran air bersih Gambar 4.1 Tampak atas flume Gambar 4.2 Tampak samping flume Gambar 4.3 Model pilar lingkaran dan persegi Gambar 4.4 Kedalaman aliran kondisi subkritik Gambar 4.5 Model simulasi software iric:nays2dh Gambar 4.6 Flowchart simulasi model matematik Gambar 4.7 Tampilan awal Dekstop Gambar 4.8 Tampilan pemilihan solver Gambar 4.9 Tampilan pemilihan grid Gambar 4.10 Tampilan pemilihan tipe grid line Gambar 4.11 Cross Section Shape Gambar 4.12 Channel Shape Parameters Gambar 4.13 Bed and Channel Shape Gambar 4.14 Tampilan grid Gambar 4.15 Tampilan membuat pilar Gambar 4.16 Kotak dialog Select file to import Gambar 4.17 Kotak dialog Polygon Import Setting Gambar 4.18 Pilar bentuk persegi setelah di input kedalam software iric Nays2DH Gambar 4.19 Pilar bentuk lingkaran setelah di input kedalam software iric Nays2DH Gambar 4.20 Tampilan copy obstacle Gambar 4.21 Pilihan polygon value Gambar 4.22 Membuat dasar pilar tetap Gambar 4.23 Pilih Movable Bed Gambar 4.24 Manning s roughness coeffision Gambar 4.25 Input nilai koefisien manning v

6 Gambar 4.26 Tampilan untuk mengatur calcilation condition Gambar 4.27 Tampilan Solver Type Gambar 4.28 Menu Boundary Condition Gambar 4.29 Tampilan untuk memasukkan debit Gambar 4.30 Tampilan menu Time Gambar 4.31 Tampilan Solver Type Gambar 4.32 Menu Simulation Gambar 4.33 Tampilan running iric: Nays2DH Gambar 5.1 Penampang saluran pada simulasi software iric Nays2DH Gambar 5.2 Bentuk pilar jembatan pada simulasi software iric Nays2DH Gambar 5.3 Hasil simulasi software iric : Nays2DH 1.0 dengan output velocity (ms-1) pada waktu ke-179 detik pilar bentuk persegi Gambar 5.4 Hasil analisa vektor kecepatan aliran di sekitar pilar persegi model fisik 59 Gambar 5.5 Gambar 5.6 Hasil simulasi software iric : Nays2DH 1.0 dengan output velocity (ms-1) pada waktu ke-179 detik pilar bentuk lingkaran Hasil analisa vektor kecepatan aliran di sekitar pilar lingkaran model fisik Gambar 5.7 Hasil pola aliran pada bentuk pilar persegi untuk model matematik Gambar 5.8 Pola aliran dari hulu sampai hilir pilar persegi model fisik Gambar 5.9 Hasil pola aliran pada bentuk pilar lingkaran untuk model matematik Gambar 5.10 Pola aliran dari hulu sampai hilir pilar lingkaran model fisik Gambar 3.1 Mekanisme Aliran Akibat Pola Aliran Air di Sekitar Pilar... 7 Gambar 3.2 Hubungan kedalaman gerusan dengan waktu... 8 Gambar 3.3 Hubungan kedalaman gerusan dengan kecepatan geser... 8 Gambar 3.4 Pola kedalaman gerusan lokal pada pilar jajar genjang Gambar 3.5 Pola kedalaman gerisan lokal pada pilar bulat Gambar 3.6 Pola kedalaman gerisan lokal pada pilar bujur sangkar Gambar 3.6 Kedalaman gerusan setimbang di sekitar pilar fungsi ukuran butir relative untuk kondisi aliran air bersih Gambar 4.1 Tampak atas flume Gambar 4.2 Tampak samping flume Gambar 4.3 Model pilar lingkaran dan persegi Gambar 4.4 Kedalaman aliran kondisi subkritik Gambar 4.5 Model simulasi software iric:nays2dh Gambar 4.6 Flowchart simulasi model matematik Gambar 4.7 Tampilan awal Dekstop Gambar 4.8 Tampilan pemilihan solver vi

7 Gambar 4.9 Tampilan pemilihan grid Gambar 4.10 Tampilan pemilihan tipe grid line Gambar 4.11 Cross Section Shape Gambar 4.12 Channel Shape Parameters Gambar 4.13 Bed and Channel Shape Gambar 4.14 Tampilan grid Gambar 4.15 Tampilan membuat pilar Gambar 4.16 Kotak dialog Select file to import Gambar 4.17 Kotak dialog Polygon Import Setting Gambar 4.18 Pilar bentuk persegi setelah di input kedalam software iric Nays2DH Gambar 4.19 Pilar bentuk lingkaran setelah di input kedalam software iric Nays2DH Gambar 4.20 Tampilan copy obstacle Gambar 4.21 Pilihan polygon value Gambar 4.22 Membuat dasar pilar tetap Gambar 4.23 Pilih Movable Bed Gambar 4.24 Manning s roughness coeffision Gambar 4.25 Input nilai koefisien manning Gambar 4.26 Tampilan untuk mengatur calcilation condition Gambar 4.27 Tampilan Solver Type Gambar 4.28 Menu Boundary Condition Gambar 4.29 Tampilan untuk memasukkan debit Gambar 4.30 Tampilan menu Time Gambar 4.31 Tampilan Solver Type Gambar 4.32 Menu Simulation Gambar 4.33 Tampilan running iric: Nays2DH Gambar 5.1 Penampang saluran pada simulasi software iric Nays2DH Gambar 5.2 Bentuk pilar jembatan pada simulasi software iric Nays2DH Gambar 5.3 Gambar 5.4 Gambar 5.5 Gambar 5.6 Hasil simulasi software iric : Nays2DH 1.0 dengan output velocity (ms-1) pada waktu ke-179 detik pilar bentuk persegi Hasil analisa vektor kecepatan aliran di sekitar pilar persegi model fisik Hasil simulasi software iric : Nays2DH 1.0 dengan output velocity (ms-1) pada waktu ke-179 detik pilar bentuk lingkaran Hasil analisa vektor kecepatan aliran di sekitar pilar lingkaran model fisik Gambar 5.7 Hasil pola aliran pada bentuk pilar persegi untuk model matematik vii

8 Gambar 5.8 Pola aliran dari hulu sampai hilir pilar persegi model fisik Gambar 5.9 Hasil pola aliran pada bentuk pilar lingkaran untuk model matematik Gambar 5.10 Pola aliran dari hulu sampai hilir pilar lingkaran model fisik Gambar 5.11 Hasil elevasi dasar model matematik untuk pilar bentuk lingkaran Gambar 5.12 Hasil analisa kontur elevasi dasar disekitar pilar bentuk lingkaran pada model fisik Gambar 5.13 Hasil elevasi dasar model matematik untuk pilar bentuk lingkaran Gambar 5.14 Hasil analisa elevasi dasar disekitar pilar bentuk persegi pada model fisik Gambar 5.15 Potongan elevasi dasar saluran hulu pilar pada setiap bentuk pilar lingkaran (a) dan persegi (b) Gambar 5.16 Grafik elevasi dasar saluran potongan I-I hulu pilar bentuk bentuk bentuk lingkaran hasil penelitian model fisik dan matematik Gambar 5.17 Grafik elevasi dasar saluran potongan I-I hulu pilar bentuk persegi hasil penelitian model fisik dan matematik Gambar 5.18 Grafik elevasi dasar saluran potongan II-II tengah pilar bentuk lingkaran hasil penelitian model fisik dan matematik Gambar 5.19 Grafik elevasi dasar saluran potongan II-II tengah pilar bentuk persegi hasil penelitian model fisik dan matematik Gambar 5.20 Grafik elevasi dasar saluran potongan III-III hilir pilar 1 bentuk lingkaran hasil penelitian model fisik dan matematik Gambar 5.21 Grafik elevasi dasar saluran potongan III-III hilir pilar 1 bentuk persegi hasil penelitian model fisik dan matematik Gambar 5.22 Grafik elevasi dasar saluran potongan IV-IV hilir pilar 2 bentuk lingkaran hasil penelitian model fisik dan matematik Gambar 5.23 Grafik elevasi dasar saluran potongan IV-IV hilir pilar 2 bentuk persegi hasil penelitian model fisik dan matematik viii

9 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Koefisien kekasaran manning Tabel 3.2 Koefisien faktor bentuk pilar Tabel 4.1 Parameter Hidraulik Tabel 5.1 Perbandingan kecepatan aliran di sekitar pilar persegi Tabel 5.2 Perbandingan kecepatan aliran di sekitar pilar lingkaran ix