MODEL PINTU PAK TANI BERBAHAN KAYU DAN BAN SEBAGAI PINTU IRIGASI TUGAS AKHIR. Disusun oleh : MUDRIKAH

Transkripsi

1 MODEL PINTU PAK TANI BERBAHAN KAYU DAN BAN SEBAGAI PINTU IRIGASI TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaiaan Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : MUDRIKAH BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ABSTRAK Kawasan kepulauan Indonesia mempunyai potensi daerah rawa yang cukup besar. Luas lahan rawa di Indonesia diperkirakan 33,4 juta ha, yang terdiri atas 20 juta ha rawa pasang surut dan 13,4 juta ha rawa lebak (Didi, 2005). Untuk memanfaatkan daerah rawa ini, pemerintah telah mengembangan lahan pertanian di daerah pasang surut, untuk menunjang swasembada pangan. Kondisi muara sungai umumnya bertopografi datar, jauh dari pemukiman penduduk serta dipengaruhi pasang surut air laut. Di daerah seperti ini penggunaan pintu geser atau pintu sejenis yang dilakukan dengan tenaga manusia tidak sesuai. Pada saat muka air dari hulu tinggi, pintu harus dibuka, sehingga bila letak pintu jauh dari pemukiman akan menyulitkan dalam pengoperasiannya. Oleh karena itu, pemilihan pintu klep otomatis (flap gate) cocok digunakan untuk kondisi tersebut. Penelitian dilaksanakan pada bulan Juni sampai Agustus 2016 yang bertempat di Laboratorium Hidraulika Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil. Urutan penelitian dibedakan menjadi dua bagian utama, yaitu penelitian secara fisik, dilaksanakan di Laboraturium Hidrolika Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik dengan pengamatan dan pencatatan fenomena yang ada pada model dan penelitian secara hipotetik dan analitik, dilaksanakan dengan tujuan menemukan beberapa variabel yang saling berpengaruh. Pada penelitian yang telah dilakukan dengan memvariasikan kecepatan aliran (0.1 m/s, 0.15 m/s, 0.2 m/s, 0.25 m/s, 0.3 m/s, 0.35 m/s, dan 0.4 m/s) dan tekanan ( 0 psi dan 20 psi) dengan luas pintu 40 cm x 40 cm, maka didapatkan hasil percobaan berupa tinggi muka air di hulu, tinggi muka air di pintu, tinggi muka air di hilir, dan sudut bukaan pintu. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa pintu pak tani dapat memenuhi tinggi bukaan air yang diinginkan yaitu 2 3 dari tinggi pintu yaitu cm pada saat berat pintu sebesar 41 kg, dengan berat pintu sebesar 6 kg dan beban sebesar 35 kg yaitu tinggi terpenuhi sebesar 281 mm dan semakin besar tekanan dan volume udara pada ban, maka akan semakin besar daya angkat yang terjadi. Kata Kunci : Flap gate, pintu Pak Tani 2

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (SI) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Model Pintu Pak Tani Berbahan Kayu dan Ban Sebagai Pintu Irigasi Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu: 1. Kepada keluarga besar saya, Ayah saya Syamsul Bahri dan Ibunda saya Halimah Nasution yang selalu mengirimkan do a, serta telah bekerja keras untuk menguliahkan kedua anaknya. Terimakasih juga kepada adik saya Lia Lizara,Amd yang telah memberikan semangat untuk saya agar menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Alferido Malik selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku koordinator sub jurusan Teknik 3

4 Sumberdaya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc dan bapak Ivan Indrawan, ST. MT. selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 6. Bapak Ivan Indrawan, ST. MT., Bapak Sayed Iskandar Muda, ST. MT., dan ibu Nursyamsi, ST. MT. yang telah mencurahkan pengalaman dan pengetahuannya mengenai penelitian ini, serta meluangkan sedikit waktunya untuk membantu menyukseskan penelitian ini. 7. Kepada abang-abang angkatan 2007 Teknik Sipil, Dhani Aprisal Ritonga, Rizky Yowa Kinara,dan Ari Yusman Manalu, yang telah memberikan semangat dan dukungannya dari awal kuliah sampai selesai. 8. Kepada kawan seperjuangan angkatan 2010 Teknik Sipil, Tri Kumalasari, Jihaddan, Irfan, Taslim, Hardi, Dara, Dhaka, Uus, Andry, Nardis, Maulana, Syahru, Arif, Nugek, Umri, Irul, Naurah, Frans, Dwi, Eben, Abdul, Lamhot, Rizqan, Afiz, Tria, Ijep, Fander, Lutfi, Derry, Yudha, Bekka, Dice, Acong, Kaka, Onik, Pocan, Bhoris, Iqbal, ricky, serta temanteman angkatan 2010 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terimakasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 9. Kepada abang angkatan 2008, bang Ibnu dan bang Ozik, teman-teman angkatan 2011, Musdi, Tandem, Taufiq, Barly, bang Kobol, Mancung, Bara, Aldo, Rae, Ridho, Suped, Wahyu, Ilham, bang Dian, Hilmen, Imfim, dan Mudek, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. Terutama kepada Muhammad Eky Raditio yang selalu memberikan 4

5 semangat dan kerjasamanya dari awal hingga akhir penelitian dan pengerjaan tugas akhir ini. 10. Kepada adik-adik angkatan 2013, Farras, Alif, Tiwi, Indah, Kumbang, Hafiz, Fadel, Syawali, Rizka Amalia, Angel, Adil, Firman, Herru Riski, Zharfan, untuk adik-adik 2014, rido, romji, rajib, gading, dan dharma untuk semangat yang telah diberikan selama ini. 11. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 12. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. 13. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. 5

6 Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, 2016 Penulis Mudrikah

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR......x DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR NOTASI... xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Pembatasan Masalah Manfaat Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Mekanika Fluida dan Hidraulika Sifat-Sifat Air Aliran Invisid dan Viskos Aliran Kompresibel dan Tak Kompresibel Aliran Laminer dan Turbulen Aliran Mantap dan Tak Mantap Aliran Seragam dan Tak Seragam

8 2.2.6 Aliran Satu, Dua dan Tiga Dimensi Aliran Rotasional dan Tak Rotasional Aliran Kritis, Subkritis, dan Superkritis Fluida Statik Barometer Gaya Hidrostatis di Permukaan Tenaga Apung dan Daya Aping Prinsip Archimedes Stabilitas Rendaman Dan Benda Apung Persamaan Bernoulli Debit Aliran Analisis Dimensional dan Kesamaan Hidraulik Analisis Dimensional Model Hidraulik Geometrik Similitude Kinematik Similitude Dinamik Similitude Jenis-jenis pintu air Pintu Otomatis Pintu Manual Pintu Sorong Pintu Radial Pintu Skot Balok Pompa

9 2.12 Kayu Sifat Utama Kekuatan Kayu Ciri Umum Kayu Damar Laut BAB III METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Bahan dan Alat Penelitian Bahan Penelitian Alat penelitian Rancangan Penelitian Kegiatan Penelitian Persiapan Peralatan Percobaan Pendahuluan Pelaksanaan Penelitian Diagram Alir Pelaksana Penelitian BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Tinjauan Teoritis Konstruksi Model Kalibrasi alat dan Model Alat Model Pengujian ( Laboratory Test ) Operational Prosedure

10 4.4.2 Hasil Laboratory Test Data Praktikum Grafik dan Dokumentasi Penelitian BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 (a) Aliran Viskos dan (b) Aliran Invisid... 5 Gambar 2.2 (a) Aliran Laminar dan (b) Aliran Turbulen... 7 Gambar 2.3 Menunjukkan Kecepatan Sebagai Fungsi Waktu Pada Suatu Titik Dalam Aliran Turbulen Untuk (a) Aliran Mantap dan (b) Tak Mantap... 8 Gambar 2.4 (a) Aliran Seragam dan (b) Aliran Tak Seragam... 9 Gambar 2.5 (a) Aliran 1 Dimensi, (b) Aliran 2 Dimensi, dan (c) Aliran 3 Dimensi Gambar 2.6 (a) Aliran Rotasional dan (b) Tak Rotasional Gambar 2.7 Hubungan Antara Debit dan Tinggi Air pada Kondisi Energi Spesifik konstan Gambar 2.8 Gelombang (a) Aliran Sub Kritis, (b) Aliran Kritis, dan (c) Aliran Super Kritis Gambar 2.9 Barometer Gambar 2.10 Elemen zat cair bergerak sepanjang garis arus Gambar 2.11.a Kecepatan Aliran Melalui Pipa Gambar 2.11.b Kecepatan Aliran Melalui Saluran Terbuka Gambar 2.12 Grafik koefisien K untuk debit tenggelam Gambar 2.13 (a) Pintu Sorong, (b) Penampang Pintu Sorong, dan (c) Arah Aliran Pada Pintu Sorong Gambar 2.14 Koefisien debit μ masuk permukaan pintu datar atau lengkung Gambar 2.15 Koefisien debit untuk aliran di atas skot balok potongan segi empat (C v 1.0)

12 Gambar 2.16 Aliran di Bawah Pintu Sorong dengan Dasar Horizontal Gambar 2.17 Klasifikasi Pompa Gambar 3.1 Bentuk Pintu Otomatis Gambar 3.2 (a) Ban Pada Percobaan Pertama dan (b) Ban Pada Percobaan Kedua Gambar 3.3 (a) Batu Guli dan (b) Plat Besi Gambar 3.4 Hook and Point Gauge Gambar 3.5 Flume Prototype Gambar 3.6 Currentmeter Gambar 3.7 Pompa Interdab DB 401 XHM/5B Gambar 3.8 Barometer Gambar 3.9 Pintu klep otomatis Gambar 3.10 Diagram Alir Tugas Akhir Gambar 4.1 Konstruksi Model Pintu Air Gambar 4.2 Bagan Kegiatan Kerja Gambar 4.3 (a) Pengelasan meja, (b.1) Leveling Longitudinal, (b.2) Leveling Cross, (c) Pemasangan kaki kaku (Sumber : Dokumentasi penelitian) Gambar 4.4 (a) Pemotongan triplek, (b) Merangkai triplek, (c.1), (c.2) Meletakkan saluran pada meja, (d) Pemasangan kaca akrilik, (e) Pemasangan pintu (Sumber : Dokumentasi penelitian) Gambar 4.5 (a) Bak Air, (b) Pompa Gambar 4.6 Hook and Point Gauge Gambar 4.7 Current Meter

13 Gambar 4.8 Gambar pengukuran saluran tersier Gambar 4.9 Flume Prototype Gambar 4.10 kondisi pintu otomatis berbahan fiber resin Gambar 4.11 Pintu Otomatis Berbahan Kayu dan ban Gambar 4.12 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan I Praktikum I Gambar 4.13 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan II Praktikum I Gambar 4.14 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan III Praktikum I Gambar 4.15 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan IV Praktikum I Gambar 4.16 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan I Praktikum II Gambar 4.17 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan II Praktikum II Gambar 4.18 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan III Praktikum II Gambar 4.19 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan IV Praktikum II Gambar 4.20 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan I Praktikum III Gambar 4.21 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan II Praktikum III

14 Gambar 4.22 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan III Praktikum III Gambar 4.23 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan IV Praktikum III Gambar 4.24 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.25 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.26 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.27 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.28 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.29 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.30 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.31 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.32 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hlir dan (b) pengukuran tinggi muka air di hilir Gambar 4.33 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.34 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.35 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.36 Perbandingan tinggi muka air di hilir

15 Gambar 4.37 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.38 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.39 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.40 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.41 (a) Proses Perhitungan Tinggi Muka Air di Hilir, (b) Perhitungan Tinggi Muka Air di Hulu, dan (c) Sudut Pintu Gambar 4.42 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.43 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.44 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.45 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.46 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.47 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.48 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data Gambar 4.49 Perbandingan tinggi muka air di hilir Gambar 4.50 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hulu, (b) pengukuran tinggi muka air di hilir, dan (c) pengukuran sudut pintu air

16 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa Tabel 4.1 Hasil Percobaan I Tabel 4.2 Hasil Percobaan II Tabel 4.3 Hasil Percobaan III Tabel 4.4 Hasil Percobaan IV Tabel 4.5 Hasil Percobaan I Tabel 4.6 Hasil Percobaan II Tabel 4.7 Hasil Percobaan III Tabel 4.8 Hasil Percobaan IV Tabel 4.9 Hasil Percobaan I Tabel 4.10 Hasil Percobaan II Tabel 4.11 Hasil Percobaan III Tabel 4.12 Hasil Percobaan IV Tabel 4.13 Hasil penelitian (percobaan 1, percobaan 2, dan percobaan 3)

17 DAFTAR NOTASI γ air = Berat jenis air ( N m 3) μ = Koefisien debit ρcair = Massa jenis zat cair (kg/m 3 ) ρr p a = Rasio massa jenis (kg/m³) = Tekanan (Pa) = Bukaan pintu (m) a = Percepatan (m/s 2 ) a m = Percepatan pada model (m/s 2 ) a p = Percepatan pada prototipe (m/s 2 ) A = Luas Penampang (m 2 ) Am = Luas model (m 2 ) Ap = Luas prototipe (m 2 ) Ar = Rasio luas (m 2 ) b C d C v E r F Fa Fr = Lebar pintu (m) = Koefisien debit = Koefisien kecepatan dating = Rasio elastisitas (N/m 2 atau Pascal) = Gaya (Newton) = Gaya apung (N) = Rasio gaya inersia (N) g = Percepatan gravitasi (m/s 2 ) h 1 = Kedalaman air di depan pintu di atas ambang (m) 2

18 h cg h i h p h u K L Lm Lp L r M M m M p Q Qm Qp T Tm Tp Tr V = Kedalaman pusat gravitasi (m) = Hitung tinggi muka air di hilir (m) = Hitung tinggi muka air di pintu dan di hilir(m). = Hitung tinggi muka air di hulu (m) = Faktor aliran tenggelam = Panjang (m) = Panjang model (m) = Panjang prototype (m) = Rasio panjang (m) = Massa (kg) = Massa model (kg) = Massa prototipe (kg) = Debit (m 3 /s) = Debit pada model (m 3 /s) = Debit pada prototipe (m 3 /s) = Waktu (s) = Waktu pada model (s) = Waktu pada prototipe (s) = Rasio waktu (s) = Kecepatan (m s) Vb = Volume benda yang tercelup (m 3 ) Vm Vr = Kecepatan pada model (m s) = Rasio kecepatan (m s) W = Berat benda sebenarnya (Kg.m/s 2 ) 3

19 Ws = Berat benda dalam zat cair (Kg.m/s 2 ) 4