Pemodelan 3 Dimensi Garis Freatik Di Dalam Bendungan Urugan.

(1)

vii

Universitas Kristen Maranatha

ABSTRAK

Aplikasi grafis 3 dimensi garis freatik di dalam bendungan urugan

menggunakan drainase merupakan suatu aplikasi perhitungan dibidang

teknik sipil, khususnya pada bidang geoteknik dan hidroteknik. Hasil

analisis dari aplikasi ini berupa

Phreatic Surface

didalam sebuah

bendungan urugan. Metode grafis dipakai untuk menentukan garis freatik

(garis aliran teratas pada rembesan bendungan). Selain itu aplikasi ini

dapat diterapkan pada bendungan urugan yang memiliki banyak lapisan

tanah. Aplikasi grafis 3 dimensi garis freatik dibuat dengan menggunakan

bahasa pemrograman Java, yaitu bahasa pemrograman yang sudah

berorientasi objek. Aplikasi ini merupakan aplikasi

desktop. Pembuatan

aplikasi ini terbukti dapat memberikan gambaran 3 dimensi permukaan

garis freatik secara jelas, mengurangi tingkat kesalahan dalam proses

perhitungan secara manual dan waktu yang digunakan menjadi lebih

singkat dan efisien.

(2)

viii

ABSTRACT

3-D graphics applications phreatic line in a earth dam using drainage is an

application in th field of civil engineering, particularly in the areas of

geotechnic and hydrotechnic. The result from this application is a Phreatic

Surface in a earth dam. Graphical method is used to determined phreatic

line (top flow line). Also this application can be applied to the earth dam

that has many layers of soil. This application created using the Java

programming language, the language is object-oriented programming.

This application is a desktop base application. Creation of this application

is shown to give a three dimensional surface of the phreatic line is clear,

reducing the error rate in the manual calculation process and time used to

be more concise and efficient.

(3)

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iv

PRAKATA ... v

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT_{... viii}

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Pembahasan ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Sumber Data ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Bendungan ... 5

2.2 Jenis-Jenis Bendungan ... 7

2.3 Rembesan Air Melalui Tubuh Bendungan Urugan ... 11

2.4 Unified Modeling Language (UML) ... 16

2.5 Use Case Diagram ... 17

2.6 Activity Diagram ... 20

2.7 Class Diagram ... 22

2.8 Java ... 23

2.9 Java Foundation Class ... 24

2.10 Java Input/Output (I/O) ... 25

2.11 Java 2D API ... 28

2.12 Java 3D API ... 28

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Use Case ... 31

3.2 Skenario ... 32

3.3 Activity Diagram ... 42

3.3.1 Activity Diagram New Design ... 42

3.3.2 Activity Diagram Save ... 43

3.3.3 Activity Diagram Open ... 44

3.3.4 Activity Diagram Start Analyzing ... 45

3.3.5 Activity Diagram XY-Plotted ... 46

3.3.6 Activity Diagram Report ... 47

3.3.7 Activity Diagram About ... 48

3.3.8 Activity Diagram Render 3D ... 48

3.3.9 Activity Diagram Start Render ... 49

3.3.10 Activity Diagram Exit ... 50

3.3.11 Activity Diagram Refresh ... 51

(4)

x

3.3.13 Activity Diagram Clear Text ... 53

3.3.14 Activity Diagram Use ... 53

3.3.15 Activity Diagram Calculate ... 54

3.3.16 Activity Diagram Count Coefficient Permeability ... 55

3.3.17 Activity Diagram Check ... 55

3.3.18 Activity Diagram Add Row ... 56

3.3.19 Activity Diagram Delete Row ... 57

3.3.20 Activity Diagram Clear ... 57

3.4 Class Diagram ... 58

3.5 Rancangan Desain Antar Muka ... 59

3.6 Studi Kasus ... 70

BAB IV HASIL PENELITIAN 4.1 Implementasi ... 79

BAB V PEMBAHASAN DAN UJI COBA PENELITIAN 5.1 Pembahasan ... 96

5.2 Uji Coba Hasil Penelitian ... 99

5.2.1 Uji User ... 99

5.2.2 Pembahasan Uji Coba Hasil Penelitian ... 100

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan ... 102

6.2 Saran ... 102

DAFTAR PUSTAKA ... 103

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Tipe bendungan urugan ... 9

Gambar 2 Phreatic Surface didalam sebuah bendung urugan tipe homogen tanpa drainase ... 11

Gambar 3 Faktor koreksi untuk downstream face (muka hilir bendung) ... 13

Gambar 4 Sebuah drainase horizontal pada bagian tumit (hilir) ... 14

Gambar 5 Jenis-jenis drainase dengan sudut yang berbeda pada hilir bendungan ... 14

Gambar 6 Arah aliran rembesan searah dengan lapisan tanah ... 16

Gambar 7 Arah aliran rembesan tegak lurus terhadap lapisan tanah ... 16

Gambar 8 Simbol Actor ... 16

Gambar 9 Simbol Use Case ... 18

Gambar 10 Contoh Use Case Diagram ... 19

Gambar 11 Contoh Activity Diagram ... 21

Gambar 12 Contoh Class Diagram ... 22

Gambar 13 Penerjemahan dan Pengeksekusian program Java ... 23

Gambar 14 Struktur hirarki Java Input/Output (I/O) ... 26

Gambar 15 Struktur hirarki InputStream ... 26

Gambar 16 Struktur hirarki OutputStream ... 27

Gambar 17 Proses kerja Java I/O ... 27

Gambar 18 Perbandingan antara VRML, Java 3D dan OpenGL ... 29

Gambar 19 Use Case Phreatic Surface Analysis Software ... 31

(5)

xi

Gambar 21 Activity Diagram Save ... 43

Gambar 22 Activity Diagram Open ... 44

Gambar 23 Activity Diagram Start Analyzing ... 45

Gambar 24 Activity Diagram XY-Plotted ... 46

Gambar 25 Activity Diagram Report ... 47

Gambar 26 Activity Diagram About ... 48

Gambar 27 Activity Diagram Render 3D ... 49

Gambar 28 Activity Diagram Start Render ... 49

Gambar 29 Activity Diagram Exit... 50

Gambar 30 Activity Diagram Refresh ... 51

Gambar 31 Activity Diagram Cancel ... 52

Gambar 32 Activity Diagram Clear Text ... 53

Gambar 33 Activity Diagram Use ... 54

Gambar 34 Activity Diagram Calculate ... 54

Gambar 35 Activity Diagram Count Coefficient Permeability ... 55

Gambar 36 Activity Diagram Check ... 56

Gambar 37 Activity Diagram Add Row ... 56

Gambar 38 Activity Diagram Delete Row ... 57

Gambar 39 Activity Diagram Clear ... 57

Gambar 40 Class Diagram Phreatic Surface Analysis Software ... 58

Gambar 41 Main Menu... 59

Gambar 42 New Design Dialog ... 60

Gambar 43 Open Dialog ... 60

Gambar 44 Main Menu – File Menu ... 61

Gambar 45 Exit Program ... 61

Gambar 46 Save Dialog ... 62

Gambar 47 Main Menu – About Menu ... 62

Gambar 48 About ... 63

Gambar 49 Input Data Design Frame ... 63

Gambar 50 Progress Bar analyzing ... 64

Gambar 51 Error Input ... 64

Gambar 52 Save and show report ... 65

Gambar 53 Cancel Design ... 65

Gambar 54 Canvas Result ... 66

Gambar 55 Analytical Method Frame ... 66

Gambar 56 3D Settings Frame ... 67

Gambar 57 3 Dimensional Viewer Frame... 68

Gambar 58 Input Frame tab Permeability Test ... 69

Gambar 59 Studi kasus dengan cara manual ... 70

Gambar 60 Studi kasus dengan menggunakan software ... 71

Gambar 61 Hasil perhitungan dengan menggunakan software 2D ... 72

Gambar 62 Hasil perhitungan dengan menggunakan software 3D ... 72

Gambar 63 Nilai koordinat hasil perhitungan software ... 73

Gambar 64 Lapisan tanah dengan masing-masing nilai k ... 73

Gambar 65 Data percobaan falling head dan constant head... 76

Gambar 66 Koefisien permeabilitas hasil percobaan constant head ... 77

Gambar 67 Koefisien permeabilitas hasil percobaan falling head ... 77

Gambar 68 Hasil perhitungan koefisien permeabilitas ekivalen ... 78

Gambar 69 Welcome Dialog ... 79

Gambar 70 Main Menu (Implementasi) ... 80

Gambar 71 Project Question Dialog ... 81

Gambar 72 Tampilan Design Data jika memilih tombol “Yes” ... 81

(6)

xii

Gambar 74 Tampilan report PDF format ... 83

Gambar 75 Tampilan Open Dialog jika memilih tombol “No” ... 84

Gambar 76 Tampilan Cancel Design ... 84

Gambar 77 Tampilan Proyek Loading Frame ... 85

Gambar 78 Tampilan Frame Hasil ... 86

Gambar 79 Tampilan XY-Plotted... 87

Gambar 80 Tampilan utama fitur “File” ... 88

Gambar 81 Tampilan utama fitur “About” ... 88

Gambar 82 Tampilan About ... 89

Gambar 83 Tampilan Save File Dialog ... 90

Gambar 84 Tampilan Exit Dialog... 90

Gambar 85 Tampilan Button Render 3D ... 91

Gambar 86 Tampilan 3D Settings ... 92

Gambar 87 Tampilan 3D Viewer ... 93

Gambar 88 Tampilan Permeability test frame ... 94

Gambar 89 Perubahan Save and show dialog report ... 100

Gambar 90 Penambahan Menu Help ... 101

Gambar 91 File Help yang ditampilkan ... 101

DAFTAR TABEL

Tabel I Simbol-Simbol Activity Diagram ... 21

Tabel II Fitur JFC ... 24

Tabel II Fitur JFC (lanjutan) ... 25

Tabel III Angka koordinat hasil perhitungan ... 71

Tabel IV New Design ... 96

Table V File Menu ... 96

Table V File Menu (lanjutan) ... 97

Tabel VI Input Data Design ... 97

Tabel VI Input Data Design (lanjutan) ... 98

Tabel VII Kuesioner User ... 99

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A KUISIONER

(7)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bendungan adalah setiap penahan buatan, jenis urugan atau jenis

lainnya, yang menampung air baik secara alamiah maupun buatan

termasuk fondasi,

embankment, bangunan pelengkap dan peralatannya.

Sedangkan bendungan tipe urugan adalah bendungan yang terbuat dari

bahan urugan dari

borrow area yang dipadatkan dengan menggunakan

vibrator roller atau alat pemadat lainnya pada setiap hamparan dengan

tebal tertentu.

Ada beberapa tipe bendungan urugan diantaranya adalah

bendungan urugan homogen, bendungan urugan zonal dan bendungan

urugan batu dengan membran. Dibandingkan dengan jenis-jenis lain,

maka bendungan urugan mempunyai keistimewaan sebagai berikut :

a. Pembangunannya dapat dilaksanakan pada hampir semua

kondisi geologi dan geografi yang dijumpai.

b. Bahan

–

bahan untuk tubuh bendungan dapat digunakan

batuan yang terdapat di sekitar lokasi calon bendungan.

Rembesan pada bendungan urugan adalah aliran air didalam tubuh

bendungan yang dapat memberikan efek buruk pada bangunan

bendungan tersebut. Rembesan terjadi karena adanya pori-pori yang

terdapat pada material bendungan ataupun karena angka koefisien

permeabilitas pada material tersebut terlalu besar. Diperlukan perhitungan

yang akurat dalam menentukan angka koefisien permeabilitas, karena

pada kenyataannya tanah dalam suatu area tertentu dapat terdiri dari

banyak lapisan, sehingga angka koefisien permeabilitas menjadi

bervariasi pada tiap lapisannya.

(8)

2

Universitas Kristen Maranatha

Saat ini umumnya orang menginginkan visualisasi yang jelas atas

segala sesuatu, karena itu akan dibuat suatu pemodelan 3 dimensi dari

garis freatik untuk membantu kontraktor dan konsultan di bidang teknik

sipil mendapatkan gambaran mengenai lokasi dimana awal mula

rembesan terjadi.

Sistem aplikasi yang dibuat dapat pula membantu para kontraktor

maupun konsultan dalam mengurangi

human error

saat mendisain suatu

bendungan dengan data tanah berjumlah banyak. Pada umumnya

kesalahan pada cara manual terjadi karena kesalahan dalam pembacaan

suatu tabel dengan jumlah data yang banyak atau kesalahan dalam

konversi satuan atau hal

–

mendasar lainnya.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan diteliti adalah sebagai berikut :

1. Belum ada visualisasi dari garis freatik untuk memperjelas

rembesan dalam suatu bendung urugan.

2. Banyak kesalahan yang dibuat dalam perhitungan secara manual

dan waktu pengerjaan yang dibutuhkan lama.

3. Bendung urugan terdiri dari banyak lapisan tanah sehingga analisis

menjadi kompleks.

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai adalah :

1. Membuat aplikasi 3 dimensi garis freatik didalam bendungan

urugan.

2. Membuat aplikasi dengan menggunakan Java 3D.

(9)

3

Universitas Kristen Maranatha

1.4 Batasan Masalah

Ruang lingkup pembahasan adalah terbatas pada visualisasi 3

dimensi objek bendungan urugan.

1.5 Sumber Data

Sumber data untuk penelitian ini diperoleh berdasarkan literatur dari

buku, laboratorium dan internet. Sedangkan untuk pengujian aplikasi

dilakukan dengan metoda kuesioner.

1.6 Sistematika Penulisan

Secara garis besar laporan Tugas Akhir ini terdiri dari tiga bagian,

yaitu bagian awal, isi dan akhir. Bagian awal berisi halaman judul, lembar

pengesahan, kata pengantar, lembar pernyataan persetujuan publikasi

karya ilmiah, surat pernyataan orisinalitas karya, abstrak, daftar isi, daftar

gambar, daftar tabel, dan daftar lampiran.

Bagian isi terdiri enam bab yaitu:

Bab I Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas secara singkat mengenai latar

belakang, rumusan masalah, tujuan pembahasan, ruang lingkup

kajian, sumber data, dan sistematika penulisan secara global.

Bab II Landasan Teori

Pada bab ini akan diuraikan mengenai landasan teorotis tentang

tujuan pelaporan. Kemudian dibahas juga mengenai unsur-unsur

serta teori-teori yang terlibat dalam pembuatan sistem berbasis

desktop.

Bab III Analisis dan Perancangan Sistem

Pada bab ini, akan dibahas mengenai

use case diagram beserta

scenario,

activity diagram,

class diagram, serta rancangan

tampilan (user interface) aplikasi.

(10)

4

Universitas Kristen Maranatha

Pada bab ini, akan dibahas mengenai implementasi dari

user

interface.

Bab V Evaluasi

Pada bab ini, akan diperlihatkan pengujian sistem oleh target user

dan pembahasan hasil kuesioner.

Bab VI Penutup

(11)

102

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN

6.1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian dapat disimpulkan sebagai

berikut :

1. Aplikasi ini berhasil menampilkan garis freatik 3 dimensi didalam

bendungan urugan.

2. Bahasa pemrograman Java mempermudah pembuatan aplikasi 3 dimensi.

3. Aplikasi ini dapat mengurangi kesalahan yang sering terjadi dalam

perhitungan manual dan perhitungan menjadi lebih cepat dan efisien.

4. Aplikasi ini mampu menghitung parameter tanah dari percobaan

laboratorium

constant head

dan

falling head serta mencari nilai koefisien

permeabilitas ekivalen dari banyak lapisan tanah.

6.2 Saran

Adapun saran dari laporan tugas akhir ini adalah dilakukan

pengembangan yang lebih jauh terhadap aplikasi Phreatic Surface Analysis

ini, seperti :

1. Penambahan fitur animasi air pada hasil 3 dimensi.

2. Penambahan fitur untuk analisis tingkat lanjut dengan jenis

bendung yang berbeda.

(12)

103

DAFTAR PUSTAKA

Bouvier, D. J. (1999). Getting Started with the Java 3D API. 2550 Garcia

Avenue, Mountain View, California 94043-1100 U.S.A: Sun

Microsystem, Inc.

Craig, R. (1974).

Soil Mechanics. 25-28 Buckingham Gate, London: Van

Nostrand Reinhold Company Ltd.,.

Deffeyes, S. (2001). Java 3D joy ride. IBM Corporation.

Holtz, R. D., & Kovacs, W. D. (1981).

An Introductional to Geotechnical

Engineering. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall.

Jonathan Knudsen, P. N. (2005).

Learning Java, 3rd Edition. Gravenstein

Highway North, Canada: O'Reilly.

Lowe, D. (2005).

Murach's Beginning Java 2 JDK 5. United States of

America: Mike Murach.

Muni Budhu, Soil Mechanics & Foundations,John Wiley & Sons. Inc, 2007.

Punmia, B. C. (1971). Soil Mechanics and Foundations. Nai Sarak,

Delhi-6: Standard Book House.

Selman, D. (2000). Java 3D Programming. Manning Publications.

Swasta, T. P. (2007). Irigasi dan Bangunan Air. Jakarta: Gunadarma.

Whitlow, R. (2001).

Basic Soil Mechanics 4th edition. Tottenham Court