BAB III METODOLOGI PENELITIAN

39

Pengambilan Pasir

Pengambilan Data:

1. Lebar Sungai 2. Tinggi Pilar 3. Bentuk Pilar 4. Diameter Pilar 5. Panjang Pilar

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Pada penelitian ini dapat dijadikan diagram alir penelitian yang akan ditampilkan pada Gambar 3.1.

Mulai

Studi Pustaka

Survey Lapangan

1

40

Kelengkapan Data

Pelaksanaan Penelitian di Laboratorium

Pengambilan Data:

1. Debit (Q)

2. Kedalaman Aliran (h) 3. Kedalaman Gerusan (ds)

Selesai Ya

Tidak Uji coba alat

flow sediment transport channel

Analisis saringan dan Berat jenis pasir

Menentukan Dimensi dan Bentuk

Pilar

Pencampuran pasir

Sesuai analisis saringan Persiapan Model Fisik Pilar

Ya

Tidak Alat Telah Siap

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Persiapan Alat dan Bahan

2

41 3.2. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidraulika Teknik Sipil Institut Teknologi Sumatera, Laboratorium Mekanika Tanah dan Laboratorium Struktur yang meliputi pengujian material dasar berupa analisis saringan, uji berat jenis dan pengujian menggunakan flow and sediment transport channel untuk memodelkan proses terjadinya gerusan lokal yang terjadi disekitar pilar. Untuk permodelan di laboratorium digunakan data primer yang dikonversi dari sungai way tapus berlokasi di Jl. Wan Abdurrahman, Batu Putuk, Kecamtan.

Teluk. Betung Utara, Kota Bandar Lampung, dengan lebar sungai 18 meter. Data yang diambil dari sungai way tapus adalah lebar sungai dan dimensi pilar.

Gambar 3.2. Laboratorium Hidraulika Institut Teknologi Sumatera

Gambar 3.3. Lokasi Penelitian Menggunakan Google Maps (sumber: foto google maps)

42

Gambar 3.4. Lokasi Pengambilan Sampel

Gambar 3.5. Lokasi Penelitian Menggunakan Google Maps Satelit (sumber: foto google maps satelit)

Gambar 3.6. Lokasi Jembatan Sungai Way Tapus (sumber: foto google maps, 2017)

Lokasi penelitian Lokasi

penelitian

43 3.3. Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan dengan cara melakukan simulasi gerusan lokal pada pilar buatan dengan menggunakan alat Flow and sediment transport channel, dengan menyebarkan sedimen dasar disepanjang alat flow and sediment transport channel dan meletakkan pilar diatas sedimen dasar yang sudah di sebarkan.

Setelah itu dilakukan percobaan dengan bentuk pilar sesuai yang ada di lapangan dengan debit aliran dan kemiringan yang berbeda-beda. Dari percobaan didapatkan data kedalaman dan pola gerusan pada pilar setelah itu dilakukan perbandingan dengan perhitungan manual berdasarkan beberapa teori yang diambil untuk mencari teori dan persamaan yang sesuai untuk digunakan pada sungai Way Tapus. Penelitian ini juga dilakukan untuk memprediksikan gerusan lokal yang terjadi pada pilar disungai Way Tapus.

Untuk sampel sedimen diambil pada enam titik lokasi yaitu hulu dekat, hulu sedang, hulu jauh, hilir dekat, hilir sedang dan hilir jauh. Untuk titik tengah digunakan titik disekitar jembatan dan dari jembatan sebelah hulu dan hilir ditarik jarak 100 meter kebelakang, sehingga digunakan 6 titik lokasi pengambilan sampel dimulai dari titik dekat jembatan, Berikut lokasi pengambilan sedimen:

a. Bagian hulu dekat (5° 26' 09.9" LS 105° 14' 09.5" BT) b. Bagian hulu sedang (5° 26' 11.4" LS 105° 14' 10.6" BT) c. Bagian hulu jauh (5° 26' 12.2" LS 105° 14' 08.6" BT) d. Bagian hilir dekat (5° 26' 09.0" LS 105° 14' 08.8" BT) e. Bagian hilir sedang (5° 26' 06.9" LS 105° 14' 12.3" BT) f. Bagian hilir jauh (5° 26' 06.6" LS 105° 14' 14.5" BT)

Pada Gambar 3.7. sampai dengan Gambar 3.13. ditampilkan gambar dokumentasi saat pengambilan sampel dititik lokasi.

44

Gambar 3.7. Lokasi Pengambilan Sampel Hulu Dekat Sungai Way Tapus (sumber:Google Earth, 2020)

Gambar 3.8. Lokasi Pengambilan Sampel Hulu Dekat Sungai Way Tapus

Gambar 3.9. Lokasi Pengambilan Sampel Hulu Sedang Sungai Way Tapus JEMBATAN WAY TAPUS

Hilir jauh Hilir sedang

Hilir dekat

Hulu dekat

Hulu sedang Hulu jauh

45

Gambar 3.10. Lokasi Pengambilan Sampel Hulu Jauh Sungai Way Tapus

Gambar 3.11. Lokasi Pengambilan Sampel Hilir Dekat Sungai Way Tapus

Gambar 3.12. Lokasi Pengambilan Sampel Hilir Sedang Sungai Way Tapus

46

Gambar 3.13. Lokasi Pengambilan Sampel Hilir Jauh Sungai Way Tapus

3.4. Bahan dan Alat

Bahan dan alat yang digunakan pada penelitian ini adalah:

3.4.1. Bahan

Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah material alam dan air.

a. Material alam

Material alam yang digunakan pada penelitian ini adalah pasir. Pasir yang digunakan pada percobaan ini diambil dari enam titik lokasi yang berbeda-beda.

Material dasar harus bersih dari campuran sampah, maka digunakan pasir yang sudah dilakukan pengujian analisis saringan sebagai material dasar untuk percobaan menggunakan alat Flow and sediment transport channel.

Gambar 3.14. Pasir Sungai Way Tapus

47 b. Air

Digunakan air yang tersedia di Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidraulika Teknik Sipil Institut Teknologi Sumatera.

Gambar 3.15. Air Laboratorium Struktur Institut Teknologi Sumatera 3.4.2. Alat

Peralatan yang digunakan untuk melaksanakan penelitian ini adalah.

a. Flow and sediment transport channels

Merupakan flume saluran terbuka yang digunakan untuk percobaan gerusan lokal untuk mengetahui proses terjadinya lubang gerusan (Scour Holes) dan efeknya terhadap struktur. Memiliki panjang alat 5,65 meter, lebar alat 1,2 meter dan tinggi alat 1,4 meter. Berat keseluruhan alat ini 410 kg. Untuk dimensi saluran, memiliki panjang 5 meter, lebar 80 mm dan tinggi 250 mm. Saluran pada alat ini terbuat dari kaca yang dikeraskan. Untuk lebih jelasnya berikut ini spesifikasi alat Flow and sediment transport channels di Laboratorium Hidraulika Institut Teknologi Sumatera:

a. Pengukur aliran digital dari 10 sampai 200 liter per menit.

b. Pompa laju aliran dari 0 sampai 180 liter per menit c. Kapasitas tangki air 320 liter dengan pengukur level air.

48

Gambar 3.16. Flow And Sediment Transport Channel Institut Teknologi Sumatera

Gambar 3.17. Flow And Sediment Transport Channel 2,5 m (sumber: foto Google, 2020)

b. Stopwatch

Alat yang digunakan untuk menentukan lama penelitian kedalaman gerusan.

Gambar 3.18 Stopwatch

49 c. Pita ukur, meteran dan penggaris

Alat yang digunakan untuk mengukur tinggi material dasar dalam saluran untuk tahap persiapan, mengukur posisi pilar pada saluran dan Mengukur panjang dan kedalaman gerusan di hulu dan di hilir pada akhir running.

Gambar 3.19. Pita Ukur

Gambar 3.20. Meteran Besi

Gambar 3.21. Meteran Roll

50

Gambar 3.22. Penggaris.

d. Model pilar

Model pilar dalam penelitian ini menggunakan bentuk Lenticular sesuai kondisi di lapangan. Model Pilar dibuat dari bahan kayu dengan panjang 10,4 cm dan lebar 2,15 cm. Detail pilar dapat dilihat pada gambar 3.23. dan Gambar 3.24. di bawah.

Gambar 3.23. Pilar Kayu Model Lenticular Tampak Depan

Gambar 3.24. Pilar Kayu Model Lenticular Tampak Bawah

51

Gambar 3.25. Ukuran Pilar Kayu Model Lenticular e. Termometer

Alat yang digunakan untuk mengukur temperatur suhu air pada saat uji berat jenis dan mengukur suhu saat air mengalir pada saluran selama penelitian menggunakan alat Flow and sediment transport channel.

Gambar 3.26. Termometer Raksa dan Digital f. Kamera

Alat yang digunakan untuk membuat dokumentasi selama penilitian berlangsung.

52

Gambar 3.27. Kamera Digital

g. Saringan no 4 (4,75 mm) sampai saringan no 200 (0,075 mm)

Alat ini digunakan untuk uji analisis saringan dan menyaring pasir dari sampah- sampah sungai sebelum disebarkan kedalam alat Flow and sediment transport channels.

Gambar 3.28. Saringan No 4 (4,75 mm) Sampai Saringan No 200 (0,075 mm) h. Dudukan Kamera atau Tripod

Alat yang digunakan untuk menahan kamera selama dokumentasi saat penelitian berlangsung.

53

Gambar 3.29. Dudukan Kamera atau Tripod i. Kalkulator

Alat yang digunakan untuk menghitung kedalaman gerusan secara teoritis.

Gambar 3.30. Kalkulator j. Spidol

Digunakan untuk menandai sisi-sisi pilar yang terkena gerusan selama percobaan.

54

Gambar 3.31. Spidol k. Ambang Tajam

Digunakan untuk penutup saluran diujung saluran pada alat Flow and sediment transport channels agar pasir tidak jatuh dari saluran.

Gambar 3.32. Ambang Tajam l. Benang

Digunakan untuk menjadi pembatas ketinggian pasir yang akan direncankan, dengan cara menempel benang setinggi 3 cm pada kaca alat Flow and sediment transport channels. Benang juga berfungsi untiuk memperlihatkan pola gerusan yang terjadi pada sekitar pilar.

55

Gambar 3.33. Benang m. Double tip

Digunakan untuk merekatkan benang pada kaca pada kaca alat Flow and sediment transport channels.

Gambar 3.34. Double Tip n. Gunting

Digunakan untuk menggunting benang dan double tip.

56

Gambar 3.35. Gunting 3.5. Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian terdiri dari beberapa tahapan yaitu uji analisis saringan, uji berat jenis, pembuatan model, set up alat dan running. Tahapan tersebut secara rinci adalah sebagai berikut :

1. Uji analisa saringan:

Uji analisis saringan menggunakan SNI-03-1968-1990. Berikut ini dijelaskan alat dan bahan yang digunakan dan langkah pengujian analisis saringan.

A. Alat dan Bahan

Berikut ini beberapa Alat dan Bahan yang dipersiapkan untuk melakukan uji analisis saringan.

 Satu Set Saringan yang disusun dari saringan nomor 4 sampai 200

Gambar 3.36. Satu Set Saringan

57

 Sieve Shaker

Gambar 3.37. Sieve Shaker

 Air

Gambar 3.38. Air

 Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

Gambar 3.39. Timbangan

58

 Oven

Gambar 3.40. Oven

 Kontainer

Gambar 3.41. Kontainer

 500 gram Pasir Sungai

Gambar 3.42. 500 gram Pasir Sungai

59 B. Langkah Pengujian

Berikut ini langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan uji analisis saringan.

 Keringkan Pasir Sungai yang akan diuji.

Gambar 3.43. Pasir Yang Sudah Dikeringkan

 Ambil Pasir Sungai yang sudah dikeringkan sebanyak 500 gram.

Gambar 3.44. Mengambil Pasir Sebanyak 500 gram

 Cuci Pasir Sungai menggunakan air sampai bersih.

Gambar 3.45. Mencuci Pasir Sungai

60

 Setelah sampel dicuci, Keringkan selama 24 jam menggunakan oven dengan suhu 110⁰ C.

Gambar 3.46. Mengoven Pasir Yang Telah Dicuci

 Mengayak Sampel menggunakan Sieve Shaker selama 15 menit lalu diamkan selama 5 menit setelah Sieve Shaker dimatikan.

Gambar 3.47. Mengayak Pasir Menggunakan Sieve Shaker

 Timbang Sampel pasir sungai yang tertahan ditiap masing-masing saringan.

Gambar 3.48. Menimbang Pasir Yang Sudah Diayak

61 2. Uji berat jenis:

Pasir yang diambil dari sungai way tapus diuji berat jenisnya di laboratorium mekanika tanah dan struktur Institut Teknologi Sumatera sesuai SNI 1964 tahun 2008. Berikut ini dijelaskan langkah pengujian berat jenis pasir.

A. Alat dan Bahan

Berikut ini beberapa Alat dan Bahan yang dipersiapkan untuk melakukan uji berat jenis pasir.

 Piknometer 250 ml

Gambar 3.49. Piknometer 250 ml

 Kompor Listrik

Gambar 3.50. Kompor Listrik

62

 Sarung Tangan Anti Panas

Gambar 3.51. Sarung Tangan Anti Panas

 Air

Gambar 3.52. Air

 Timbangan Ketelitian 0,01 gram

Gambar 3.53. Timbangan Ketelitian 0,01 gram

63

 Termometer

Gambar 3.54. Termometer

 Oven

Gambar 3.55. Oven

 Saringan nomor 4

Gambar 3.56. Saringan Nomor 4

64

 Kontainer

Gambar 3.57. Kontainer

 Corong

Gambar 3.58. Corong

 Sampel Tanah

Gambar 3.59. Sampel Pasir B. Langkah Pengujian

Berikut ini langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan uji Berat Jenis Pasir.

65

 Timbang piknometer kosong dan penutupnya dalam keadaan bersih dan kering.

Gambar 3.60. Menimbang Piknometer Kosong Beserta Penutupnya

 Isi air kedalam piknometer sampai penuh lalu timbang beserta tutupnya.

 Ambil tanah kering udara (SSD) lalu saring menggunakan saringan nomor 4.

Gambar 3.61. Menyaring Sampel Pasir

 Masukkan sampel tanah sebanyak 50 - 30 gram kedalam piknometer kosong.

Gambar 3.62. Memasukkan Sampel Pasir Kedalam Piknometer

66

 Timbang piknometer beserta tanah.

Gambar 3.63. Menimbang Sampel Pasir Dan Piknometer

 Tuangkan air kedalam piknometer sampai 2/3 isi tabung piknometer.

Gambar 3.64. Menuang Air Kedalam Piknometer

 Ukur suhu air didalam piknometer menggunakan termometer.

Gambar 3.65. Mengukur Suhu Air

67

 Panaskan piknometer selama 15 – 20 menit menggunakan kompor listrik untuk mengeluarkan udara dari pori-pori tanah.

Gambar 3.66. Memanaskan Piknometer Beserta Tanah Dan Air

 Setelah dipanaskan, dinginkan piknometer sampai suhu mendekati sebelum pemanasan.

Gambar 3.67. Mendinginkan Piknometer Beserta Tanah Dan Air

 Tambahkan air pada piknometer sampai batas penuh, lalu timbang berat piknometer + air + tanah.

Gambar 3.68. Menimbang Piknometer Beserta Tanah Dan Air

68

 Keluarkan sampel tanah dalam piknometer ke kontainer.

Gambar 3.69. Mengeluarkan Sampel Dalam Piknometer

 masukkan kedalam oven selama 24 jam.

Gambar 3.70. Mengoven Sampel Tanah

 Timbang berat kering tanah.

Gambar 3.71. Menimbang Sampel Tanah

69 3. Pembuatan model

Model pilar memiliki panjang 10,4 cm dan lebar 2,15 cm dibuat dengan menggunakan bahan kayu dengan diberikan guratan sesuai susunan batu yang ada dilapangan.

Gambar 3.72. Bentuk Pilar Buatan Dan Pilar Dilapangan 3.6 set up peralatan dan Running

Ada beberapa langkah yang digunakan sebelum melakukan pengujian, berikut langkah-langkah yang dilakukan.

A. Percobaan persiapan

Pada langkah ini dilakukan penandaan titik, penempatan pilar, Pencampuran pasir penyebaran pasir, pengaturan kemiringan alat.

1. Penandaan titik

Penandaan menggunakan spidol dan penggaris dengan memberikan garis pada sebelah kanan dan kiri kaca flume.

Gambar 3.73. Penandaan Titik Yang Akan Diamati

70

Sebelum alat dijalankan ditandai terlebih dahulu dimana titik yang akan diamati untuk penilitian ini terdapat 17 titik gerusan yang akan diamati. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.74. di bawah.

Gambar 3.74. Autocad Titik Pengamatan Tinggi Muka Air

Gambar 3.75. Autocad Titik Pengamatan Gerusan 2. Penempatan pilar

Model pilar diletakkan 284 cm dari hulu dan 206 dari hilir. Lebar kanan dan kiri dari pilar ke kaca flume sebesar 3 cm dari total lebar flume 8 cm. Agar lebih jelas gambaran letak pilar dapat dilihat dari gambar 3.76. sampai dengan Gambar 3.78.

di bawah.

pilar

pilar

71

Gambar 3.76. Meletakkan Pembatas Agar Pilar Sejajar Saat Diletakkan Agar pilar sejajar diberikan pembatas dari sebelah kanan dan kiri flume sebesar 3 cm. lalu diletakkan pilar ditengahnya.

Gambar 3.77. Meletakkan Pilar Di Alat Sediment Transport Channel Jika digambarkan menggunakan autocad dapat dilihat pada Gambar 3.78. di bawah.

Gambar 3.78. Autocad Peletakkan Model Pilar Pada Alat

Setelah pilar sudah ditempatkan, disisipkan kertas disebelah kanan dan kiri pilar agar pilar kokoh dan tidak bergerak saat alat dinyalakan.

pilar

72

Gambar 3.79. Memasukkan Kertas Disela-Sela Pilar 3. Pencampuran pasir

Setelah pilar sudah ditempatkan, pasir dicampurkan dari hasil analisis saringan.

Semua komposisi pasir dari pasir diameter >4,75 mm sampai <0,075 mm yang ada di daerah hulu dan hilir sungai dicampurkan seluruhnya. Pasir yang dibutuhkan untuk percobaan ini sebanyak 30 kg.

Gambar 3.80. Mencampurkan Pasir 4. Penebaran pasir

Sebelum pasir ditebarkan kaca flume ditempel tali atau benang terlebih dahulu untuk menandai ketinggian pasir yang akan direncanakan, setelah itu pasir ditebarkan menggunakan sekop sepanjang saluran flume lalu diratakan menggunakan perata semen. Pada penelitian ini digunakan ketinggian pasir 3 cm.

73

Gambar 3.81. Gambar Tebal Pasir Yang Digunakan Pada Penelitian

Gambar 3.82. Menebarkan Pasir

Gambar 3.83. Menepelkan Benang Pada Kaca Alat 5. Pengaturan kemiringan alat

Sebelum running alat kemiringan alat di tentukan terlebih dahulu. Ada 5 variasi kemiringan yang digunakan pada penilitian ini, yaitu kemiringan 0,01, 0,02, 0,03, 0,04 dan 0,05. Cara mengatur kemiringan alatnya yaitu dengan cara memutar alat pengatur kemiringan yang terlihat pada Gambar 3.84. di bawah.

pilar Material dasar

74

Gambar 3.84. Pengatur Kemiringan Alat

Alat diputar sambil melihat ke layar digital sampai mencapai kemiringan yang diinginkan.

Gambar 3.85. Layar Digital Kemiringan Saluran

Contoh pada Gambar 3.85. di atas alat diputar sampai pada kemiringan saluran (S) 0,05.

B. Pelaksanaan Penelitian

Pada penilitian ini digunakan lima macam debit yaitu debit sebesar 0,5 l/s, 1 l/s, 1,5 l/s, 2 l/s, 2,5 l/s. Setelah alat dan bahan untuk pengujian sudah siap penilitian dapat dilakukan dengan cara menekan pompa pada alat flow and sediment transport channel. Pompa pada alat ini merupakan tombol berwarna hijau yang dapat dilihat pada Gambar 3.86. di bawah.

75

Gambar 3.86. Pompa Pada Alat Sediment Transport Channel

Setelah pompa dihidupkan, debit diatur dengan alat menyerupai keran berwarna merah dengan cara memutar keran secara perlahan-lahan sambil melihat layar digital sampai mencapai debit yang direncanakan. Alat pengatur debit dapat dilihat pada Gambar 3.87. di bawah.

Gambar 3.87. Alat Pengatur Debit

Setelah keran diputar debit dapat dilihat pada layar digital seperti pada Gambar 3.88. di bawah.

Gambar 3.88. Layar Digital Debit

76

Terdapat dua satuan pada pembaca debit digital yaitu satuan liter/detik dan liter/menit.

C. Pelaksanaan Penelitian

Setelah alat dinyalakan, proses gerusan pada pilar dapat diamati sampai gerusan stabil dengan cara melihat partikel dasar yang terbawa tidak terlalu banyak dan gerusan tidak bertambah secara signifikan.

Gambar 3.89. Pengamatan Gerusan Pada Pilar

Setelah gerusan stabil dan material dasar sudah sangat sedikit yang terangkut, pada penilitian ini kisaran waktu satu jam tiap satu percobaan dimana material dasar sudah sangat sedikit yang terangkut. Setelah itu ukur suhu air menggunakan termometer dan mencatat suhunya. Kemudian pengatur debit dapat diputar secara perlahan-lahan sampai air tidak mengalir lagi. Matikan pompa air dengan cara menekan tombol merah. Setelah alat sudah tidak hidup lagi, gerusan dapat diukur menggunakan penggaris dan pita ukur lalu lingkarkan benang disekitar pilar untuk mengetahui bentuk gerusannya. Tidak lupa mencatat hasil gerusan dan mendokumentasikannya menggunakan kamera.

Gambar 3.90. Gerusan Yang Terjadi Tampak Samping Pilar

77

Gambar 3.91. Gerusan Yang Terjadi Tampak Atas