Model Pintu Pak Tani Berbahan Kayu dan Ban Sebagai Pintu Irigasi

(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

10 0404 012

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(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 Universitas Sumatera Utara. Urutan penelitian dibedakan menjadi dua bagian utama, yaitu penelitian secara fisik, dilaksanakan di Laboraturium Hidrolika Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara 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 ⁄ dari tinggi pintu yaitu 26.667 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.

(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

Universitas Sumatera Utara. 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 Universitas Sumatera Utara.

(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

teman-teman 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.

(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

Universitas Sumatera Utara.

12.Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara 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

(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 ... 1

1.1Latar Belakang Masalah... 1

1.2Perumusan Masalah ... 2

1.3Tujuan Penelitian ... 2

1.4Pembatasan Masalah ... 3

1.5Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Mekanika Fluida dan Hidraulika ... 4

2.2Sifat-Sifat Air ... 4

2.2.1 Aliran Invisid dan Viskos ... 5

2.2.2 Aliran Kompresibel dan Tak Kompresibel ... 7

2.2.3 Aliran Laminer dan Turbulen ... 7

2.2.4Aliran Mantap dan Tak Mantap ... 8

(8)

2.2.6Aliran Satu, Dua dan Tiga Dimensi ... 9

2.2.7Aliran Rotasional dan Tak Rotasional ... 10

2.2.8Aliran Kritis, Subkritis, dan Superkritis ... 11

2.3Fluida Statik ... 13

2.4Barometer ………...14

2.5Gaya Hidrostatis di Permukaan ... 14

2.6Tenaga Apung dan Daya Aping ... 15

2.6.1Prinsip Archimedes ... 15

2.6.2Stabilitas Rendaman Dan Benda Apung ... 15

2.7Persamaan Bernoulli ... 16

2.8Debit Aliran ... 18

2.9Analisis Dimensional dan Kesamaan Hidraulik ... 19

2.9.1Analisis Dimensional ... 19

2.9.2Model Hidraulik ... 20

2.9.3Geometrik Similitude ... 20

2.9.4Kinematik Similitude ... 20

2.9.5Dinamik Similitude ... 21

2.10Jenis-jenis pintu air ... 22

2.10.1 Pintu Otomatis ... 23

2.10.2 Pintu Manual ... 23

2.10.3 Pintu Sorong ... 23

2.10.4 Pintu Radial ... 26

2.10.5 Pintu Skot Balok ... 27

(9)

2.12 Kayu ... 30

2.12.1 Sifat Utama ... 31

2.12.2 Kekuatan Kayu ... 31

2.12.3 Ciri Umum Kayu Damar Laut ... 32

BAB III METODE PENELITIAN ... 33

3.1Waktu dan Tempat Penelitian ... 33

3.2Bahan dan Alat Penelitian ... 33

3.2.1Bahan Penelitian ... 33

3.2.2Alat penelitian ... 35

3.3Rancangan Penelitian ... 38

3.4Kegiatan Penelitian ... 40

3.4.1Persiapan Peralatan ... 40

3.4.2Percobaan Pendahuluan ... 41

3.4.3Pelaksanaan Penelitian ... 41

3.5Diagram Alir Pelaksana Penelitian ... 43

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 44

4.1Tinjauan Teoritis ... 44

4.2Konstruksi Model ... 44

4.3Kalibrasi alat dan Model ... 51

4.3.1Alat ... 51

4.3.2Model ... 53

4.4Pengujian ( Laboratory Test ) ... 56

(10)

4.4.2Hasil Laboratory Test ... 57

4.4.2.1Data Praktikum ... 57

4.4.2.2Grafik dan Dokumentasi Penelitian ... 74

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 93

5.1 Kesimpulan ... 93

5.2 Saran ... 94

(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 ... 10

Gambar 2.6 (a) Aliran Rotasional dan (b) Tak Rotasional ... 11

Gambar 2.7 Hubungan Antara Debit dan Tinggi Air pada Kondisi Energi Spesifik konstan... 12

Gambar 2.8 Gelombang (a) Aliran Sub Kritis, (b) Aliran Kritis, dan (c) Aliran Super Kritis ... 12

Gambar 2.9 Barometer ... 14

Gambar 2.10 Elemen zat cair bergerak sepanjang garis arus ... 17

Gambar 2.11.a Kecepatan Aliran Melalui Pipa ... 18

Gambar 2.11.b Kecepatan Aliran Melalui Saluran Terbuka ... 18

Gambar 2.12 Grafik koefisien K untuk debit tenggelam ... 25

Gambar 2.13 (a) Pintu Sorong, (b) Penampang Pintu Sorong, dan (c) Arah Aliran Pada Pintu Sorong ... 25

Gambar 2.14 Koefisien debit μ masuk permukaan pintu datar atau lengkung ... 26

(12)

Gambar 2.16 Aliran di Bawah Pintu Sorong dengan Dasar Horizontal ... 29

Gambar 2.17 Klasifikasi Pompa ... 30

Gambar 3.1 Bentuk Pintu Otomatis ... 34

Gambar 3.2 (a) Ban Pada Percobaan Pertama dan (b) Ban Pada Percobaan Kedua ... 34

Gambar 3.3 (a) Batu Guli dan (b) Plat Besi ... 35

Gambar 3.4 Hook and Point Gauge ... 36

Gambar 3.5 Flume Prototype ... 36

Gambar 3.6 Currentmeter ... 37

Gambar 3.7 Pompa Interdab DB 401 XHM/5B ... 38

Gambar 3.8 Barometer ... 38

Gambar 3.9 Pintu klep otomatis ... 41

Gambar 3.10 Diagram Alir Tugas Akhir ... 43

Gambar 4.1 Konstruksi Model Pintu Air ... 44

Gambar 4.2 Bagan Kegiatan Kerja ... 46

Gambar 4.3 (a) Pengelasan meja, (b.1) Leveling Longitudinal, (b.2) Leveling Cross, (c) Pemasangan kaki kaku (Sumber : Dokumentasi penelitian) ... 47

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) ... 49

Gambar 4.5 (a) Bak Air, (b) Pompa ... 50

Gambar 4.6 Hook and Point Gauge ... 52

(13)

Gambar 4.8 Gambar pengukuran saluran tersier ... 54

Gambar 4.9 Flume Prototype ... 54

Gambar 4.10 kondisi pintu otomatis berbahan fiber resin ... 55

Gambar 4.11 Pintu Otomatis Berbahan Kayu dan ban ... 55

Gambar 4.12 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan I Praktikum I ... 58

Gambar 4.13 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan II Praktikum I ... 59

Gambar 4.14 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan III Praktikum I ... 60

Gambar 4.15 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan IV Praktikum I ... 61

Gambar 4.16 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan I Praktikum II ... 62

Gambar 4.17 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan II Praktikum II ... 63

Gambar 4.18 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan III Praktikum II ... 64

Gambar 4.19 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan IV Praktikum II ... 65

Gambar 4.20 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan I Praktikum III ... 66

(14)

Gambar 4.22 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan III

Praktikum III ... 68

Gambar 4.23 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan IV

Praktikum III ... 69

Gambar 4.24 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 74

Gambar 4.25 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 75

Data 1... 75

Data 1... 77

Data 1... 78

Gambar 4.32 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hlir dan

(b) pengukuran tinggi muka air di hilir ... 79

Data 1... 80

Data 1... 81

(15)

Data 1... 83

Data 1... 84

Gambar 4.41 (a) Proses Perhitungan Tinggi Muka Air di Hilir,

(b) Perhitungan Tinggi Muka Air di Hulu, dan

(c) Sudut Pintu ... 86

Data 1 ... 86

Data 1... 88

Data 1... 89

Data 1... 90

Gambar 4.50 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hulu, (b) pengukuran

(16)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa ... 37

Tabel 4.1 Hasil Percobaan I ... 57

Tabel 4.2 Hasil Percobaan II ... 58

Tabel 4.3 Hasil Percobaan III... 59

Tabel 4.4 Hasil Percobaan IV ... 60

(17)

DAFTAR NOTASI

�� = Berat jenis air (_mN

μ = Koefisien debit

ρcair = Massa jenis zat cair (kg/m3)

ρr = Rasio massa jenis (kg/m³)

p = Tekanan (Pa)

a = Bukaan pintu (m)

a = Percepatan (m/s )

� = Percepatan pada model (m/s )

� = Percepatan pada prototipe (m/s )

A = Luas Penampang (m2)

Am = Luas model (m )

Ap = Luas prototipe (m )

Ar = Rasio luas (m )

b = Lebar pintu (m)

C = Koefisien debit

C = Koefisien kecepatan dating

Er = Rasio elastisitas (N/m2 atau Pascal)

F = Gaya (Newton)

Fa = Gaya apung (N)

Fr = Rasio gaya inersia (N)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

(18)

(19)

Ws = Berat benda dalam zat cair (Kg.m/s2)