PENGARUH MATERIAL GELAS PLASTIK TERHADAP KECEPATAN PADA SALURAN TERBUKA.

(1)

PENGARUH MATERIAL GELAS PLASTIK TERHADAP KECEPATAN PADA SALURAN TERBUKA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Sipil

oleh:

I FITRI NOVIYANTI 1100703

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

PENGARUH MATERIAL GELAS PLASTIK TERHADAP KECEPATAN PADA SALURAN TERBUKA

Oleh

I Fitri Noviyanti

Sebuah Tugas Akhir yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan

Kejuruan

Universitas Pendidikan Indonesia Juni 2015

Hak Cipta dilindungi undang-undang

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

I FITRI NOVIYANTI

PENGARUH MATERIAL GELAS PLASTIK TERHADAP KECEPATAN PADA SALURAN TERBUKA

DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH PEMBIMBING:

Pembimbing I

Drs. Odih Supratman., ST., MT

NIP. 19620809 199101 1 002

Pembimbing II

Mardiani, S.Pd, M.Eng

NIP. 19811002 201212 2 002

Mengetahui :

Ketua Departemen Pendidikan Ketua Program Studi Teknik Sipil Teknik Sipil

Drs. Sukadi , M.Pd., MT Drs. H. Rakhmat Yusuf., MT

(4)

(5)

ABSTRAK

PENGARUH MATERIAL GELAS PLASTIK TERHADAP KECEPATAN PADA SALURAN TERBUKA

Oleh : I Fitri Noviyanti

1100703

Dewasa ini tedapat banyak sampah yang beranekaragam pada saluran terbuka khususnya drainase. Akumulasi dari banyaknya sampah akan berdampak buruk pada lingkungan, kesehatan dan aliran pada saluran tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh sampah khususnya sampah gelas plastik terhadap kecepatan dan mengetahui seberapa besar pengaruh yang terjadi, melalui serangkaian alat circulating flume yang mendekati keadaan saluran drainase yang lurus. Adapun metode analisis data yang digunakan adalah statistik deskriptif. Plastik yang digunakan adalah berbentuk gelas yang telah di dimensi mendekati gelas plastik yang ada. Pengujian dilakukan dengan variasi debit, konsentrasi gelas plastik pada dasar saluran licin dan berpasir. Penelitian ini menggunakan alat currentmeter dan pitot tube untuk mengukur adanya perbedaan atau tidak pada kecepatan aliran akibat adanya angkutan gelas plastik dan dasar saluran yang berbeda. Hasil penelitian menunjukkan adanya penurunan kecepatan dari dasar saluran licin ke dasar saluran berpasir, akan tetapi konsentrasi angkutan gelas plastik hingga 0,5450% tidak berpengaruh signifikan pada debit yang lebih dari 4,368 lt/s. Meski mendapatkan hasil yang tidak berpengaruh signifikan namun selama berjalannya pengujian ditemukan penyumbatan aliran akibat adanya angkutan gelas plastik tersebut. Maka dari itu penting sekali untuk tidak membuang sampah ke saluran drainase dan membersihkan saluran drainase agar pasir yang mengendap pada saluran drainase tidak menghambat kecepatan suatu aliran.

(6)

ABSTRACT

THE EFFECT OF PLASTIC GLASS MATERIAL TOWARDS VELOCITY ON OPEN CHANNEL

Oleh : I Fitri Noviyanti

1100703

Today the artifacts much waste is diverse in open channel drainage particular. Accumulation of garbage would have a negative impact the environment, health and flow in the channel. This study aims to determine the effect of garbage, especially plastic glass on velocity and to know how much effect that occurs through a series of tools circulating flume approaching a state of drainage channels and use the straight line. The method of data analysis used the descriptive statistics. The plastic used is a form of glass that has been on dimension approaching existing plastic glass. Running with the variations of discharge, the concentration of plastic glass with the base of channel are slippery and sandy. This study using currentmeter and pitot tube to measure the difference flow rate or not due transport plastic glass effect and the different channel basis. The results showed a decrease in the velocity of the base slippery to base sandy, but the concentration of plastic glasses transport up to 0.5450% has no significant effect on the discharge of more than 4.368 l / s. Despite getting results that had no significant effect, but during the course of the test was found as a result of blockage of the flow of the transport plastic glass. Therefore it is important to not throw garbage into drainage channels and clearing drainage channels so that the sand to settle to the drainage channels do not hinder the velocity of the flow.

(7)

KATA PENGANTAR

Puji syukur alhamdulilah penulis panjatkan kehadirat ilahirobbi karena dengan rahmat dan petunjuk-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Tugas Akhir ini bertujuan agar mahasiswa tingkat akhir Teknik Sipil UPI dapat mengaplikasikan teori-teori yang ada dalam perkuliahan. Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada program Strata-1 Teknik Sipil Departemen Pendidikan Teknik Sipil Universitas Pendidikan Indonesia. Adapun judul Tugas Akhir yang penulis buat adalah “Pengaruh Material Gelas Plastik Terhadap Kecepatan Pada Saluran Terbuka”.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini memang jauh dari kata sempurna, akan tetapi penulis berusaha untuk menyajikan informasi yang sebenar mungkin dan sejelas mungkin. Dan penulis mohon maaf atas segala kekurangan yang terdapat dalam laporan ini.

Akhir kata penulis ucapkan terima kasih semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca maupun bagi penulis.

Bandung, Juni 2015

Penulis

(8)

UCAPAN TERIMA KASIH

Alhamdulillahirobbil’alamin, rasa syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberi kekuatan dan kelancaran dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih atas bantuan dan dorongan berbagai pihak, maka dari itu penyusun mengucap terima kasih kepada :

1. Bapak Drs. Odih Supratman, ST., MT selaku dosen pembimbing I saya yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan Tugas Akhir. 2. Ibu Mardiani S.Pd., M.Eng selaku dosen pembimbing II saya yang telah

memberikan pengarahan selama penyusunan Tugas Akhir.

3. Bapak Drs. Sukadi, MPd., MT selaku ketua Departemen Pendidikan Teknik Sipil Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan.

4. Bapak Drs. Rakhmat Yusuf, MT selaku ketua Program Studi Teknik Sipil S-1 Departemen Pendidikan Teknik Sipil Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan.

5. Ayahanda dan ibu tercinta serta adik yang senantiasa memberikan dukungan penuh dalam penyusunan Tugas Akhir.

6. Rekan-rekan mahasiswa/i Teknik Sipil S-1 UPI angkatan 2011 khususnya Fitry Triyani Agustin, Edna Nadya dan Novira Elfarisa yang telah memberikan bantuan dalam penyusunan Tugas Akhir.

7. Seluruh pihak yang yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah membantu kelancaran Tugas Akhir hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.

Demikian yang dapat penyusun sampaikan. Mohon maaf karena dalam penyusunan masih banyak kekurangan, maka dari itu penyusun kritik dan saran untuk lebih baik lagi. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca khususnya penyusun.

Bandung, Juni 2015

Penyusun

(9)

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ... iv

UCAPAN TERIMA KASIH ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR NOTASI ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang Penelitian ... 1

1.2 Rumusan Masalah Penelitian ... 2

1.3Tujuan Penelitian ... 3

1.4Manfaat Penelitian …... 4

1.5Struktur Organisasi Tugas Akhir …... 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA ... 5

2.1Aliran Saluran Terbuka (Open Channel) …... 5

2.1.1 Penggolongan Aliran dalam Saluran Terbuka …... 6

2.1.2 Elemen Geometri Saluran Terbuka …... 8

2.2Saluran Drainase …... 19

2.3Aliran Bermuatan Sampah …... 20

2.4Plastik dan Sifatnya …... 21

2.5Distribusi Kecepatan …... 23

2.6Model Hidraulika …... 25

2.7Rerata dan Analisis Regresi …... 27

2.8Hipotesis Penelitian …... 28

BAB III METODE PENELITIAN ... 30

3.1Desain Penelitian ... 30

3.2Lokasi Pengujian ……... 30

3.3Alat dan Bahan ……... 30

3.4Instrumen Penelitian …... 36

3.5Prosedur Penelitian …... 48

3.6Analisis Data ... 49

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 55

4.1Data Hasil Pengujian ... 55

4.1.1 Pengukuran Gelas Plastik ... 55

4.1.2 Uji Saringan (Sieve Analysis) ... 56

4.1.3 Uji Kecepatan Aliran ... 58

4.2Parameter Aliran …... 89

4.2.1 Pengaruh Angkutan terhadap Parameter Aliran ... 95

4.3Analisis dan Pembahasan …... 97

BAB V SIMPULAN DAN REKOMENDASI 3.1Simpulan ... 141

3.2Rekomendasi ... 142

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi Aliran Pada Saluran Terbuka ... 6

Gambar 2.2 Jari – jari hidrolik ... 9

Gambar 2.3 Aliran laminer ... 18

Gambar 2.4 Aliran turbulen ... 18

Gambar 2.5 Saluran drainase bermuatan sampah ... 20

Gambar 2.6 Tipikal variasi kecepatan terhadap kedalaman ... 24

Gambar 2.7 Contoh distribusi kecepatan pada beberapa penampang saluran ... 24

Gambar 2.8 Distribusi kecepatan aliran ... 25

Gambar 3.1 Circulating flume ... 31

Gambar 3.2 Stop Wach ... 31

Gambar 3.3 Saringan dan sieve shaker untuk sieve analysis ... 31

Gambar 3.4 Penggaris ... 32

Gambar 3.5 Ember ... 32

Gambar 3.6 Pilot Tube ... 33

Gambar 3.7 Current meter ... 33

Gambar 3.8.a Saringan pancing ... 34

Gambar 3.8.b 1 buah saringan di mulut saluran ... 34

Gambar 3.8.c 1 buah saringan portable pada akhir saluran ... 34

Gambar 3.9 Jangka sorong digital ... 34

Gambar 3.10 Timbangan digital ... 35

Gambar 3.11 Pendekatan gelas plastik ... 35

Gambar 3.12 Arah putaran valve pompa ... 36

Gambar 3.13 Setting alat ... 41

Gambar 3.14 Membersihkan saringan ... 42

Gambar 3.15 Menimbang berat ayakan ... 42

Gambar 3.16 Susunan ayakan yang sedang dikocok ... 43

Gambar 3.17 Kran air dan pengisian sump tank ... 43

Gambar 3.18 Dasar saluran flume ... 44

Gambar 3.19 Tahapan menyalakan pompa ... 44

Gambar 3.20 Arah putaran valve ... 45

Gambar 3.21 Pemberian angkutan ... 45

Gambar 3.22 Manometer pitot ... 46

Gambar 3.23 Current meter ... 46

Gambar 3.24 Volumetrik ... 47

Gambar 3.25 Alur Penelitian ... 48

Gambar 3.28 Contoh scatterplot program ... 53

Gambar 4.1 Pengukuran gelas plastik ... 55

Gambar 4.2 Proses uji saringan ... 56

Gambar 4.3 Grafik distribusi ukuran butir ... 57

Gambar 4.4 Kondisi saat running D1L ... 60

Gambar 4.5 Kecepatan (Debit 1 dasar saluran licin) ... 61

Gambar 4.6 Resume debit 1 (Dasar saluran licin) ... 62

Gambar 4.7 Kecepatan (Debit 1 dasar saluran pasir) ... 64

(11)

Gambar 4.9 Resume kecepatan (Debit 1) ... 66

Gambar 4.13 Resume debit 2 (Dasar saluran pasir) ... 71

Gambar 4.28 Grafik angkutan dengan angka reynolds ... 95

Gambar 4.29 Grafik angkutan dengan angka froude ... 96

Gambar 4.30 Resume kecepatan Debit 1 Licin ... 99

Gambar 4.35 Resume kecepatan Debit 1 Pasir ... 101

Gambar 4.40 Penyebaran angkutan ... 104

Gambar 4.41 Gelas plastik yang menyangkut ... 105

Gambar 4.42 Tampilan awal Analysis Toolpak pada excel ... 106

Gambar 4.43 Grafik kecepatan vs konsentrasi angkutan pada debit 1 ... 133

Gambar 4.48 Distribusi kecepatan aliran ... 136

Gambar 4.49 Kondisi dengan angkutan gelas plastik ... 137

Gambar 4.50 Contoh distribusi kecepatan tanpa tambahan konsentrasi angkutan gelas plastik ... 138

Gambar 4.51 Contoh distribusi kecepatan dengan tambahan konsentrasi Angkutan gelas plastik ... 138

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kombinasi Aliran di Saluran Terbuka ... 8

Tabel 2.2 Geometri saluran ... 12

Tabel 2.3 Nilai Koefisien Manning (n) ... 14

Tabel 2.4 Harga – harga koefisien manning untuk tiap saluran ... 15

Tabel 2.5 Skala Wenworth dari skala klasifikasi ukuran sedimen ... 15

Tabel 2.6 Standar ukuran saringan ... 16

Tabel 3.1 Variabel debit ... 36

Tabel 3.2 Desain Pengujian ... 37

Tabel 4.1 Persentase tanah lolos ... 56

Tabel 4.2 Kecepatan aliran saat D1L pada pitot tube ... 59

Tabel 4.3 Kecepatan aliran saat D1L pada current meter ... 59

Tabel 4.4 Resume debit 1 pada dasar saluran licin ... 61

Tabel 4.5 Kecepatan aliran saat D1P pada pitot tube ... 63

Tabel 4.6 Kecepatan aliran saat D1P pada current meter ... 63

Tabel 4.7 Resume debit 1 pada dasar saluran pasir ... 64

Tabel 4.8 Resume kecepatan pada pengujian debit 1 ... 65

Tabel 4.10 Kecepatan aliran saat D2L pada current meter ... 67

Tabel 4.13 Kecepatan aliran saat D2P pada current meter ... 70

Tabel 4.26 Kecepatan aliran saat D4P padapitot tube ... 81

Tabel 4.34 Kecepatan aliran saat D5P pada curent meter ... 87

Tabel 4.37 Parameter aliran ... 90

(13)

Tabel 4.39 Resume konsentrasi angkutan (pasir) ... 98

Tabel 4.40 Resume kedalaman aliran ... 105

Tabel 4.41 Output Analisis toolpak D1L ... 107

Tabel 4.42 Nilai Residual D1L ... 109

Tabel 4.51 Output Analisis toolpak D1P ... 120

Tabel 4.52 Nilai Residual D1P ... 122

Tabel 4.61 Resume nilai koefisien determinasi ... 132

Tabel 4.62 Contoh hasil pengukuran distribusi kecepatan tanpa tambahan konsentrasi angkutan gelas plastik ... 137

(14)

DAFTAR NOTASI

Notasi Deskripsi

P Keliling basah (m)

B Lebar puncak

A Luas penampang basah (m2)

Q Debit (m3/s) (lt/s)

V Kecepatan rata – rata aliran (m/s) (cm/s)

n Koefisien kekasaran manning

R Jari – jari hidraulik saluran

I Kemiringan dasar saluran

Re Angka Reynold

v Viskositas (m2/s)

( )

T Suhu (C°)

Fr Angka froude

G Gravitasi (m2/s)

h Kedalaman aliran

Rerata

(15)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I

1.1 Form 1 Pengukuran kecepatan aliran dengan pitot tube

1.2 Form 2 Pengukuran kecepatan aliran dengan current meter

1.3 Form 3 Pengukuran debit dengan volumetrik

1.4 Streamflo Probe Calibration Chart

Lampiran II

2.1 Data sieve analysis

2.2 Data hasil pengukuran debit dan kecepatan

Lampiran III

3.1 Grafik kecepatan vs debit pada setiap angkutan

3.2 Grafik resume kecepatan polos

3.3 Grafik resume kecepatan pasir

3.4 Grafik resume kecepatan polos vs pasir

(16)

(17)

DAFTAR PUSTAKA

Brown, Eugine. (2013). Discharge of a river. [Online]. Diakses dari:

http://sageography.myschoolstuff.co.za/geogwiki/grade- 12caps/geomorphology/drainage-systems-in-south-africa/discharge-of-a-river/

Chow, Ven te. (1997). Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta : Erlangga. D. C, Wiggert. (1991). Mechanics of Fluids. Prentice Hall International.

Eriksen, M. (2014). 269.000 Ton Polusi Plastik Mengambang di Lautan. Jurnal Plos One. Five Gyres Institute.

Harseno, E. (2007). Studi Eksperimental Aliran Berubah Beraturan Pada Saluran Terbuka Bentuk Prismatis. Jurnal Ilmiah Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKRIM Yogyakarta.

Ikhsan, Chayono. . Pengaruh Variasi Debit Air Terhadap Laju Bed Load Pada Saluran Terbuka Dengan Pola Aliran Steady Flow. Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Surakarta.

Kodoatie, Robert J. (2009). Hidrolika Terapan Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa Edisi Revisi. Yogyakarta : ANDI.

Kodoatie, Robert J. (2013). Rekayasa dan Manajemen Banjir Kota. Yogyakarta : ANDI.

Nasution, Andi Hakim. (1988). Metode Statistik untuk Penarikan Kesimpulan. Jakarta : PT. Gramedia.

Oktaviana, Heryna. (2008). Pengaruh Kontraksi Penamapang Saluran Terbuka. (Tugas Akhir). Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Peraturan Pemerintah Nomor 35 Tahun 1991 Tentang Sungai. Pikiran Rakyat Online.

Rachmansyah. (2009). Pengaruh Perubahan Kekasaran Manning Terhadap Perencanaan Penampang Ekonomis Saluran Terbuka Berbentuk Trapesium. (Tugas Akhir) Departemen Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.

Raju, Rangga. (1986). Aliran Melalui Saluran Terbuka. Surabaya : Erlangga. Rofiul Jamiah, Novie. (2013). Pengaruh Material Plastik Terhadap Laju Alir

(18)

Rizmaza, Eka. (2008). Gerusan yang Terjadi di Sekitar Abutment Bersayap pada Jembatan. (Tugas Akhir) Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Saidin, Miftahus. (2012). Sedimentation Profile on The River. (Tugas Akhir)

Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya.

Sartika. (2009). Debit Air Pada Saluran Terbuka. Universitas Sriwijaya.

Setiawan, Feri. (2013). Menentukan Debit, Volume dan Waktu. [Online]. Diakses dari feriiiiiii.blogspot.com/2013/10/menentukan-debit-volume-dan-waktu.html?m=1

SNI 03 – 6388 – 2000 Mengenai Spesifikasi Agregat Tanah Lapis Pondasi Bawah, Lapis Pondasi dan Lapis Permukaan.

SNI 19 – 2454 – 1991 Mengenai Tata Cara Pengelolaan Teknik Sampah Perkotaan.

Sudjana. (2005). Metoda Statistika. Bandung : Tarsito. Sugiyono. (2009). Statistika untuk Penelitian. Alfabeta.

Syajan F. (2013). Penanganan Sampah di Kota Bandung. (Skripsi) Universitas Komputer Indonesia.

. (2015). Plastik. [Online]. Diakses dari: http://id.wikipedia.org/wiki/Plastik.

Tobing, Ade Khairani. (2010). Studi Kecepatan Jatuh Sedimen di Pantai Berlumpur. (Tugas Akhir) Universitas Sumatera Utara.

Triatmodjo, Bambang. (1993). Hidraulika II. Yogyakarta : Beta Offset.

(19)

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Penelitian

Saluran adalah suatu sarana untuk mengalirkan fluida dari suatu tempat ketempat yang lain, saluran yang mengalirkan air dengan suatu permukaan bebas disebut saluran terbuka (open channel), permukaan bebas dipengaruhi oleh tekanan udara. (Sartika, 2009).

Debit yang mengalir pada suatu penampang terbuka lebih mudah diamati dibanding debit pada penampang tertutup, namun untuk analisanya justru kebalikannya. Faktanya, debit yang mengalir di suatu sungai lebih sulit diamati daripada debit yang mengalir dalam suatu pipa (saluran tertutup) (Triatmodjo, 1993). Debit air adalah kecepatan aliran zat cair per satuan waktu. Debit juga didefinisikan sebagai hasil perkalian antara kecepatan dengan luas penampang. Semakin besar kecepatan dan luas penampang maka akan semakin besar pula debit yang dihasilkan (Setiawan F, 2013). Kecepatan itu sendiri adalah besarnya jarak yang ditempuh persatuan waktu.

Selain lebih sulit diamati, suatu saluran terbuka juga lebih mudah tercemar oleh sampah, sebagai contoh pada saluran drainase. Sampah merupakan material sisa yang tidak diinginkan setelah berakhirnya suatu proses. Banyaknya sampah yang bervariasi (sampah alam, sampah manusia, sampah industri) di sepanjang drainase dapat mengakibatkan penyumbatan khususnya plastik yang berukuran besar dan sulit terurai. Sampah plastik baik dalam bentuk tas belanja, gelas, botol, tutup botol, sikat gigi, ember hingga mainan anak adalah jenis sampah yang terbanyak yang ikut serta dalam aliran hingga Desember 2014 (Eriksen. 2014). Kondisi material plastik yang melayang dipermukaan drainase tersebut mengalir bersama arus hingga bertemu di suatu lautan.

(20)

2

circulating flume, material gelas plastik yang sudah di skalatis, air dan pasir. Penulis akan lebih mendekati keadaan saluran drainase dikarenakan bentuk saluran drainase yang mirip dengan keadaan peralatan yang ada di laboratorium yaitu berupa saluran lurus. Angkutan plastik yang dipakai dalam penelitian kali ini berbentuk gelas karena hingga pada Desember 2014, gelas plastik merupakan sampah kedua terbanyak di dunia setelah kantong plastik yang ada dalam suatu aliran menurut Eriksen dalam jurnalnya yang berjudul 269.000 Ton Polusi Plastik Mengambang di Lautan. Maksud dari penggunaan pasir sebagai dasar saluran pada penelitian ini karena penelitian ini lebih mendekati keadaan saluran drainase yang ada, karena pada umumnya bahan dasar saluran drainase berupa pasir. Apa yang akan terjadi dan bagaimana pengaruh antara material gelas plastik yang sudah di skalatis dengan dasar saluran pasir terhadap kecepatannya. Maka dari itu penulis mengambil judul “Pengaruh Material Gelas Plastik terhadap Kecepatan pada Saluran Terbuka”.

1.2 Rumusan Masalah Penelitian

Permasalahan yang ingin dimunculkan penulis dalam penelitian ini dirumuskan menjadi beberapa hal antara lain :

1) Bagaimana pengaruh material gelas plastik yang mengalir dalam suatu saluran terbuka terhadap kecepatannya?

2) Adakah pengaruh penambahan material gelas plastik dalam suatu saluran terbuka selain pada kecepatannya?

3) Bagaimana kecepatan aliran yang mengandung material gelas plastik pada kekasaran dasar berbeda?

Dengan dibatasi oleh beberapa hal, diantaranya :

(21)

3

menggunakan debit kecil dengan mempertimbangkan besaran debit yang terjadi pada flume.

2) Pengujian dilakukan dengan kemiringan dasar saluran seragam dan kekasaran dasar saluran yang berbeda dan dijadikan variabel.

3) Penampang dan dimensi saluran yang digunakan tetap, tidak ada pengubahan bentuk dan dimensi penampang (saluran prismatis).

4) Dinding saluran adalah eksisting flume, kedudukannya tegak dari kaca, tidak akan diubah kemiringan maupun bahan materialnya.

5) Aliran yang diuji adalah air jernih (clean water) tidak mengandung konsentrat sedimen.

6) Analisis tidak memperhitungkan angkutan sedimen dasar (bed load).

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah :

1) Mengetahui pengaruh material gelas plastik terhadap kecepatan pada suatu saluran terbuka.

2) Mengetahui pengaruh penambahan material gelas plastik dalam suatu saluran terbuka selain pada kecepatannya.

3) Mengetahui kecepatan aliran yang mengandung material gelas plastik pada kekasaran dasar berbeda.

1.4 Manfaat Penelitian

(22)

4

1.5 Struktur Organisasi Tugas Akhir

Dalam penelitian ini, penulis akan menyusun Tugas Akhir dalam lima Bab yaitu :

Bab I, Pendahuluan. Berisi pemaparan alasan mengapa masalah ini penting untuk diteliti. Pendahuluan berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika pembahasan.

Bab II, Kajian Pustaka. Dalam kajian pustaka ini, penulis akan menjelaskan mengenai setiap hal yang berhubungan dalam penelitian penulis. Penjelasan diambil berdasarkan buku, jurnal, skripsi dan artikel yang menunjang materi dari penelitian ini.

Bab III, Metode Penelitian. Berisi tentang metode dan pendekatan penelitian yang digunakan oleh penulis, kebutuhan alat dan bahan yang digunakan, kegiatan di laboratorium, prosedur dan cara pengukuran setiap kegiatan, sumber data dan analisis hitungan.

Bab IV, Analisis dan Pembahasan. Berisi penjelasan mengenai analisa penelitian yang telah dilakukan dan membahas hasil yang didapat.

(23)

30

BAB III

METODE PENELITIAN 3.1 Desain Penelitian

Metode penelitian menurut Sugiyono (2008:4) merupakan cara ilmiah untuk mendapatkan data yang valid dengan tujuan dapat ditemukan, dibuktikan dan dikembangkan.

Adapun metode penelitian Tugas Akhir ini adalah hipotetik eksperimental yang berbentuk pengujian fisik berbasis laboratorium. Dimana pengujian eksperimental selalu terdapat variabel – variabel dalam kondisi yang terkontrol secara ketat (Winarno S, 1982).

3.2 Lokasi Pengujian

Lokasi pengujian akan dilaksanakan di Laboratorium Hidrolika dan Laboratorium Struktur Departemen Pendidikan Teknik Sipil Universitas Pendidikan Indonesia.

3.3 Alat dan Bahan

A. Alat yang Digunakan

Adapun alat yang digunakan :

1. Alat simulasi aliran, circulating flume dengan dimensi : Panjang : 12,24 m

Lebar saluran : 30 cm Tinggi saluran : 48 cm Dinding saluran : fiber glass

(24)

31

Gambar 3.1 Circulating flume Sumber : Dokumentasi penulis

2. Stopwach

Gambar 3.2 Stop Wach

Sumber : Dokumentasi penulis

3. Saringan dan sieve shaker untuk uji sieve analysis

(25)

32

4. Penggaris

Gambar 3.4 Penggaris

5. Alat pengukur debit

 Volumetrik berupa ember, yaitu metode menghitung debit dengan

cara menghitung waktu yang dibutuhkan air sampai penuh ke dalam suatu ember yang telah diketahui volumenya. Sehingga debit dapat diketahui dengan membagi antara volume dengan waktu penuh/ terkumpul (dalam detik).

Gambar 3.5 Ember

(26)

33

6. Termometer air raksa

7. Tabung pitot/ pitot tube untuk mengukur kecepatan aliran

Gambar 3.6 Pitot Tube Sumber : Dokumentasi penulis

8. Current Meter untuk mengukur kecepatan

Gambar 3.7 Current meter

(27)

34

9. Saringan pancing

Gambar 3.8 a Saringan pancing

Gambar 3.8 b 1 buah saringan di mulut saluran Gambar 3.8 c 1 buah saringan portable pada akhir saluran

10.Alat tulis

11.Jangka sorong digital

Gambar 3.9 Jangka sorong digital

(28)

35

12.Timbangan digital

Gambar 3.10 Timbangan digital

B. Bahan yang Diperlukan 1. Gelas plastik

Gambar 3.11 Pendekatan gelas plastik

(29)

36

3. Pasir yang sudah diuji sieve analysis

3.4 Instrumen Penelitian A. Variabel

Dalam suatu eksperimen kemajemukan data dapat menunjukan perbandingan hasil yang dapat diamati. Begitupun halnya dengan pengamatan, perlakuan yang akan dijadikan variabel adalah variabel debit, banyaknya plastik dan bahan dasar saluran.

Terdapat lebih dari satu debit yang diuji dalam penelitian ini. Jenis variabel debit ditentukan dengan range bervariasi mulai dari debit rendah, sedang dan cukup besar untuk saluran flume dengan satuan yang digunakan adalah liter/detik. Besaran debit ditentukan dengan besar bukaan valve pompa yaitu :

Tabel 3.1 Variabel debit

Variabel debit Besar Bukaan valve

Debit 1 (D1) 1 putaran

Debit 2 (D2) 1 ¼ putaran

Debit 3 (D3) 1 ½ putaran

Debit 4 (D4) 1 ¾ putaran

Debit 5 (D5) 1 7/8 putaran

(30)

37

Variabel gelas plastik merupakan variabel bebas atau variabel X. Variabel gelas plastik dibedakan berdasarkan ukuran beratnya, dalam satuan gram. Satu variabel plastik di-running selama satu kali pengaliran dengan cara dijatuhkan secara kontinyu pada waktu yang telah ditentukan.

Variabel bahan dasar saluran juga menjadi pembanding untuk kekasaran dasar salurannya, karena bahan dasar saluran adalah salah satu pusat penelitian selain angkutan plastik. Bahan dasar saluran yang akan dijadikan pembanding adalah bahan dasar saluran flume asli (stainless steel) dan pasir.

B. Desain Pengujian

Desain pengujian merupakan urutan tahapan pengujian yang dilakukan. Setiap pengujian diklasifikasikan dan diberi nama sesuai dengan variabel debit dan bahan dasar saluran untuk mencegah tertukarnya data hasil pengujian. Sebagai contoh D1L berarti debit variabel 1 dan bahan dasar saluran licin (eksisting flume). Sedangkan D1P berarti debit variabel 1 dan bahan dasar saluran pasir. Berikut merupakan desain pengujiannya :

Tabel 3.2 Desain Pengujian

No. Nomor

Pengujian

Kode Pengujian

Variabel

Bahan Dasar

Saluran Debit Plastik

1 Pengujian 1

D1L Licin 1 putaran valve

tanpa plastik

2 Pengujian 2 2

3 Pengujian 3 4

4 Pengujian 4 6

5 Pengujian 5 8

6 Pengujian 6 10

7 Pengujian 7 12

8 Pengujian 8 14

9 Pengujian 9 16

[image:30.612.108.564.490.692.2]

(31)

38

Lanjutan Tabel 3.2 Desain Pengujian

No. Nomor

Pengujian

Kode Pengujian

Variabel

Bahan Dasar

Saluran Debit Plastik

11 Pengujian 11

D2L

Licin

1 1/4 putaran valve

tanpa plastik

12 Pengujian 12 2

13 Pengujian 13 4

14 Pengujian 14 6

15 Pengujian 15 8

16 Pengujian 16 10

17 Pengujian 17 12

18 Pengujian 18 14

19 Pengujian 19 16

20 Pengujian 20 18

21 Pengujian 21

D3L 1 1/2putaran valve

tanpa plastik

22 Pengujian 22 2

23 Pengujian 23 4

24 Pengujian 24 6

25 Pengujian 25 8

26 Pengujian 26 10

27 Pengujian 27 12

28 Pengujian 28 14

29 Pengujian 29 16

30 Pengujian 30 18

31 Pengujian 31

D4L 1 3/4 putaran valve

tanpa plastik

32 Pengujian 32 2

33 Pengujian 33 4

34 Pengujian 34 6

35 Pengujian 35 8

36 Pengujian 36 10

37 Pengujian 37 12

38 Pengujian 38 14

39 Pengujian 39 16

(32)

39

No. Nomor

Pengujian

Variabel

Bahan Dasar

41 Pengujian 41

D5L Licin 1 7/8 putaran valve

tanpa plastik

42 Pengujian 42 2

43 Pengujian 43 4

44 Pengujian 44 6

45 Pengujian 45 8

46 Pengujian 46 10

47 Pengujian 47 12

48 Pengujian 48 14

49 Pengujian 49 16

50 Pengujian 50 18

51 Pengujian 51

D1P

Pasir

1 putaran valve

tanpa plastik

52 Pengujian 52 2

53 Pengujian 53 4

54 Pengujian 54 6

55 Pengujian 55 8

56 Pengujian 56 10

57 Pengujian 57 12

58 Pengujian 58 14

59 Pengujian 59 16

60 Pengujian 60 18

61 Pengujian 61

D2P 1 1/4 putaran valve

tanpa plastik

62 Pengujian 62 2

63 Pengujian 63 4

64 Pengujian 64 6

65 Pengujian 65 8

66 Pengujian 66 10

67 Pengujian 67 12

68 Pengujian 68 14

69 Pengujian 69 16

(33)

40

No. Nomor

Pengujian

Variabel

Bahan Dasar

71 Pengujian 71

D3P

Pasir

1 1/2 putaran valve

tanpa plastik

72 Pengujian 72 2

73 Pengujian 73 4

74 Pengujian 74 6

75 Pengujian 75 8

76 Pengujian 76 10

77 Pengujian 77 12

78 Pengujian 78 14

79 Pengujian 79 16

80 Pengujian 80 18

81 Pengujian 81

tanpa plastik

82 Pengujian 82 2

83 Pengujian 83 4

84 Pengujian 84 6

85 Pengujian 85 8

86 Pengujian 86 10

87 Pengujian 87 12

88 Pengujian 88 14

89 Pengujian 89 16

90 Pengujian 90 18

91 Pengujian 91

tanpa plastik

92 Pengujian 92 2

93 Pengujian 93 4

94 Pengujian 94 6

95 Pengujian 95 8

96 Pengujian 96 10

97 Pengujian 97 12

98 Pengujian 98 14

99 Pengujian 99 16

(34)

41

C. Setting Alat

Gambar 3.13 Setting alat

Keterangan : 1. Sump tank

2. Poros besi untuk sistem jacking

3. Putaran valve

4. Pasir

5. Angkutan gelas plastik 6. Current meter

7. Tabung pitot

8. Point control yang terletak 30 cm dari supply plastik

Cara kerja circulating flume memakai sistem sirkulasi air, artinya air dalam sump tank mengalir ke flume tertutup masuk ke flume terbuka masuk lagi ke sump tank begitu seterusnya. Untuk pengambilan debit yang dihitung adalah saat aliran tanpa angkutan plastik dan saat pengujian dengan angkutan plastik dilakukan, besar debit dianggap sama dengan debit tanpa plastik dan lebih fokus pada perolehan kecepatan yang didapat.

3 2

1

7 6

5 4

[image:34.612.132.520.120.329.2]

(35)

42

Langkah – langkah pengujian : A. Uji sieve analysis

1. Ayakan dibersihkan dengan menggunakan kuas kering, sehingga lubang-lubang dari ayakan bersih dari butir-butir yang menempel.

Gambar 3.14 Membersihkan saringan

2. Masing-masing ayakan dan pan ditimbang beratnya.

Gambar 3.15 Menimbang berat ayakan

[image:35.612.285.427.205.390.2] [image:35.612.287.427.477.664.2]

(36)

43

3. Kemudian ayakan tadi disusun menurut nomor ayakan (ukuran lubang terbesar diatas).

4. Ambil contoh tanah seberat 500 gram, lalu masukkan ke dalam ayakan teratas dan kemudian ditutup.

5. Susunan ayakan dikocok dengan bantuan sieve shaker selama kurang lebih 10 menit.

Gambar 3.16 Susunan ayakan yang sedang dikocok

6. Diamkan selama 3 menit agar debu-debu mengendap.

7. Masing-masing ayakan dengan contoh tanah yang tertinggal ditimbang,

diperoleh berat tanah tertahan.

[image:36.612.280.413.209.383.2]

(37)

44

Gambar 3.17 Kran air dan pengisian sump tank Sumber : Dokumentasi penulis

1. Mengisi air (clear water) pada sump tank dengan menggunakan selang yang terpasang dengan kran. Pengisian sump tank hingga terisi ¾ membutuhkan waktu ±40 menit dengan memakai 3 buah kran sekaligus. 2. Memasukkan pasir sebagai bahan dasar saluran pada flume saat me –

running variabel dasar saluran pasir.

Gambar 3.18 Dasar saluran flume Sumber : Dokumentasi penulis

[image:37.612.166.466.165.368.2] [image:37.612.162.546.424.706.2]

(38)

45

Gambar 3.19 Tahapan menyalakan pompa

(Sumber : Dokumentasi penulis)

4. Memutar valve pompa dengan menyesuaikan variabel debit yang ditentukan. Tunggu beberapa saat hinga aliran tenang (stabil), baru memulai running.

Gambar 3.20 Arah putaran valve Sumber : Dokumentasi penulis

5. Pemberian angkutan gelas plastik setiap angkutan plastik setiap ± 3 detik dari tempat supply angkutan agar angkutan dalam aliran tersebut homogen.

Gambar 3.21 Pemberian angkutan

[image:38.612.200.498.188.358.2] [image:38.612.241.463.467.615.2]

(39)

46

6. Selama running, akan ada air yang masuk ke dalam dua selang pitot dan membuat ketinggian pada tabung pembacaan. Saat pengukuran aliran, tabung pitot L dinaikan per 2cm dari dasar sampai ke tinggi permukaan aliran. Setiap kenaikannya, mencatat nilai h dan h2 yang terbaca pada tabung pembacaan.

Gambar 3.22 Manometer pitot

7. Mengukur kecepatan menggunakan current meter. Pastikan tanda panah searah dengan arah aliran.

[image:39.612.275.429.188.390.2] [image:39.612.199.497.478.666.2]

(40)

47

8. Mengukur debit dengan volumetrik menggunakan ember.

Gambar 3.24 Volumetrik

[image:40.612.175.515.154.289.2]

(41)

48

3.5 Prosedur Penelitian

Gambar 3.25 Alur Penelitian

Persiapan Alat dan Bahan

Pembahasan Mulai

Selesai Pengujian

Sieve Analysis

Uji kecepatan menggunakan Circulating Flume

Analisis pengaruh angkutan gelas plastik

Analisis pengaruh bahan dasar saluran pasir Pengolahan Data

[image:41.612.162.443.180.668.2]

(42)

49

3.6 Analisis Data

A. Uji sieve analysis

1. Menghitung berat tanah yang tertahan oleh masing- masing saringan 2. Menghitung jumlah berat tanah yang lolos saringan tersebut secara

kumulatif

3. Menghitung persentase jumlah berat tanah yang lolos saringan tersebut terhadap total berat tanah

4. Dari hasil-hasil percobaan tersebut digambarkan suatu grafik dalam suatu susunan koordinat semilog, yaitu dimana ukuran diameter butir sebagai absis dalam skala log dan % lebih halus sebagai ordinat dengan skala linier (skala biasa)

5. Dari grafik yang telah digambar akan didapatkan koefisien keseragaman :

10 60

D D

Cu  . . . (3.1)

dimana :

60

D = diameter kebersamaan (diameter sehubungan dengan 60% lebih

halus

10

D = diameter efektif (diameter sehubungan dengan 10% lebih halus)

Dari grafik tersebut didapat pula koefisien kelengkungan (Coefficient of Curvature) 60 10 2 30 xD D D

Cc . . . (3.2)

dimana :

30

(43)

50

Catatan :

Berdasarkan USCS (Unified Soil Classification System), ditentukan bahwa tanah yang bergradasi baik (well graded) adalah yang memenuhi :

-Untuk gravel :

Cu > 4 dan 1 < Cc < 3

-Untuk pasir :

Cu > 6 dan 1 < Cc < 3

Bila syarat di atas tidak terpenuhi, maka tanah tersebut bergradasi buruk (poor graded).

B. Uji kecepatan aliran

Setiap pengujian (run) diklasifikasikan dan diberi nama sesuai dengan nama variabel debit dan bahan dasar saluran untuk mencegah tertukarnya data hasil pengujian seperti pada Tabel 3.2. Data yang di peroleh di catat pada form 1, 2 dan 3 untuk mempermudah dalam analisis data.

Beda tekan (∆h) yang diperoleh dari perbedaan ketinggian h1 dan h2 pada pembacaan tabung pivot di masukan ke dalam rumus :

V = √ . . . (3.3)

Dimana :

V = Kecepatan aliran (m/s)

g = gaya gravitasi (9,81 m/s2)

(44)

51

Menghitung kecepatan aliran pada penelitian ini juga menggunakan persamaan Manning karena adanya koefisien Manning (n) yang memperhitungkan koefisien kekasaran dasar saluran pada perhitungannya. Persamaan Manning adalah sebagi berikut :

. . . (3.4)

Dimana :

V = Kecepatan aliran (m/s)

n = Koef. Kekasaran Manning → berdasarkan material saluran

R = Jari-jari hidrolik saluran (m)

I = Kemiringan dasar saluran

Untuk mendapatkan nilai kecepatan pada alat current meter, data yang ada harus dikonversi terlebih dahulu menggunakan grafik Streamflo Probe Calibration Chart yang tersapat pada lampiran 1.4.

Setelah mendapatkan nilai kecepatan kemudian dicari nilai debitnya dengan memasukan rumus :

Q = V . A . . . (3.5)

Sementara itu, debit di sepanjang aliran dianggap seragam dengan kata lain aliran bersifat kontinu, sehingga :

Q1 = Q2 . . . (3.6)

Untuk memperoleh debit, nilai kecepatan kemudian dikalikan dengan luas saluran (A) flume yang berbentuk persegi panjang dengan tinggi air (besarnya bergantung debit yang terjadi) x lebar saluran selebar 0,3 m (tetap).

(45)

52

. . . (3.7)

Keterangan : Re = Reynold number

v = viskositas (m2/s)

h = panjang karakteristik (m)

V = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

Dimana v adalah kekentalan kinematik yang didefinisikan sebagai :

. . . (3.8)

Keterangan :

( )

Menurut Robert J Kodoatie perubahan kekentalan kinematik terhadap temperatur dapat diperkirakan dengan persamaan berikut ini :

[ ] _{. . .}

(3.9)

Penentuan tipe aliran dapat didasarkan pada nilai angka Froude Fr, yang mempunyai bentuk persamaan sebagai berikut :

_√ . . . (3.10)

Dimana :

V = kecepatan aliran (m/s)

g = gravitasi (m2/s)

(46)

53

Semua data pengujian yang sudah terhimpun akan dianalisis dengan metode statistik, diantaranya rerata dan analisis regresi.

1. Rerata

Rerata merupakan suatu bilangan yang mewakili sekumpulan bilangan. Rumus untuk mencari rerata adalah sebagai berikut :

̅

Dimana : xn = Data

n = Jumlah data

2. Analisis Regresi

Analisis regresi digunakan untuk menentukan sifat–sifat dan kekuatan hubungan antara dua variabel serta memprediksi nilai dari suatu variabel yang belum diketahui dengan didasarkan pada observasi masa lalu terhadap variabel tersebut dan variabel-variabel lainnya Levin & Rubin (1998) (dalam Sarwono J, 2013). Keterkaitan kuat (korelasi) antara dua variabel yang pada penelitian ini adalah variabel kecepatan (X) dengan debit aliran (Y).

Variabel X

V

ar

ia

be

l

(47)

54

Gambar 3.28 Contoh scatter plot program (Sumber : Wijaya R, 2012

Rumus regresi menurut Rahmat Wijaya :

Y’ = a + bX . . . (3.12) Dimana :

Y’ = Prediksi Y berdasarkan pengujian dengan X

a = Titik potong Y, nilai perkiraan saat X = 0

b = Kemiringan garis atau perubahan rata-rata pada Y’ untuk setiap satu unit perubahan naik turun pada variabel X X = Variabel X

Di dapat nilai a dan b diperoleh dari rumus (Wijaya R, 2012) :

∑ ∑ ∑ _∑ _∑

∑ ∑

(48)

BAB V

SIMPULAN DAN REKOMENDASI 5.1 Simpulan

Adapun simpulan dari penelitian ini adalah :

1. Konsentrasi angkutan gelas plastik pada penelitian ini hingga 0,5450 %. Sampai nilai konsentrasi ini, angkutan gelas plastik berpengaruh signifikan terhadap kecepatan aliran pada debit yang kurang dari 4,368 lt/s berdasarkan analisa statisik pada penelitian yang telah dilakukan dengan alat circulating flume di laboratorium hidarulika FPTK UPI.

2. Selain mempengaruhi nilai kecepatan, adanya penambahan material gelas plastik dalam suatu saluran terbuka juga menyebabkan terjadinya perubahan kedalaman aliran dan perbedaan bentuk distribusi kecepatan aliran.

3. Terdapat perbedaan kecepatan saat dasar saluran licin dan berpasir, hal ini terjadi karena adanya perbedaan angka kekasaran. Semakin besarnya angka kekasaran, maka nilai kecepatan akan semakin kecil. Perbedaan nilai kecepatan saat dasar saluran licin dan pasir pada penelitian ini mencapai 4,76 %.

5.2 Rekomendasi

(49)

Untuk calon peneliti yang tertarik dengan tema penelitian ini, penulis memberikan sara dan rekomendasi :

1. Jumlah pengambilan sampel diperbanyak seperti banyaknya running, menambah variabel kemiringan dan debit aliran

2. Menggunakan jumlah konsentrasi yang lebih banyak agar pengaruh angkutan lebih terlihat.

3. Bisa dilakukan dengan menggunakan air berkonsentrat sedimen agar mendekati pada saluran drainase yang ada di alam.

4. Dapat dilakukan dengan bentuk saluran berkelok atau berbeda ketinggian. 5. Hendaknya setiap selesai running langsung melakukan analisis agar saat

(50)