abstrak - sinta.unud.ac.id of the concrete block breakwaters, which ... 18 2.3.1 sebangun ... tabel...
TRANSCRIPT
ix
ABSTRAK
Unjuk Kerja Bangunan Pemecah Gelombang Ambang RendahBlok Beton Berkait
Permintaan yang tinggi akan batu pelindung dengan ukuran besarmenimbulkan permasalahan teknis dan biaya pada saat pembangunan strukturpelindung pantai. Untuk menjawab kebutuhan tersebut, modifikasi batu buatanberupa blok beton berkait dikaji kinerjanya dalam menghadapi gelombang.Penguncian antar blok beton membuat kesatuan unit-unit tersebut stabil dalammenerima gempuran gelombang. Penggunaan blok beton berkait pada strukturpemecah gelombang ambang rendah dapat menjadi alternatif untuk mengurangiberat unit blok beton.
Lokasi penelitian model fisik bangunan pemecah gelombang ambang rendahblok beton berkait dilakukan pada saluran 2 Dimensi Laboratorium Balai Pantai,Pusat Litbang Sumber Daya Air. Instrumen yang dipakai dalam penelitian iniadalah Saluran Flume 2 Dimensi, mesin pembangkit gelombang reguler, wavedumper, wave probe, komputer kendali dan model blok beton berkait denganparameter yang diamati adalah perubahan elevasi muka air dan lebar puncakbangunan.
Hasil penelitian menunjukkan peredaman energi gelombang dipengaruhioleh dimensi bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkaityang dicirikan oleh kedalaman air di atas puncak bangunan dan lebar puncakbangunan. Unjuk kerja bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok betonberkait berdaya guna sebagai bangunan pelindung pantai bawah air pada elevasimuka air (h-d)/h = 0 dan lebar puncak B = 2.0 dengan koefisien transmisi 43,6%dan koefisien refleksi 34,7%
Kata kunci: Bangunan Pemecah gelombang ambang rendah, koefisien transmisidan koefisien refleksi.
x
ABSTRACT
PERFORMANCE OF INTERLOCKING CONCRETE BLOCK TYPESUBMERGED BREAKWATER
High demands on relatively big sizes of armour sometimes can lead to bothtechnical and cost-effective issues on coastal protection projects. To that end, astudy has been carried out to investigate performance of interlocking concreteblock as armour in withstanding wave action. The interlocking nature of each unitof these concrete blocks results in a stable armour. As implementation, the use ofthis type of concrete blocks as submerged breakwater can be an alternative inorder to reduce the weight of unit armour.
This experiment was conducted in the 2D wave flume of LaboratoriumBalai Pantai, Pusat Litbang Sumber Daya Air. Facilities involved in theexperiment are wave flume, regular wave generator, wave dumper, wave probe,computational machine, and concrete blocks scaled model. Parameters beingobserved are variation in water level and the width of the crest.
Results show that wave energy are damped by the structure, dictated by thedimension of the concrete block breakwaters, which is characterized by waterdepth on top of the crest, and the width of the crest. The performance of thissubmerged breakwater is indicated by the transmission coefficient, and from theexperiment, results show 43,6% of coefficient transmission, and, reflectioncoefficient is 34,7% at (h-d)/h = 0 and crest width B = 2.
Keywords: Submerged breakwater, transmission coefficient, reflection coefficient
xi
DAFTAR ISI
SAMPUL DEPAN ....................................................................................................i
PERSYARATAN GELAR ..................................................................................... ii
PERSETUJUAN PEMBIMBING.......................................................................... iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ...................................................................... iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT.........................................................v
UCAPAN TERIMA KASIH.................................................................................. vi
ABSTRAK ............................................................................................................. ix
ABSTRACT.............................................................................................................x
DAFTAR ISI.......................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL..................................................................................................xv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN.....................................................................................1
I.1 Latar Belakang................................................................................................1
I.2 Rumusan Masalah...........................................................................................6
I.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................6
I.4 Manfaat Penelitian ..........................................................................................7
BAB II KAJIAN PUSTAKA .................................................................................8
2.1 Bangunan Pemecah Gelombang .....................................................................8
2.1.1 Bangunan pemecah gelombang dari aspek posisi terhadap garis
pantai...................................................................................................9
2.1.2 Bangunan pemecah gelombang dari aspek tipe struktur ..................12
2.2 Gelombang....................................................................................................13
xii
2.2.1 Karakteristik gelombang...................................................................13
2.2.2 Transmisi Gelombang.......................................................................16
2.2.3 Refleksi Gelombang .........................................................................17
2.3 Pemodelan Fisik............................................................................................18
2.3.1 Sebangun geometrik .........................................................................19
2.3.2 Sebangun kinematik..........................................................................20
2.3.3 Sebangun dinamik.............................................................................21
2.4 Analisis Dimensi...........................................................................................22
2.5 Hasil Penelitian Sebelumnya ........................................................................24
BAB III Metode Penelitian ....................................................................................30
3.1 Persiapan Penelitian......................................................................................30
3.1.1 Fasilitas dan alat laboratorium..........................................................30
3.1.2 Rancangan penelitian pemecah gelombang ambang rendah blok
beton berkait .....................................................................................31
3.1.3 Kalibrasi............................................................................................32
3.1.4 Pembuatan model..............................................................................33
3.2 Pelaksanaan Pengujian..................................................................................35
3.2.1 Batasan penelitian .............................................................................35
3.2.2 Pengujian model ...............................................................................35
3.3 Hasil Pengujian.............................................................................................38
BAB IV Hasil dan Analisa.....................................................................................39
4.1 Tinggi dan Periode Gelombang ....................................................................39
4.2 Koefisien Transmisi dan Koefisien Refleksi ................................................40
xiii
4.3 Parameter Tak Berdimensi ...........................................................................41
4.4 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi dan refleksi ........43
4.4.1 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi ................43
4.4.2 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi...................45
4.5 Pengaruh kecuraman gelombang pada koefisien transmisi dan refleksi .....46
4.5.1 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi pada lebar
puncak bangunan B = 1,0 .................................................................46
4.5.2 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi pada lebar
puncak bangunan B = 1,5 .................................................................48
4.5.3 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi pada lebar
puncak bangunan B = 2,0 .................................................................49
4.5.4 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi pada lebar
puncak bangunan B = 1,0 .................................................................51
4.5.5 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi pada lebar
puncak bangunan B = 1,5 .................................................................53
4.5.6 Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi pada lebar
puncak bangunan B = 2,0 .................................................................54
4.6 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi dan refleksi
gelombang.....................................................................................................56
4.6.1 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi pada lebar
puncak bangunan B = 1,0 .................................................................56
4.6.2 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi pada lebar
puncak bangunan B = 1,5 .................................................................57
xiv
4.6.3 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi pada lebar
puncak bangunan B = 2,0 .................................................................59
4.6.4 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap refleksi pada lebar
puncak bangunan B = 1,0 .................................................................61
4.6.5 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap refleksi pada lebar
puncak bangunan B = 1,5 .................................................................62
4.6.6 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap refleksi pada lebar
puncak bangunan B = 2,0 .................................................................64
4.7 Penelitian Sebelumnya..................................................................................65
4.7.1 Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 25 cm ...............67
4.7.2 Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 30 cm ...............68
4.7.3 Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 35 cm ...............69
4.7.4 Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 40 cm ...............70
BAB V Kesimpulan dan Saran ..............................................................................71
5.1 Kesimpulan ...................................................................................................71
5.2 Saran .............................................................................................................71
DAFTAR PUSTAKA
xv
Daftar Tabel
Tabel 2. 1 Keuntungan dan kerugian dari tipe pemecah gelombang .................... 11
Tabel 3. 1 Nilai besaran skala tanpa distorsi..........................................................33
Tabel 3. 2 Skematisasi skenario model fisik 2-D.................................................. 36
Tabel 4. 1 Parameter yang berpengaruh untuk koefisien transmisi .......................42
xvi
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Bangunan Pemecah Gelombang....................................................... 10
Gambar 2.2 Karakteristik Gelombang ................................................................. 14
Gambar 3.1 Saluran Kaca Balai Pantai dan wave generator ............................... 31
Gambar 3.2 Diagram alur perhitungan koefsien refleksi dan koefisien transmisi32
Gambar 3.3 Tampilan Isometrik model pemecah gelombang ambang rendah blok
beton berkait.......................................................................................................... 34
Gambar 3.4 Penempatan Wave Generator, Wave probe dan Wave Dumper....... 37
Gambar 4.1 Hasil running model pada saat h=20m............................................. 39
Gambar 4.2 Filter data untuk metode zero-up crossing ....................................... 40
Gambar 4.3 Koefisien Transmisi Terhadap Elevasi Muka Air............................ 44
Gambar 4.4 Koefisien Refleksi Terhadap Elevasi Muka Air .............................. 45
Gambar 4.5 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Transmisi
pada lebar puncak 1,0 m...................................................................................... 47
Gambar 4.6 Hubungan kecuraman gelombang terhadap Koefisien Transmisi pada
lebar puncak 1.5 m ................................................................................................ 49
Gambar 4.7 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Transmisi
pada lebar puncak 2,0 m........................................................................................ 50
Gambar 4.8 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Refleksi pada
lebar puncak 1,0 m ................................................................................................ 52
Gambar 4.9 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Refleksi pada
lebar puncak 1.5 m ................................................................................................ 53
xvii
Gambar 4.10 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Refleksi
pada lebar puncak 2,0 m........................................................................................ 55
Gambar 4.11 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,0 m Terhadap Koefisien
Transmisi............................................................................................................... 57
Gambar 4.12 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,5 m Terhadap Koefisien
Transmisi............................................................................................................... 58
Gambar 4.13 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 2,0 m Terhadap Koefisien
Transmisi............................................................................................................... 60
Gambar 4.14 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,0 m Terhadap Koefisien
Refleksi ................................................................................................................. 61
Gambar 4.15 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,5 m Terhadap Koefisien
Refleksi ................................................................................................................. 63
Gambar 4.16 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 2,0 m Terhadap Koefisien
Refleksi ................................................................................................................. 65
Gambar 4.17 Perbandingan antara Kt measured dan Kt computed ..................... 66
Gambar 4.18 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 5cm...................... 67
Gambar 4.19 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 10cm.................... 68
Gambar 4.20 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 15cm.................... 69
Gambar 4.21 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 20cm.................... 70
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Erosi pantai bisa terjadi secara alami oleh serangan gelombang atau karena
adanya kegiatan manusia seperti penebangan hutan bakau, pengambilan karang
pantai, pembangunan pelabuhan atau bangunan pantai lainnya, perluasan areal
tambak ke arah laut tanpa memperhatikan wilayah sempadan pantai dan
sebagainya. Dampak dari erosi pantai ini dapat merusak kawasan pemukiman dan
prasarana kota yang berupa mundurnya garis pantai (Triatmodjo, 1999).
Secara alami, pantai berfungsi sebagai pertahanan alami terhadap gempuran
gelombang. Akumulasi sedimen di pantai menyerap dan memantulkan energi
yang terutama berasal dari gelombang. Apabila seluruh energi gelombang terserap
maka pantai dalam kondisi seimbang. Sebaliknya, pantai dalam kondisi tidak
seimbang. apabila muncul proses erosi dan akresi pantai yang selanjutnya
menyebabkan kerusakan garis pantai.
Besarnya gelombang yang dapat merusak daerah pantai adalah bersumber dari
gelombang perairan laut dalam dan tergantung pada tinggi gelombang. Rambatan
gelombang yang menuju pantai dari laut dalam akan mengalami perubahan bentuk
struktur gelombang, akibatnya akan terbentuk tinggi gelombang yang besar dan
akhirnya menjadi pecah. Apabila gelombang pecah tersebut dekat dengan pantai
maka pantai yang tidak mempunyai perlindungan alami / buatan akan dengan
mudah rusak (Triatmodjo, 1999).
2
Sebelum memulai memilih konstruksi bangunan pantai, adalah penting
untuk mengidentifikasi dan memahami penyebab kerusakan daerah pantai baik
akibat jangka pendek maupun jangka panjang. Salah satu metode penanggulangan
erosi pantai akibat gelombang adalah penggunaan struktur pelindung pantai
dimana struktur tersebut berfungsi sebagai peredam energi gelombang dan
mengurangi energi gelombang di sisi darat struktur (Ranasinghe dan Turner
2006).
Pengurangan energi gelombang yang menghantam pantai dapat dilakukan dengan
membuat bangunan pemecah gelombang sejajar pantai (offshore breakwater).
Dengan adanya bangunan pemecah gelombang, gelombang yang datang
menghantam pantai sudah pecah pada suatu tempat yang agak jauh dari pantai
sehingga energi gelombang yang sampai di pantai cukup kecil.
Dari posisi tinggi puncak bangunan terhadap elevasi muka air, breakwater
dibedakan menjadi 2 macam yaitu breakwater yang tidak mengijinkan gelombang
melimpas diatasnya dan breakwater ambang rendah yaitu struktur pelindung
pantai yang dibangun sejajar pantai dengan bagian puncak berada di bawah air
mendekati permukaan atau sedikit muncul di atas permukaan air rata-rata. (Shore
Protection Manual, 1984)
Usaha perlindungan pantai yang pengembangannya dititik beratkan untuk wisata,
perencanaan perlindungannya tidak cukup hanya sekedar bertujuan untuk menjaga
kerusakan pantai akan tetapi perlu dipikirkan tentang keaslian dan keindahan
daerah pantai. Bangunan pengaman pantai yang dapat memenuhi tujuan tersebut
diantaranya adalah pemecah gelombang ambang rendah (submerged breakwater)
3
karena puncak bangunan pemecah gelombang berada di bawah permukaan air
sehingga tidak akan mengganggu keindahan pantai.
Selain itu, apabila ada gelombang datang sebagian energi gelombang
terserap/terpatahkan, sebagian akan dipantulkan/direfleksikan dan sebagian yang
lain akan diteruskan sehingga di daerah pantai masih terjadi gelombang meskipun
tidak begitu besar dengan demikian wisatawan yang datang ke pantai masih dapat
menikmati gelombang pantai.
Sila Dharma (1994), melakukan penelitian karakteristik hidraulik terumbu buatan
terutama transmisi dan refleksi gelombang yang mengenai bangunan untuk
material batu pecah sebagai bahan penyusun. Faktor pengubah yang diamati
adalah tinggi gelombang datang (Hi), gelombang transmisi (Ht), kedalaman air
(h), tinggi terumbu karang buatan (d), lebar puncak (B) dan periode gelombang
(T).
Pertimbangan utama yang harus diperhatikan dalam mengatasi
permasalahan daerah pantai adalah usaha tersebut harus layak dari segi teknis,
ekonomis dari segi biaya, ramah lingkungan dan bersifat estetik (untuk obyek
wisata). Pemecah gelombang ambang rendah tumpukan batu pada umumnya
membutuhkan batu pelindung ukuran besar dan jumlah yang banyak sehingga
dalam pembangunannya memerlukan biaya yang cukup besar. Berat tiap butir
batu dapat mencapai beberapa ton sehingga sulit mendapatkan batu seberat itu
dalam jumlah yang sangat besar, untuk mengatasi permasalahan tersebut maka
dibuat batu buatan dari beton dengan bentuk tertentu.
4
Batu buatan ini bisa dibentuk sederhana (kubus) yang memerlukan berat yang
cukup besar, atau bentuk khusus yang lebih ringan tetapi lebih mahal dalam
pembuatan. Batu buatan ini bisa berupa tetrapod, tribar, hesapod, dolos. Tetrapod
mempunyai empat kaki yang berbentuk kerucut terpancung, tribar terdiri dari tiga
kaki yang dihubungkan oleh lengan. Quadripod mempunyai bentuk mirip
tetrapod tetapi sumbu-sumbu dari tiga kakinya berada pada bidang datar. Dolos
terdiri dari dua kaki saling menyilang yang dihubungkan oleh lengan (Yuwono,
1992).
Salah satu alternatif untuk mengurangi berat beton yang besar dalam satu
unit blok beton adalah struktur pemecah gelombang tenggelam tipe blok beton
berkait, dengan dilakukan penguncian (interlocking) antara sesama blok beton
sehingga didapat berat unit blok beton yang lebih ringan dan kuncian blok beton
yang dapat menyebabkan blok beton tersebut stabil dalam menerima gempuran
gelombang. Penggunaan material beton sangat ramah lingkungan karena dengan
permukaan beton yang kasar maka biota laut seperti terumbu karang akan cepat
hidup sehingga perlindungan pemecah gelombang kedepannya akan menjadi
obyek wisata tambahan
Armono dan hall (2003), melakukan penelitian terumbu buatan bentuk
kubah berlubang “HSAR” (Hemispherical submerged artificial reef) dan
menyatakan bahwa dalam jumlah yang besar HSAR dapat efektif mereduksi
energi gelombang. Hal yang mempengaruhi reduksi gelombang antara lain
pengaruh kedalaman air, tinggi gelombang datang dan periode gelombang. Selain
5
itu dalam penelitian juga diketahui penurunan ketinggian gelombang dipengaruhi
oleh kecuraman gelombang, kedalaman penggenangan, dan geometri terumbu.
Yuliastuti (2011) melakukan penelitian gelombang transmisi pada
breakwater tenggelam dari bentuk L blok beton dengan desain parameter yang
diubah yaitu tinggi dan periode gelombang, kedalaman air dan kedalaman
peredaman. Peredaman gelombang menurun secara linear seiring peningkatan
penggenangan. Dengan penggenangan yang lebih besar dari 40%, breakwater
tidak melemahkan tinggi gelombang secara signifikan.
Hamdani dkk (2015) juga melakukan penelitian gelombang transmisi pada
breakwater tenggelam dari bentuk D blok beton dengan mendapatkan parameter
yang berpengaruh transmisi gelombang untuk breakwater terendam yang
menggunakan D-block interlocking adalah; Tinggi struktur (d-h) dibandingkan
kedalaman air (d), panjang gelombang ( ) dibandingkan dengan lebar atas (B),
dan kecuraman gelombang ( ).
Efektifitas atau kinerja dari suatu pemecah gelombang dapat dilihat dari
koefisien transmisi (Kt) gelombang tersebut. Koefisien transmisi didefinisikan
sebagai perbandingan antara tinggi gelombang yang melewati bangunan dengan
tinggi gelombang yang datang menerpa pemecah gelombang. Semakin besar nilai
Kt, berarti semakin tidak efektifitas pemecah gelombang tersebut dalam meredam
gelombang. Sebaliknya jika koefisien refleksi besar maka semakin efektif
bangunan pemecah gelombang tersebut dalam mereduksi gelombang.
Perubahan atau modifikasi dalam hal bentuk material blok beton, serta
kemudahan dalam hal pelaksanaan perlu dilakukan untuk bisa mendapatkan
6
struktur pemecah gelombang tenggelam yang handal, lebih cepat dan mudah dari
segi pelaksanaan konstruksi, serta apabila memungkinkan lebih murah dari segi
pendanaan. Hal ini terutama akan sangat membantu proses konstruksi terutama
untuk daerah yang tingkat ketersediaan material batu sangat rendah
I.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas maka rumusan masalah dalam penelitian ini
adalah :
1. Berapakah nilai koefisien transmisi dari bangunan pemecah gelombang
ambang rendah blok beton berkait ?
2. Berapakah nilai koefisien refleksi dari bangunan pemecah gelombang
ambang rendah blok beton berkait ?
3. parameter yang berpengaruh terhadap kinerja bangunan pemecah gelombang
ambang rendah blok beton berkait ?
I.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui nilai koefisien transmisi gelombang akibat bangunan pemecah
gelombang ambang rendah blok beton berkait.
2. Mengetahui nilai koefisien refleksi gelombang akibat bangunan pemecah
gelombang ambang rendah blok beton berkait.
3. Mengetahui parameter yang berpengaruh terhadap transmisi dan gelombang
akibat bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait.
7
I.4 Manfaat Penelitian
Tesis ini diharapkan dapat memberikan konstribusi pada khasanah ilmu
pengetahuan berupa metode pengamanan pantai akibat erosi dengan memberikan
alternatif struktur pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait.