laporan trb

Tugas Rancang Besar I

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Breakwater atau pemecah gelombang merupakan bangunan yang berfungsi

sebagai pemecah gelombang. Gelombang yang datang mengenai breakwater akan

terpecah, sehingga tempat yang dilindungi break water akan menjadi perairan

yang tenang.

Kelompok TRB (Tugas Rancang Besar) 1 kami memilih untuk membuat

suatu perancangan breakwater untuk dermaga Pelabuhan Pendaratan Ikan (PPI)

dengan daerah perencanaan di Kota Tegal.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari Tugas Rancang Besar I ini adalah :

1. Mahasiswa mampu melakukan perhitungan peramalan gelombang;

2. Mahasiswa mampu melakukan analisa deformasi gelombang;

3. Mahasiswa mampu melakukan analisa pasang surut;

4. Mahasiswa mampu menghitung Lay out, dimensi struktur, dan material

yang diperlukan;

5. Mahasiswa mampu melakukan cek stabilitas terhadap bangunan yang akan

dibangun.

1.3. Lokasi

Lokasi yang kami pilih adalah daerah Kota Tegal, Jawa Tengah karena pada

daerah tersebut merupakan daerah perairan terbuka dan pada daerah tersebut

banyak perahu nelayan yang bersandar. Sehingga diperlukan breakwater untuk

menjaga perairan di sekitar agar tetap tenang. Penentuan jenis bangunan

didasarkan data daerah tersebut yang kami dapatkan.

1


1.4. Metodologi

Berikut adalah metodologi yang harus kami lakukan untuk melaksanakan

Tugas Bancang Besar I ini:

1. Peramalan gelombang :

a) Analisa data angin, dengan membuat wind rose (mawar angin),

menentukan kecepatan angin dominan.

b) Menghitung fetch efektif untuk mengukur panjang pembangkitan

gelombang oleh angin.

c) Mentranformasikan data angin menjadi data gelombang.

d) Menghitung tinggi dan periode gelombang signifikan.

2. Analisa deformasi gelombang

a) Perhitungan refraksi

b) Menentukan tinggi dan kedalaman gelombang pecah

3. Analisa pasang surut

a) Menentukan tipe pasang surut

b) Menghitung elevasi MSL, MHWL, HHWL, MLWL, dan LLWL

4. Perhitungan sedimentasi

5. Menentukan dimensi struktur

a) Menghitung lebar puncak

b) Menghitung elevasi struktur

6. Perhitungan material

a) Berat batu butir lapisan pelindung primer dan sekunder

b) Tebal lapisan pelindung primer dan sekunder

c) Jumlah batu pelindung primer maupun sekunder

7. Mengecek stabilitas struktur

a) Menghitung besar settlement

b) Menghitung stabilitas geser ( sliding )

c) Menghitung stabilitas guling

2


BAB II

DASAR TEORI

Masalah yang ada di pantai adalah erosi yang menimbulkan kerugian sangat

besar dengan rusaknya kawasan pemukiman dan fasilitas-fasilitas di daerah

tersebut. Untuk menanggulangi erosi pantai langkah pertama yang harus di

lakukan adalah mencari penyebab terjadinya erosi.

Cara menanggulangi erosi di pantai (abrasi) adalah membangun bangunan

pelindung pantai, bangunan tersebut digunakan untuk melindungi pantai dari

serangan gelombang dan arus, menurut B.Triatmodjo (1999) terdapat beberapa

cara dalam melindungi pantai, yaitu:

1. Memperkuat/Melindungi pantai agar mampu menahan serangan gelombang,

2. Mengubah laju transport sediment sepanjang pantai

3. Mengurangi energi gelombang yang sampai ke pantai,

4. Reklamasi dengan menambah suplai sediment ke pantai atau dengan cara

lain.

Menurut Stuktur Pelindung Pantai (Pratikto,1999) erosi pantai dapat terjadi

oleh berbagai sebab, secara umum sebab erosi tersebut dapat dikelompokan

menjadi dua hal, yaitu sebab alami dan sebab buatan (disebabkan oleh manusia).

1. Sebab-sebab alami erosi pantai meliputi :

Naiknya muka air laut

Perubahan suplai sedimen

Gelombang Badai.

Overwash (limpasan)

Angkutan sejajar pantai

Angkutan oleh angin

2. Sebab-sebab erosi buatan pantai meliputi :

3


Penurunan tanah

Penggalian pasir

Interupsi angkutan sejajar pantai

Pengurangan suplai sediment ke arah pantai

Pemusatan energi gelombang di pantai

Perusakan pelindung alam

Untuk melindungi pelabuhan dari gempuran ombak yang berasal dari lautan

lepas diperlukan suatu bangunan pelindung. Salah satu bangunan pelindung pantai

tersebut adalah breakwater. Breakwater adalah suatu bangunan pantai yang

bertujuan untuk mematahkan atau menahan energi gelombang yang datang

menuju pantai sehingga karakteristik gelombang yang datang sesuai dengan yang

direncanakan atau disyaratkan. Fungsi dari bangunan ini adalah untuk menahan

atau melindungi pelabuhan dari serangan gelombang. Bangunan tersebut biasanya

terbuat dari tumpukan batu, beton ataupun baja sesuai dengan type breakwaternya.

Breakwater merupakan bangunan yang digunakan untuk melindungi daerah

pelabuhan dari gangguan gelombang. Bangunan ini memisahkan daerah perairan

dari laut bebas, sehingga perairan pelabuhan tidak banyak dipengaruhi oleh

gelombang besar di laut. daerah perairan dihubungkan dengan laut oleh mulut

pelabuhan dengan lebar tertentu, dan kapal dapat keluar masuk pelabuhan melalui

celah tersebut. Dengan adanya breakwater ini daerah perairan pelabuhan menjadi

tenang dan kapal bisa melakukan bongkar muat barang dengan mudah. Dalam

merencanakan breakwater, air yang melimpas (overtopping) juga menjadi bahan

pertimbangan, jika struktur yang tak mengijinkan overtopping biaya

konstruksinya terlalu mahal karena akan menambah material untuk membuat

struktur semakin tinggi akan tetapi bila ada toleransi air masuk bisa

mengakibatkan terganggunya perairan di pelabuhan dan juga mengakibatkan

terjadi resonansi di dalam area pelabuhan, serta terbentuknya tombolo. Stabilitas

dari breakwater juga harus dihitung agar tidak terjadi collapse sebelum berjalan

sesuai dengan fungsinya.

Sesuai dengan fungsinya bangunan pantai di klasifikasikan menjadi tiga,

yaitu:

4


1. Struktur yang di bangun di pantai dan sejajar dengan garis pantai, yakni

dinding pantai atau revetment, Sea wall, Bulk head;

2. Struktur yang di bangun tegak lurus dengan pantai dan sambung ke pantai

yakni jetty dan groin;

3. Struktur yang dibangun di lepas pantai paralel dengan pantai yakni

breakwater.

2.1. STRUKTUR BANGUNAN PELINDUNG PANTAI

2.1.1. Breakwater

Struktur yang dirancang untuk melindungi daerah sepanjang garis pantai dari

hempasan gelombang laut atau biasa disebut brekwater. Biasanya dibangun secara

paralel terhadap pantai dan berada di lepas pantai pada jarak tertentu

(CERC,SPM,Vol 1, 1984). Konstruksi ini dirancang untuk melindungi dermaga

atau daerah pantai yang tidak dikehendaki terjadi erosi. Pada dasarnya breakwater

beroperasi dengan mereduksi energi yang menyertai terjadinya gelombang di

pantai. Struktur tersebut memantulkan gelombang dan memindahkan energi

gelombang dalam bentuk difraksi gelombang setelah terjadi tumbukan (CERC,

SPM Vol1, 1984). Hasil reduksi energi gelombang ini akan mengurangi pula

perpindahan sedimen ke lepas pantai yang diakibatkan oleh pengaruh gelombang.

Dengan demikian sedimen akan dipindahkan dari daerah tersebut hanya pada arah

sejajar garis pantai atau akan mengumpul dibalik struktur akan semakin besar.

Sedimen yang menendap dibalik struktur ini akan membentuk tembolo.

Ada dua jenis breakwater yang biasa di bangun (CERC, SPM, vol 1, 1984),

yaitu Shore-connected Breakwater dan offshore breakwater. Shore-connected

Breakwater dicirikan bahwa struktur ini berhubungan langsung dengan daratan.

Sedangkan offshore breakwater sebaliknya tidak berhubungan secara fisik dengan

daratan, keduanya hampir dapat dipastikan mempunyai kesamaan dalam

kegunaanya.

2.1.2. Groin

5


Groin adalah bangunan pelindung pantai yang biasanya dibuat tegak lurus

garis pantai dan berfungsi untuk menahan transport sediment sepanjang pantai

sehingga bisa megurangi/ menghentikan erosi yang terjadi. Bangunan ini juga

digunakan untuk menahan masuknya transport sediment sepanjang pantai ke

pelabuhan atau muara sungai.

2.1.3. Jetties

Jetti adalah bangunan tegak lurus pantai yang diletakkan pada kedua sisi

muara sungai yang berfungsi untuk mengurangi pendangkalan alur oleh sediment

pantai. Pada penggunaan muara sungai sebagai alur pelayaran, pengendapan di

muara dapat mengganggu llalu lintas kapal. Untuk keperluan tersebut jetti harus

panjang sampai ujungnya beraa di luar gelombang pecah. Dengan jetti panjang

transport sedimen sepanjang pantai dapat tertahan dan pad aalur pelayaran kondisi

gelombang tidak pecah sehingga memungkinkan kapal masuk kemuara sungai.

2.1.4. Revertment.

Revertment biasa di sebut “slope protection” adalah merupakan bangunan

pelindung tebing pantai terhadap gelombang yang relatif kecil, misalnya pada

kolam pelabuhan, bendungan ataupun pantai dengan gelombang kecil. Ada dua

tipe revertment yaitu “permiable revertment” dan “impermiable revertment”

(Pratikto,1996).

2.1.5. Sea wall.

Merupakan pelindung tebing pantai terhadap gelombang yang cukup besar.

Secara kasar profil sea wall dapat dikelompokkan dalam bentuk : vertikal, miring,

lengkung cembung dan lengkung cekung (Pratikto,1996).

2.1.6. Bulk head.

6


Fungsi utama bulkhead adalah untuk menahan terjadinya sliding tanah, selain

melindungi tanah dari kerusakan akibat gelombang. Menurut Quin (1972) sheet

pile bulkhead dapat terbuat dari kayu, baja, atau beton yang di dukung tie rod

yang dihubungkan dengan anchored wall atau anchored pile yang terletak pada

jarak yang aman di balik (sisi belakang) bulkhead.

2.2 HIDROOCEANOGRAFI

2.2.1 Angin

Data angin yang digunakan untuk peramalan gelombang adalah data

dipermukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data tersebut dapat diperoleh dari

lokasi pengukuran langsung di atas permukaan laut atau pengukuran di darat

didekat lokasi peramalan yang kemudian dikonversi menjadi data angin di laut.

Kecepatan angin diukur dengan anemometer, dan biasanya dinyatakan dalam

satuan knot. Satu knot adalah panjang satu menit garis bujur melalui katulistiwa

yang ditempuh dalam satu jam, atau 1 knot = 1,852 km/jam = 0,5 m/detik. Data

angin dicatat tiap jam dan disajikan dalam bentuk tabel. Dengan pencatatan angin

berjam-jam tersebut akan dapat diketahui angin dengan kecepatan tertentu dan

durasinya, kecepatan angin maksimum, arah angin, dan dapat pula dihitung

kecepatan angin rerata harian.

Jumlah data angin yang disajikan dalam bentuk tabel biasanya merupakan

hasil pengamatan beberapa tahun dan datanya begitu besar. Untuk itu data

tersebut harus diolah dan disajikan dalam bentuk tabel ringkasan (diagram). Data

angin dapat diperoleh dari pencatatan di permukaan laut dengan menggunakan

kapal yang sedang berlayar atau pengukuran di darat yang biasanya di bandara

(lapangan terbang). Pengukuran data angin dipermukaan laut adalah yang paling

sesuai untuk peramalan gelombang. Data angin dari pengukuran dengan kapal

perlu dikoreksi dengan menggunakan persamaan berikut (Triadmodjo, 1999) :

7


U = 2,16 Us 7/9

Dengan :

U = Kecepatan angin terkoreksi (knot)

Us = Kecepatan angin yang diukur oleh kapal (knot)

Biasanya pengukuran angin dilakukan didaratan, padahal dirumus-rumus

pembangkit gelombang data angin yang digunakan adalah yang ada dipermukaan

laut. Oleh karena itu diperlukan transformasi dari data angin diatas daratan yang

terdekat dengan lokasi studi ke data angin di atas permukaan laut.

Kecepatan angin yang akan dipergunakan untuk peramalan gelombang adalah

(Yuwono, 1992) :

U = RT . RL (U10)L

Dengan :

RT = Koreksi akibat perbedaan temperatur antara udara dan air (Gb. 1.1)

RL = Koreksi terhadap pencatatan angin yang dilakukan di darat (Gb.1.2 )

(U10)L = Kecepatan angin pada ketinggian 10 m di atas tanah (land).

Gambar 1.1. Koefisien koreksi kecepatan terhadap perbedaan temperatur

8


Gambar 2.2. Koefisien Koreksi terhadap pencatatan kecepatan di darat

Untuk menggunakan grafik yang ada pada buku Shore Protection Manual

(1984), kecepatan angin tersebut masih harus dirubah ke faktor tegangan angin UA

(wind-stress factor) yang dapat dihitung dengan rumus berikut (Yuwono, 1992) :

UA = 0,71 U 1,23

Dengan :

U = kecepatan angin dalam m/det.

Peramalan tinggi gelombang signifikan Hs dan periode gelombang signifikan

Ts, dapat dilakukan dengan cara memasukkan nilai Wind Stress UA; panjang fetch

F; dan lama hembus tD pada Grafik SPM, 1984 . Selain dengan cara grafik, Hs

dan Ts juga dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut :

Hs = 5.112 x 10-4 x UA x F ½

Ts = 6.25 x 0.01 (UAF)1/3

Dengan :

UA = Wind Stress

F = Panjang Fetch (m)

9


2.2.2. Fetch

Dalam tinjauan pembangkitan gelombang dilaut, fetch dibatasi oleh bentuk

daratan yang mengelilingi laut. Didaerah pembentukan gelombang, gelombang

tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin tetapi juga

dalam berbagai sudut terhadap arah angin. Fetch rerata efektif diberikan oleh

persamaan berikut (Triatmodjo, 1999)

F eff =

Dengan :

F eff = Fetch effektif

Xi = Panjang fetch

I = Deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan

pertambahan 6o sampai sudut sebesar 42o pada kedua sisi dari arah

angin.

2.2.3 Pasang surut

Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut sebagai fungsi waktu karena

adanya gaya tarik benda-benda di langit, terutama matahari dan bulan terhadap

massa air laut dibumi. Meskipun massa dibulan jauh lebih dekat, maka pengaruh

gaya tarik blan terhadap bumi lebih besar dari pada pengaruh gaya tarik matahari.

Pengetahuan pasang surut sangat penting di dalam perencanaan pelabuhan.

Elevasi muka air tertinggi (pasang) dan terendah (surut) sangat penting untuk

merencanakan bangunan-bangunan pelabuhan. Sebagai contoh, elevasi puncak

bangunan pemecah gelombang, dermaga, dsb. Ditentukan oleh elevasi muka air

pasang, sementara kedalaman alur pelayaran/pelabuhan ditentukan oleh muka air

surut. Tinggi pasang surut adalah jarak vertikal antara air tertinggi (puncak air

pasang) dan air terendah (lembah air surut) yang berurutan. Periode pasang surut

adalah waktu yang diperlukan dari posisi muka air pada muka air rerata ke posisi

yang sama berikutnya. Periode pasang surut bisa 12 jam 25 menit atau 24 jam 50

10


menit, yang tergantung pada tipe pasang surut. Periode pada muka air naik disebut

pasang, sedang pada saat sir turun disebut surut. Variasi muka air menimbulkan

arus yang disebut dengan arus pasang surut, yang mengangkut massa air dalam

jumlah sangat besar. Arus pasang terjadi pada waktu periode pasang dan arus

surut terjadi pada periode air surut. Titik balik (slack) adalah saat dimana arus

berbalik antara arus pasang dan arus surut. Titik balik ini bisa terjadi pada saat

muka air tertinggi dan muka air terendah. Pada saat tersebut kecepatan arus adalah

nol.

Bentuk pasang surut di berbagai daerah tidak sama. Di sutau daerah dalam

satu hari dapat terjadi satu kali pasang surut. Secara umum pasang surut di

berbagai daerah dapat dibedakan empat tipe, yaitu pasang surut harian tunggal

(diurnal tide), harian ganda (semidiurnal tide) dan dua jenis campuran.

Mengingat elevasi di laut selalu berubah satiap saat, maka diperlukan suatu

elevasi yang ditetapkan berdasar data pasang surut, yang dapat digunakan sebagai

pedoman dalam perencanaan pelabuhan. Beberapa elevasi tersebut adalah sebagai

berikut :

1. Muka air tinggi (high water level, HWL), muka air tertinggi yang dicapai

pada saat air pasang dalam satu siklus pasang surut.

2. Muka air rendah (low water level, LWL), kedudukan air terendah yang

dicapai pada saat air surut dalam satu siklus pasang surut.

3. Muka air tinggi rerata (mean high water level, MHWL), adalah rerata dari

muka air tinggi selama periode 19 tahun.

4. Muka air rendah rerata (mean low water level, MLWL), adalah rerata dari

muka air rendah selama periode 19 tahun.

5. Muka air laut rerata (mean sea level, MSL), adalah muka air rerata antara

muka air tinggi rerata dan muka air rendah rerata. Elevasi ini digunakan

sebagai referansi untuk elevasi di daratan.

6. Muka air tinggi tertinggi (highest high water level, HHWL), adalah air

tertinggi pada saat pasang surut purnama atau bulan mati.

7. Muka air rendah terendah (lowest low water level, LLWL), adalah air

terendah pada saat pasang surut purnama atau bulan mati.

11


8. Higher high water level, adalah air tertinggi dari dua air tinggi dalam satu

hari, seperti dalam pasang surut tipe campuran.

9. Lower low water level, adalah air terendah dari dua air rendah dalam satu

hari.

Pada umumnya tipe pasang surut di perairan ditentukan dengan menggunakan

rumus Formzahl, yang berbentuk :

Dimana nilai Formzahl,

F = 0.00 – 0.25 ; pasut bertipe ganda (semi diurnal)

F = 0.26 – 1.50 ; pasut bertipe campuran dengan tipe ganda yang menonjol

(mixed, mainly semi diurnal)

F = 1.51 – 3.00 ; pasut bertipe campuran dengan tipe tunggal yang

menonjol (mixed, mainly diurnal)

F > 3.00 ; pasut bertipe ( diurnal)

O1 = unsur pasut tunggal utama yang disebabkan oleh gaya tarik bulan

K1 = unsur pasut tunggal yang disebabkan oleh gaya tarik matahari

M2 = unsur pasut ganda utama yang disebabkan oleh gaya tarik bulan

S2 = unsur pasut ganda utama yang disebabkan oleh gaya tarik matahari

Metode yang digunakan adalah metode Admiralty untuk mendapatkan konstanta

harmonik pada melalui persamaan pasang surut :

12


A(t) = Amplitudo

So = Tinggi muka laut rata-rata (MSL)

An = Amplitudo komponen harmonis pasang surut.

Gn = Phase komponen pasang surut

n = konstanta yang diperoleh dari hasil perhitungan astronomis

t = waktu

Gambar 2.3. Macam permukaan air laut yang digunakan sebagai datum referensi

Penentuan tinggi dan rendahnya pasang surut ditentukan dengan rumus-

rumus sebagai berikut :

1. Muka Surutan

Muka surutan (Zo) merupakan sebuah bidang khayal yang diletakkan

serendah mungkin.

2. Duduk Tengah

Secara umum istilah duduk tengah permukaan laut (disingkat : Duduk

Tengah; dalam bahasa Inggris disebut Mean Sea Level) sebagai titik nol.

13


MSL = Zo + 1,1 ( M2 + S2 )

3. Datum Level

DL = MSL - Zo

4. Pasut Tertinggi Rata-rata

Datum pasang surut lainnya yang biasa dipakai untuk keperluan hidrografi

adalah air tertinggi rata-rata (mean higher high water), biasa disebut sebagai

datum elevasi, yang didefinisikan menurut persamaan

MHWL = Zo + (M2 + S2 )

HHWL = Zo + (M2 + S2 ) + (O1 + K1 )

5. Pasang Terendah Rata-rata

MLWL = Zo - (M2 + S2 )

LLWL = Zo - (M2 + S2 ) - (O1 + K1 )

6. HAT (Tinggi Pasang Surut)

HAT = Zo +

= Komponen Pasang surut , M2 , S2 , N1 , P2 , O1 , K1

7. LAT (Rendah Pasang surut)

LAT = Zo -

2.2.4 Refraksi Gelombang

Gelombang berjalan dengan panjang gelombang pada laut dalam LO,

mendekati pantai dengan puncak orientasi pada laut dalam yang paralel dengan

lokasi garis pantai rata-rata. Kontur dasar kedalaman memerikan untuk panjang

gelombang laut dalam sebagai porsi dari puncak gelombang memasuki jenis

dimana d/LO < 0,5, panjang gelombang dan penurunan sehingga diberikan pada

persamaan

14


Koefisien Refraksi (menurut gambar)

Gambar 2.4 Refraksi Gelombang pada kontur lurus dan sejajar

Apabila ditinjau gelombang di laut dalam dan di suatu titik yang ditinjau, maka :

sin

dimana

KR =

Maka tinggi gelombang pada kedalaman Ho adalah

15


H = Ks . Kr . Ho

Ks = Koefisien Shoaling

Kr = Koefisien Refraksi

Ho = Tinggi gelombang di laut dalam.

2.2.5 Difraksi Gelombang

Apabila gelombang datang terhalang oleh suatu rintangan seperti pemecah

gelombang atau pulau, maka gelombang tersebut akam membelok di sekitar ujung

rintangan dan masuk di daerah terlindung di belakangya. Difraksi terjadi ketika

terdapat perbedaan energi gelombang yang tajam di sepanjang puncak gelombang.

Pada awalnya kondisi di daerah yang terlindung penghalang cukup tenang (tidak

terdapat gelombang), saat gelombang melintasi penghalang. Perairan yang jauh

dari penghalang akan memiliki energi lebih banyak (energi gelombang awal)

dibandingkan perairan di belakang penghalang yang semula tenang (tidak ada

energi karena tidak ada gelombang), terjadilah proses pemindahan energi

dipanjang puncak gelombang tersebut ke arah daerah yang terlindung pantai.

Transfer energi ke daerah terlindung menyebabkan terbentuknya gelombang

di daerah tersebut, meskipun tidak sebesar gelombang di luar daerah terlindung.

Garis puncak gelombang di belakang rintangan membelok dan mempunyai bentuk

busur lingkaran dengan pusatnya pada ujung rintangan. Dianggap bahwa

kedalaman air adalah konstan. Apabila tidak maka selain difraksi juga terjadi

refraksi gelombang. Biasanya tinggi gelombang berkurang di sepanjang puncak

gelombang menuju daerah terlindung. Pengetahuan tentang difraksi gelombang

ini penting di dalam perencanaan pelabuhan dan pemecah gelombang sebagai

pelindung pantai.

16


Gambar 2.5 Difraksi Gelombang di belakang rintangan

Ketika gelombang berjalan melewati sebuah struktur maka akan menjadi

transfer energi gelombang sejalan dengan puncak gelombang ke balik struktur

( Gambar 2.5.). Konsentrasi densitas energi akan menuju periode gelombang yang

lebih tinggi dari spektrum. Dengan menentukan KD untuk jarak dari periode

gelombang dan arah, salah satu dapat mengevaluasi karakteristik dari spektrum

gelombang di suatu titik di daerah yang telindung oleh struktur pantai guna

perencanaan bangunan peredam gelombang.

Tinggi gelombang di suatu tempat di daerah terlindung tergantung pada jarak

titik tersebut terhadap ujung rintangan r, sudut antar rintangan dan garis yang

menghubungkan titik tersebut dengan ujung rintangan , dan sudut antara arah

penjalaran gelombang dan rintangan , dan perbandingan antara tinggi gelombang

di titik yang terletak di daerah terlindung dan tinggi gelombang datang (r/L)

disebut koefisien difraksi KD.

17


HA = KD . HP

Dimana :

HA = Tinggi gelombang setelah mengenahi rintangan (Breakwater)

KD = Koefisien difraksi ( didapat dari table yang diberikan oleh weigel )

HP = Tinggi gelombang pada saat mengenahi rintangan (Breakwater)

2.2.6 Pendangkalan Gelombang (wave shoaling)

Jika suatu gelombang menuju perairan dangkal, maka terjadi perubahan

karakteristik gelombang yang meliputi perubahan tinggi, panjang dan kecepatan

gelombang. Dengan menganggap bahwa kemiringan perairan dapat diabaikan

(Pratikto dkk, 1996). Proses pendangkalan gelombang (shoaling) adalah proses

berkurangnya tinggi gelombang akibat perubahan kedalaman. Kecepatan gerak

gelombang juga berkurang seiring dengan pengurangan kedalaman dasar laut,

sehingga menyebabkan puncak gelombang yang ada di air dangkal bergerak lebih

lambat dibandingkan puncak gelombang yang berada di perairan yang lebih

dalam. Jika selama perambatan tersebut disamping terjadi perubahan tinggi

gelombang dan dan celerity gelombang juga terjadi pembelokan arah gerak

puncak gelombang mengikuti bentuk kontur kedalaman laut maka pada kondisi

seperti ini disenankan oleh proses pendangkalan kedalaman. Namun pada

shoaling lebih ditekankan pada perubahan langsung tinggi gelombang akibat

pendangkalan, sedangkan refraksi ditekankan pada perubahan gelombang karena

pembelokan arah gerak puncak gelombang.

Koefisien Shoaling dapat dituliskan dalam bentuk :

Ks = (Pratikto Dkk, 1996)

18


Atau

Ks = (Bambang Triatmojo)

Dimana harga no = 0,5 (di dalam laut), n, Lo, L di dapat pada tabel L-1.

2.3. STABILITAS PEMECAH GELOMBANG.

Menurut Yuwono (1982) penyebab kegagalan utama bangunan pemecah

gelombang monolit adalah :

a) Hilangnya daya dukung pasir akibat getaran (quick – sand, liquefaction of

sandy soil).

b) Penggeseran arah horisontal (horisontal sliding).

c) Penggulingan (overturning).

d) Kegagalan pondasi bangunan : penggeseran (circular sliding), daya

dukung ijin tanah terlampaui, gerusan (scouring).

Gerusan dapat disebabkan karena adanya arus horisontal ataupun pusaran di

depan dinding pemecah gelombang. Dengan adanya gerusan di depan bangunan

ini konstruksi menjadi tidak stabil dan dapat runtuh.

Gaya gelombang clapotis/gelombang pecah yang bekerja cukup lama dapat

menyebabkan konstruksi terguling atau tergeser.

Quick sand dapat disebabkan karena adanya gempa bumi ataupun getaran

yang disebabkan oleh gaya kejut gelombang. Meskipun cukup singkat gaya ini

dapat mengakibatkan gagalnya konstruksi. Tanah dasar yang berupa pasir halus

biasanya banyak menimbulkan masalah pada pemecah gelombang monolit.

Bilamana tanah tersebut mendapat variasi beban yang sangat cepat, seperti gempa

dan gaya kejut gelombang maka tanah dasar ini seakan – akan cair dan daya

dukungnya menjadi sangat kecil.hal ini dapat menyebabkan konstruksi terbenam

ke dalam tanah. Salah satu cara untuk menghindari ini adalah dengan membuat

19


filter di bawah konstruksi tersebut. Kadang – kadang konstruksi filter tersebut di

atas masih belum memadai dan quick sand masih dapat terjadi di lapisan bagian

bawah.untuk menghindari ini dapat dilakukan beberapa cara diantaranya :

a) Membuat konstruksi drainase vertikal.

b) Perbaikan tanah dasar

c) Pemakaian pondasi tiang.

2.3.1. Penurunan Tanah (Settlement)

Jika lapisan tanah mengalami pembebanan maka lapisan tanah akan

mengalami regangan atau penurunan (settlement). Regangan yang terjadi dalam

tanah ini disebabkan oleh berubahnya susunan tanah maupun oleh pengurangan

rongga pori atau air didalam tanah tersebut. Penurunan akibat beban adalah

jumlah total dari penurunan segera(immediate settlement) dan penurunan

konsolidasi (consolidation settlement) (Braja M. Das, 1995).

Penurunan segera (immediate settlement) yaitu penurunan pada tanah berbutir

kasar dan tanah berbutir halus yang kering atau tak jenuh terjadi dengan segera

sesudah menerima beban langsung. Penurunan segera terjadi dengan cepat pada

saat pembebanan awal kontruksi, sehingga tidak membahayakan struktur.

Penurunan segera merupakan bentuk penurunan elastis. Penurunan segera banyak

diperhatikan pada kondisi bangunan yang terletak pada tanah granuler atau tanah

berbutir kasar.

Penurunan konsolidasi terjadi pada tanah berbutir halus yang terletak dibawah

muka air. Penurunan yang terjadi memerlukan waktu yang lamanya tergantung

pada kondisi lapisan tanahnya. Penurunan konsolidasi dapat dibagi dalam tiga

fase,yaitu:

Fase awal, yaitu fase dimana penurunan terjadi dengan segera sesudah beban

bekerja. Disini, penurunan terjadi akibat proses penekanan udara keluar dari

dalam pori tanahnya. Pada lempung jenuh kemungkinan ini sangat kecil. Tetapi

dalam lempung tak jenuh hal ini pengaruhnya sangat besar terhadap penurunan.

20


Fase konsolidasi primer atau konsolidasi hidrodinamis, yaitu penurunan yang

dipengaruhi oleh kecepatan aliran air yang meninggalkan tanahnya akibat adanya

tekanan. Proses konsolidasi primer sangat dipengaruhi oleh sifat tanahnya seperti

permeabilitas, kompresibilitas, angka pori, bentuk geometri tanah termasuk tebal

lapisan mampat, pengembangan arah horisontal dari zona mampat, dan batas

lapisan lolos air, dimana air keluar menuju lapisan yang lolos air ini.

Fase konsolidasi sekunder merupakan proses lanjutan dari konsolidasi primer,

dimana prosesnya sangat lambat. Penurunannya jarang diperhitungkan karena

pengaruhnya sangat kecil. Kecuali, pada jenis tanah organik tinggi dan beberapa

lempung tak organis yang sangat mudah mampat.

Maksud dari analisa stabilitas adalah untuk menentukan faktor aman dari

bidang longsor yang potensial. Beberapa anggapan yang dipakai dalam analisa

stabilitas lereng yaitu:

a) kelongsoran lereng terjadi disepanjang permukaan bidang longsor tertentu

dan dapat dianggap sebagai masalah bidang dua dimensi.

b) Massa tanah longsor dianggap benda yang masif.

c) Tahanan geser dari massa tanah pada setiap titik sepanjang bidang longsor

tidak tergantung dari orientasi permukaan longsoran, atau dengan kata lain

kuat geser tanah dianggap isotropis.

d) Faktor aman didefinisikan dengan memperhatikan tegangan geser rata-rata

sepanjang bidang longsor yang potensial dan kuat geser tanah rata-rata

sepanjang permukaan longsoran. Jadi kuat geser tanah mungkin terlampaui

di titik-titik tertentu pada bidang longsornya, padahal faktor aman hasil

hitungan lebih besar satu.

21


Rumus Settlement yang di berikan oleh Braja adalah :

S =

Dimana :

S = Settlement ( m )

Cc = Indeks penyusutan

Pc = Tegangan prakonsolidasi ( Ton/m2 )

Po = Tegangan effektif ( Ton/m2 )

H = Tinggi tanah pada saat tegangan effektif bekerja

eo = Angka pori awal

Δp = Penambahan tegangan ( Ton/m2 )

Cs = 1/5 x Cc

2.3.2. Kelongsoran Tanah (Sliding)

Pada permukaan tanah tidak horisontal, komponen gravitasi cenderung untuk

menggerakkan tanah kebawah. Jika komponen gravitasi sedemikian besar

sehingga perlawanan terhadap geseran yang dapat dikembangkan oleh tanah pada

bidang longsornya terlampaui, maka akan terjadi longsoran. Analisa stabilitas

tanah pada permukaan yang miring ini, biasanya disebut dengan analisa stabilitas

lereng.

Penyebab kelongsoran lereng akibat pengaruh dalam (internal effect) dan

pengaruh luar (external effect). Pengaruh dalam (internal effect), yaitu longsoran

yang terjadi dengan tanpa adanya perubahan kondisi luar atau gempa bumi.

22


Contoh yang umum ini adalah pengaruh bertambahnya tekanan air pori didalam

lerengnya. Dan pengaruh luar (external effect) yaitu pengaruh yang menyebabkan

bertambahnya gaya geser dengan tanpa adanya perubahan kuat geser dari

tanahnya.

Maksud dari analisa stabilitas adalah untuk menentukan faktor aman dari

bidang longsor yang potensial. Beberapa anggapan yang dipakai dalam analisa

stabilitas lereng yaitu:

a) kelongsoran lereng terjadi disepanjang permukaan bidang longsor tertentu

dan dapat dianggap sebagai masalah bidang dua dimensi.

b) Massa tanah longsor dianggap benda yang pasif.

c) Tahanan geser dari massa tanah pada setiap titik sepanjang bidang longsor

tidak tergantung dari orientasi permukaan longsoran, atau dengan kata lain

kuat geser tanah dianggap isotropis.

Perumusan untuk menghitung pergeseran tanah dasar ( sliding ) tersebut

diberikan oleh Bishop maupun Fellenius dengan indikasi adanya angka keamanan

( SF ) yang di hitung dengan metode irisan ( slice method ), seperti rumus berikut

ini :

Dimana :

SF = Faktor keamanan

C = Cohesi tanah (kN/m2)

Bn = Lebar irisan (m)

23

.

≥ SF


Wn = Berat tanah dalam tiap irisan (kN)

Φ = Sudut geser tanah

α = Sudut antara titik gelincir dengan titik berat irisan

SF < 1,5 ( Breakwater dalam keadaan tidak stabil )

SF = 1,5 ( Breakwater dalam keadaan kritis )

SF > 1,5 ( Breakwater dalam keadaan stabil )

Faktor aman didefinisikan dengan memperhatikan tegangan geser rata-rata

sepanjang bidang longsor yang potensial dan kuat geser tanah rata-rata sepanjang

permukaan longsoran. Jadi kuat geser tanah mungkin terlampaui di titik-titik

tertentu pada bidang longsornya, padahal faktor aman hasil hitungan lebih besar

satu.

2.3.3. Stabilitas Guling dan Geser

Pada struktur stabil, deformasi yang diakibatkan beban pada umumnya kecil

dan gaya yang timbul dalam struktur mempunyai kecenderungan mengembalikan

bentuk semula apabila bebannya dihilangkan. Pada struktur tidak stabil, deformasi

yang diakibatkan oleh beban pada umumnya mempunyai kecenderungan untuk

terus bertambah selama struktur dibebani. Struktur yang tidak stabil mudah

mengalami keruntuhan secara menyeluruh dan seketika begitu dibebani.

Perhitungan gaya gelombang dinamis :

Rm = gaya gelombang dinamis

γair = berat jenis air laut

24


ds = kedalaman laut untk perancangan struktur

Hb = tinggi gelombang pecah

Momen gaya gelombang dinamis

Mm= momen gaya gelombang dinamis

Perhitungan gaya hidrostatis

Rs = gaya hidrostatis

Momen gaya hidrostatis

Ms = momen gaya hidrostatis

Stabilitas guling = > 2

Angka 2 menunjukkan bahwa safety factor pada breakwater menunjukkan

bahwa struktur mengalamai beban dinamis dimana Sfnya antara 2 dan 3. Semakin

kecil SF biaya yang dikeluarkan semakin kecil.

Stabilitas geser = > 1,5

Angka 1,5 menunjukkan bahwa dasar pondasi merupakan tanah berjenis

granular (Bowles dalam hardiyanto 2002)

25


26


BAB III

METODOLOGI

Untuk mempermudah langkah kita dalam melakukan perencanaan bangunan laut

pada TRB I ini diperlukan suatu metodologi sebagai berikut :

1. Mulai

2. Studi literatur

3. Mengumpulkan data

4. Analisa data

a) Angin

b) Fetch

c) Periode ulang

d) Refraksi

e) Tinggi dan periode gelombang pecah

f) Sedimen

g) Perubahan garis pantai

h) Wave sut up-down

i) Pasang surut

5. Menentukan ukuran breakwater

a) Lebar puncak

b) Elevasi

c) Tebal lapisan pelindung

d) Jumlah batu pelindung

6. Analisa stabilitas

a) Settlement

b) Sliding

c) Stabilitas guling dan geser

7. Laporan

8. Selesai

27


BAB IV

ANALISA KONDISI LINGKUNGAN

4.1 Kondisi Fisik Daerah Studi

Secara administrasi lokasi daerah studi adalah Pantai Desa Muara Reja :

Kota : Tegal

Provinsi : Jawa Tengah

4.2 Analisa Data Angin

Data angin yang digunakan untuk peramalan gelombang adalah data

dipermukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data terebut dapat diperoleh dari

pengukuran langsung di atas permukaan laut atau pengukuran di darat di dekat

lokasi pengukuran. Resume data angin maksimum yang dapat disajikan dapat

dilihat pada tabel dibawah ini, sementara pada gambar selanjutnya disajikan Wind

Rose di sekitar pantai Tegal.

Tabel 4.1. Distribusi Frekuensi Kejadian Angin September 2006 – Oktober 2009

28


Gambar 4.1. Wind Rose 8 direksi di sekitar pantai Muarareja September 2006 –

Oktober 2009

Data angin yang disebutkan dalam tabel diatas adalah data angin dari hasil

pengukuran didarat, sehingga perlu dilakukan konversi agar menjadi data angin

laut. Diperlukannya koversi karena nantinya data angin laut ini dapat digunakan

untuk menghitung besarnya pembangkit gelombang.

4.3 Perhitungan Panjang Fetch Efektif

Langkah-langkah untuk menghitung besarnya fetch effektif adalah sebagai

berikut:

1. Mengukur panjang jari-jari fetch berdasarkan gambar peta lokasi yang ada

dan menghitung panjang segmen fetch (Xi dalam km).

2. Menghitung besarnya fetch effektif

Di dalam tinjauan pembangkitan gelombang di laut, fetch di batasi oleh

bentuk daratan yang mengelilingi laut. Arah angin yang berpengaruh terhadap

fetch pada daerah pantai Muarareja adalah arah angin dari arah 90° (Utara). Dari

pengukuran yang dilakukan didapatkan hasil seperti tabel dibawah ini. Setelah itu

dihitung panjang fetch effektif menggunakan persamaan berikut :

F eff =

Dengan :

Xi = panjang Fetch

29


α = sudut deviasi pada kedua sisi dari arah mata angin

Tabel 4.2. Perhitungan Fetch pada arah 90° (dari Utara)

a cos a Jarak pada gambar Xi (km) Xi cos a

42 0,74 56,22 525,91 390,83

36 0,81 55,63 520,39 421,01

30 0,87 53,88 504,02 436,50

24 0,91 49,60 463,99 423,87

18 0,95 47,74 446,59 424,73

12 0,98 57,24 535,45 523,75

6 0,99 68,33 639,20 635,69

0 1,00 61,74 577,55 577,55

6 0,99 51,85 485,03 482,38

12 0,98 43,03 402,53 393,73

18 0,95 45,11 421,98 401,33

24 0,91 46,86 438,35 400,46

30 0,87 53,65 501,87 434,63

36 0,81 58,21 544,53 440,53

42 0,74 55,83 522,26 388,12

∑ 13,51 6775,10

F eff = 501,45380 km = 501453,80 M

F eff =

Dimana :

30

cos

cos

iX

cos

cos

iX

cos

cos

iX

cos

cos

iX


Xi : panjang fetch (km)

α : sudut deviasi

Gambar 4.2 Fetch Kota Tegal

4.4 Peramalan Gelombang di Laut Dalam

Setelah Mengetahui besarnya Feff dan kecepatan angin, maka kita dapat

melakukan peramalan tinggi dan periode gelombang yang terjadi di laut dalam.

Tinggi dan periode gelombang dapat dihitung berdasarkan roemula menurut SPM

(Shore Protection Manual), 1984 vol.1 sebagai berikut :

31


dimana :

Ho = tinggi gelombang laut dalam (m)

To = periode gelombang laut dalam (s)

t = durasi gelombang

= faktor tegangan angin

RL = hubungan UL dan UW (kecepatan angin di darat dan laut)

Hrms = H root mean square (m)

Hs = tinggi gelombang signifikan (m)

Havg = tinggi gelombang laut dalam rata-rata (m)

Tavg = periode gelombang laut dalam rata-rata (s)

UW = kecepatan angin diatas permukaan laut (m)

UL = kecepatan angin diatas daratan (m)

1 knot = 0,515 m/s

Tabel 4.3. Perhitungan periode dan tinggi gelombang arah 90° (dari Utara)

No

UL UL Rt RL UW UA 90 0

knots m / s m / s m / s F eff ( m ) H0 ( m ) T0 ( s )

1 2 1,03 1,00 1,83 1,88 1,55 501453,80 0,56 5,48

2 3 1,55 1,00 1,42 2,19 1,87 501453,80 0,68 5,83

3 4 2,06 1,00 1,50 3,09 2,84 501453,80 1,03 6,70

4 5 2,58 1,00 1,40 3,61 3,44 501453,80 1,24 7,13

5 6 3,09 1,00 1,35 4,17 4,11 501453,80 1,49 7,57

22 ∑ 5,00 32,70

No

90 H0 1/3( m ) = 1,42 x Hrms

n n x H02 ( m ) Hrms H0 1/3( m ) n x T0

2 ( s )

1 0,01636 0,00514

0,68 0,97

0,491

2 0,27625 0,12607 9,384

3 0,00000 0,00000 0,000

4 0,00281 0,00435 0,143

5 0,00159 0,00353 0,091

0,2970 0,1391 10,11

Hrms 0,68 Trms 1,81

T0 1/3 ( s ) 2,57

32


Hrms = 0,68 m

Trms = 1,81 Detik

H(1/3) = 0,97 M

T (1/3)= 2,57 Detik

T avg = 6,54 Detik

H avg = 1 m

4.5 Periode Ulang

Metode yang digunakan dalam perhitungan ini adalah metode distribusi

Weibull. Data masukan disusun dalam urutan dari besar ke kecil. Selanjutnya

probabilitas ditetapkan untuk setiap tinggi. Tinggi gelombang signifikan untuk

berbagai periode ulang dihitung dari fungsi distribusi probabilitas. Formula yang

digunakan adalah sebagai berikut :

33


m Hsm (m) K P ym Hsm x ym ym2 (Hsm - Hr)2 H^sm Hsm - H^sm

1 1,49 1,00 0,9024 2,327 3,465 5,414 0,2394 1,579 -0,090

2 1,24 1,00 0,7182 1,267 1,576 1,604 0,0598 1,118 0,126

3 1,03 1,00 0,5341 0,764 0,786 0,583 0,0009 0,900 0,130

4 0,68 1,00 0,3499 0,431 0,291 0,185 0,1051 0,755 -0,080

5 0,56 1,00 0,1657 0,181 0,102 0,033 0,1930 0,647 -0,086

4,999 2,6703 4,969 6,220 7,820 0,5982 4,999

Tabel 4.4 Periode Ulang

Keterangan :

P = Probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke m yang tidak

dilampaui

Hsm = Tinggi gelombang urutan ke m

m = Nomor urut tinggi gelombang signifikan

NT = Jumlah kejadian gelombang selama pencatatan

Hnr = Tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr

K = Periode data (tahun)

L = Rerata jumlah kejadian pertahun

Snr = Standart deviasi yang dinormalkan dari tinggi gelombang signifikan

dengan periode ulang

N = Jumlah data tinggi gelombang signifikan

Sr = Kesalahan standar dari tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang

Tr

sHs = Deviasi standar dari tinggi gelombang signifkan

Tr yr Hsr

nr r

Hsr - 1.28 x r Hsr + 1.28 x r

(tahun) (tahun) (m) (m) (m)

5 1,609 1,267 1,700 0,657 0,426 2,108

10 2,303 1,568 2,547 0,985 0,307 2,829

15 2,708 1,744 3,048 1,179 0,235 3,253

20 2,996 1,869 3,405 1,317 0,184 3,555

25 3,219 1,966 3,682 1,424 0,144 3,789

34


Tabel 4.5. Prediksi gelombang dengan periode ulang berdasarkan distribusi

Weibull dalam CERC (1992) pada arah 90° (Utara)

Sehingga didapatkan :

Tinggi gelombang untuk 5 tahun = 1,267 m





4.6 Perhitungan Pasang Surut

Dari data pasang surut Kota Tegal, dapat dihitung dan dipeoleh konstanta

harmonik untuk menentukan jenis pasang surut dan didapatkan ketinggian pasang

maksimum untuk perhitungan selanjutnya.

MSL = 0,6 m

MHWL = 0,86 m

HHWL = 1,02 m

MLWL = 0,34 m

LLWL = 0,18 m

HWL = 1,11 m

LWL = 0,51 m

Gambar 4.3 Grafik Pasang Surut Pesisir Tegal

35


4.7 Perhitungan Refraksi

Penjalaran gelombang yang terjadi di laut dipengaruhi kedalam laut. Di daerah

dimana kedalaman air yang lebih besar dari setengah panjang gelombang

penjalaran gelombang tidak dipengaruhi oleh kedalaman laut, yaitu di laut dalam.

Sedangkan gelombang menjalar dipengaruhi dasar laut terjadi di laut transisi dan

dangkal, karena pengaruh dasar laut yang sangat besar.

Dari hasil perhitungan pembangkitan gelombang oleh angin didapatkan

hasil tinggi dan periode gelombang signifikan dari arah timur laut adalah

sebagai berikut :

Arah Hs Ts

Utara 0,970 2,570

Dari hasil perhitungan pembangkitan gelombang oleh angin didapatkan hasil

tinggi dan periode gelombang signifikan untuk arah 90⁰, Hs = 0,97 m, Ts = 2,57

s. Jumlah pias orthogonal gelombang yang digunakan adalah sebanyak 4 pias.

Gambar permodelan refraksi dan perhitungan terdapat dilampiran.

d = water depth (kedalaman laut), berdasarkan kontur batimetri.

Lo = panjang gelombang di laut dalam

d/L dan n didapat dari tabel Fungsi d/L untuk pertambahan nilai

d/L0 (Bambang Triatmodjo, Teknik Pantai hal 374).

Kr = Koefisien refraksi.

Ks = Koefisien pendangkalan.

Ho' = Tinggi gelombang penjalaran.

αo = sudut antara puncak gelombang dengan kontur kedalaman,

didapat dari pengukuran pada permodelan refraksi.

4.8 Perhitungan Gelombang Pecah

Gelombang pecah dipengaruhi oleh kemiringan, yaitu perbandingan antara

tinggi gelombang dan panjang gelombang. Apabila gelombang bergerak menuju

laut dangkal, kemiringan batas tergantung pada kedalaman relatif d/L dan

36


kemiringan dasar laut. Gelombang laut dalam yang bergerak menuju pantai akan

bertambah kemiringannya sampai akhirnya tidak stabil dan pecah pada kedalaman

tertentu. Munk 1949 dalam CERC 1984, memberikan rumus untuk menentukan

tinggi dan kedalaman gelombang pecah sebagai berikut:

; db = 1.28 Hb ............................................. (4.24)

Dengan menggunakan gambar grafik pada buku Teknik Pantai, Bambang

Triatmodjo (terlampir) maka dapat ditentukan tinggi gelombang pecah (Hb) dan

kedalaman gelombang pecah (db) dengan menggunakan metode dibawah ini :

H'0 = H x Kr ................................................................... (4.25)

α = dbmaks / Hb ……………………………………... (4.26)

β = dbmin / Hb ……………………………………… (4.27)

Cb = ( g x db )0.5 ……………………………………… (4.28)

dimana :

H’o = tinggi gelombang laut dalam ekivalen

H = tinggi gelombang pada saat kedalaman x-meter

Kr = koefesien refraksi


Cb = cepat rambat gelombang pecah

g = percepatan gravitasi

db = kedalaman gelombang pecah

perhitungan terlampir.

Tabel 4.6 Rata-Rata Gelombang Pecah

arah Hb rata2 Cb rata2 db rata2

90o 1,606 3,755 0,456

37


4.9 Sedimentasi

Untuk mendapatkan gambaran tentang transpor sedimentasi yang

mempengaruhi garis pantai akibat gelombang, maka perlu adanya analisa transpor

sedimentasi. Analisa transpor sedimen dilakukan ketika sebelum dibangunnya

struktur pelindung pantai. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perpindahan

angkutan sedimentasi sepanjang pantai. Sedangkan cara untuk mencari

perpindahan angkutan sedimentasi sepanjang pantai menggunakan berbagai

metode dibawah ini :

V = 1,17 (g Hbx)0,5 sin αb cos αb

Dimana:

V = kecepatan arus sejajar pantai

g = kecepatan gravitasi

Hbx = tinggi gelombang rata-rata

αb = sudut datang arah gelombang pecah

Arah G Hbx Αb V (m/s)

90o 9,81 1,606 70,00 1,493

Transport sedimen selama 50 tahun:

Qs = 0,401 P1 P1 = (ρg/8) Hb2 Cb Sin αb Cos αb

Dimana:

Qs = angkutan sedimen sepanjang pantai (m3/hari)

P1 = komponen fluks energy gelombang sepanjang pantai pada saat pecah

(Nm/D/m)

ρ = rapat massa air laut

= 1025 kg/m3

Hbx = tinggi gelombang pecah rata-rata

Cbx = cepat rampat gelombang pecah rata-rata (m/d)

αb = sudut datang gelombang pecah

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

38


Arah Kondisi ρg/8 Hbx Hbx2 Cbx αb Sin αb Cos αb P1 Qs

90o Normal 1,257 1,606 2,579 3,755 70,0 0,940 0,342 3,912 504,692

4.10 Analisa Perhitungan Perubahan Garis Pantai

Analisa perhitungan garis pantai dilakukan dengan menggunakan program

perhitungan garis pantai metode komar, inman. Untuk pemodelan perubahan garis

pantai maka diperlukan asumsi dasar yang adalah sebagai berikut :

1. Data topografi dan bathymetri pantai data gelombang (periode,

tinggi dan arah gelombang), serta koordinat garis pantai. Dalam

perhitungan ini arah gelombang dominan yaitu arah 900.

2. Tentukan bentuk garis pantai awal (dalam hal ini menganalisa sepanjang

4900 m garis pantai).

3. Bagi garis pantai dalam sejumlah sel (dalam hal ini dibagi menjadi 49 pias

dengan jarak per 100 m).

4. Tentukan berbagai sumber sedimen dan sedimen yang hilang pada seluruh

pias.

5. Hitung transpor sedimen pada setiap pias berdasarkan tinggi dan periode

gelombang serta sudut datang gelombang.

6. Hitung perubahan garis pantai untuk setiap langkah waktu t.

Sudut gelombang pecah dan Littoral Drift dihitung dari sel i ke sel i+1 untuk

jangka waktu Δt. Tano menyatakan tan αo , menunjukkan besarnya sudut

gelombang datang terhadap garis pantai dan hasilnya. Tan i menyatakan tan αi ,

dimana akan ditentukan oleh setiap pias dalam pemodelan. Dalam perhitungan

perubahan garis pantai data yang diperlukan adalah data gelombang pecah

meliputi; tinggi gelombang pecah (Hb), panjang gelombang pecah (Lb),

kedalaman tempat gelombang pecah (db), celerity gelombang pecah (cb) dan

sudut gelombang pecah.

Berdasarkan data diatas selanjutnya dilaksanakan perhitungan budget sedimen

dan perubahan garis pantai dengan menggunakan program komputer pada tiap-

tiap pias untuk waktu tertentu. Perhitungan terlampir.

39


Grafik 4.4 Perubahan Garis Pantai Kota Tegal

4.11 Wave Set Up dan Wave Set Down

Wave set up dan Wave set down di pantai dapat dihitung mengguankan

teori Longuet Higgins dan Stewart (1963, dalam CERC 1984). Besar wave set up

di daerah gelombang pecah diberikan oleh rumus berikut ini:

Sb = -

Sw = Ds – Sb

DS = 0,15 db

db = 1,28 Hb

Sw = 0,19 (1 – 2,82(Hb/gt2)0,5)Hb

Dimana:

Sw = wave set up di daerah gelombang pecah

Sb = wave set down di daerah gelombang pecah

T = periode gelombang


db = kedalam gelombang pecah

40


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

Elevasi muka air laut rencana (E.renc) = HHWL +Sw

Arah Hb(m) T(s) db Sb (m) Sw (m) HHWL(m) E.rencana

90 1,606 2,570 0,456 0,091 0,170 2,18 2,350

41


BAB V PERHITUNGAN DIMENSI BREAKWATER

5.1 Run Up Gelombang

Kemiringan breakwater ditetapkan 1 : 2. Untuk mencari Run Up gelombang

harus mencari dulu Ir (Bilangan Irribaren)

Ir = 0,5

Dimana:

Ir = bilangan irribaren

θ = sudut kemiringan sisi breakwater

H = tinggi gelombang di lokasi bangunan (akibat refraksi dan shoaling)

Lo = panjang gelombang di laut dalam

Ru = Run Up gelombang

Ru/H = (didapat dari grafik run up gelombang pada buku teknik pantai Bambang

Triadmojo hal 269 grafik 7.33)

Arah d ( m ) H (m) Lo (m) tg Ir Ru/H Ru ( m )

90 -1 0,972 9,123 0,5 1,532 0,75 0,729

5.2 Elevasi Struktur

Struktur breakwater adalah tipe struktur yang tidak terlimpasi (non

overtopping struktur). Oleh karena itu elevasi puncak breakwater ditentukan

berdasarkan rumus berikut ini:

EL.P = HHWL + Ru + Pg + Hu

42


Dimana:

EL.P = elevasi puncak

HHWL = highest high water level (elevasi muka air tertinggi)

Ru = run up gelombang

Pg = pemanasan global (dalam hal ini diabaikan)

Hu = tinggi kebebasan (diambil sekitar 25-30 cm)

H.B = EL.P – Ed.L

Dimana:

H.B = tinggi breakwater

Ed.L = elevasi dasar laut

HHWL(m) Ru (m) Pg (m) Hu (m) El. P (m) Ed.L (m) H.B(m)

2,18 0,729 0 0,25 3,16 -1 4,16

Dari perhitungan tinggi breakwater diatas, diambil ukuran sebagai berikut:

Ed. laut

(m)

H Breakwater

(m)

-1,000 4,159

5.3 Berat Butir Lapisan Pelindung

Didalam perencanaan pemecah gelombang sisi miring, ditentukan berat butir

batu pelindung yang dapat dihitung dengan menggunakan rumus Hudson sebagai

berikut:

W = Sr =

43


Dimana:

W = berat butir batu pelindung

W/10 = berat utir batu pelindung sekunder

W/200 = berat butir batu inti breakwater

H = Tinggi gelombang Rencana

θ = sudut kemiringan sisi breakwater

Kd = koefisien stabilitas tergantung pada bentik batu pelindung (diberikan

dalam tabel 7.1 pada buku teknik pantai)

γr = berat jenis batu

γa = berat jenis air laut

Untuk perhitungan terlampir. Dari perhitungan didapatkan untuk lengan

breakwater:

d (m) W (kg) W10 (kg) W200 (kg)-1,0 447,0 44,70 2,24

Sedangkan untuk ujung breakwater:

d (m) W (kg) W10 (kg) W200 (kg)-1,0 223,5 22,4 1,117505

5.4 Lebar Puncak Breakwater, Tebal Lapis Pelindung, Jumlah Batu

Pelindung

t = n . kΔ. [ )1/3

44


N = A n kΔ[ 1- ) ( )2/3

Dimana:

B = lebar puncak

n = jumlah butir batu (n minimum 3)

n1 = jumlah lapis batu dalam lapis pelindung

kΔ = koefisien lapis (didapat dari tabel 7.2 buku teknik pantai Bambang

Triadmodjo)

W = berat butir batu pelindung

γr = berat jenis batu pelindung

t = tebal lapis lindung primer

ts = tebal lapis lindung sekunder

N = jumlah butir batu pelindung persatuan luas

A = luas penampang melintang breakwater

P = porositas rerata dari lapis pelindung

Perhitungan terlampir.

45


BAB VI

ANALISA STABILITAS STRUKTUR

6.1. SETTLEMENT

Perhitungan settlement diperlukan untuk menghindari kerusakan bangunan

laut akibat penurunan tanah yang tidak diperhitungkan pada perencanaan

pembangunannya, akibatnya bangunan dapat mengalami keretakan dan akhirnya

runtuh. Untuk menghitung setlement diperlukan data investigasi tanah dilokasi.

Dari data (terlampir) kita dapat menghitung besar settlement yang terjadi di

tempat dibangunnya breakwater maupun revetment. Dengan rumus berikut maka

besar settlement yang akan terjadi dapat dihitung:

Perhitungan menggunakan over consolidated karena tanah berada dibawah

pemukaan air dimana tanah selalu (pernah) mendapatkan tegangan (adanya

tegangan prakonsolidasi). Perhitungan setiap detail potongan ditunjukkan di

bagian lampiran. Dari perhitungan didapatkan bahwa struktrur akan mengalami

penurunan sebesar 0,843 m dalam 5,53 tahun atau 0,015 m/tahun.

6.2 ANALISA SLIDING

Analisa sliding penting dilakukan untuk menghitung kestabilan bangunan laut

yang kita bangun dari kelongsoran yang terjadi serangan ombak atau hal yang

lain. Untuk menentukan apakah bangunan yang akan kita bangun itu satabil atau

tidak maka kita harus menghitung nilai safe faktornya ( SF ). Dari hasil

perhitungan didapatkan SF = 2645,612 > 1.dimana jika:

SF < 1 : breakwater tidak stabil

SF = 1 : breakwater keadaan kritis

46


SF > 1 : breakwater stabil

berdasarkan perhitungan tersebut dapat ditunjukkan bahwa breakwater dalam

keadaan stabil. Perhitungan setiap detail potongan ditunjukkan di bagian

lampiran.

6.3 Stabilitas Guling dan Geser

1. gaya gelombang dinamis

Hb = 1,606 m

Ds = 1 m

RM = 0,5 x ρair laut x ds x Hb

= 0,5 x 1,025 x1 x 1,606

= 0,83 ton

Momen gaya dinamis

Mm = Rm x (ds +

= 0,83x (1 +

= 0,83 x 1,3

= 1,07 tm

2. perhitungan gaya hidrostatis

Rs = 0,5 x ρair laut x (ds + Hb)2

= 0,5 x 1,025 x (1 + 1,606)2

= 0,51 x 6,79

= 3,46 ton

Momen gaya hidrostatis

Ms = x ρair laut x (ds + Hb)2

= x 1,025 x 6,79

= 1,15 tm

47


Perhitungan luas pada bagian-bagian breakwater:

1 = 0,5 x 0,68 x 1,05

= 0,35 m2

2 = 3 x 0,68

= 2,04 m2

3 = ( x 4,15

= 3,02 x 4,15

= 12,53 m2

4 = 2,02 x 1,35

= 2,72 m2

5 = 2,02 x 2,8

= 5,65 m2

6 = 12,53 m2

7 = 2,04 m2

8 = 0,35 m2

Gaya Luas (m2) V (ton) H (ton) Lengan (m) MV (ton m) MH (ton m)

1 0,35 0,77 0,34 0,2618

2 2,04 4,488 0,34 1,52592

3 12,53 27,566 2,41 66,43406

4 2,72 5,984 0,67 4,00928

5 5,65 12,43 1,4 17,402

6 12,53 27,566 2,41 66,43406

7 2,04 4,488 0,34 1,52592

8 0,35 0,77 0,34 0,2618

Rs 3,46 1,15

Rm 0,83 1,07

Jumlah 84,062 4,29 157,85484 2,22

Tabel 6.1 Perhitungan stabilitas

Sf pada breakwater kami pilih 2. Angka 2 menunjukkan bahwa safety

faktor pada breakwater menunjukkan bahwa struktur mengalamai beban dinamis

48


dimana Sfnya antara 2 dan 3. Semakin kecil SF biaya yang dikeluarkan semakin

kecil.

Stabilitas guling = > 2

= 157,85/2,22 > 2

= 71,1 > 2 (OK)

Sf pada breakwater kami pilih. Angka 1,5 menunjukkan bahwa dasar

pondasi merupakan tanah berjenis granular (Bowles dalam Hardiyanto 2002)

Stabilitas geser = > 1,5

= (84,062 x 0,4)/4,29 > 1,5

= 7,83 > 1,5 (OK)

49


BAB VII

KESIMPULAN

Dari analisa data yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa

untuk perencanaan breakwater di daerah Pantai Muarareja Kota Tegal

didapatkan :

1. Kecepatan angin yang paling dominan terdapat di arah utara

2. Panjang fetch effektif yang dominan terdapat pada arah utara 501453,80 m

3. Tinggi gelombang signifikan periode ulang 25 tahun sebesar 1,966 m

4. Elevasi muka air pasang surut

MSL = 0,6 m

MHWL = 0,86 m

HHWL = 1,02 m

MLWL = 0,34 m

LLWL = 0,18 m

HWL = 1,11 m

LWL = 0,51 m

50


5.

Perhitungan analisa refraksi didapat hasil sebagai berikut dari arah utara dengan

Ho = 0,97 m dan Lo = 10,3 m didapat H =0,972 m dan L = 10,309 m pada

kedalaman 10 m.

6. Hasil perancangan detail struktur adalah sebagai berikut :

7. Hasil analisa stabilitas struktur adalah sebagai berikut :

a) Dari perhitungan settlement, breakwater akan mengalami penurunan sebesar

0,0843 m dalam 5,53 tahun atau 0,015 m/tahun.

b) Dari analisa sliding memberikan hasil struktur mempunyai SF > 1 sehingga

struktur akan tetap stabil dari bahaya kelongsoran akibat gempuran ombak.

c) Dari analisa guling dan geser memberikan hasil struktur mempunyai masing-

masing SF > 2 dan SF > 1,5 sehingga struktru akan tetap stabil dari bahaya

kelongsoran.

51


DAFTAR PUSTAKA

Das,Braja.M.1995.Mekanika Tanah.Jakarta:Penerbit Erlangga.

Ehrlich, Laurie and Fred H.1982.Breakwaters, Jetties, and Groins: a Design

Guide.New York:Cornell University.

Kramadibrata, soedjono.1985.Perencanaan Pelabuhan.Bandung:Ganeca Exact.

Pratikto,W.A.dkk.1996.Perencanaan Fasilitas Pantai dan Laut.Yogyakarta :

BPFE.

Sorensen, R.M.2006.Basic Coastal Engineering.USA:Lehigh University.

Triatmodjo, Bambang.1996.Pelabuhan.Yogyakarta:Beta Offset.

Triatmodjo, Bambang.1999.Teknik Pantai.Yogyakarta:Beta Offset

U.S.Army Corp Engineering.1984.”Shore Protection Manual”.Missisipi, 4th

ed.Vol I.

Tugas Akhir Arif Budiyanto. 1997. Perencanaan Detached Breakwater Sebagai

Bangunan Pengaman Pantai Sangsit, Bali. Surabaya:Teknik Kelautan FTK ITS

52

laporan trb

Documents