Gelombang Acak (Irreguler Wave)

Menurut Bhattacharya (1972), gelombang irregular ditandai sebagai berikut 1. Permukaan gelombang merupakan permukaan yang tidak beraturan, sangat kompleks dan sulit untuk digambarkan secara matematis karena ketidaklinierannya, tiga dimensi dan mempunyai bentuk yang acak, dimana suatu deret gelombang mempunyai tinggi dan periode yang berbeda.

2. Permukaan gelombang yang tidak beraturan selalu berubah dari waktu ke waktu dan bervariasi dari tempat ke tempat, tergantung dari kecepatan angin

Dengan :

ζ = Elevasi gelombang

ζa = Amplitude gelombang semu (apparent wave amplitude) H = Tinggi gelombang semu (apparent wave height)

Tr = Periode lintas nol semu (apparent zero closing period) Tc = Periode semu (apparent period)

Pengukuran gelombang acak dapat dilakukan dengan dua metode yaitu zero upcrossing method dan zero downcrossing method. Pada zero upcrossing method hal pertama yang perlu dilakukan adalah menetapkan titik nol, dimana titik nol ini adalah elevasi rerata dari permukaan air berdasarkan fluktuasi muka air pada waktu pencatatan. Pemberian tanda titik perpotongan antara kurva naik dan garis nol, kemudian titik tersebut ditetapkan sebagai awal dari satu gelombang. Jarak

17 antar kedua tititk tersebut adalah periode gelombang pertama (T1). Sedangkan jarak vertikal antara titik tertinggi dan terendah diantara kedua titik tersebut adalah tinggi gelombang pertama (H1). Selanjutnya dilakukan penelusuran lagi untuk mendapatkan gelombang kedua, ketiga dan seterusnya. Metode zero downcrossing mempunyai prosedur yang sama, tetapi titik yang dicatat adalah pertemuan antara kurva turun dan garis nol (Triatmodjo, 1999).

Gelombang irreguler tidak dapat didefinisikan menurut pola atau bentuknya, tetapi menurut energi total dari semua gelombang yang membentuknya (Bhattacharya, 1972).

𝐸_𝑇 = ∑𝐸_𝑖

...

(2.8) atau dalam bentuk lain :

𝐸_𝑇 = 1 2⁄ 𝜌 g ∑ξ 𝑎_𝑖

...

^(2.9)

Dengan :

ET = energi total (joule/m)

Ei = energi masing-masing gelombang sinusoidal (joule/m) ρ = densitas air laut (kg/m³)

g = percepatan grafitasi (m/s²) ξ 𝑎_𝑖 = amplitudo gelombang (m)

Sehingga gelombang di laut dapat dinyatakan menurut distribusi energi terhadap frekuensi gelombang, panjang gelombang, dan periode gelombang. Distribusi energi gelombang menurut frekuesinya disebut spektrum gelombang.

18 Gambar 2.12 Gelombang acak merupakan superposisi gelombang regular dalam

jumlah ∞ (Pierson dan Denis,1953) 2.2.5 Spektra JONSWAP

Spektra parameter tunggal yang sering digunakan adalah model Pierson-Moskowitz (P-M, 1964), yang berdasarkan pada parameter kecepatan angin. Selain itu terdapat beberapa spektra parameter ganda yang biasa digunakan seperti bretschneider (1969), International Ship Stucture Congress (1964), International Towing Tank Conference (1966, 1969, 1972) serta spektra gelombang Joint North Sea Wave Project atau lebih dikenal dengan istilah JONSWAP. Spektra ini diturunkan untuk kondisi perairan laut utara dan akan lebih sesuai apabila diterapkan untuk perairan tertutup atau di daerah kepulauan (Hasselmen, 1973).

Pada penelitian ini akan menggunakan spektra JONSWAP. Spektra JONSWAP dikemukakan Hasselman (1973) berdasarkan data yang diambil di perairan bagian barat Denmark untuk membuat model spektrum gelombang, dimana model tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

𝑆 (𝜔) = 𝛼𝑔²𝜔⁻⁵𝑒𝑥𝑝 [−125 (^𝜔

19 𝜔₀ = 2𝜋(𝑔/ᴜ𝜔₀)(𝑥₀)^−0.33

x0 = 𝑔𝑥/ᴜ𝜔₀² 𝜔₀² = 0.161 g/Hs

2.2.6 Refleksi Gelombang

Refleksi gelombang terjadi ketika gelombang datang mengenai atau membentur suatu rintangan sehingga kemudian dipantulkan sebagian atau seluruhnya. Tinjauan refleksi gelombang sangat penting untuk diketahui dalam perencanaan bangunan pantai, sehingga akan didapatkan keadaan perairan yang relatif tenang pada pelabuhan atau pantai. Oleh karena itu bangunan pemecah gelombang yang baik adalah dapat menyerap energi gelombang secara optimal.

Besar kemampuan suatu bangunan pemecah gelombang untuk memantulkan gelombang dapat diketahui melalui koefisien refleksi. Koefisien refleksi adalah perbandingan antara tinggi gelombang refleksi (Hr) dan tinggi gelombang datang (Hi).

Jika suatu gelombang mengenai benda yang menghalangi laju gelombang tersebut, maka bisa dipastikan gelombang tersebut mengalami apa yang disebut refleksi dan transmisi. Demikian juga halnya pada gelombang yang mengenai suatu struktur pelindung pantai. Refleksi gelombang secara sederhana bisa diartikan sebagai besar gelombang yang terpantulkan oleh struktur pelindung dibandingkan dengan besar nilai gelombang datang. Sehingga, bila dirumuskan ke dalam bentuk matematis, koefisien refleksi menjadi:

𝐾𝑟 =^𝐻𝑟

𝐻𝑖/^𝐴𝑟

𝐴𝑖 ... (2.11) dimana:

Kr = Koefisien refleksi gelombang Hi = Tinggi gelombang datang Hr = Tinggi gelombang refleksi Ar = Amplitudo gelombang refleksi Ai = Amplitudo gelombang datang

20 Pada pengujian di laboraturium, yang menjadi acuan dalam penelitian koefisien refleksi yang terjadi adalah karakteristik gelombang yang terjadi akibat adanya struktur. Goda (1985) menemukan metode yang menggunakan teknik perubahan Fourier. Pada penelitian yang dilakukan oleh Goda (1985) digunakan 2 probe yang nantinya digunakan untuk merekam data gelombang datang dan gelombang yang terefleksi oleh struktur. Jarak probe yang digunakan untuk merekam gelombang yang datang minimal satu kali panjang gelombang untuk pengujian dengan menggunakan gelombang irreguler dan 0.2 kali panjang gelombang untuk pengujian dengan menggunakan gelombang reguler. Hal tersebut dilakukan supaya probe yang digunakan untuk merekam gelombang yang datang tidak terpengaruh oleh gelombang yang terefleksi oleh struktur. Persamaan yang bisa menggambarkan kejadian refleksi gelombang yang terjadi di laboraturium saat pengujian dilakukan adalah :

𝜂_𝑖 = 𝑎_𝑖𝑐𝑜𝑠(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡 + 𝜀𝑖) ... (2.12) 𝜂_𝑟 = 𝑎_𝑟𝑐𝑜𝑠(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡 + 𝜀𝑟) ... (2.13) Dengan i dan r yang menjelaskan gelombang insiden dan gelombang refleksi. Bila diasumsikan profil terekam di dua tempat yaitu pada :

x1 = x

21 Gambar 2.13. Sketsa perhitungan refleksi gelobang (Goda, 1985)

Sehingga didapatkan persamaan baru yaitu sebagai berikut :

𝜂₁ = (𝜂_𝑖+ 𝜂_𝑟)_𝑥=𝑥1= 𝐴₁cos 𝜎𝑡 + 𝛽₁sin 𝜎𝑡 ... (2.14) 𝜂₂ = (𝜂_𝑖 + 𝜂_𝑟)_𝑥=𝑥2 = 𝐴₂cos 𝜎𝑡 + 𝛽₂sin 𝜎𝑡 ... (2.15) dimana :

𝐴₁ = 𝑎_𝑖cos 𝜙𝑖 + 𝑎_𝑟cos 𝜙 𝑟 ... (2.16) 𝛽₁ = 𝑎_𝑖sin 𝜙𝑖 + 𝑎_𝑟sin 𝜙 𝑟 ... (2.17) 𝐴₂ = 𝑎_𝑖cos(𝑘Δ𝑙 + 𝜙𝑖) + 𝑎_𝑟cos(𝑘Δ𝑙 + 𝜙𝑟) ... (2.18) 𝛽₂ = 𝑎_𝑖sin(𝑘Δ𝑙 + 𝜙𝑖) − 𝑎_𝑟sin(𝑘Δ𝑙 + 𝜙𝑟) ... (2.19) 𝜙𝑖 = 𝑘𝑥₁+ 𝜀𝑖 ... (2.20) 𝜙𝑟 = 𝑘𝑥₁+ 𝜀𝑟 ... (2.21) Karena variabel 𝑎𝑖, 𝑎𝑟,𝜙𝑖, dan 𝜙𝑟 tidak diketahui maka digunakan eliminiasi untuk keempat variabel tersebut,sehingga akan didapatkan persamaan seperti dibawah ini:

𝑎

_𝑖

=

^{√𝐾1+𝐾2}

(2|sin 𝑘∆𝑙|) ... (2.16

𝑎

_𝑟

=

^{√𝐾3+𝐾4}

(2|sin 𝑘∆𝑙|) ... (2.17)

22

2.2.7 Analisis Dimensi

Persamaan dikatakan berdimensi homogen jika dimensi setiap suku dari suatu persamaan adalah identik/sama. Jumlah variabel dari suatu persamaan dapat ditentukan dengan menggunakan beberapa metode yaitu

 Metode Rayleigh

 Metode Buckingham (phitheorem)

 Metode Matrik

Hubungan antara parameter model dapat diekspresikan dalam bilangan tak berdimensi yang menggambarkan hasil penelitian berupa grafik hubungan antara parameter tak berdimensi. Hal ini berlaku jika variabel saling berpengaruh pada kondisi fisik tidak dapat diidentifikasi.

2.2.8 Pemodelan Fisik

Pemodelan fisik dapat dikatakan sebagai percobaan yang dilakukan dengan membuat bentuk model yang sama dengan prototipenya atau menggunakan model yang lebih kecil dengan kesebangunan atau similaritas yang cukup memadai.

Pemodelan fisik dilakukan apabila fenomena dari permasalahan yang ada pada prototipe sulit untuk diperoleh karena berbagai keterbatasan. Keuntungan digunakan pemodelan fisik ini antara lain :

1. Dalam pemodelan fisik, persamaan yang dipakai tanpa menyederhanakan asumsi yang biasanya digunakan untuk model analitis atau model numerik.

2. Dari segi biaya untuk pengumpula data, adanya model dalam skala kecil akan mempermudah pencatatan data dan pengurangan biaya, bila

23 dibandingkan dengan pengumpulan data lapangan tentu lebih sulit dan mahal juga pengukuran data lapangan yang simultan sulit dicapai.

Penggunaan model fisik sampai saat ini masih merupakan alternatif metode terbaik untuk meneliti. Pengujian fisik ini dapat menyediakan data yang akurat, tetapi biasanya memuat variabel alam yang dapat menyebabkan kesulitan dalam interpretasi data. Hasil visualisasi tersebut mungkin merupakan hal yang tidak bisa dihasilkan secara teoritis atau dengan menggunakan perhitungan komputer (Hughes, 1993)

A. Sebangun Geometrik

Sebangun geometrik dipenuhi apabila bentuk model dan prototipe sebangun. Hal ini menyatakan ukuran panjang antara model dan prototipe harus sebanding, jika skala model diberi notasi nL maka persamaan akan menjadi sebagai berikut (Hughes, 1993)

𝑛𝐿 = ^𝐿𝑝

B. Sebangun Kinematik

Sebangun kinematik dipenuhi apabila aliran pada model dan prototipe sebangun. Menandakan bahwa kecepatan aliran di titik-titik yang sama pada model dan prototipe mempunyai arah yang sama dan sebanding.

Berdasarkan kesebangunan kinematik dapat diberikan nilai-nilai skala : Skala Waktu :

𝑛

_𝑇

=

^𝑇𝑝

𝑇_𝑚 ... (2.23)

24

Hughes (1993), menyatakan bahwa pada bangunan pantai proses fisik yang terjadi dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Gaya-gaya tersebut meliputi gaya inersia, gaya tekan, gaya berat, gaya gesek dan gaya tegangan permukaan.

Dalam penelitian ini kriteria kesebangunan yang harus dipenuhi adalah kriteria sebangun dinamik menurut kondisi bilangan froude. Bilangan froude dapat diekspresikan dengan rasio antara gaya inersia dengan gaya gravitasi.

g = percepatan gravitasi 𝜇 = viskositas dinamik 𝜎 = tegangan permukaan E = modulus Elastisitas

25 Kesebangunan dinamik dapat diekspresikan sebagai perbandingan gaya-gaya tersebut diatas sebagai bilangan tek berdimensi dan dinyatakan dalam kriteria-kriteria sebagai berikut Rasio antara gaya gravitasi dan gaya inersia pada model dan prototipe harus sama, karena kedua gaya tersebut memiliki peranan yang penting didalam pemodelan, yang dinyatakan sebagai berikut:

𝑛𝐹𝑟 =

^𝑛𝑢

(𝑛_𝐿)^0,5

= 1 ...

^(2.31)

2.2.9 Tinjauan Bentuk Hexagonal

Bentuk hexagon merupakan sebuah bentuk yang mendekati bentuk lingkaran dan memiliki rasio tepi yang rendah. Bentuk hexagon juga hampir menyerupai bentuk dari lambung kapal. Dimana lambung kapal menyediakan daya apung yang dapat mencegah kapal tenggelam. Dengan bentuk hexagonal ini, kapasitas ruang rongga udaranya akan jauh lebih besar dari pada bentuk segitiga maupun persegi panjang. Sehingga dengan rongga udara yang besar maka memiliki daya apung (buoyancy) yang jauh lebih besar pula. Hexagonal juga memiliki perimeter yang lebih rendah jika dibandingkan dengan persegi empat dimana area yang dimiliki sama. Gambar 2.14 dibawah ini merupakan salah satu rancangan dari

26 konfigurasi hexagonal floating breakwater yang akan diteliti dalam penelitian ini.

Hal menarik dengan bentuk hexaganal ini yaitu memiliki variasi susunan bentuk yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan bentuk-bentuk floating breakwater lainnya, seperti bentuk ponton maupun persegi.

Gambar 2.14 Model dengan bentuk hexagonal

27

METODOLOGI PENELITIAN

Metode Penelitian

Proses dalam menyelesaikan tugas akhir ini akan ditunjukkan dalam diagram alir sebagai berikut :

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Studi Literatur

Mengumpulkan refrensi mengenai floating breakwater, refleksi gelombang, serta bahan bahan yang dibutuhkan dalam pengerjaan tugas akhir ini

Pelaksanaan Percobaan

Pelaksanaan model floating breakwater dengan variasi konfigurasi breakwater dan variasi beban gelombang

Persiapan Percobaan

 Perancangan model

 Desain eksperimen model

 Pengecekan kesiapan peralatan laboratorium

Penyusunan Model

Penyusunan model floating breakwater dan penempatan ke dalam wave flume

Analisis Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

28 Gambar 3.2 Diagram alir percobaan

Mulai

Desain model eksperimen

Cetak model eksperimen

Kalibrasi probe

Input tinggi gelombang, periode gelombang, dan spektrum yang digunakan

Eksperimen Ganti Variasi

Analisis Data Penyusunan konfigurasi

Pengukuran jarak probe

Pemasangan model dan probe

29 Prosedur Penelitian

3.2.1 Studi Literatur

Pada tahap penelitian ini hal yang akan dilakukan adalah mengumpulkan informasi mengenai floating breakwater, pemodelan fisik, dan perhitungan koefisien refleksi dari jurnal, penelitian tugas akhir, dan referensi-referensi lainnya.

Hal ini dilakukan untuk meningkatkan pemahaman mengenai apa yang akan dilakukan pada penelitian nanti. Dari studi literatur ini dapat disusun suatu rancangan penelitian dan metode pelaksanaan penelitian untuk mecapai tujuan yang diinginkan

3.2.2 Persiapan percobaan

A. Perancangan model floating breakwater

Dalam merancang model fisik floating breakwater harus dilakukan semaksimal mungkin agar bisa mewakili karakteristik dari prototype yang sebenarnya. Perancangan model fisik perlu memperhatikan beberapa hal yang meliputi skala pajang dan berat

Tabel 3.1 Perencanaan skala model untuk prototype Dimensi Model (cm) Skala Prototipe (cm)

Panjang 4 1:10 40

Lebar 4 1:10 40

Tinggi 4 1:10 40

B. Desain eksperimen model

Desain pengujian model ini dilakukan agar peneliti mempunyai gambaran yang akan dilakukan sehingga dalam melakukan percobaan di Laboratorium Energi Laut dan Bawah Air dapat dilakukan dengan baik dan memperoleh hasil yang maksimal.

30 Gambar 3.3 Ukuran dimensi permodelan fisik dalam cm, tampak atas

Model yang nantinya akan diuji disusun dengan variasi tinggi gelombang (H), periode gelombang (T). Pengujian ini akan dilakukan dengan gelombang irreguler satu kali untuk setiap variasi

Tabel 3.2 Skenario Gelombang yang Digunakan dalam Uji Model Fisik Kedalaman

C. Pengecekan kesiapan peralatan laboratorium flume tank

Dalam persiapan percobaan ini perlu diketahui bahwa jenis penelitian yang digunakan adalah eksperimental, dimana kondisi tersebut dibuat dan diatur oleh peneliti dengan mengacu pada literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian ini. Persiapan percobaan yang perlu dilakukan pada tahap ini adalah pengecekan alat laboratorium. Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Lingkungan dan Energi Laut, Departemen Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, ITS. Sebelum melakukan penelitian perlu diperhatikan dan diketahui fasilitas laboratorium yang akan digunakan

31 misalnya seperti flume tank, komputer, wave probe, pengecekan wave generator dan absorber. Berikut dibawah ini fasilitas laboratorium yang digunakan :

 Wave Flume

Wave flume yang digunakan yang digunakan memiliki ukuran panjang 20m, tinggi 2.3m, dan lebar 2m. Seperti pada gambar 3.4.

Gambar 3.4 Wave Flume

 Wave Probe

Wave probe adalah alat untuk mengukur tinggi gelombang, apabila alat tersebut tercelup air maka elektroda akan mengukur konduktivitas air.

Konduktivitas tersebut berubah secara proporsional sesuai dengan variasi perubahan elevasi muka air. Dalam penelitian ini digunakan 2 wave probe yang dipasang didepan struktur. Wave probe dikalibrasi terlebih dahulu sebelum dilakukan pengujian. untuk menjadi acuan pencatatan hasil running.

Gambar 3.5 Wave Probe

32

 Wave Generator

Wave generator adalah alat yang digunakan untuk membangkitkan gelombang buatan dalam wave flume. Wave generator pada laboratorium Laboratorium Energi dan Lingkungan Laut pada kolam gelombang (flume tank) Departemen Teknik Kelautan dapat membangkitkan gelombang reguler dan gelombang irreguler.

Gambar 3.6 Wave generator

 Komputer Kendali

Komputer kendali yang digunakan dalam pengujian terdapat 2 buah komputer, dimana satu komputer digunakan untuk merekam data dari wave probe seperti terlihat pada Gambar 3.7 Sedangkan komputer lainnya digunakan untuk pengatur ketinggian dan periode gelombang yang akan dibangkitkan oleh wave generator seperti terlihat pada Gambar 3.8.

33 Gambar 3.7 Komputer untuk merekam data wave probe

Gambar 3.8 Komputer untuk mengatur ketinggian dan periode gelombang

3.2.3 Penyusunan model

Menempatkan dan menyusun model floating breakwater kedalam wave flume sedemikian rupa agar dapat dilaksanakan running percobaan floating breakwater. Model yang tempatkan di wave flume diuji dengan variasi tinggi gelombang, periode, konfigurasi, dan jarak probe 2 dengan struktur agar dapat mengetahui besar koefisien refleksi gelombang

34 Gambar 3.9 Konfigurasi bentuk hexagonal flooating breakwater

Konfigurasi 1

Konfigurasi 2 Gelombang

datang

Gelombang datang

32 cm

38.5 cm

35 Penempatan wave probe dalam analisis refleksi merupakan hal yang paling penting. Penempatan wave probe 1 mengacu pada persamaan goda yaitu:

𝐿 =^𝑔𝑡2

2𝜋 tanh (^2𝜋𝑑

𝐿𝑜) ... (3.1) 𝐿𝑜 =^𝑔𝑡2

2𝜋 ... (3.2)

Tabel 3.3 Perhitungan penempatan wave probe 1 Periode (s) Panjang gelombang (cm)

1.1 187.36

1.3 254.2

1.5 321.93

Penempatan wave probe 1 (gelombang datang) berdasarkan penelitian Goda (1985) letak wave probe satu minimal adalah satu kali panjang gelombang dari ujung struktur. Hal ini dilakukan supaya wave probe satu tidak terpengaruh oleh gelombang refleksi. Pada pengujian kali ini periode terbesar yang digunakan adalah 1.5s. Sehingga untuk menentukan panjang gelombang digunakan periode 1.5s. Pada perhitungan tabel 3.3 didapatkan panjang gelombang pada periode 1.5s adalah 321.93cm. Sehingga untuk memenuhi syarat peletakkan probe 1 dan mempermudah peletakkan, digunakan jarak 350 cm di depan struktur. Pada skenario 1 wave probe 2 diletakkan sejauh 100m dari ujung struktur. Sedangkan pada skenario 2 wave probe 2 diletakkan sejauh 150cm dari ujung struktur

36 Gambar 3.10 Peletakan wave probe 1 pada wave flume

Skenario 1

37 Gambar 3.11 Skenario variasi peletakan wave probe

3.2.4 Pelaksanaan Percobaan

Setelah model terpasang pada flume tank, maka pengujian bisa dilakukan sesuai dengan desain eksperimen model yang telah ditentukan sebelumnya. Data yang dimasukkan meliputi beban gelombang (periode gelombang dan tinggi gelombang) di komputer kendali. Gelombang yang dibangkitkan merupakan gelombang irregular. Pengujian ini dilakukan satu kali untuk setiap bentuk konfigurasi dengan tinggi gelombang, periode gelombang, dan variasi jarak antara probe 2 dengan sturktur. Skenario pengujian model floating breakwater ini disajikan pada tabel 3.4

Tabel 3.4 Skenario percobaan pertama dan kedua Konfigurasi Kedalaman

Perairan(cm)

38 3.2.5 Analisis Hasil Percobaan

Data yang didapatkan dari hasil pengujian laboratorium akan diolah dengan rumus perhitungan yang sesuai dengan penelitian ini, untuk memperoleh koefisien refleksi (Kr) dari masing masing variasi beban gelombang. Hasil perhitungan akan disajikan dalam bentuk grafik dan tabel. Untuk penjelasan secara detailnya akan ditampilkan pada sub bab 4.1.3

3.2.6 Kesimpulan

Dari hasil analisis akan diperoleh nilai koefisien refleksi yang nantinya akan dibandingkan dengan variasi masing masing untuk mendapatkan hasil yang terbaik.

Konfigurasi yang terbaik adalah konfigurasi yang mempunyai nilai koefisien refleksi (Kr) tertinggi. Selain itu peneliti akan memberikan saran untuk penelitian yang akan dilakukan kedepannya

39

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Analisis Data 4.1.1 Analisis Dimensi

Analisis dimensi pada pemodelan fisik dilakukan untuk mempermudah proses analisis data dari hasil percobaan. Hasil dari analisis dimensi adalah bilangan tak berdimensi yang nantinya dijadikan sebagai acuan dalam penggambaran grafik hasil percobaan. Pada analisis refleksi dipengaruhi beberapa parameter, yaitu:

𝜙

= [ Hi , Hr , T , g, ]

Tabel 4.1 Parameter yang mempengaruhi koefisien refleksi

Symbol Parameter Dimensi

Hr Tinggi Gelombang Refleksi (cm) L

Hi Tinggi Gelombang Datang (cm) L

T Periode Gelombang (sec) T

G Percepatan Gravitasi Bumi (m/s²) L T^-2

Dengan menggunakan metode Buckingham diperoleh bilangan tak berdimensi yaitu:

𝐻𝑟

𝐻𝑖

= 𝜙 [

^𝐻𝑖

𝑔𝑇²

]

... (4.1)

𝐾𝑟 = [^𝐻𝑟

𝐻𝑖] = 𝜙 ( ^𝐻𝑖

𝑔𝑇²) ... (4.2)

40 4.1.2 Kalibrasi Probe

Setelah melakukan uji laboratorium, didapatkan data dari hasil rekaman wave probe selama berlangsungnya percobaan. Data yang didapat oleh software Water Tide Meter berupa data kapasitansi dengan satuan milimeter.Durasi percobaan yang dilakukan pada penelitian ini adalah selama 3 menit dengan 25 data/detik, sehingga data yang diperoleh adalah 4500 data dalam waktu 3 menit.

Sebelum pengujian dilaksanakan, dilakukan kalibrasi wave probe dan wave generator terlebih dahulu. Kalibrasi wave probe dilakukan untuk menentukan batas atas dan batas akhir yang mampu ditangkap oleh wave probe. Sedangkan untuk kalibrasi wave generator dilakukan untuk mengetahui korelasi antara tinggi gelombang yang di masukkan (input) pada komputer kontrol dengan tinggi gelombang yang terbaca pada wave probe (output). Setelah kalibrasi dilakukan didapatkan nilai berupa satuan kapasitas pada probe yang nantinya akan di input pada software bawaan dari probe. Adapun nilai kapasitor minimum hingga maksimum pada setiap probe ditunjukkan pada Gambar 4.1; Gambar 4.2 ; Gambar 4.3 dan Tabel 4.2; Tabel 4.3; Tabel 4.4

Gambar 4.1 Hasil kalibrasi wave probe Tabel 4.2 Hasil kalibrasi wave probe Nilai Kapasitor Probe 1 Probe 2

Minimum 1851 1861

Maksimum 3565 3573

41 Tabel 4.3 Hasil kalibrasi probe 1

Probe 1

Gambar 4.2 Hasil kalibrasi wave probe 1

0

42 Tabel 4.4 Hasil kalibrasi probe 2

Probe 2

Gambar 4.3 Hasil kalibrasi wave probe 2

0

43 Tabel 4.5. Nilai persamaan linier dan regresi pada kalibrasi wave probe

Probe Persamaan linier hasil uji lab Regresi data hasil uji lab

Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah

Probe 1 y = 21.458x + 1849.3

y = 21.392x +

1828.7 R² = 0.9999 R² = 0.9996 Probe 2 y = 21.41x +

1861.9

y = 21.377x +

1841.6 R² = 0.9996 R² = 0.9999

4.1.3 Analisis data

Pada gambar 4.4 ditunjukan contoh hasil data yang diperoleh setelah melakukan pengujian di wave flume. Pada kolom A berisi keterangan waktu saat pengambilan data. Pada kolom C sampai E menunjukkan tinggi gelombang yang tercatat oleh wave probe dengan satuan milimeter.

Pada gambar 4.4 terlihat bahwa digunakan 3 probe, namun dalam analisis ini data yang digunakan adalah data yang tercatat pada probe channel 2 dan channel 3. Dimana probe channel 2 merekam data gelombang datang, dan probe channel 3 merekam data gelombang yang terefleksi

Gambar 4.4 Data hasil rekaman wave probe

44 Data dari probe channel 2 dan 3 ini kemudian dihitung nilai koefisien refleksinya dengan menggunakan persamaan Goda dan Suzuki. Persamaan ini merupakan persamaan yang didapatkan pada percobaan refleksi gelombang yang dilakukan oleh Goda dan Suzuki dengan menggunakan metode two wave gauges.

Prinsip perhitungan nilai koefisien refleksi dengan menggunakan persamaan Goda dan Suzuki adalah dengan membandingkan amplitudo gelombang datang dan amplitudo gelombang refleksi. Nilai dari amplitudo gelombang datang dan amplitudo gelombang refleksi didapatkan dengan mengolah data yang terekam oleh wave probe dengan menggunakan bantuan software MATLAB. Setelah didapatkan nilai amplitudo gelombang datang dan amplitudo gelombang refleksi, kemudian perhitungan koefisien refleksi dapat dilakukan.

Gambar 4.5 Diagram alir analisis refleksi Analisis Grafik

4.2.1 Hubungan Koefisien Refleksi dengan Wave Steepness

Setelah melakukan percobaan dengan menggunakan variasi tinggi gelombang (H), periode gelombang (T), maka diperoleh titik penyebaran nilai koefisien refleksi. Pada Hs/gTp2 rendah pada jarak 100cm di depan struktur, diperoleh nilai Kr hampir sama antara konfigurasi 1 dan konfigurasi 2. Kondisi ini akan meningkat secara signifikan dengan bertambahnya Hs/gTp2. Sebagaimana

Input Data Hasil Percobaan

Persamaan Goda

45 ditunjukkan pada gambar 4.6. Sedangkan pada jarak 150cm di depan struktur juga didapatkan nilai Kr yang mengalami peningkatan secara signifikan dengan bertambahnya Hs/gTp2. Akan tetapi pada konfigurasi 2 diperoleh sedikit penurunan bila dibandingkan dengan konfigurasi 1. Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 4.7

Gambar 4.6 Perbandingan wave steepness dan koefisien refleksi pada skenario 1 dengan jarak probe 100 cm di depan struktur

Gambar 4.7 Perbandingan wave steepness dan koefisien refleksi pada skenario 2 dengan jarak probe 150 cm di depan struktur

0.10 0.30 0.50 0.70 0.90

0.001 0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.013 0.015 0.017

Kr

0.001 0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.013 0.015 0.017

Kr

Hs/gT_p² Konfigurasi 1 Konfigurasi 2

46 Tabel 4.6 Nilai persamaan log dan regresi pada paremeter Kr dengan Hs/gTp2 Skenario Probe Konfigurasi Persamaan Log Regresi

1 1 y = 0.3042ln(x) + 2.1612 0.8987

2 y = 0.221ln(x) + 1.672 0.8004

2 1 y = 0.3324ln(x) + 2.043 0.8644

2 y = 0.208ln(x) + 1.4398 0.8172

Nilai regresi yang hampir mendekati 1 menandakan persamaan log yang diperoleh memiliki keakuratan yang lebih baik

4.2.2 Hubungan Jarak Probe dengan Koefisien Refleksi

Pada penelitian ini dapat diketahui bahwa semakin dekat jarak probe dengan struktur maka akan didapatkan nilai koefisien refleksi yang semakin besar.

Koefisien refleksi mengalami kenaikan hingga 20 %. Sebagaimana terlihat pada gambar 4.9. Semakin besarnya koefisien refleksi menandakan bahwa gelombang yang terefleksi oleh struktur juga semakin besar. Tinggi gelombang refleksi yang besar ini nantinya dapat menyebabkan resonansi yang terjadi semakin besar pula.

Sehingga dapat membahayakan kapal kapal yang mendekati breakwater

Gambar 4.8 Perbandingan jarak probe dan koefisien refleksi

Tabel 4.7 Nilai persamaan log dan regresi pada paremeter Kr dengan Hs/gTp2

Skenario Probe Persamaan Log Regresi

1 y = 0.2921ln(x) + 2.0601 0.887

0.001 0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.013 0.015 0.017

Kr

Hs/gT_p² Skenario 1 Skenario 2k

47 4.2.3 Perbandingan Koefisien Refleksi Hasil Pengujian dengan Penelitian

Terdahulu

Penelitian yang digunakan oleh peneliti untuk membandingkan hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium Energi Laut dan Bawah Air – ITS adalah hasil penelitian dari Mani (1991). Perbandingan koefisien refleksi dengan wave steepness yang diperoleh pada pengujian kali ini memiliki kemiripan dengan hasil

Penelitian yang digunakan oleh peneliti untuk membandingkan hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium Energi Laut dan Bawah Air – ITS adalah hasil penelitian dari Mani (1991). Perbandingan koefisien refleksi dengan wave steepness yang diperoleh pada pengujian kali ini memiliki kemiripan dengan hasil