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 [
𝐻𝑖𝑔𝑇2
]
... (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/gTp2 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/gTp2 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 pengujian yang telah dilakukan oleh Mani (1991).
Hasil pengujian yang dilakukan oleh penulis dengan penelitian yang dilakukan oleh Mani (1991) sama sama memiliki koefisien refleksi yang berbanding dengan wave steepness. Hal tersebut ditandai dengan semakin besar nilai dari wave steepnees maka nilai koefisien refleksi yang didapatkan akan semakin besar pula. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 4.11
Gambar 4.9 Perbandingan koefisien refleksi pada hexagonal floating breakwater dengan penelitian Mani (1991)
0.1
0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01
Kr
Hs/gTp2 Konfigurasi 1 Konfigurasi 2
Hexagonal Mani (1991)
48 (halaman ini sengaja dikosongkan)
49
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan adalah
1. Pada skenario 1 dengan jarak probe 100cm di depan struktur, koefisien refleksi tertinggi ada pada konfigurasi 1 dengan nilai koefisien refleksi 0,78 pada tinggi gelombang 5cm dan periode 1.1 detik. Sedangkan pada skenario 2 dengan jarak probe 150cm di depan struktur, koefisien refleksi tertinggi terdapat pada konfigurasi 1 dengan nilai koefisien refleksi sebesar 0,58 pada tinggi gelombang 5cm dan periode 1.1 detik 2. Berdasarkan analisis yang telah dilakukan dapat terlihat bahwa
konfigurasi 1 memiliki efektifitas dalam merefleksikan gelombang lebih baik bila dibandingkan dengan konfigurasi 2. Karena konfigurasi 1 memiliki bidang tangkap gelombang yang lebih besar jika dibandingkan dengan konfigurasi 2, sehingga nilai koefisien refleksi pada konfigurasi 1 lebih besar bila dibandingkan dengan nilai pada konfigurasi 2 baik pada skenario 1 maupun skenario 2
Saran
Saran yang dapat diberikan pada peneliti yang ingin melanjutkan penelitian ini adalah memvariasikan lagi tinggi gelombang yang digunakan dalam pengujian.
Selain itu bentuk dari model ataupun bentuk konfigurasi bisa lebih divariasikan lagi sehinga terlihat bentuk konfigurasi yang paling baik
50 (halaman ini sengaja dikosongkan)
51 DAFTAR PUSTAKA
Bhattacharyya. 1972. “Dynamic of Marine Vehicles”. Wiley Interscience Publication, John Wiley&Sons, New York. Engineering. Research Center.
Washington.
Coastal Engineering Manual (CEM). 2005. “Engineering and Design Coastal Engineering Manual”. Department of The Army. US Army Corps of Engineers, Washington DC
Dean, R.G., dan Dalrymple, R.A.. 1984. Water Wave Mechanics or Engineer and Scientists. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
Dong, G. H.. 2008. Experiments on Wave Transmission coefficient of floating Breakwater. Ocean Engineering 35, 931–938, 2008.
Fousert, M. W.. 2006. Floating Breakwater: a Theoretical Study of a Dynamic Wave Attenuating System. Section of Hidraulic Engineering. Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology, Netherland
Goda, Yoshimi. 1985. “Random Seas and Design of Maritim Structure”. Japan:
University of Tokyo Press
Hales, Lyndell Z.. 1981. “Floating Breakwater: State-of-the-Art”, Literature Preview,. TR 81-1, U.S. Army Coastal Engineering Research Center, CE, Fort Belvoir, Va.
Hasselmann. 1973. Measurements of Wind Waves Growth and Swell Decay during the Joint North Sea Wave Project (JONSWAP). Deutsches Hydrograph Institut
Hughes, S.A.. 1993. “Physical Models and Laboratory Techniques in Coastal Engineering”, Coastal Engineering Research Center, USA.
Irfani, Zulham. 2012. Transmisi dan Refleksi Gelombang pada Floating Breakwater dengan Variasi Jarak antar Susunan, Jurusan Teknik Kelautan ITS, Ocean Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia.
Loukogeorgaki, Eva and Angelides, Demos, C. 2005. Performance of Moored Floating Breakwater, International Journal of Offshore and Polar Engineering, The International Society of Offshore and Polar Engineering Vol-15, Greece.
Mani, J. S.. 1991. Design of Y-Frame Floating Breakwater, Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, Vol. 117, No.2
McCartney, Bruce, L.. 1985 Floating Breakwater Design, this paper is part of the Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, Vol. 111, No.
2.
Nieuwenhuis, Odelinde. 2009. “Pedoman Perancangan Pelindung Pantai”.
Proyek Perlindungan Pantai, Pengendalian Banjir, Bangunan Penyelamatan
52 dan Peringatan Dini Tsunami Aceh dan Nias, (BRR Concept Note/INFRA 300GI), Sea Defence Consultant
PIANC. 1994. “Floating Breakwater a Practical Guide for Design and Construction”, Report of Working Group No. 13 of The Permanent Technical Comitte II, Brussel, Belgium
Shore Protection Manual (SPM). 1984. “Introduction to Coastal Engineering”, Department of The Army, US Army Corps of Engineers, Washington DC Tazaki, Ishida. 1975. “Floating Breakwater”, United States Patent, Tokyo Japan.
Triatmodjo, Bambang. 1999. “Teknik Pantai”, Yogyakarta: Beta Offset
Tsinker, Gregory, P.. 1995. Marine Structures Engineering: Specialized Application, An International Thomson Publishing Company, NewYork.
Wang, H. Y.. 2010. Experimental Study of a Porous Floating Breakwater, Dalian University of Technology, China.
LAMPIRAN
LAMPIRAN A CONTOH LISTING PROGRAM MATLAB LAMPIRAN B PERHITUNGAN KOEFISIEN REFLEKSI
LAMPIRAN C TABEL HASIL PERHITUNGAN KOEFISIEN REFLEKSI LAMPIRAN D VALIDASI Hs DAN Tp
LAMPIRAN E DOKUMENTASI KEGIATAN
LAMPIRAN A
CONTOH LISTING PROGRAM MATLAB
Reflection Coefficient
% Solution to exercise 21 in coastal hydraulics
%
clear all;
load refleksion.txt % data are read into the matrix 'refleksion'
eta1=refleksion(1:4500,2); % the first 32 values from column 2 are put into 'eta1' eta2=refleksion(1:4500,3); % the first 32 values from column 3 are put into 'eta2' n=length(eta1);
deltat=refleksion(2,1)-refleksion(1,1); % time between measurements delta_f=1/(n*deltat); % basic frequency in Fourier Series
title('Time series of surface elevation') legend('\eta_1','\eta_2');
aogb=fft(eta1); % eta1 is Fourier-transformed
A1=real(aogb)/n*2; % a-vector in Fourier series for eta1 B1=-imag(aogb)/n*2; % b-vector in Fourier-series for eta1
% Note that if sampling time is equal to the period in a harmonic signal,
% only the amplitudes at the basic frequency, i.e. for j=1 in the Fourier
% series are significant. All other values are more or less noise.
ylabel('A1[j]')
title('Fourier coefficients at 1. gauge');
B2=-imag(aogb)/n*2; % b-vector in Fourier-series for eta2
title('Fourier coefficients at 2. gauge');
% ai og ar are calculated with Goda og Suzuki's method
% even though all values in the Cr-vector are different from zero, it is only
% the values corresponding to j=1 in the Fourier series that has a physical meaning
% All other values are found by dividing noise by noise because
% eta1 og eta2 are not perfect sine-functions (the values are taken from
% anumerical model)
disp(['The Refleksion Coefficient is ' num2str(Cr(2))])
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN KOEFISIEN REFLEKSI
Setelah melakukan pengujian dengan gelombang irregular pada struktur hexgonal floating breakwater akan didapatkan hasil pembacaan pada wave tide meter software. Dimana, hasilnya akan berisi amplitudo yang dibuka dengan Ms.
Excel. Seperti tampilan dibawah ini
Merubah file dengan format .xls kedalam aplikasi notepad, koversi ini dilakukan karena matlab menggunakan format konten notepad dalam membaca data hasil pengujian.Seperti tampilan pada contoh dibawah
Data yang sudah dipindah ke aplikasi notepad harus di save satu folder dengan matlab editor yang berisikan persamaan Goda dan Suzuki. Setelah itu buka file matlab editor dengan software matlab, lalu dalam software matlab akan muncul coding seperti dibawah ini:
Input file dalam
bentuk notepad Input paramaeter yang digunakan dalam pengujian
Persamaan Goda
Klik tombol run untuk mengolah data, setelah itu akan muncul output berupa nilai koefisien refleksi dan ploting separasi gelombang datang dan refleksi. Dua output yang dimaksud adalah sebagai berikut :
Tombol Run
Hasil Koefisien Refleksi
LAMPIRAN C
TABEL HASIL PERHITUNGAN KOEFISIEN REFLEKSI
KONFIGURASI 1
KONFIGURASI 2
LAMPIRAN D VALIDASI Hs DAN Tp
Untuk mengetahui apakah hasil dari MATLAB benar atau tidak dilakukan validasi dengan cara membandingkan hasil dari MATLAB dengan hasil perhitungan secara manual
Contoh data gelombang yang diolah
-40
Gel ke-n Hi Hi2 1/3 H Tertinggi Hs H rata-rata
(cm) (cm) (cm) (cm) (cm)
1 5.5 30.25 5.5
5.3 3.55
2 5.4 29.16 5.4
3 5 25 5
4 4.4 19.36
5 4.4 19.36
6 3.2 10.24
7 2.7 7.29
8 2.6 6.76
9 2.4 5.76
10 1.8 3.24
11 1.6 2.56
Jumlah 39 158.98 15.9
Perhitungan Hs secara manual
Perhitungan Hs dengan menggunakan MATLAB
Error %
Wavan 5.16
2.64
Manual 5.3
Perbandingan perhitungan Hs secara manual dan dengan MATLAB
Validasi Tp
Data yang didapat dari pengujian diubah terebih dahulu menjadi kurva spektra energi gelombang dalam domain frekuensi, dengan menggunakan algoritma FFT (Fast Fourier Transform).
Selanjutnya tabel diatas diplot dalam grafik, dengan sumbu x berupa frekuensi gelombang (ω) dan sumbu y berupa spektra kepadatan energi gelombang Sζ( ω ) seperti dibawah ini.
Dari grafik diatas didapatkan frekuensi 1.0986 Hz memiliki kepadatan energi gelombang tertinggi. Frekuensi yang didapatkan tersebut kemudian diubah menjadi periode. Sehingga didapatkan periode puncak sebesar 0.910249 s dari perhitungan manual. Untuk perhitungan WAVAN bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
Perbandingan perhitungan Hs secara manual dan dengan MATLAB
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00
0 5 10 15 20 25 30
Sζ( ω )
ω (Hz)
Error %
Wavan 0.9102
0.0054 Manual 0.910249
LAMPIRAN E
DOKUMENTASI KEGIATAN
MODEL HEXAGONAL FLOATING BREAKWATER
KONFIGURASI PERTAMA
KONFIGURASI KEDUA
KALIBRASI WAVE PROBE
PELETAKKAN MODEL HEXAGONAL FLOATING BREAKWATER
PEMASANGAN TALI MOORING
BIODATA PENULIS
Yoga Putra Pamungkas dilahirkan di Blora, Jawa Tengah pada tanggal 10 Mei 1996 . Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis menempuh pendidikan formal dimulai dengan menyelesaikan jenjang pendidikan dasar di SD Tempelan 2 Blora . Menginjak pendidikan menengah pertama penulis melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 1 Blora. Kemudian menginjak pendidikan menengah atas di SMA Negeri 1 Blor. Setelah lulus SMA pada tahun 2014 penulis melanjutkan studinya di Departemen Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negri (SNMPTN) dengan Nomor Registrasi Peserta 4314100020. Selama menjadi mahasiswa selain aktif dibidang akademis, penulis juga aktif dalam kegiatan intra kampus. Kegiatan intra kampus yang pernah digeluti oleh penulis adalah menjadi staff Tim Kesekretariatan (Kestari) Himpunan Mahasiswa Teknik Kelautan FTK ITS pada tahun 2015-2016, staff ahli Tim Kesekretariatan (Kestari) Himpunan Mahasiswa Teknik Kelautan FTK ITS pada tahun 2016-2017.
Pada tahun 2017 penulis melakukan kerja praktek pada salah satu perusahaan fabrikasi di kota Bekasi , yaitu di PT Gearindo Prakarsa. Di Departemen Teknik Kelautan, penulis menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Analisa Refleksi Gelombang pada Model Fisik Hexagonal Floating Breakwater”. Jika pembaca berminat untuk mengetahui lebih lanjut mengenai tugas akhir ini, silahkan menghubungi email dibawah ini.
Kontak Penulis :
Email : [email protected] Telepon : 089518442535