BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.5. Pemecah Gelombang (Breakwater)
Suatu pelabuhan harus terlindung dari pengaruh gelombang di lautan agar
mobilisasi kapal tidak terganggu. Pelindung tersebut dapat alami maupun buatan.
Pelindung alami pelabuhan contohnya adalah pulau sedangkan pelindung buatan
Pada prinsipnya, pemecah gelombang dibuat sedemikian rupa sehingga
mulut pelabuhan tidak menghadap ke arah gelombang dan arus dominan yang
terjadi di lokasi pelabuhan. Gelombang yang dating dengan membentuk sudut
terhadap garis pantai dapat menimbulkan arus sepanjang pantai. Kecepatan arus
yang besar ini dapat mengangkut sedimen dasardan membawanya searah dengan
arus tersebut. Hal ini dapat menyebabkan pendangkalan. Hal-hal yang harus
diketahui dalam perencanaan pemecah gelombang antara lain adalah tata letak,
penentuan kondisi perencanaan, dan seleksi tipe struktur yang akan digunakan.
Gambar 2.10 Breakwater rubble mound
Penentuan tata letak breakwater seperti pada Gambar 2.10 kondisi lingkungan, ketenangan perairan, kemudahan maneuver kapal, kualitas air, dan
rencana pengembangan. Kondisi perencanaan yang dipertimbangkan yaitu angin,
ketinggian pasang surut, gelombang, kedalaman perairan dan kondisi dasar laut.
Sedangkan dalam penentuan tipe struktur breakwater hal yang diperhitungkan adalah tata letak, kondisi lingkungan, kondisi penggunaan, kondisi konstruksi,
ketersediaan material, dan perawatan (Febriansyah, 2011). Secara umum
1. Berfungsi sebagai pelindungi kolam perairan pelabuhan yang terletak
dibelakangnya dari serangan gelombang yang dapat mengakibatkan
terganggunya aktivitas di perairan pelabuan baik pada saat pasang, badai
maupun peristiwa alam lainya di laut.
2. Gelombang yang menjalar mengenai suatu bangunan peredam gelombang
sebagian energinya akan dipantulkan (Refleksi), sebagian diteruskan
(Transmisi) dan sebagian dihancurkan (Dissipasi) melalui pecahnya gelombang, kekentalan fluida, gesekan dasar dan lain-lainnya.
3. Pembagian besarnya energi gelombang yang dipantulkan, dihancurkan dan
diteruskan tergantung karakteristik gelombang datang (periode, tinggi,
kedalaman air), tipe bangunan peredam gelombang dan geometrik
bangunan peredam (kemiringan, elevasi, dan puncak bangunan).
4. Berkurangnya energi gelombang di daerah terlindung akan mengurangi
pengiriman sedimen di daerah tersebut. Maka pengiriman sedimen
sepanjang pantai yang berasal dari daerah di sekitarnya akan diendapkan
dibelakang bangunan. Pantai di belakang struktur akan stabil dengan
terbentuknya endapan sediment tersebut.
2.5.1 Jenis-jenis Pemecah Gelombang (Breakwater Rubble Mound)
Berdasarkan bentuknya, pemecah gelombang dapat dibedakan menjadi 3
(tiga) macam:
1. Pemecah gelombang sisi tegak
Ditempatkan di laut dengan kedalaman lebih besar dari tinggi
dukung besar dan tahan terhadap erosi. Bisa dibuat dari blok-blok beton
massa yang disusun secara vertical, caisson beton, turap beton, atau baja.
Adapun syarat yang harus diperhatikan tinggi gelombang maksimum
rencana harus ditentukan dengan baik.
2. Pemecah gelombang sisi miring
Dibuat dari tumpukan batu alam yang dilindungi oleh lapis pelindung berupa batu besar atau beton dengan ukuran tertentu. Bersifat fleksibel. Kerusakan yang terjadi karena serangan gelombang tidak secara tiba-tiba.
3. Pemecah Gelombang Campuran
Pemecah gelombang tipe ini dibuat apabila kedalaman air sangat besar dan tanah dasar tidak mampu menahan beban dari pemecah gelombang sisi tegak.
Tabel 2.5 Keuntungan dan kerugian dari ketiga tipe pemecah gelombang
Tipe Keuntungan Keugian
Breakwater sisi miring
1. Elevasi puncak bangunan
rendah 1. Jumlah material besar
2. Gelombang refleksi kecil 2. Pelaksanaan pekerjaan lama 3. Kerusakan berangsur-angsur 3. Lebar dasar besar
4. Perbaikan mudah 4. Kemungkinan rusak pada
saat pelaksanaan
5. Murah
Brearwater sisi tegak
1. Pelaksanaan cepat 1. Mahal
2. Kerusakan pada pelaksanaan
kecil 2. Tekanan gelombang besar
3. Luas perairan lebih besar 3. Elevasi puncak bangunan tinngi
4. Sisi dalm bisa digunakan
sebagai dermaga 4. Perlu Caisson yang luas
5. Biaya perawatan kecil 5.Jika rusak sulit diperbaiki
6. Erosi kaki pondasi
7. Diperlukan peralatan berat
Breakwater campuran
1. Pelaksanaan cepat 1. Mahal
2. Luas perairan pelabuhan luas 2. Perlu tempat pembuatan caisson
2.5.2 Kriteria Desain Pemecah Gelombang (Breakwater)
Pengaman pantai dengan menggunakan bangunan pelindung pantai
memerlukan desain yang tepat dan efektif agar diperoleh kegunaan secara
optimal. Parameter-parameter yang penting dalam desain dan perencanaan suatu
bangunan pengaman pantai seperti tinggi gelombang rencana, keadaan topografis
perairan, fungsi dan tujuan pengamanan. Sehingga pemahaman dan aplikasi yang
tepat akan sangat mendukung untuk tercapainya desain yang optimal baik secara
teknis maupun ekonomis. Beberapa aspek pekerjaan yang harus diperhatikan
dalam perencanaan sebuah system pemecah gelombang (breakwater) adalah sebagai berikut:
1. Layout breakwater
Orientasi dari breakwater terhadap gelombang dan area yang akan diproteksi sangatlah menentukan keberhasilan fungsi dari breakwater, dan sejauh mana sistem breakwater akan berpengaruh terhadap lingkungan sekitar.
2. Pengaruh breakwater terhadap topografi sekitar
Profil alami daerah pantai merupakan keseimbangan alami dari aksi
gelombang laut, supply sedimentasi dan bentuk topografi pantai.
Pembangunan breakwater akan merubah keseimbangan tersebut yang bisa
berpengaruh kepada daerah yang diproteksi breakwater dan daerah disekitarnya.
3. Harmonisasi dengan lingkungan sekitar
Orientasi dari breakwater terhadap gelombang dan area yang akan diproteksi sangatlah menentukan keberhasilan fungsi dari breakwater dan
sejauh mana sistem breakwater akan berpengaruh terhadap lingkungan sekitar. Ketenangan air yang dihasilkan oleh breakwater disisi lain juga mengurangi sirkulasi air di daerah yang dinaunginya. Pada banyak kasus,
terjadi penurunan kualitas air yang signifikan. Yang pada akhirnya
menurunkan kualitas hidup diperairan tersebut. Pada sisi landscaping, bahkan pembangunan breakwater tertentu dapat merusak keindahan dan keterpaduan antara komponen lingkungan.
4. Konsisi desain
Orientasi dari breakwater terhadap gelombang dan area yang akan diproteksi sangatlah menentukan keberhasilan fungsi dari breakwater dan sejauh mana system breakwater akan berpengaruh terhadap lingkungan sekitar. Harmonisasi dengan lingkungan sekitar, ketenangan air yang
dihasilkan oleh breakwater di sisi lain. 5. Parameter perhitungan
Parameter yang diperlukan dalam perhitungakan desain breakwater
diantaranya:
Arah bengkel: Angin merupakan salah satu unsure pembentuk
gelombang.
Level pasang surut: Keadaan pasang surut termasuk menentukan tinggi dari BW.
Kedalaman dan jarak breakwater dari garis pantai: kedalaman perairan menentukan jenis breakwater yang efektif dan ekonomis untuk dibangun, dan jarak breakwater dari garis pantai hendaknya cukup jauh agar berpengaruh gelombang diposisi garis pantai.
2.5.3 Breakwater Susunan Batu (Rubble Mound)
Breakwater susunan batu (rubble mounds) adalah breakwater yang terdiri dari tumpukan atau susunan batu alam, dimana pada perhitungan elevasi dan lebar
puncak pemecah gelombangnya tergantung pada limpasan (overtopping) yang diizinkan. Air yang melimpasi puncak breakwater akan mengganggu ketenangan air pada kola pelabuahan. Elevasi puncak bangunan dihitung berdasarkan
kanaikan (run up) gelombang seperti pada Gambar 2.11 yang tergantung pada karakteristik gelombang, kemiringan bangunan, kekerasan lapis puncak dan
porositas.
Gambar 2.11 Run up gelombang (Triatmodjo, 2003:139)
Gelombang yang menghamtam suatu bangunan, gelombang tersebut akan
naik (run up) ke permukaan bangunan (Traitmodjo, 2003:139). Elevasi (tinggi) bangunan yang direncanakan tergantung pada run up dan limpasan yang
kedalaman air pada kaki bangunan, kemiringan dasar laut di depan bangunan dan
karakteristik gelombang. Karena banyaknya variable yang berpengaruh, maka
besarnya run up dapat didekati dengan bilangan Irribaren, seperti berikut:
Ir = �
� / . ………...……….(2.30)
di mana :
Ir = bilangan irribaren;
� = sudut kemiringan sisi pemecah gelombang (O);
Ho = tinggi gelombang di lokai bangunan (m);
Lo = panjang gelombang di laut dalam (m).
Pada waktu gelombang menghantam suatu bangunan, maka gelombang
tersebut akan mengalami run up pada permukaan bangunan. Run up sangat penting untuk perencanaan suatu bangunan pantai. Karena pada saat gelombang
menuju bangunan yang ada di pantai ada beberapa factor yang terjadi pada
bangunan tersebut salah satunya adalah factor tekanan gelombang yang
menghantam bangunan tersebut yang berpengaruh pada kestabilan. Adapun run up yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 2.12 (Triatmodjo, 2003:139).
ds
Titik run up maksimum
RcosØ
h
H’O
2.5.4 Perencanaan Kemiringan Breakwater
Kemiringan suatu breakwater rubble mound direncanakan dengan
mengacu kepada nomogram (Kramadibrata, 1985:186) yang memberikan
hubungan antara berat batu dengan tinggi gelombang seperti pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Nomogram kemiringan susunan batu (Kramadibrata, (1985:139)
2.5.5 Perhitungan Berat Batu Pelindung
Berat batu pelindung dari suatu pemecah gelombang susunan batu (rubble
mound) dapat dihitung dengan menggunakan rumus empiris sebagai berikut
(Triatmodjo, 2003:133):
Untuk lapis pertama (W)
W = �� �
� �− � ...………(β.γ1) Untuk pelindung lapis kedua (W2)
Untuk pelindung bawah pertama (W3)
0,1W – 0,003W …..………..(β.γγ) Untuk pelindung bawah kedua (W4)
0,005W ……….………….(β.γ4)
Untuk lapis inti (W5)
2,5 x 10-4 W – 1,67 x 10-4 W ………..(2.35) di mana :
W = berat batu lapis luar (ton);
� = berat jenis batu, � = 2,65 ton/m3;
H = tinggi gelombang rencana (m);
KD = koefisien stabilitas;
Sr = ���
�
� = berat jenis air laut, � =1,03 ton/m3;
� = sudut talud bangunan pelindung (O).
2.5.6 Perhitungan Ukuran (Gradasi) Batu Pelindung
Ukuran (gradasi) batu pelindung untuk tiap lapisan pada breakwater
susunan batu (rubble mound) menurut Hudson dan Jackson (Tritmodjo, 2003:136) dapat dihitung dengan menggunakan rumus empiris berikut:
Untuk lindung lapis pertama (W1)
0,75W – 1,25W ………..(β.γ6)
0,75W – 1,25W ………..(β.γ7) Untuk pelindung bawah pertama (W3)
0,70W – 1,30W ….………..(β.γ8)
Untuk pelindung bawah kedua (W4)
0,005W –1,50W .……….(β.γ9)
Untuk lapis inti (W5)
0,30W –1,70W ...….………..(2.40)
2.5.7 Perhitungan Tebal Lapsisan
Tebal lapisan dihitung berdasarkan jumlah minimal lapisan batu dan
parameter dari batu (Triatmodjo, 2003:138). Tebal lapisan dihitung dengan rumus
sebagai berikut:
t = n.�∆(w/� ………….………(β.41)
di mana:
t = tebal lapis (m);
n = jumlah lapis;
�∆ = Koefisien lapis (Lampiran A.5).
2.5.8 Perhitungan Lebar Puncak dan Jumlah Butir Batu
Lebar puncak dari suatu breakwater susunan batu (rubble mound) dapat dihitung dengan menggunakan rumus empiris sebagai berikut:
B = n.�∆(w/� ………(β.4β)
N = A.n.k∆. − (�� ……….………..(2.43)
di mana:
B = lebar puncak (m);
n = jumlah butir batu (nminimum =3); �∆ = Koefisien lapis, (Tabel 2.5) W = berat butir batu pelindung (ton);
� = berat jenis batu pelindung (� = 2,65 ton/m3).
2.5.9 Perhitungan Pelindung Kaki
Menurut (Triatmodjo, 2003:136) pelindung kaki suatu breakwater susunan batu (rubble mound) minimal adalah 3m atau dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Lb = 1,5r – 3r . ….……….(β.44)
dengan ketebalan:
rb = 2r …..………(β.45)
di mana:
Lb = panjang kaki pelindung (m);
tb = tebal kaki pelindung (m);
2.5.10 Perhitungan Tinggi Gelombang
Tinggi breakwater dapat dihitung dengan menggunakan rumus empiris
sebagai berikut (Triatmodjo, 2003:143):
Hst = d + HWL + Ru + 0,5 ………..(β.46)
di mana :
Hst = tinggi bangunan pemecah gelombang (m);
HWL = elevasi muka air tertinggi (m);
d = kedalaman laut di lokasi perencanaan (m);
Ru = Run up (m).
2.5.11 Analisa Stabilitas Breakwater Rubble Mound
Kontrol ini dipakai untuk mengetahui apakah tanah di bawah breakwater dapat menahan berat sendiri konstruksi breakwater tersebut (daya dukung tanah). Perhitungan menggunakan pondasi dangkal karena sesuai syarat untuk pondasi
dangkal yaitu D < B.
Untuk dasar pondasi segi empat (LxB) besar daya dukung tanah dasar
menurut Terzhagi adalah menggunakan rumus:
ql = − , . . N + − , . c.Nc + . D.Nq ………..(β.47)
Qult = ql . B …….….(β.48)
W = A . � .…..……(β.49)
tanah = berat jenis tanah (t/m3);
w = berat jenis laut 1,03 (t/m3);
� = berat jenis batu 2,65 (t/m3);
∅ = sudut geser tanah (o);
D = kedalaman konstruksi breakwater (m);
B = lebar breakwater (m);
L = panjang breakwater (m)
W = berat konstruksi sendiri (t/m3);
A = luas penampang konstruksi (t/m3).
Stabilitas breakwater rubble mound sangat dipengaruhi oleh gaya gelombang yang menyebabkan susunan batuan menjadi terguling atau bergeser.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung stabilitas sebagai berikut:
SF = � � > 2 ………..(β.50)
di mana :
W = berat konstruksi sendiri (t/m3);
