PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK SIPIL Fa

Tugas Pelabuhan

“Beban Lingkungan pada Perencanaan Pelabuhan”

DISUSUN OLEH :

Yunita Nur Cahyati 3113041003

Yudnina Nikmatul H. 3113041008

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK SIPIL

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan

Beban Lingkungan

pada Perencanaan Pelabuhan

1. Angin

Angin merupakan sirkulasi yang kurang lebih sejajar dengan permukaan bumi. (Bambang Triatmodjo, 1999). Angin terjadi akibat adanya perubahan ataupun perbedaan suhu antara suatu tempat dengan tempat yang lain. Salah satu contoh yang dapat diambil adalah perubahan suhu yang terjadi antara daratan dan lautan. Daratan cenderung lebih cepat menerima dan melepaskan panas. Oleh sebab itu, maka siang hari terjadi angin laut yang diakibatkan oleh naiknya udara daratan yang digantikan oleh udara dari darat. Dan pada malam hari terjadi sebaliknya, yaitu terjadi angin darat yang diakibatkan oleh naiknya udara di laut dan digantikan oleh udara dari darat.

Data angin diperlukan untuk peramalan tinggi dan periode

gelombang. Dari data angin yang diperoleh kemudian disajikan dalam

bentuk tabel (ringkasan) atau diagram yang disebut wind rose (mawar angin). Dengan wind rose ini maka karateristik angin dapat dibaca.

Tabel dan gambar wind rose menunjukkan prosentase kejadian angin dengan kecepatan tertentu dari berbagai arah dalam periode waktu pencatatan. Pengukuran angin ini digunakan untuk peramalan gelombang. Tinggi dan periode gelombang yang dibangkitkan dipengaruhi oleh angin yang meliputi kecepatan angin (U), lama hembus angin (D) dan arah angin dari fecth (F).

Berikut adalah contoh pyajian data angin menggunakan tabel dan

a. Distribusi Kecepatan Angin

Distribusi kecepatan angin dibagi dalam 3 (tiga) daerah berdasarkan evelasi di atas permukaaannya.

 Daerah Geostropik : berada diatas 1000 m

 Daerah Ekman : berada pada elevasi 100 m – 1000 m  Daerah Tegangan konstan : pada elevasi 10 m – 100 m

Dengan catatan dalam penentuan pengaruh kecepatan angin terhadap pembangkit gelombang, parameter harus diketahui. Sedangkan untuk y > 20 m dapat digunanakan persamaan berikut.

b. Konversi Kecepatan Angin

Data angin diperoleh dari pencatatan di permukaan laut dengan menggunakan kapal yang sedang berlayar atau pengukuran di darat, biasanya di bandara. Data angin dari pengukuran dengan kapal perlu dikoreksi dengan menggunakan persamaan berikut. rumus-rumus pembangkitan gelombang data angin yang digunakan adalah yang ada di atas permukaan laut. Hubungan antara angin di atas laut dan angin di atas daratan terdekat diberikan oleh :

RL = UW/UL seperti dalam gambar di bawah ini.

Keterangan:

Uw = Kecepatan angin di atas permukaan laut (m/s)

RL = Nilai yang diperoleh dari grafik hubungan antara kecepatan angin di darat dan di laut

UL = Kecepatan angin di atas daratan (m/s)

Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variabel UA, yaitu faktor tegangan angin (wind stress factor) yang dapat dihitung dari kecepatan angin. Setelah dilakukan berbagai konversi kecepatan angin seperti yang telah dijelaskan di atas, kecepatan angin dikonversikan pada faktor tegangan angin

dengan menggunakan rumus berikut.

UA = 0,71 U1,23 dibangkitkan oleh angin dan mempunyai arah dan kecepatan yang konstan. Di dalam peninjauan pembangkitan angin di laut, fetch dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Di daerah pembentukan gelombang, gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin tetapi juga dalam berbagai sudut terhadap arah angin.

Dimana ;

Feff = Fetch rerata efektif (km)

X1 = Panjang segmen Fetch yang diukur dari titik konservasi gelombang (km)

α = Deviasi pada kedua sisi dari arah angin dengan menggunakan

pertambahan 6o sampai sudut sebesar 420 pada kedua sisi arah angin

2. Pasang Surut

Pengetahuan pasang surut sangat penting bagi perencanaan pelabuhan. Pengukuran biasnya dilakukan dengan alat pengukur (gauge) dan dapat diukur setiap jam/hari. Pengukuran ini memberkan pandangan selisih kedalaman pada saat pasang dan surut (average range of Tides)

a. Pasang surut dan sistim tata surya

Gerakan permukaan air lalu berubah-ubah baik dilihat dari waktu maupun tempat. Paerubahan ini diakibatkan karena adanya gaya gaya tarik antar benda luar angkaasa. Bumi yang menjad satalit dari sistim tata surya dan bulan menjadi satelit bumi, keduanya menimbulkan gaya-gaya yang mempunyao pengaruh pada tinggi rendahnya permukaan air laut. Sepaerti yang diketahui bumi berevolasi mengelilingi matahari dan berotasi pada siriny sendiri, gerakan rotasi melalu suatu lintasan yang mempunyai

bentuk eliptis. Bidang tempat bumi berotasi mengelilingi matahari disebut “bidang eliptis”, sudut inklimasi bumi terhadap bidng ini sebesar 66 ½ o_{, sedangkan sudut}

inklinasi bulan terhadap bidang rotasi bumi adalah 5o9l . Posisi bulan dengan jarak terdekat dengan bumi disebut perigee dan jarak terjauh adalah aprogee (Gambar 5.65

diatas). Pasang terjadi pada posisi perigee dan surut terjdi pada posisi aprogee.

Gambar 2.2 Super Posisi ordinat pasang bulan dan matahari

b. Komponen-komponen pasang surut

Untuk memperkirakan kedatangan pasang surut terdapat banyak kompone komponen yang mempengaruhi pasang surut. Dalam buku-buku Daftar Arus Pasang Surut (Tridal Stream

Table) di Kepulauan Indonesia yang dikeluarkan oleh Jawan Hidrografi ALRI, pengaruh

pasang surut tidak hanya di pengaruhi oleh bulan dan matahari, tetapi dipengaruhi juga oleh 5 benda angkasa lain yang berdasrkan pendapat Prof . Dr. P. J. u/d Stok dengan jabara n seperti Tabel 2.1.

Secara praktis seorang perencana pelabuhan harus mengetahuai keadaan pasang surut suatu dearah lokasi sebelum perencanan dimulai. Data-data pasang surut yang perlu diketahui , yaitu taraf dari :

c. Tipe-tipe pasang surut

Bentuk pasang surut di berbagai daerah tidak sama. Di suatu daerah dalam satu hari dapat terjadi satu atau dua kali pasang surut. Secara umum pasang surut di berbagai daerah dapat dibedakan dalam empat tipe, yaitu :

1. Pasang surut harian ganda (semi diurnal tide) F ≤ 0,25 2. Pasang surut harian tunggal (diurnal tide) F ≥ 3,00

3. Pasang surut campuran condong ke harian ganda (Mixed tide prevailing

semidiurnal) 0,25 ≤ F ≤ 0,50

4. Pasang surut campuran condong ke harian tunggal (mixed prevailing

3. Arus

Gelombang yang datang menuju pantai membawa massa air dan momentum, searah penjalaran gelombangnya. Hal ini menyebabkan terjadinya arus di sekitar kawasan pantai. Penjalaran gelombang menuju pantai akan melintasi daerah-daerah lepas pantai (offshore zone), daerah gelombang pecah (surf zone), dan daerah deburan ombak di pantai (swash zone). Diantara ketiga daerah tersebut, Bambang Triatmodjo (1999) menjelaskan bahwa karakteristik gelombang di daerah surf zone

dan swash zone adalah yang paling penting di dalam analisis proses pantai.

a. Jenis-jenis arus

Berdasarkan Dean dan Dalrymple (2002), sirkulasi arus di sekitar pantai dapat digolongkan dalam tig jenis

 Arus sepanjang pantai (longshore current)

Pada kawasan pantai yang diterjang gelombang menyudut (α > 5o_{) terhadap garis}

pantai.

Gambar 3.1 Skema terjadinya longshore current

 Arus seret (Rip current)

Apabila garis puncak gelombang datang sejajar dengan garis pantai, maka akan terjadi 2 kemungkinan arus dominan di pantai. Yang pertama, bila di daerah surf zone terdapat banyak penghalang bukit pasir (sand bars) dan celah-celah (gaps) maka arus yang terjadi adalah berupa sirkulasi sel dengan

rip current yang menuju laut.

 Aliran Balik (Back flows/cross-shore flows)

Bila di daerah surf zone tidak terdapat penghalang yang mengganggu maka arus dominan yang terjadi adalah aliran balik (back flows).

4. Gelombang

Pengetahuan mengenai gelombang laut biasa dikenal juga sebagai ombak laut sangat penting bagi perencana pelabuhan. Tegantung dari kegunaan pelabuhan. Tinggi gelombang (H) sebesar 0,80 m tidak berarti bagi kapal sebesar 100.000-300.000 DWT, tetapi gelombang tersebut sudah cukup mengganggu kapal sebesar 3000 DWT untuk melakukan bongkar muat. Tugas perencana adalah dapat memperkecil tinggi gemlobang di dalam perairan pelabuhan. Sebagai gambaran umum, di bawah ini diberikan skema kriteria besar gelobang yang cukup agar suatu jenis kapal dapat melakukan bongkar:

Secara umum dapat dikatakan bahwa gelombang laut ditimbulkan karena angin, meskipun gelombang dapat pula disebabkan oleh bermacam-macam hal, misalnya letusan gempa ditengah laut, tsunami, gerakan kapal, dan lain sebagainya. Tinggi gelombang banyak ditentukan sebagai hasi interraksi beberapa faktor. Dari faktor-faktor tersebut yang lebih menetukan adalah:

a. Kecepatan angin

b. Lama dari keberadaan angin tersebut

c. Fetch, yaitu jarak sepanjang permukaan angin tersebut meniup dalam satu arah

Pada tabel dibawah diberikan besaran-besaran yang berkaitan dengan antifaktor tersebut. Disamping itu, pada tabel lainnya dapat dicermati pula kaitan antarskala

Beaufort (angin) dan skala laut

tidak diketahui, yaitu kecepatan dan tekanan, sehingga membutuhkan dua persamaan pada gerakan hidrodinamis dari air laut. Gerakan tersebut dimisalkan sebagai gerakan harmonis dengan kepadatan cairan aut yang homogen, untuk mengetahui tinggi/panjang/waktu gemombang pada saat ini digunaka perekam gelombang dan untuk tekanan laut yang sangat besar digunakan perekam gelombang ultrasonik.

a. Karakteristik gelombang laut

Pada perairan terbuka bentuk gemlombang mendekati bentuk lengkung sinusoidal yang arah perambatannya dinyatakan dengan sudut kemiringan terhadap arah angin. Pada tahun 1802 gretstner memberikan pemecahan secara matematika dalam bentuk trochoidal. Rankir kemudian meneliti lebih mendalam dengan menyimpulkan pendapat sebagai berikut:

i. Massa air yang menggelinding digambarkan sebagai gerakan dalam bidang vertikal terhadap sumbu horizontal

ii. Penampang bidaang vertikal ini tegak lurus terhadpa arah perambatan geombang yang merupakan lenngkung trochoidal

b. Hubungan angin dan karakteristik gelombang

Meneliti gerakan air laut, umumnya dapat dikatakan sebagai gelombang harmonis yang dapat dibagi dalam:

i. Gelombang heroskalasi (oskalasi ulang)

ii. Gelombang translasi, tempat tiap partikel gelombang (bagian air) secara tetap merambat

Bentuk/ besaran fari gelombang laut tergantung dari rmpat faktor yaitu i. Kcepatan angin (u)

ii. Lamanya angin bertiup (Tu)

iii. Kedalaman laut (d) dan luasnya perairan

iv. Fetch (F), yaitu jarak antara terjadinya angin sampia lokasi gelombang tersebut.

Karakteristik gelombang yang terjadi biasanya dinyatakan dalam tinggi gelombang (H=2a), panjang gelombang (L) dan periode gelombang (T) yaitu waktu dari interval gelombang berurutan diukur pada suatu titik. Hubungan keempat faktor tersebut dapat dilihat pada tabel sebelumnya.

Secara empiris ditentukan hubungan (satuan metrik) sebagai berikut:

Hubungan kecepatan gelombang mula-mula ditentukan berdasarkan gelombang dengan amplitude (a) yang kecil, denan kata lain sudut kemiringan permukaan mempunyai nilai yang kecil pula, sehingga perbandingan kenaikan titik permukaan air mempunyai nilai yang sama terhadap komponen vertikalnya

Dalam sistem kordinat dan komponen kecepatan partikel diuraikan berdasarkan sumbu-sumbu x,y,z yang saling membentuk tegak lurus

Maka pada permukaan air (z=0) akan didapatkan hubungan sebagai berikut:

d. Klasifikasi gelombang

Klasifikasi gelombang biasanya didasarkan pada nilai perbandingan kedalaman (d) dengan panjang gelombang (L) yaitu (d/L). Nilai perbandingan

tersbut biasa disebut pula “kedalaman relatif:. Pembagian klasifikasi dapat

dilhat pada tabel:

Hubungan antara fungsi hiperbolis dan asimptot-nya digambarkan sebagai berikut:

e. Gerakan orbit gelombang pada perairan laut dangak

Perambatan gelombang dari perairan laut dalam biasanya menuju ke perairan laut dangkal kemudian berakhhir di pantai. Pada perairan laut dangkan dengan dasar merata dan mempunyai kedalaman dangkal ( d< L/20 ) orbit dari partikel air yang semula berbentuk lingkaran berubah menjadi bentuk eliptis (La

Place). Semakin kedalam besaran ellips ini semakin mengecil dan jari-jari

pendeknya lebih cepat mengecil gepeng. Sehingga pada kedalama 0,025L merupakan gerakan menurut garis lurus kekanan dan kekiri.

akar dari perbandingan sumbu vertikal dan sumbu horizontal dari lingkaran elips.

Pada tabel berikut dapat dihitung koefisien kecepatan gerak orbit gelombang pada perairan dangkal

Pada kedalaman z, besar sumbu-sumbu horizontal dan partikel dari ellips dapat dicari dengan rumus:

f. Pecahnya gelombang dan refraksi gelombang

tetapi terjadi pemantulan gelombang (wave reflection). Pengecualian dapat pula terjadi pada pereairan dala, yaitu tinggi gelombang H melebihi sepertujuh bagian panjang gelombang, tergantung dari kecepatan angin dan keadaan dasar lautan.

Gambar berikut bmelukiskan hunungan tinggi gelombang maksimum pecahnya gelombang) terhadap kedalaman air laut. Geakan partikel air yang terganggu dan perubahan bentuk gelombang hingga terjadi refraksi, sebagai akibat geseran dari dasar laut dan kedalaman yang mengecil

Sebagai gambarna umum, refraksi gelombang tunggal (single breaking refraction) pada beberapa pantai dangkal dapat ilihat pada gambar berikut, yang menunjukkan arah perabatna gelombang yang sangat tergantung pada bentuk kedalaman dasar pantai dan menjadikan gelombang divergen atau convergen

Sebagai catatan, energi dari gelombang tunggal antara dua “RAYS”

yang berdampingan mempunyai besaran tetap dan dampak refraksi pada suati bidang kemiringan menimbulkan pengecilan tinggi gelombang sebanding

dengan akar dari jarak “RAYS” gelombang tersebut

5. Gempa

Dalam desain fasilitas pelauhan efek gempa harus diperhitungkan., sehingga struktur tersebut nantinya memiliki ketahanan gempa.

Dalam menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencaan struktur gedung menurut sni perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur selama umut gedung tersebut diharapkan, pengaruh gempa terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan, I, menurut persamaan:

Dimana I1 adalah faktor keamanan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, sedangkan i2 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. Faktor-faktor keutamaan I1,I2 dan I ditetapkan menurut tabel berikut,

Dalam SNI Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, juga disenutkan bahwa struktur bangunan dibagi menjadi dua kategori yaitu gedung beraturan dan tidak beraturan. Dan struktur dermaga dengan tiang pondasi dianggap sebagai struktur beratiran. Sehingga pengaruh gempa rencana dapat ditinjau sebagai gempa statik ekuivalen, maka menurut standar SNI analisisnya dapat dilakukan berdasarkan analisis statik ekuivalen.

Struktur gedung beraturan dapat direncanakan terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam arah masing-masing sumbu utama denah struktur tersebut, berupa beban gempa nominal statik ekuivalen.

beban gese dasar nominal statik ekuivalen (V) yang terjadi di tingkat dasar dapat dihitung menurut persamaan:

Dengan waktu getar alami fundamental struktur,

Dimana W adalah berat struktur, dan F adalah beban geser dasar nominal statik ekuivalen.

Untuk faktor reduksi gempa, berdarkan persamaan,