Studi Eksperimen; Analisa Redaman Gelombang pada Floating Concrete Breakwater tipe Catamaran

(1)

Studi Eksperimen; Analisa Redaman

Gelombang pada Floating Concrete

Breakwater tipe Catamaran

Januar Saleh Kaimuddin

4306 100 057

Yoyok Setyo, ST. MT

Dr. Ir. Suntoyo, M. Eng

Department of Ocean Engineering Faculty of Ocean Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology

(2)

Latar Belakang

Breakwater merupakan bangunan yang dibuat sejajar dengan pantai dan berada

pada jarak tertentu dari garis pantai (Triatmodjo, 1999).Breakwater didesain bertujuan untuk memberikan perlindungan terhadap kerusakan pantai yang berada dibelakanganya dengan menghancurkan energi gelombang sebelum mencapai pantai.Pada beberapa tahun ini telah banyak penelitian yang mengembangkan struktur pantai penahan gelombang yang efektif yang dapat mereduksi energi gelombang serta memberikan keuntungan-keuntungan positif lainnya.Stuktur pantai penahan gelombang telah mengalami perkembangan yang signifikan.Belakangan ini struktur pantai breakwater telah dikembangan secara terapung yang disebut dengan Floating Breakwater.

(3)

Latar Belakang

Perumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah :

1. Berapakah nilai koefisien transmisi pada tiap-tiap variasi periode dan tinggi gelombang untuk setiap variasi konfigurasi floating concrete breakwater?

2. Bagaimanakah konfigurasi floating concrete breakwater yang optimum berdasarkan dari nilai koefisien transmisi dengan variasi periode dan tinggi gelombang?

Tujuan

1. Mengetahui nilai koefisien transmisi pada tiap-tiap variasi periode dan tinggi gelombang untuk setiap variasi konfigurasi floating concrete breakwater.

2. Mengetahui konfigurasi floating concrete breakwater yang optimum berdasarkan nilai koefisien transmisi dengan variasi periode dan tinggi gelombang.

(4)

Metodologi

Mulai

Penyusunan Model

Penempatan dan penyusunan model ke dalam wave flume

Pelaksanaan Percobaan (Pengambilan Data)

Running model floating concrete breakwater buatan dengan variasi bentuk, periode, dan tinggi gelombang

Studi Literatur

a. Pengumpulan data floating breakwater buatan dari referensi, internet dan sumber lain

b. Karakteristik dan teori gelombang

Persiapan percobaan

a. Perancangan model floating concrete breakwater b. Pembuatan model floating concrete breakwater c. Desain eksperimen model

d. Pengecekan peralatan laboratorium flume tank

A

Analisa Hasil Percobaan

a. Output Wave Generator dari Lab. Flume Tank b. Pengolahan data di “Refana – Refraction Analysis” c. Pengolahan data di Matlab berupa “WabeLab”

Sel esai

Kesimpulan

(5)

Studi Literatur

Dengan membandingkan jurnal-jurnal terkait untuk mendapatkan informasi yang sesuai berdasarkan kebutuhan penelitian (Tugas Akhir)

Perbandingan Literatur

Aktivitas Dilakukan

Studi literatur Perbandingan jurnal Data gelombang Pengambilan data

Analisa Rancangan Variasi konfigurasi model

Koefisien-koefisien yang berpengaruh dalam redaman gelombang pada floating breakwater

Data gelombang di laboratorium

Perhitungan variasi konfigurasi model berdasarkan koefisien-koefisien yang berpengaruh dalam redaman gelombang

(6)

Principal Teori

Referensi Model (Floating Breakwater)

Pontoon Type

Persamaan Karakteristik Gelombang :

Menghitung panjang gelombang (L)

Mencari L (Tsinker)

Sehingga didapatkan L : Hal-hal yang berpengaruh dalam redaman gelombang :

+ Panjang gelombang (L) + Lebar breakwater (B) + Draught (Sarat) Model (Dr) + Kedalaman air laut (D)

(7)

Principal Teori

Kt = Koefisien transmisi B = Lebar struktur L = Panjang gelombang d = Draught h = Kedalaman air (Macagno)

Sehingga, tinggi gelombang transmisi :

Menghitung koeffisien transmisi untuk

rectangular breakwater

(8)

Percobaan

1. Perancangan Model

(9)

Percobaan

2. Pembuatan Model

Membuat Cetakan

Pengerjaan I

(10)

Percobaan

3. Pengujian

Ukuran Panjang = 20m Lebar = 2.3m Tinggi = 2.5m Pembangkit Gelombang

Sistem pembangkit Jenis Plunyer Gelombang Reguler/ireguler Periode gelombang 0.5 - 3.0 detik

Tinggi gelombang 0.3m (maksimum) Kedalaman air 0.8m (maksimum)

Rencana percobaan

Tinggi gelombang

bangkitan = 3cm

4cm 5cm Jenis gelombang = irregular

(11)

Percobaan

3.a. Pengujian

Parameter Gelombang bangkitan Water depth D (cm) Model Width W (cm) Model Height H (cm) Model Draught Dr (m) Wave Height H_i(cm) Wave Period T (s) Skala model

Irregular Wave (Jonswap)

70 cm 30 cm 18.5 cm 11 cm 3, 4, 5 1.1, 1.2, 1.3 1 : 10

Tipe Catamaran Floating breakwater

H (cm) 3 4 5

T (s)

1.1 1.1 1.1

1.2 1.2 1.2

(12)

Percobaan

3.b. Running

No Eta 1 Eta 2 0.000 -2.33196 -0.29968 0.010 -2.27015 -0.36409 0.020 -2.2083 -0.3963 0.030 -2.0847 -0.4607 0.040 -1.9920 -0.5251 0.050 -1.8374 -0.5895 0.060 -1.6829 -0.6862 0.070 -1.4975 -0.7828 0.080 -1.3120 -0.8150 0.090 -1.1575 -0.8472 0.100 -1.0339 -0.9116

Output Running

-3 -2 -1 0 1 2 3 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 Plot Data

Data Gelombang Kejadian (Eta 1) Data Gelombang Transmisi (Eta 2)

(13)

Analisa Data

(Pengolahan Data)

Aplikasi WaveLab (basic

pemograman Matlab

(14)

Model Data input Hi (cm) Ti (s) Ht (cm) Tt (s) H (cm) T (s) 1 3 1.1 5.1368 1.6970 2.4368 1.9785 1.2 4.9360 2.0473 3.0845 2.2493 1.3 3.9342 2.2684 2.7301 2.3108 4 1.1 6.1809 2.1676 4.6170 2.3636 1.2 6.3283 2.1839 4.3497 2.3587 1.3 6.7441 2.1690 4.9397 2.3702 5 1.1 7.5227 1.9443 5.2851 2.0439 1.2 7.1411 1.9783 5.5732 2.1028 1.3 7.4963 2.2546 6.1233 2.4082 2 3 1.1 5.0707 1.6992 2.4483 1.8529 1.2 5.0140 1.9887 3.2826 2.1993 1.3 5.2100 2.2091 3.3994 2.2720 4 1.1 6.5799 2.1743 4.7071 2.3389 1.2 6.4400 2.1778 4.9421 2.3579 1.3 6.3722 2.1467 4.3536 2.3372 5 1.1 7.4076 1.9028 5.3853 2.1430 1.2 7.3785 1.8930 5.3389 2.1434 1.3 7.8408 2.1764 6.2585 2.4017 3 3 1.1 5.4887 1.6932 2.3502 1.8368 1.2 5.1283 2.0536 2.9858 2.1181 1.3 5.1768 2.1849 3.4355 2.3225 4 1.1 6.6603 2.2001 5.2832 2.3796 1.2 6.0990 2.1971 4.4761 2.3100 1.3 6.8146 2.2974 5.4263 2.3469 5 1.1 7.2905 1.9524 5.6242 2.0845 1.2 7.1315 1.8915 4.9974 1.9553 1.3 7.9241 2.2277 6.1507 2.3225

Data hasil pengoperasian aplikasi

WaveLab

Analisa Data

(Pengolahan Data)

(15)

Pembahasan

Mencari Koefisien Transmisi Ketiga Model

B/L S/L Kt (Eksperimen) Kt (Software) Kt (Numerik)

0.0804 0.0322 0.4744 0.4999 0.8972 0.0630 0.0252 0.6249 0.6639 0.9289 0.0555 0.0222 0.6939 0.7648 0.9419 0.0587 0.0235 0.7470 0.7746 0.9365 0.0581 0.0233 0.6873 0.7129 0.9374 0.0586 0.0235 0.7324 0.7549 0.9365 0.0672 0.0269 0.7026 0.7193 0.9213 0.0657 0.0263 0.7804 0.8016 0.9239 0.0559 0.0224 0.8168 0.8362 0.9412

0.0803 0.0241 0.4828 0.5029 0.8975 0.0653 0.0196 0.6547 0.6890 0.9247 0.0573 0.0172 0.6525 0.6848 0.9388 0.0585 0.0175 0.7154 0.7367 0.9368 0.0583 0.0175 0.7674 0.7922 0.9370 0.0594 0.0178 0.6832 0.7054 0.9352 0.0691 0.0207 0.7270 0.7440 0.9179 0.0695 0.0209 0.7236 0.7405 0.9170 0.0584 0.0175 0.7982 0.8154 0.9370

Perhitungan Kt secara

manual

Perhitungan Kt hasil

operasi software

Perhitungan Kt untuk

rectangular breakwater

(perhitungan matematis)

(16)

Pembahasan

Pengaruh Tinggi Gelombang Datang (Hi) terhadap Koefisien Transmisi (Kt)

Nilai koefisien transmisi berbanding lurus

dengan tinggi

gelombang datang. Hal ini berarti semakin tinggi gelombang datang maka semakin besar koefisien transmisi yang

dihasilkan. Begitu juga sebaliknya Jadi floating breakwater akan dapat mereduksi gelombang dengan besar jika periode gelombang datang kecil.

(17)

Pembahasan

Pengaruh Periode Gelombang (T) terhadap Koefisien Transmisi (Kt)

hubungan periode

gelombang (T) terhadap koefisien transmisi

menunjukkan kecenderungan

berbanding lurus. Hal ini berarti semakin besar periode gelombang maka semakin bersar pula

koefisien transmisi yang dihasilkan. Begitu juga sebalikanya.

(18)

Pembahasan

Pengaruh Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Transmisi (Kt)

kecenderungan transmisi gelombang terkecil

ditemukan pada nilai

wave steepness yang

lebih besar. Hal ini

memperlihatkan bahwa gelombang dengan angka kemiringan gelombang yang lebih kecil

cenderung diteruskan dan membentuk

gelombang transmisi yang yang lebih besar.

(19)

Pembahasan

Pengaruh Perbandingan Lebar Kaki Relatif (2K) dengan Panjang Gelombang (L)

terhadap Koefisien Transmisi (Kt)

pengaruh lebar kaki relatif terhadap koefisien transmisi adalah berbanding terbalik. Dimana semakin lebar kaki struktur maka menghasilkan koefisien transmisi yang semakin kecil. Hasil

pengamatan di atas relevan dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Tsinker (1995) yang

menunjukkan besaran

perbandingan lebar floating

breakwater dengan panjang

gelombang (wave length) berbanding terbalik

terhadap koefisien transmisi yang dihasilkan.

(20)

Pembahasan

Perbandingan Nilai Koefisien Transmisi Hasil Pengujian dengan

Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya

Peneliti Model FloatingConcrete Breakwater

Tipe Dimensi Relatif Material Variasi

Bondan T-Block Dimensi Inti stryrofoam Konfigurasi (2012) L 60cm Kulit lightweight I-shape(0˚)

H 10 cm concrete V-shape (30˚)

W 20 cm V-Rev (30˚)

Skala 1 : 10

Eko Pontoon Dimensi Inti stryrofoam Konfigurasi

(2012) L 60 cm Kulit lightweight With Net

H 15 cm concrete Without Net

W 23 cm Skala 1 : 10

Proposed Catamaran Dimensi Inti - Konfigurasi (2013) L 40 cm Kulit styrofoam K_A 9,0 cm H 18,5 cm gypsum K_B 10,5 cm W 30 cm lightweight K_C 12,0 cm

(21)

Pembahasan

Perbandingan Nilai Koefisien Transmisi Hasil Pengujian dengan

Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.5 1 1.5 2 2.5 Kt Ti (detik)

V-Shape I-Shape V-Rev Pontoon Pontoon-Net Catamaran-A Catamaran-B Catamaran-C

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Kt B/L

V-Shape I-Shape Pontoon Catamaran-B V-Rev Pontoon-Net Catamaran-A Catamaran-C

Perbandingan pengaruh periode gelombang terhadap koefisien transmisi hasil pengujian dengan eksperimen Bondan (2012) dan Eko

(2012).

Perbandingan pengaruh lebar struktur relatif terhadap koefisien transmisi hasil pengujian dengan eksperimen Bondan (2012) dan Eko

(22)

Pembahasan

Perbandingan Nilai Koefisien Transmisi Hasil Pengujian dengan

Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya

Hubungan periode, lebar struktur relatif dan koefisien transmisi.

Model Interval T

(detik) Interval B/L Interval Kt

V-Shape 0,92 – 1,09 0,16 – 0,11 0,64 – 0,79 I-Shape 0,84 – 1,04 0,20 – 0,14 0,57 – 0,62 V-Rev 0,90 – 1,16 0,17 – 0,10 0,81 – 0,92 Pontoon 1,22 – 1,48 0,10 – 0,07 0,83 – 0,80 Pontoon-Net 1,11 – 1,39 0,12 – 0,08 0,70 – 0,77 Catamaran-A 1,69 – 2,25 0,080 – 0,056 0,47 – 0,82 Catamaran-B 1,70 – 2,17 0,080 – 0,058 0,48 – 0,80 Catamaran-C 1,69 – 2,22 0,080 – 0,057 0,43 – 0,77

(23)

Kesimpulan dan

Saran

Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :

 Nilai koefisien transmisi berbanding lurus terhadap tinggi (Hi) dan periode gelombang datang (Ti). Hal ini menunjukkan nilai koefisien transmisi sangat dipengaruhi oleh besaran tinggi gelombang datang dan periode gelombang datangnya. Dimana koefisien transmisi akan bertambah apabila tinggi gelombang datang dan periode gelombang datang meningkat;

 Nilai koefisien trasmisi berbanding terbalik terhadap kemiringan gelombang (Hi/gT²) dan lebar kaki relatif (2K/L). Dimana nilai koefisien transmisi meningkat dengan berkurangnya besaran kemiringan gelombang serta lebar kaki relatif. Sebaliknya nilai koefisien transmisi menurun dengan bertambahnya besaran kemiringan gelombang dan lebar kaki relatifnya; dan

(24)

Kesimpulan dan

Saran

Kesimpulan

 Kinerja floating concrete breakwater tipe katamaran dalam mereduksi gelombang adalah konfigurasi 3 (model C) dengan nilai Kt berkisar antara 0,428 – 0,777. Koefisien transmisi yang dihasilkan oleh model A berkisar antara 0,474 – 0,817 dan untuk model B memiliki koefisien transmisi antara 0,483 – 0,798.

 Efisiensi redaman gelombang pada kinerja model untuk konfigurasi model C mencapai 6,65 % lebih besar terhadap model A, sedangkan efisiensi redaman model C terhadap model B mencapai 6,48 %.

(25)

Kesimpulan dan

Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, berikut beberapa saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya :

 Melakukan pengujian dengan variasi kedalaman air;

 Dalam hal mendapatkan akurasi data gelombang yang lebih baik, sebaiknya dipasang waveprobe lebih dari dua yang terpasang pada posisi di depan dan dibelakang struktur sehingga validasi dan kalibrasi menjadi lebih akurat.

 Untuk mendapatkan data gelombang yang lebih baik, sebaiknya dipasang

waveprobe lebih dari dua. Semisal tambahan satu buah masing-masing di depan

dan di belakang floating concrete breakwater. Sehingga validasi dan kalibrasi yang terjadi semakin sempurna.

(26)

Kesimpulan dan

Saran

 Melakukan penelitian lanjutan terhadap variasi jarak kaki catamaran floating

breakwater dengan lebar kaki yang tetap.

 Melakukan penelitian lanjutan yang menganalisa stabilitas floating concrete

breakwater dalam mereduksi gelombang. Hal ini berkenaan pula dengan mooring system (tali jangkar) baik gerakannya maupun kekuatan yang dibutuhkan untuk

(27)