ANALISA PERBANDINGAN FORMULA RUNUP DAN OVERTOPPING UNTUK GELOMBANG IRREGULAR PADA STRUKTUR DASAR KASAR

ANALISA PERBANDINGAN FORMULA

RUNUP

DAN

OVERTOPPING

UNTUK

GELOMBANG

IRREGULAR

PADA

STRUKTUR DASAR KASAR

Jurusan teknik kelautan

Fakultas teknologi kelautan

InstItut teknologI sepuluh nopember Surabaya

2010

Oleh:

SHOLIHIN ALFANSURI

4306 100 801

MATERI PERSENTASI



LATAR BELAKANG MASALAH



PERUMUSAN MASALAH



TUJUAN PENELITIAN



BATASAN MASALAH



METODOLOGI PENELITIAN



ANALISA DAN PEMBAHASAN

LATAR BELAKANG MASALAH

 Air yang melimpas pada struktur pelindung

pantai dapat mengakibatkan kegagalan struktur tersebut.

 Banyaknya peneliti yang membahas masalah

runup gelombang dan overtopping.

 Formulasi empirik (observasi) yang berbeda-beda

terkait masalah runup dan overtopping.

Gambar 1.

Runtuhnya struktur akibat overtopping

PERUMUSAN MASALAH

 Dari analisa latar belakang di atas maka timbul

beberapa perumusan masalah dalam penelitian Tugas Akhir ini, yaitu:

1. Bagaimana hubungan antar parameter runup

dan overtopping untuk gelombang irregular, struktur dasar kasar?

2. Bagaimana perbandingan antar formula runup

dan overtopping untuk gelombang irregular, struktur dasar kasar?

3. Formula runup dan overtopping mana yang

TUJUAN PENELITIAN



Tujuan yang ingin dicapai dalam

penelitian Tugas Akhir ini yaitu:

1.

Mengetahui hubungan antar parameter

runup dan overtopping untuk gelombang

irregular, struktur dasar kasar.

2.

Mengetahui perbandingan antar formula

runup dan overtopping untuk gelombang

irregular, struktur dasar kasar.

3.

Mengetahui formula runup dan

BATASAN MASALAH

 Untuk mempersempit masalah dan memudahkan

perhitungan, maka masalah akan dibatasi dengan beberapa hal sebagai berikut:

1. Penelitian ini dikhususkan pada kondisi gelombang

irregular.

2. Dilakukan pada kondisi struktur dasar yang kasar (Rough). 3. Data gelombang runup menggunakan data dari hasil

eksperimen para peneliti yang terkait dengan runup gelombang untuk kondisi struktur dasar kasar (rough)

4. Data gelombang overtopping menggunakan data dari hasil

eksperimen para peneliti yang terkait dengan overtopping untuk kondisi struktur rough.

5. Formula runup yang akan di analisa yaitu:

 Ahrens dan Himbaugh (1988)  Van Der Meer dan Stam (1992)  N.J. Shankar (2002)

 Janaka J. Wijetunge (2008)

6. Formula overtopping yang akan di analisa yaitu:

 Klabbers (2003)  Tom Bruce (2006)

 Janaka J. Wijetunge (2008)

7. Pengambilan data dari grafik hanya pada titik-titik

yang tampak dan kasat mata dan untuk titik-titik yang saling tumpang-tindih diabaikan.



Runup

Gelombang:

Ketika gelombang datang menghantam suatu

struktur, air yang terbawa oleh momentumnya terdorong naik merayap ke atas permukaan struktur. Ketinggian vertikal dari SWL yang berhasil dicapai

oleh gelombang yang datang tersebut disebut wave

run-up

o

Overtopping

:

Ketika elevasi dari struktur lebih rendah dari pada

runup gelombang, maka akan terjadi limpasan air yang akan melewati struktur tersebut.



Secara umum metodologi dalam

penelitian tugas akhir ini terdiri

dari tiga bagian yaitu: Studi

literatur, Pengumpulan data,

serta Analisa data (Lihat

Studi Literatur: Jurnal, Hand

book, Proseding, dll. Mulai

Pengumpulan data hasil eksperiment runup gelombang

Studi literatur metode statistik regresi dan korelasi

Pengumpulan formulasi runup gelombang sesuai kondisi

Kondisi: Gelombang

irregular,

struktur dasar kasar

Analisa hubungan dan perbandingan tiap-tiap formula

dengan data hasil eksperiment

Hasil hubungan dan perbandingan antara tiap-tiap formula dengan

hasil eksperiment

Hasil untuk formula yang

reliable/handal dari tiap-tiap formula

Slesai Tdk

Ya

Gambar.2 Flow chart pengerjaan tugas akhir

Studi Literatur: Jurnal, Hand

book, Proseding, dll. Mulai

Pengumpulan data hasil eksperiment

overtopping gelombang

Studi literatur metode statistik regresi dan korelasi

Pengumpulan formulasi overtopping gelombang sesuai kondisi

Kondisi: Gelombang

irregular,

struktur dasar kasar

Analisa hubungan dan perbandingan tiap-tiap formula

dengan data hasil eksperiment

Hasil hubungan dan perbandingan antara tiap-tiap formula dengan

hasil eksperiment

Hasil untuk formula yang

reliable/handal dari tiap-tiap formula

Slesai Tdk

Ya

Gambar.3 Flow chart pengerjaan tugas akhir untuk analisa overtopping

1. STUDI LITERATUR



Literatur yang dipakai dalam penelitian ini

yaitu jurnal internasional, teks book,

proseding, dll yang membahas masalah

gelombang run-up dan overtopping.



Studi literatur dalam penelitian ini

bermaksud untuk mengumpulkan

formula-formula terkait gelombang run-up dan

overtopping yang sesuai dengan kondisi

tertentu yaitu untuk gelombang irregular

dan struktur dasar kasar.

2. PENGUMPULAN DATA

1. DATA RUNUP GELOMBANG

Data dan formula yang akan digunakan

adalah formula dari

Ahrens dan

Heimbaugh (1988), Van Der Meer dan

Stam (1992), N.J. Shankar (2002), serta

Janaka J. Wijetunge (2008)

2. DATA OVERTOPPING

Data dan formula yang akan digunakan

adalah formula dari

Klabbers (2003),

Tom Bruce (2006) dan Janaka J.

ENGAUGE

DIGITIZER

 Dalam meng-extract data runup dan overtopping dari

grafik digunakan bantuan perangkat lunak “engauge

digitizer”, hal ini dilakukan untuk mempercepat

proses ekstraksi dan meminimalkan tingkat error pengambilan data.

Tabel 1 Contoh data runup hasil extract dari grafik

No X Y 1 1.3157 1.0213 2 1.4337 1.0907 3 1.5325 1.0609 4 1.6891 1.2691 5 1.7680 1.2691 6 1.7858 1.6062 7 1.8471 1.2295 8 1.9255 1.3286 9 1.9662 1.1006 10 2.0033 1.5170 … ….. ……

3. ANALISA DATA



Analisa dilakukan untuk tiap-tiap formula

gelombang runup dan overotopping untuk

dibandingkan dengan data hasil pengujian.



Analisa dilakukan untuk tiap-tiap formula

gelombang runup dan overotopping untuk

dibandingkan dengan data seluruh hasil

pengujian. Hasil yang akan diperoleh yaitu

nilai RMSE masing-masing formula untuk

seluruh data hasil pengujian runup dan

MATRIX

P

ERBANDINGAN

F

ORMULA

Parameter Ahrens & Heimbaugh,

1988

Van Der Meer & Stam, 1992 Shankar, 2002 Janaka, 2008 Cot θ 2; 3; 4 1.5; 2; 3 2 2 d (cm) 11.9-38.5 80.0 40.0 110 ξ = 1.3-9.05 (1.5-1.5) (1.5-3.0) (3.0-7.5) 1.90-2.65 1.05-3.05 Ho (cm) 4.9-17.5 - 5.0-12.0 6.0-24.7 T (s) 1.02-1.74 - 0.80-1.20 0.83-1.43 Lo (cm) 162-472 - 99.0-225 107-319 So 0.030-0.037 0.008-0.060 0.0053-0.050 0.056-0.077

Struktur Riprap Rock Breakwater

(armor)

Rock

0.55 0.5-0.6 0.45 0.55

Parameter Klabbers, 2003 Tom Bruce, 2006 Janaka, 2008 Cot θ 1.5 1.5 2 d (cm) 60 27.5 (2.5Hs) 92.0-104.5 Hs (cm) 14 11 10.3-29.6 T (s) 1.59-3.15 2 0.93-1.63 Rc/Hs 1.78; 1.60; 1.42; 1.07 1.3 0.74-0.94 So 0.02 0.04 0.06 Rc(cm) 15; 20; 22.5; 25 14.3 (1.3Hs) 9.7-22.2 Struktur Xbloc, Tetrapod Rock Rock

0.45 0.55 0.55

ANALISA RUNUP

 Gambar di bawah ini merupakan karakteristik

sebaran data gabungan dari tipa-tiap formula runup gelombang.

Gambar 4. Karakteristik perbandingan sebaran data runup gelombang

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 R u 2 %/ H s Irribaren number, ξ Ahrens&H, 1988 VDM&S, 1992 Shankar, 2002 Janaka, 2008

 Gambar di atas merupakan hasil dari gabungan

seluruh data percobaan dari tiap-tiap formula. Dari gabungan data tersebut memungkinkan sekali untuk mendapatkan suatu persamaan regresi baru yang

mencakup seluruh data.

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 R u 2 %?H s Irribaren number, ξ Gambar 5. Sebaran keseluruhan data gabungan runup

P

ERBANDINGAN

F

ORMULA

R

UNUP 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 R u 2 %/ H s Irribaren number, ξ

Form.1 Form.2a Form.2b Form.2c Form.3 Form.4a Form.4b Form.baru

Gambar 6. Perbandingan formula runup

 Analisa perbandingan tiap-tiap formula runup untuk

menentukan formula mana yang lebih reliable/handal yaitu menggunakan perhitungan error dengan metode

Root Mean Square Error (RMSE). Dimana formula

dengan RMSE terkecil (mendekati nol) berarti

merupakan formula yang paling handal dibandingkan dengan formula yang lain.

Formula RMSE

1. Ahrens dan Heimbaugh, 1988 0.571 2. Van Der Meer dan Stam, 1992 0.416

3. Shankar, 2002 1.407

4. Janaka, 2008 1.232

A

NALISA

R

EGRESI

R

UNUP

G

ELOMBANG

 Gambar diatas memperlihatkan suatu regresi baru runup gelombang hasil dari gabungan seluruh data dari keempat formula yaitu formula milik Ahrens & Heimbaugh, Van Der Meer & Stam, Shankar serta formula milik Janaka. Dari hasil analisa regresi didapatkan nilai dari koefisien determinasi r² adalah 0.759 dan nilai RMSE untuk formula baru ini adalah 0.263

y = 0.875x0.539 R² = 0.759 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 R u 2 %/ H s Irribaren number, ξ Gambar 7. Persamaan regresi baru runup gelombang

 Pengaruh kemiringan terhadap runup

Gam bar di bawah ini menunjukkan pengaruh

kemiringan terhadap nilai runup gelombang. Terlihat bahwa semakin tinggi nilai dari tan α, maka nilai dari

runup gelombang pun akan semakin tinggi. Pengaruh

kemiringan terhadap nilai runup gelombang ini terdistribusi secara linear.

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 R u 2 %/ H s Kemiringan/Slope Gambar 9.Pengaruh kemiringan struktur terhadap runup gelombang

 Pengaruh Wave Steepness Terhadap Runup  Gambar dibawah ini menunjukkan pengaruh wave

steepness terhadap nilai runup gelombang. Terlihat

bahwa semakin basar nilai dari So maka nilai runup gelombang semakin kecil.

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 R u 2 %/ H s Wave steepness, S0 Gambar 10. Pengaruh wave steepness terhadap runup gelombang

ANALISA OVERTOPPING

 Karakteristik Data Overtopping

Gambar dibawah ini menunjukkan karakteristik sebaran data gabungan dari tipa-tiap formula overtopping. Hubungan ini menyatakan bahwa dimensional overtopping merupakan fungsi dari dimensional crest height (Rc).

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 R e la ti v e o v e r to ppi n g di sc h a r g e q /( g H m 0 ^ 3 )^ 0 .5 ( -) Relative freeboard (Rc/Hm0) (-) Klabbers, 2003 Tom Bruce, 2006 Janaka, 2008 Gambar 11. Perbandingan sebaran data overtopping

 Gambar di bawah ini merupakan hasil dari gebungan

seluruh data percobaan dari tiap-tiap formula. Dari gabungan data tersebut memungkinkan sekali untuk mendapatkan suatu persamaan regresi baru yang

mencakup seluruh data

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 R e la ti v e o v e r to ppi n g di sc h a r g e q /( g H m 0 ^ 3 )^ 0 .5 ( -) Relative freeboard (Rc/Hm0) (-) Gambar 12. Sebaran keseluruhan data overtopping

P

ERBANDINGAN

F

ORMULA

O

VERTOPPING 0.00000 0.01000 0.02000 0.03000 0.04000 0.05000 0.06000 0.07000 0.08000 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 R e la ti v e o v e r to ppi n g di sc h a r g e q /( g H m 0 ^ 3 )^ 0 .5 ( -) Relative freeboard (Rc/Hm0) (-)

Klabbers,2003 Tom Bruce,2006 Janaka,2008 Form.Baru

Gambar 13.

Perbandingan formula

 Dibawah ini disajikan ringkasan hasil perhitungan

RMSE untuk tiap-tiap formula overtopping.

Formula RMSE

1. Klabbers, 2003 0.009887 2. Tom Bruce, 2006 0.007478 3. Janaka J. Wijetunge, 2008 0.009886

A

NALISA

R

EGRESI

OVERTOPPING

 Gambar di atas menunjukkan suatu formula baru overtopping

hasil dari gabungan seluruh data dari ketiga formula diatas

sebagai pembanding. Di dapatkan nilai dari koefisien determinasi r² adalah 0.803. Analisa perhitungan RMSE untuk formula ini adalah 0.0054 y = 0.091e-2.33x R² = 0.803 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 R e la ti v e o v e r to ppi n g di sc h a r g e q /( g H m 0 ^ 3 )^ 0 .5 ( -) Relative freeboard (Rc/Hm0) (-) Gambar 14 Persamaan regresi baru overtopping

 Pengaruh Crest Height (Rc) Terhadap

Overtopping

 Gambar dibawah ini merupakan pengaruh dari crest

height (Rc) terhadap nilai dari overtopping. Terlihat

bahwa semakin tinggi nilai dari Rc maka nilai dari dimensi overtopping semakin kecil.

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 R e la ti v e o v e r to ppi n g di sc h a r g e q /( g H m 0 ^ 3 )^ 0 .5 ( -) Crest Height, Rc (m) Gambar 16 Pengaruh crest height (Rc) terhadap overtopping

KESIMPULAN DAN SARAN

 Kesimpulan

1.

Hubungan tiap-tiap formula runup yaitu

bahwa parameter Runup gelombang ( )

merupakan fungsi dari parameter gelombang

percah/irribarren number (ξ), sedangkan

irribarren number itu sendiri merupakan

fungsi dari kemiringan struktur dan wave

steepness (So). Sedangkan untuk overtopping,

tiap-tiap formula menyatakan hubungan

antara dimensi overtopping ( )

2.

Perbandingan untuk tiap-tiap formula runup

dapat dilihat dari nilai RMSE-nya, hal ini

sekaligus dapat menjelaskan performa dari

formula tersebut dimana nilai RMSE yang

mendekati nol adalah formula yang paling

reliable/handal dibandingkan dengan formula

lainnya.

a)

Untuk formula runup pada gelombang

irregular dan struktur dasar kasar diperoleh

formula yang lebih reliable/handal yaitu

formula dari Van Der Meer dan Stam tahun

1992 dengan nilai RMSE sebesar 0.416

disusul kemudian formula dari Ahrens dan

Heimbaugh, Janaka, Shankar dengan nilai

RMSE masing-masing 0.571, 1.232, dan 1.407

b)

Untuk formula overtopping pada gelombang

irregular dan struktur dasar kasar diperoleh

formula yang lebih reliable/handal yaitu

formula dari Tom Bruce 2006 dengan nilai

RMSE sebesar 0.007478 disusul kemudian

formula dari Janaka J. Wijetunge 2008

dengan nilai RMSE 0.009886 dan formula

dari Klabbers 2003 dengan nilai RMSE

 Saran

1. Perlunya data mentah pengujian runup dan

overtopping guna mengurangi tingkat error

pengumpulan data dan perhitungan.

2. Metode perbandingan untuk mendapatkan

formula yang reliable/handal dapat dilakukan dengan menggunakan metode lain selain

DAFTAR PUSTAKA

 Ahrens, J. P., and Heimbaugh, M. S. 1988. Approximate upper limit of

irregular wave runup on riprap, Technical Report CERC-88-5, U.S.

Army Engineer Waterways Experiment Station, Coastal Engineering Research Center, Vicksburg, MS

 Ahrens J.P., Heimbaugh M.S., Irregular wave runup on riprap

revetments, Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean

Engineering, Vol. 114, No. 4, July, 1988

 Algifari, (2000)., Analisis Regresi, BPFE Yogyakarta

 Battjes J.A. (1974). Computation of set-up, longshore currents, run-up

and overtopping due to wind-generated waves, Report 74-2,

Committee on Hydraulics, Department of Civil Engineering, Delft University of Technology, Delft, the Netherlands

 Bruce, T.,2006, A comparison of overtopping performance of different

rubble mound breakwater armour, Abstract number 1705, School of Engineering & Electronics, University of Edinburgh, King’s Buildings, Edinburgh, EH9 3JL, UK

 Coastal Engineering Research Centre, U.S. Army (2002). Coastal

Engineering Manual, The U.S. Government Printing Office, Washington D.C.

 Cui, J., 2004, Experimental Research of Wave Overtopping on a

Breakwater With Concrete Armour Units, Delf Marine Consultans, Netherlands

 Djatmiko, E.B., 2003, Prilaku Bangunan Apung di Atas Gelombang,

Jurusan Teknik Kelautan ITS, Surabaya

 Headquarters, U.S. Army Corp of Engineers, 2001, Coastal Engineering

 Herbich, B.J., 1999, Handbook of Coastal Engineering, Mc

Graw-Hill, United State

 Hughes, S.A., 2005, Estimating Irregular Wave Runup on Rough,

Impermeable Slope, ERDC/CHL CHETN-111-70, U.S. Army Engineer

 Janaka J. Wijetunge, 2008, Wave run-up and overtopping over

smooth and rock slopes of coastal structures without crown walls, J.Natn.Sci.Foundation, Srilanka

 Reeve, D., Chadwick, A., and Fleming, C., 2004, Coastal

Engineering: Processes, Theory and Design Practice, Spon Press, New York

 Shankar, N.J., and Jayaratne, M.P.R., 2002, Wave Runup and

Overtopping on Smooth and Rough Slopes of Coastal Structure, Coastal Engineering, Elsevier, 30 (2003), 221-238

 Suharyadi dan Purwanto, 2004, Statistika Untuk Ekonomi dan

Keuangan Moderen, Salemba Empat,Jakarta

 Van Der Meer, J.W., Wave Run-up and Overtopping,

(Chapter-8), A.R. Ensechede

 Van Der Meer, J. W., and Stam, C. M. (1992). Wave runup on

smooth and rough slopes of coastal structures, Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, American Society of Civil Engineers, 118(5), 534-550.

 Walpole, E. Ronald, 1995, Pengantar Statistika, Edisi-3, PT

Gramedia, Jakarta