4. Gelombang pecah.pdf

(1)

Batu lapis pelindung buatan

(2)

Pemecah Gelombang

Pemecah gelombang dapat dibedakan menjadi dua

macam yaitu

pemecah gelombang sambung pantai

dan

lepas pantai

Tipe pertama banyak digunakan pada perlindungan

perairan pelabuhan sedang tipe kedua untuk

perlindunga

perlindungan

n pantai terhadap erosi

pantai terhadap erosi

Tombolo

(3)

Pemecah Gelombang

Pemecah gelombang dapat dibedakan menjadi dua

macam yaitu

pemecah gelombang sambung pantai

dan

lepas pantai

Tipe pertama banyak digunakan pada perlindungan

perairan pelabuhan sedang tipe kedua untuk

perlindunga

perlindungan

n pantai terhadap erosi

pantai terhadap erosi

Tombolo

(4)

Pemecah Gelombang

lanjutan

Pemecahan gelombang lepas pantai terjadi karena berk

Pemecahan gelombang lepas pantai terjadi karena berkurangnyaurangnya

energi gelombang yang sampai di perairan.

Berkurangnya energi gelombang di daerah terlindung ak

Berkurangnya energi gelombang di daerah terlindung akanan

mengurangi transpor sedimen di daerah tersebut.

Pengendapan tersebut menyebabkan terbentuknya cuspate.

Apabila bangunan ini cukup panjang

Apabila bangunan ini cukup panjang terhadap jaraknya dari terhadap jaraknya dari garisgaris

pantai, maka akan terbentuk tombolo.

(5)

Pemecah Gelombang

lanjutan

Untuk perlindungan pantai yang panjang, dibuat suatu

seri pemecah gelombang lepas pantai yang dipisahkan

oleh suatu celah

Energi yang sampai di daerah terlindung dipengaruhi

oleh lebar celah antara bangunan dan difraksi

gelombang melalui celah tersebut. Lebar celah paling

tidak dua kali panjang gelombang dan panjang segmen

bangunan lebih kecil dari jaraknya ke garis pantai

Seperti halnya dengan groin, pemecah gelombang lepas

pantai dapat juga dibuat dari tumpukan batu, beton,

(6)

Penambahan Suplai Pasir di Pantai

(sand nourishment )

Erosi pantai terjadi apabila di suatu pantai yang ditinjau

terdapat kekurangan suplai pasir.

Alternatif penambahan pasir perlu ditinjau di samping

alternatif pembuatan bangunan pelindung pantai

Dengan penambahan suplai pasir dapat diperoleh nilai

tambah yang lain yaitu bertambah lebarnya pantai yang

bisa dimanfaatkan untuk tujuan pariwisata. Beberapa

daerah wisata pantai di luar negeri (Perancis, dsb.)

dikembangkan dengan penambahan material (pasir atau

krikil)

Untuk mencegah hilangnya pasir yang ditimbun di ruas

pantai karena terangkut oleh arus sepanjang pantai,

sering dibuat sistem groin

(7)

Gelombang Rencana

Bangunan pantai harus direncanakan untuk mampu

menahan gayagaya gelombang yang bekerja padanya

Penentuan gelombang rencana harus mempertimbangkan

tipe bangunan,

nilai daerah yang dilindungi, dan juga

biaya pelaksanaan pekerjaan.

Semakin penting bangunan semakin besar periode ulang

gelombang rencana. Biasanya periode ulang ditetapkan

antara 10 dan 100 tahun.

(8)

Gelombang Rencana

lanjutan

Karakteristik gelombang di laut ditetapkan berdasarkan

pengukuran gelombang di lapangan atau berdasar hasil

peramalan gelombang dengan menggunakan data

angin dan fetch

Gaya gelombang yang ditimbulkan oleh gelombang tidak

pecah, pecah dan telah pecah adalah berbeda

(9)

Gelombang Tidak Pecah

Apabila bangunan berada pada kedalaman yang cukup

besar, yaitu lebih besar dari 1,5 kali tinggi gelombang

maksimum yang terjadi, maka gelombang di lokasi

tersebut tidak pecah

Mengingat gelombang di suatu lokasi terdiri dari berbagai

macam tinggi, periode dan arah gelombang, maka

karakteristik gelombang di lokasi bangunan adalah

gelombang terbesar yang diperoleh dari berbagai

karakteristik gelombang tersebut.

(10)

Gelombang Pecah

Gelombang yang merambat dari laut dalam menuju

pantai mengalami perubahan bentuk dengan puncak

gelombang semakin tajam sampai akhirnya pecah pada

suatu kedalaman tertentu

Galvin (1969, dalam

CERC, 1984)

b p p

H

x





b p

s

d

m

H

x



(

4 ,

0 /

9 ,

25 )

(11)

Gelombang Pecah

lanjutan

Galvin juga menunjukkan bahwa perbandingan db/Hb

berubah dengan kemiringan dasar m dan kemiringan

gelombang datang Hb/gT2

Dalam percobaan yang dilakukan penyebaran titik data

cukup besar, sehingga pada gambar tersebut dibuat dua

set kurva. Kurva



adalah batas atas dari nilai db/Hb;

sehingga



= (db/Hb)maks. Sedang



adalah batas

bawah dari nilai db/Hb; sehingga



= (db/Hb)min.

(12)

Gelombang Pecah

lanjutan

(13)

Gelombang Pecah

lanjutan

(14)

Gelombang Pecah

lanjutan

Contoh dalam menentukan kedalaman minimum dan

kedalaman maksimum gelombang pecah

Gelombang dengan periode 10 detik dan tinggi

gelombang laut dalam ekivalen H'o = 2,0 m menjalar

menuju pantai yang mempunyai kemiringan m = 0,02.

Hitung kedalaman air di mana gelombang mulai pecah.

(15)

Gelombang Pecah

lanjutan

1,325

Penyelesaian

Dengan menggunakan Gambar Hubungan antara Hb/H’o dan H’o/gT2_{, untuk nilai tersebut di}

atas dan m = 0,02; didapat nilai Hb/H'o : Selanjutnya dihitung: 00255 , 0 10 81 , 9 65 , 2 2 2   x gT H _b 002 , 0 10 81 , 9 0 , 2 ' 2 2   x gT o H 325 , 1 'o H H b m x o H H b 1,325 ' 1,325 2,02,65

(16)

Gelombang Pecah

lanjutan

Dengan menggunakan Hubungan  dan  dengan H/gT2 _.

untuk nilai Hb/gT 2_{= 0,00255 dan m = 0,02 akan diperoleh :}

50 , 1         _maks b b H d  m m x d _b _maks1,50 2,65 3,98  4,0 125 , 1 min         b b H d  1,5 1,125 m m x d _b _min1,125 2,65 2,98  3,0

Suatu bangunan yang berada di pantai dengan kemiringan m = 0,02 akan mengalami serangan gelombang pecah jika kedalaman bangunan adalah di antara db min = 3,0 m dan db maks = 4,0 m

(17)

Gelombang Pecah rencana

Tinggi gelombang pecah rencana Hb tergantung pada kedalaman air pada suatu jarak di depan kaki bangunan di mana gelombang pertama kali mulai pecah. Kedalaman tersebut berubah dengan pasang surut. Tinggi gelombang pecah rencana mempunyai bentuk berikut :

ds : kedalaman air di kaki bangunan m : kemiringan dasar pantai

b s b m d H  





b b H d



 b p p

H

x





Nilai  yang digunakan dalam di atas tidak dapat langsung digunakan sebelum nilai Hb diperoleh, untuk menghitung nilai Hb telah

(18)

Gelombang Pecah rencana

lanjutan

(19)

Gelombang Pecah rencana

lanjutan

Tinggi gelombang laut dalam dapat dihitung dengan menggunakan Gambar 7.19

disamping dan hasil analisis refraksi.

(20)

Gelombang Pecah rencana

lanjutan

Contoh

Direncanakan suatu bangunan pantai dengan kedalaman air rencana pada kaki bangunan adalah ds = 2,5 m. Kemiringan dasar pantai di lokasi bangunan adalah m = 0,02. Periode gelombang bervariasi antara 5 dan 10 detik. Hitung tinggi gelombang pecah maksimum yang menyerang bangunan untuk periode gelombang maksimum dan minimum. Hitung pula tinggi gelombang di laut dalam yang menimbulkan gelombang pecah rencana tersebut jika diketahui koefisien refraksi untuk T = 5 dan T = 10 detik adalah 0,9 dan 0,8.

(21)

Gelombang Pecah rencana

lanjutan

Penyelesaian

Hitungan dilakukan untuk periode gelombang 5 detik, sedang untuk T= 10 detik hanya diberikan hasilnya. Untuk periode T=5 detik :

01 , 0 5 81 , 9 5 , 2 2 2   x gT d _s Dengan menggunakan Gambar Tinggi Gelombang pecah rencana di kaki bangunan untuk nilai ds/gT2 _{= 0,01 dan m} =0,02 diperoleh : 0,875 875 , 0  s b d H m x d Hb



0,875 _s



0,875 2,5



2,2

(22)

Gelombang Pecah rencana

lanjutan

Penyelesaian

Untuk periode gelombang T=10 detik hitungan dilakukan dengan cara yang sama dan akhirnya didapat :

0025 , 0 10 81 , 9 5 , 2 2 2   x gT d _s 9 , 0  s b d H 009 , 0 5 81 , 9 2 , 2 2 2   x gT H _b m x d Hb



0,9 _s



0,9 2,5



2,25

Mencari tinggi gelombang di laut dalam berdasar tinggi gelombang pecah tersebut di atas :

Dengan menggunakan Gambar Hubungan antara Hb/Ho dan Hb/gT2

untuk nilai tersebut dan m = 0,02 akan diperoleh : 01 , 1 'o  H H _b

Ho

K

o

H

'



_r m x Ho o H H K H K o H Ho b r b r 42 , 2 01 , 1 90 , 0 2 , 2 ) ' / ( ' _ _ _ _ 

(23)

(24)

Gaya Gelombang Pada dinding Vertikal

Gelombang yang datang secara tegak lurus terhadap

dinding vertikal akan menimbulkan gaya-gaya yang

besarnya tergantung pada karakteristik gelombang

Tekanan gelombang berubah dengan fluktuasi muka air

Apabila tinggi gelombang datang tidak terlalu besar, gelombang tersebut akan dipantulkan oleh dinding dan membentuk gelombang berdiri (standing wave, clapotis) di depan bangunan tersebut

Apabila tinggi gelombang cukup besar sehingga pecah pada saat mengenai dinding vertikal, akan terjadi tekanan kejut yang ditimbulkan oleh hempasan massa air menghantam dinding

Kedua macam kondisi gelombang tersebut memberikan tekanan yang berbeda pada bangunan

(25)

Gaya Gelombang Pada dinding Vertikal

Lanjutan

Teori yang banyak digunakan untuk menghitung tekanan

gelombang pada dinding vertikal adalah yang diberikan

oleh Sainflou (1928)

Distribusi tekanan gelombang berdiri pada dinding vertikal

diberikan oleh Gambar berikut

(26)

Gaya Gelombang Pada dinding Vertikal

Lanjutan

Garis penuh menunjukkan

distribusi tekanan teoritis, sedang garis terputus adalah anggapan distribusi tekanan berbentuk garis lurus. Anggapan tersebut dilakukan untuk memudahkan menghitung gaya tekanan. Tinggi gelombang di lokasi bangunan apabila tidak ada

bangunan adalah H. Jika

bangunan memantulkan

gelombang secara sempurna, maka tinggi gelombang berdiri di depan bangunan adalah 2H. Muka air rerata gelombang berdiri berada pada jarak h dari muka air diam, yang mempunyai bentuk :

L d L d h L d h L H h     2 coth / cos 4 1 ) / 2 sin 4 3 1 ₂ ₂ 2          

(27)

Gaya Gelombang Pada dinding Vertikal

Lanjutan

Elevasi muka air maksimum pada dinding terhadap muka

air diam adalah H+



h sedang elevasi muka air minimum

terhadap muka air diam adalah H-



h

Tekanan pada dasar dinding :

L

d

gH

gd

p

_b

/

2 cos









Suku pertama dari ruas kanan adalah tekanan hidrostatis sedang suku kedua adalah tekanan dinamis gelombang. Tanda positip dan negatip dalam persamaan tersebut menunjukkan tekanan maksimum dan minimum pada saat puncak dan lembah gelombang berada di dinding

(28)

Gaya Gelombang Pada dinding Vertikal

Lanjutan

Untuk satu satuan panjang dinding vertikal, gaya resultan

R, momen terhadap dasar M, dan lengan momen diukur

terhadap dasar diberikan oleh persamaan berikut, di mana

subskrip c dan t menunjukkan elevasi gelombang

maksimum dan minimum pada dinding :

                  2 / 2 cosh( ) ( 2 1 d 2 L d H d H h d g R_c                     6 / 2 cosh( ) ( 6 1 ₂ d 3 L d H d H h d g M _c   c c R M lc                    2 / 2 cosh( ) ( 2 1 d 2 L d H d H h d g R_t                     6 / 2 cosh( ) ( 6 1 2 d 3 L d H d H h d g M _t   t t t R M l 

Persamaan tersebut di atas adalah untuk keadaan dimana gelombang berada pada sisi laut dari dinding verfikal dan air diam pada sisi yang lain (pelabuhan). Apabila air dan gelombang hanya terdapat pada satu sisi, gaya dan momen sama seperti rumus di atas hanya suku d 2 _{/2 dan}

(29)

Gaya Gelombang Pada dinding Vertikal

Lanjutan

Gelombang dengan tinggi 2 m dan panjang 35 m di pantulkan oleh dinding vertikal yang berada pada kedalaman 7 m. Pada sisi di

sebaliknya terdapat air diam dengan kedalaman yang sama. Hitung gaya, momen dan lengan momen yang ditimbulkan oleh gelombang

Jarak antara muka air rerata gelombang berdiri dan muka air diam dihitung dengan rumus (7.5):

Contoh 2 , 0 35 7 _  L d Penyelesaian

Dari tabel L-1dalam Lampiran 1 didapat nilai-nilai berikut ini :

614 , 1 2 sinh        L d  899 , 1 2 cosh       L d  851 , 0 2 tanh        L d  m x x h 0,51 8501 , 0 1 1899 , 1 4 1 614 , 1 4 3 1 35 2 2 2 2            

(30)

Gaya Gelombang Pada dinding Vertikal

Lanjutan

Menghitung gaya dan momen yang ditimbulkan oleh gelombang 0532 , 1 889 , 1 2 / 2 cosh d L   H    kN x R_c 135,31 2 7 0532 , 1 7 ) 2 51 , 0 7 ( 2 1 81 , 9 1000 2               kN x M _c 630,02 6 7 0532 , 1 7 ) 2 51 , 0 7 ( 6 1 81 , 9 1000 3 2 _            m R M lc c c 66 , 4 31 , 135 02 , 630 _     kN x R_t 79,62 2 7 0532 , 1 7 ) 2 51 , 0 7 ( 2 1 81 , 9 1000 2                kN x M _t 265,61 6 7 0532 , 1 7 ) 2 51 , 0 7 ( 6 1 81 , 9 1000 3 2 __            m R M l t t t 3,34 62 , 79 61 , 265 _    

Tanda negatip menunjukkan bahwa arah Rt dan Mt menuju ke arah laut

(31)

Pemecah Gelombang

Suatu pemecah gelombang akan dibangun pada

kedalaman -8,0 m di suatu laut dengan kemiringan dasar laut 1:50. Tinggi gelombang di lokasi rencana pemecah gelombang adalah 3 m. Periode gelombang 10 detik. Dari analisis refraksi didapatkan nilai koefisien refraksi sebesar Kr = 0,95 pada rencana lokasi pemecah

gelombang. Dari data pasang surut didapatkan HWL =1,85 m; MWL =1,05 m dan LWL = 0,3 m. Rencanakan pemecah gelombang tersebut.

Dari hasil studi diketahui bahwa gelombang pecah terjadi pada kedalaman 4,0 m dan pada lokasi tersebut tidak terjadi gelombang pecah

(32)

Pemecah Gelombang

Penyelesaian

Kedalaman air di lokasi bangunan berdasarkan HWL dan LWL adalah :

dHWL = 1,85 –(-8) = 9,85 m dLWL = 0,3 – (-8) = 8,3 m dMWL = 1,05 – (-8) = 9,05 m

Elevasi puncak pemecah gelombang dihitung berdasarkan tinggi runup. Kemiringan sisi pemecah gelombang ditetapkan 1:2.

Tinggi gelombang di laut dalam :

m

x

T

L

₀



1 ,

56

2



1 ,

56 (

10 )

2



156

Bilangan Irribaren : 6 , 3 ) 156 / 3 ( 2 / 1 ) / ( ₀ 0,5



0,5



L H tg I _r 

(33)

Pemecah Gelombang

Dengan menggunakan grafik pada Gambar 7.33. dihitung nilai runup. Untuk lapis lindung dari batu pecah (quarry stone) :

Elevasi puncak pemecah gelombang dengan memperhitungkan tinggi

kebebasan 0,5 m :

ElvPem. Gel = HWL + Ru + free board = 1,85 + 3,75 + 0,5 = 6,1 m m x R H R u u ₁_,₂₅  ₁_,₂₅ ₃₃_,₇₅

(34)

Pemecah Gelombang

Untuk lapis lindung dari tetrapod :

Elevasi puncak pemecah gelombang dengan memperhitungkan tinggi

kebebasan 0,5 m : ElvPem. Gel = 1,85 + 2,7 + 0,5 = 5,0 m m x R H R u u ₁_,₂₅  ₁_,₂₅ ₃ ₃_,₇₅

Tinggi pemecah gelombang :

HPem. Gel = ElvPem. Gel – ElvDsr Laut HPem. Gel = 6,1 – (-8) = 14 m (batu) HPem. Gel = 5 – (-8) = 13 m (tetrapod)