6. Kuliah 6. PERENCANAAN PEMECAH GELOMBANG

PERENCANAAN BANGUNAN PEMECAH GELOMBANG

RADIANTA TRIATMADJA

PERENCANAAN PEMECAH GELOMBANG

SEMUA PESERTA KURSUS DIMOHON MEMBAWA LAPTOP UNTUK LATIHAN

Pemecah Gelombang Batu Pecah

Komponen utama Pemecah gelombang : 1. Inti sebagai peredam gelombang

2. Filter yang melindungi agar inti tidak tercuci keluar.

3. Lapis lindung untuk pelindung filter dan inti dari serangan gelombang

Inti

filter

Lapis lindung

PEMECAH GELOMBANG BATU PECAH

Karakter PG Batu pecah : 1. Fleksibel

2. Slope(>1:1.5)

3. Umumnya tidak overtopping

4. Lebih sesuai untuk laut yang relatip dangkal

Inti

filter

Lapis Lindung

Persamaan Hudson digunakan untuk stabilitas lapis lindung.





3 cot

3

= 

K D

W H

W : berat satu unit material lapis lindung

 : berat jenis material lapis lindung

H : tinggi gelombang rencana (tinggi gelombang signifikan (H₃₃) atau H₁₀) K_D : Koefisien stabilitas

 : (r_s –r_w)/r_w

 : sudut kemiringan lereng pemecah gelombang r_s : rapat massa material lapis lindung

r_w : rapat massa air



PEMECAH GELOMBANG BATU PECAH

Tipikal Pemecah gelombang batu pecah





1.

Lakukan survey pantai untuk pemecah gelombang

2.

Tentukan posisi yang akan dilindungi serta kedalaman di lokasi tersebut

3.

Tentukan muka air tinggi (HHWL) dan muka air terendah (LLWL)

4.

Tentukan tinggi gelombang rencana

5.

Tentukan lokasi gelombang pecah dan arah gelombang pecah

6.

Tentukan jenis lapis lindung

7.

Hitung elevasi puncak pemecah gelombang

8.

Hitung berat material lapis lindung

9.

Tentukan lebar puncak pemecah gelombang ( > 3 kali diameter material)

10.

Tentukan berat material filter dan inti

11.

Tentukan daerah lereng pemecah gelombang yang harus dilindungi

12.

Gambarkan potongan melintang pemecah gelombang

TAHAPAN PERENCANAAN PEMECAH

GELOMBANG BATU PECAH

Contoh perancangan

Untuk memberikan pemahaman yang lebih baik, berikut diberikan contoh perancangan pemecah gelombang dengan menggunakan data fiktif. Pada perancangan yang sebenarnya gunakan data yang sesungguhnya dan valid

Lokasi perancangan : CILACAP Pemecah gelombang akan

dibangun pada kesalaman 8 m (MWL)

Tinggi Pasang surut = 2 m

Rencanakan pemecah gelombang

tersebut

Kita mulai dengan peramalan kecepatan angin rencana (misalnya kita tidak mempunyai data gelombang)

• 𝑈 = ഥ

^Σ𝑈

𝑛

• 𝜎

_𝑈

=

^{Σ 𝑈− ഥ𝑈 2}

𝑛−1

• 𝑈

_𝑇

= ഥ 𝑈 +

^𝜎𝑈

𝜎_𝑛

𝑌 − ത 𝑌

_𝑛

• 𝑈: ഥ Kecepatan angin maximum rerata

• U : Kecepatan angin maksimum tahunan

• U

_T

: Kecepatan angin rencana untuk selama waktu T

• N : jumlah data

• Y : kala ulang

• 𝜎

_𝑛;

𝑌 ത

_𝑛

: 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝐺𝑢𝑚𝑏𝑒𝑙, Untuk data n = 10, berturut turut 0,94 dan 0,495

Kala Ulang 2 5 10 25 50 100

Y 0,3665 1,4999 2,2502 3,1985 3,9019 4,6001

Kala Ulang (Tahun)

𝑈ഥ 𝜎_𝑛 𝑌ത_𝑛 𝜎_𝑈 𝑌 𝑈_𝑇 (knot)

𝑈_𝑇 (m/s) 2 20.400 0.940 0.495 2.413 0.367 19.774 10.172 5 20.400 0.940 0.495 2.413 1.500 25.299 13.015 10 20.400 0.940 0.495 2.413 2.250 28.956 14.896 25 20.400 0.940 0.495 2.413 3.199 33.579 17.274 50 20.400 0.940 0.495 2.413 3.902 37.008 19.038 100 20.400 0.940 0.495 2.413 4.600 40.411 20.789

Perkiraan Kecepatan Angin ( berdasarkan Gumbel)

Reduced mean (Yn)

Reduced standard deviasion (Sn)

Reduced variate (Y_Tr)

Peramalan gelombang

Menggunakan grafik SMB

Contoh: Arah angin dari Selatan

U = 20 m/s U_A = 28,3 m/s Durasi 8 jam

Dari grafik diperoleh : H_S1=5,5 m

Ts = 10 s

Hasil peramalan gelombang dengan metode SMB masih menyisakan Problem

karena gelombang yang diramalkan masih di laut dalam (belum di lokasi pemecah gelombang). Bagaimana membawa hasil prediksi gelombang ke lokasi perencanaan

Posisi laut dalam Hs = 5,5 m Proses refraksi

dan shoaling Proses difraksi Berapa meter di sini ??

Menghitung gelombang akibat difraksi dan refraksi

• Hitungan untuk difraksi dan refraksi sekaligus sangat rumit sehingga diperlukan model fisik atau matematik.

• Berikut akan diberikan cara menghitung dengan grafik atau table secara sederhana.

_o

rtogonal (arah

ge lom

bang)

r

 

lokasi yang ditinjau

puncak gelombang

6600m

𝜃= 75^o 𝛽 = 45⁰

 

Menghitung gelombang akibat difraksi dan refraksi gelombang dari utara

• T = 10 detik

• L = 83,8 m

• r/L = 6600/83,8= 80

• Gunakan r/L =10 sehingga H = 0,71 m

½ 1 2 5 10

0.34 0.25 0.18 0.12 0.08

0.38 0.29 0.22 0.13 0.10

0.42 0.34 0.26 0.17 0.13

0.50 0.43 0.36 0.27 0.20

0.59 0.56 0.54 0.52 0.52

0.71 0.75 0.83 1.01 1.14

0.85 0.95 1.09 1.04 1.07

1.04 1.06 0.96 1.03 0.98

1.05 0.98 1.03 0.99 1.01

1.02 0.98 0.99 0.99 1.00

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

r/l 0 30 45 60 75 90 105 135 150 165 180





= 75

6600m

𝜃= 75^o 𝛽 = 45⁰

 

Menghitung gelombang akibat difraksi dan refraksi, gelombang arah tenggara

6600m

𝜃= 25^o 𝛽 = 45⁰

• T = 10 detik

• L = 83,8 m

• r/L = 6600/83,8= 80

• Gunakan r/L =10 sehingga H = 1.05 x 5,5 = 5,80 m

•  berubah sedikit gelombang berubah

banyak,  sangat signifikan

r/L 0 30 45 60 75 90 105 135 150 165 180



 = 30 ½ 1 2 5 10

0.49 0.38 0.21 0.13 0.35

0.68 0.63 0.59 0.55 0.54

0.9 0.95 1.05 1.04 1.05

0.87 0.95 1.07 1.04 1.06

0.97 1.06 1.03 1.04 0.97

1.03 0.99 1.02 0.99 1.01

1.05 0.98 1.02 0.99 1.01

0.99 1.01 1.00 1.01 1.00

0.99 1.01 0.99 1.01 1.00

0.95 0.97 0.95 0.97 0.98

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

 

Contoh peramalan gelombang menggunakan simulasi dengan SWANN

Untuk memberikan pemahaman yang lebih baik, berikut diberikan contoh perancangan pemecah gelombang dengan menggunakan data fiktif. Pada perancangan yang sebenarnya gunakan data yang sesungguhnya dan valid

Contoh area yang akan dilindungi pemecah gelombang daerah pantai selatan Jawa 1. Data Batimetri kasar diambil dari NOAA

Cara pengunduhan data :

Masuk ke https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/ → muncul Pilih Extract Custom Grid pada kiri atas, klik dan muncul

Zoom dan arahkan ke daerah yang akan distudi, Misal Jawa Tengah

Klik tombol kiri atas dengan huruf “i” untuk membuat area yang akan diunduh datanya Pilih Bedrock, X-Y-Z data seperti gambar di bawah

Klik download dan klik save pada jendela yang muncul.

Data sudah di download

Data hasil download dari NOAA, langsung dibaca dengan Excell.

Caranya :

Open file, cari file di folder download. Jika tidak tampak ubah filter file yang akan dibaca dari All Excell file ke All file.

Pilih Delimited → Next, Pilih Tab, Space, Comma, Klik Finish

Data akan tampil sebagai berikut : Kolom A → X axis

Kolom B → Y axis

Kolom C → Elevasi terhadap MWL

Untuk program SWANN hanya diperlukan 1 kolom yaitu elevasi Sebelum dihapus, perhatikan berapa jumlah baris pada kolom A.

Scroll ke bawah sampai kolom B harganya berubah.

Jumlah baris pada kolom A ditunjukkan oleh nomor baris Excell.

Dalam contoh ini = 303

Jumlah baris Y = total baris/303 = 67569/303 = 223 Simpan data dalam bentuk text (bukan excell) file

Bisa diberi heading catatan pada baris 1 “ Jumlah X = 323”

Buka di SWANN sebagai berikut:

Compute option sebagai berikut

Diperoleh hasil spectrum gelombang di

stasiun 1 sebagai berikut

Hasil komputasi jika fetch dikurangi menjadi 130 km, angin berhembus selama 7 jam. (Sudah

merupakan kondisi ekstrim)

Detail simulasi dengan Swell saja

Angin dari selatan

H ~ 0,7 m

Arah angin dari tenggara (Lebih detail) Kecepatan angin dimisalkan sama dengan dari utara (hanya contoh saja)

Arah angin

Arah angin

Merencanakan Pemecah gelombang setelah

gelombang rencana ditentukan

Gelombang Rencana

Tinggi gelombang yang tersimulasikan sekitar 2,4 sd 3,2. Digunakan Hs = 3,2 m, dengan kala ulang 50 tahunan

(Dengan tabel diperoleh tinggi gelombang 5,8 m)

Gunakan hasil SWANN karena sudah memperhitungkan refraksi

-10 m MWL -8 m MWL

-6 m MWL -4 m MWL

-2 m MWL +-0 m MWL

1

1

2 2

Gaya gelombang yang bekerja pada lapis lindung PG batu pecah

R r

Gambar 8.2. Aliran ke atas, saat run-up, ke bawah saat run-dowmn dan aliran dari dalam pemecah gelombang saat run-down.

(a)

Fd+Fi FL Fb

Fg

Fd+Fi

FL Fb

Fg

(b)

Gambar 8.3. Gaya-gaya pada material lepas (a) saat run-up, dan (b) saat run-down

Penting adanya:

Berat material dalam air Saling kunci antar

material

Rencana lapis lindung pemecah gelombang

Lapis lindung dipilih material Tetrapod dengan KD = 8 Cot  dipilih 2 di sebelah laut dan 1,5 sebelah daratan Berdasarkan persamaan

Hudson.

Pada kedalaman 6 dan 8 m Gelombang belum pecah

Tabel 8.3. Nilai KD beberapa material menurut CERC (1978)/(1984)

Konstruksi tengah Konstruksi ujung No Jenis material

N Gelombang pecah

Gelombang tidak pecah

Gelombang pecah

Gelombang tidak pecah

Cotα

1

2 3

4

5

6

Batu Bulat

Kasar bersudut Kubus

Tetrapod &

Quadripod Hexapod

Tribar

Dolos

2 2 2 2 2 2

1

2

2.1/1.2 3.5/ 2.0 6.8/

7.2/ 7.0

8.2/ 8.0

9.0/ 9.0

22.0/ 18.8

2.4/ 2.4 8.0/ 8.0 7.8/

8.3/ 8.0

9.5/ 9.5

10.4/ 10.0

28.0/ 31.8

1.7/ 1.1 2.9/ 1.9 -

8.5/ 8.5

8.0/ 8.0

7.8/ 7.8

18.0/ 8.0

1.9/ 1.9 3.2/ 3.2 8.0

6.1/ /8.5

7.0/ 7.0

8.5/ 8.5

16.5/ 16.0

1.5 – 3 1.5 1.5 – 3 2

2

2

2

n = jumlah lapis





3

cot

3

=  K

D

W H

W= 2,1 ton

Dipakai W = 2,5 ton

PERHATIKAN PENTING !!!, TENTUKAN RAPAT MASA ATAUPUN BERAT JENIS MATERIAL DENGAN TELITI. KALAU PERLU PERKIRAKAN KEMUNGKINAN VARIASINYA KARENA RAPAT MASSA SANGAT SIGNIFIKAN PENGARUHNYA PADA BERAT LAPIS LINDUNG.

Tetrapod

Y= 1506.9 W 0.336

Y = tebal dua lapis; W = Berat tetrapod W =2,5 Ton Y = 2050 mm

SUMBER :

Merencanakan Elevasi puncak pemecah gelombang

Misalnya MWL = +0,00 HWL = +1.00

Ru diperoleh dari graphic

Anggap Angka Irribaren number tertinggi untuk tetrapods diperoleh Ru/H = 1.0 Tinggi gelombang rencana 3.2 m

Jadi Ru = 3.2 m

Dengan tinggi jagaan dan kemungkinan settlement J = 1 m, maka

Elevasi puncak = HWL+Ru+J = 1,0+3,2+1,0 = + 5,20 m

impermiabel-licin

rip-rap (Ahrens)

rip-rap (Gunbak)

rip-rap (G

unbak)

Tetrapod

Dolos

Dolos Quadripods

Quadripods (Kamel) batu pecah

batu pecah (Kamel) 0.00

0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50

-0.25 -0.50 -0.75 -1.0

angka Irribaren Ru/H

Rd/H

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0

Sumber :

Telah digambar kembali

3 / 1

3 



 





_



g K W

B r

3 / 1

 

 



=

_



g nk W

r r

3 / 2

1 100  

 



 



 

  −

=

_

g W nk P

A N

_r

r

Lebar puncak

Tebal lapis lindung

Jumlah Tetrapod

= 3,0 m

= 2,0 m

= 100/ 100 m

²

Berat unit filter = 2500/10 = 250 kg

3 / 1

 

 



=

_



g nk W

r r

Tebal unit Filter = = 1,0 m

Bagaimana untuk air yang lebih dangkal

Gelombang dengan tinggi 3,2m belum pecah.

Serangan gelombang terjadi pada area MSWL ( mean still water level ) Plus dan minus 1,5 Hdesign.

Anggap terjadi gelombang pada kedalaman LLWL. Jadi daerah yang harus dilindungi mencapai hingga -1,0 -1,5 x3,2 = -5,8 m. Elevasi terendah yang dilindungi oleh

tetrapod 2,5 ton adalah – 5,8m

SKEMA CROSS SECTION PG PADA KEDALAMAN 8 M (MWL)

HWL = +1.0 LWL = -1.0 Puncak + 5,20

B= 4 m D = 2.0 m

DC= 1,0 m

-8.0 m -5,80 m

Bukan Gambar Teknis, hanya informatif Geotextile

non woven Filter 200 kg

Batu pecah 150 sd 250 kg

Inti W=0,5 kg sd 10 kg

Tetrapod W = 2,5 ton

8.0 m

Bagaimana untuk air yang lebih dangkal

Misal pada kedalaman 5 m (MWL) atau 4 m (LLWL)

Anggap gelombang di lokasi ini sama dengan pada kedalaman 8 m (sebaiknya dihitung dulu).

Gelombang dengan tinggi 3,2m belum pecah.

Serangan gelombang terjadi pada area MSWL ( mean still water level ) Plus dan minus 1,5 H

_design

.

Anggap terjadi gelombang pada kedalaman LLWL. Jadi daerah yang harus dilindungi mencapai hingga -1,0 -1,5 x3,2 = -5,8 m.

Elevasi ini lebih rendah dibanding elevasi dasar. Dengan

demikian seluruh lereng pemecah gelombang dilindungi oleh

tetrapod 2,5 ton.

SKEMA CROSS SECTION PADA d = 5 m (MWL) (CERC, 1984)

HWL = 1.0 LWL = -1.0

H_D =3,2 m Crest + 5,20 m

Tetrapod W = 2,5 ton

B= 4 m

DC= 1,0 m

- 5.0 m Geotextile

non woven Inti W=0,5 kg sd 10 kg

D= 2.0 m

SKEMA CROSS SECTION PADA d = -4 m (MWL) dengan pelindung kaki

HWL = 1.0 LWL = -1.0

H_D =3,2 m Crest + 5,20 m

Tetrapod W = 2,5 ton

B= 4 m

DC= 1,0 m

- 5.0 m Geotextile

non woven Inti W=0,5 kg sd 10 kg

D= 2.0 m

Pelindung kaki 4m

Untuk kedalaman 3 m (MWL)

Pada kedalaman ini tinggi gelombang 3,2 m sudah pecah.

Tinggi gelombang pecah dapat dihitung dengan metode grafis sederhana atau menggunakan software.

Penggunaan software seperti SWANN, memerlukan data batimetri yang baik.

Memperkirakan tinggi

gelombang pecah

Ho’ adalah tinggi gelombang di laut dalam yang menyebabkan tinggi gelombang H di laut dangkal tanpa refraksi.

Ho’/Ho = Kr

Misalnya pada problem kita Kr =0.8 Jadi Ho’ = 3,2 x 0,8 = 2,56 m

gT² = 156 m → Ho’/ gT²= 0,0164

0,87

Misalnya slope pantai

= 0,020 (atau 1:50) Hb/Ho’ = 0,87

Jadi Hb = 0,87 x 2,56 Hb =2,23 m

Berapa kedalaman laut di lokasi

gelombang pecah ?

Kedalaman laut di lokasi

gelombang pecah

Untuk menggunakan grafik ini hitung dulu Hb/gT2. Hb telah diperoleh dari grafik sebelumnya. Hb/gT2 = 2,23/156 = 0,014 Gunakan harga tersebut untuk memperoleh db/Hb.

Diperoleh db/Hb = 1,28 1,28 Jadi db = 3,03 m

Jadi pada kedalaman 3 m (MWL) gelombang pecah demikian pula saat surut lebih rendah lagi hingga LWL. Saat HHWL

gelombang belum pecah

Untuk kedalaman 2 m saat MWL

Pada kedalaman ini tinggi gelombang 3,2 m sudah pecah.

Tinggi gelombang pecah dapat dihitung dengan metode grafis sederhana atau menggunakan software.

Penggunaan software seperti SWANN, memerlukan data batimetri yang baik.

Dari hasil hitungan (lebih tepatnya perkiraan) dengan grafik ditemukan bahwa gelombang pecah pada kedalaman 3 m. Jadi pada kedalaman 2 m (MWL) gelombang sudah pecah. Gelombang bahkan sudah pecah saat HWL dengan kedalaman 3 m.

Berapa tinggi gelombang pada kedalaman 2 m (MWL) ?

Rasio tinggi gelombang pecah terhadap kedalamannya dianggap sama dengan saat gelombang pecah yaitu 0,78. Dengan demikian tinggi gelombang di lokasi kedalaman 2,0 m adalah 1,56 m.

Dengan menggunakan rumus Hudson

Diperoleh W = 0,25 TON

Pada lokasi ini tetrapod jauh lebih kecil

Elevasi puncak sebenarnya juga bisa dibuat lebih rendah





3

cot

3

=  K

D

W H

Coba gambarkan penampang lintang pemecah gelombang pada kedalaman 2 m (MWL)

Kerusakan Pemecah Gelombang penting untuk dipahami perencana

1. Instabilitas karena Run up and Run down

2. Over topping (Mengakibatkan kerusakan lereng belakang) 3. Filter dan inti tercuci

4. Scouring pada kaki 5. Settlement

Filter tampak dan mudah tersapu gelombang

Bagaimana jika pemecah gelombang overtopping

W >> Wi Wi bisa mencapai 2 atau 3 kali W

Alternatip solusi (blok beton)

Bagaimana jika pemecah gelombang overtopping

Alternatip solusi (blok beton) dan reflektor

Perhatikan adanya refleksi.

Perhatikan adanya gaya impact yang lebih besar

Bagaimana jika pemecah gelombang overtopping

Alternatip solusi (blok beton) dan reflektor

Perhatikan adanya refleksi.

Perhatikan adanya gaya impact yang lebih besar

Perhatikan bahwa wave overtopping tidak boleh mencapai sisi hilir bangunan Perhatikan bahwa sisi hulu bangunan terkena impak run down yang signifikan

Pemecah gelombang komposit, Caison

HWL 1. Gaya impact gelombang

2. Scouring 3. Gaya gempa

Terima kasih