JURNAL TEKNOLOGI KELAUTAN Vol. 9, No. 1, Januari 2005: 9 - 17Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap StabilitasBatu Pecah pad...
10 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17Ada beberapa tipe breakwater berdasarkan ben-tuk dan bahan ya...
Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 11Bila gelombang tidak pecah menghantam per-mukaan breakwater yan...
12 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17besar energi gelombang acak sulit untuk diukur.Gelombang acak...
Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 13τ (shape parameter) = 0.07, jika ω ≤ ωz= 0.09, jika ω > ωzα = 0...
14 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17ThLTLmpQnnnataunnQQn....23== (17)dengan na skala percepatan d...
Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 15Tabel 1. Pengaruh tinggi gelombang pada elevasisejajar SWLSpekt...
16 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17sakan batuan pelindung pada permukaan Cel-lular Cofferdam. Pe...
Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 17Gambar 8 meunjukkan bahwa nilai h/H mem-punyai pengaruh yang be...
18 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

4251 wahyudi citros-oe-dr. wahyudi, et al. spektrum gelombang thd stabilitas bw

779 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
779
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
18
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

4251 wahyudi citros-oe-dr. wahyudi, et al. spektrum gelombang thd stabilitas bw

  1. 1. JURNAL TEKNOLOGI KELAUTAN Vol. 9, No. 1, Januari 2005: 9 - 17Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap StabilitasBatu Pecah pada Permukaan Cellular CofferdamAkibat Gelombang OvertoppingWahyudi1, Sholihin1dan Fery Setiawan21) Staf Pengajar Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS, SurabayaGedung WA, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111, Email: wahyudictr@oe.its.ac.id2) Mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS, SurabayaAbstrak: Cellular cofferdam adalah salah satu jenis breakwater yang berfungsi melindungi ko-lam labuh dari pengaruh gelombang, atau melindungi daerah pantai dari erosi dan sedimentasi.Konstruksi cellular cofferdam merupakan rangkaian sheet pile yang saling mengunci, membentuksebuah cell yang di dalamnya berisi material lepas dan batu lindung pada penutup atasnya. Maka-lah ini menyajikan hasil pemodelan fisik pengaruh variasi spektrum gelombang terhadap stabilitasbatu pecah pada permukaan cellular cofferdam. Gelombang yang dibangkitkan berupa gelombangirreguler dengan variasi spektrum JONSWAP, ISSC, ITTC, serta PM, dengan tinggi gelombang(H) 3,2, 2,4, dan 1,6 m, dengan periode gelombang (T) 5 detik, serta variasi kedalaman dari mukaair (SWL) sampai bagian atas struktur (h) 1m di atas SWL, sejajar, 1, dan 2 m di bawah SWL.Model yang digunakan dengan kesebangunan geometric undistorted skala 1:40. Dimensi modeladalah lebar (B) = 73 cm, tinggi (T) = 53 cm, dan diameter cell (D) = 50 cm. Berdasarkan analisahasil percobaan disimpulkan bahwa spektrum JONSWAP mempunyai pengaruh yang terbesar ter-hadap stabilitas batu pecah pada permukaan cellular cofferdam jika dibandingkan dengan spek-trum lainnya. Hasil percobaan ini dapat dipakai sebagai referensi untuk menentukan kedalamandari bagian atas struktur terhadap SWL.Kata kunci: cellular cofferdam, spektrum gelombang, stabilitas batu pecah1. PENDAHULUANPada awalnya pelabuhan hanya merupakan sua-tu tepian perairan tempat kapal merapat danmembuang jangkar untuk melakukan kegiatan.Lokasi pelabuhan berada di tepi sungai, teluk a-tau pantai yang tenang, karena secara alami ter-lindung dari gelombang agar kapal dapat amandan leluasa dalam melakukan kegiatan.Seiring dengan perkembangan peradaban manu-sia, kapal yang semula berukuran kecil dan se-derhana berkembang menjadi kapal yang besardan kompleks. Sejalan dengan itu pula, pelabu-han tidak lagi harus berada di daerah terlindungsecara alami, tetapi dapat berada di laut terbukauntuk mendapatkan perairan yang luas dan da-lam. Ukuran pelabuhan ditentukan oleh jumlahdan ukuran kapal yang menggunakannya. Da-lam kegiatan pelayaran, kapal memerlukan ke-dalaman air yang sama dengan sarat (draft) ka-pal ditambah dengan suatu kedalaman supayakapal aman baik pada waktu berlayar maupunberlabuh. Semakin besar sarat kapal maka se-makin besar pula kedalaman perairan pelabuhanyang disyaratkan.Faktor penting yang lain dalam perencanaan pe-labuhan selain kedalaman adalah tinggi gelom-bang. Gelombang yang besar di dalam kolamlabuh akan mengganggu aktifitas kapal. Usahauntuk mengurangi atau menghilangkan ganggu-an gelombang terhadap kapal yang berlabuh pa-da umumnya dibuat bangunan pemecah gelom-bang atau breakwater. Bangunan ini memisah-kan daerah pelabuhan dari daerah laut bebas, se-hingga perairan pelabuhan tidak banyak dipe-ngaruhi oleh gelombang besar dari laut. Kebera-daan breakwater ini menjadikan perairan pela-buhan tenang sehingga kapal dapat melakukankegiatan bongkar muat barang dengan mudah.
  2. 2. 10 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17Ada beberapa tipe breakwater berdasarkan ben-tuk dan bahan yang digunakan. Menurut ben-tuknya dapat dibedakan menjadi pemecah ge-lombang sisi miring, sisi tegak, dan campuran.Pemilihan tipe breakwater yang digunakan padaumumnya ditentukan oleh ketersediaan mate-rial, kondisi oseanografi seperti kondisi dasarlaut, kedalaman air, dan lainnya. Salah satu tipebreakwater adalah tipe sisi tegak berbentuk cel-lular cofferdam.Cellular cofferrdam adalah suatu kontruksiyang menggunakan sheet pile yang saling me-nutup satu sama lain membentuk sebuah cell.Bagian dalam cell diisi dengan material lepasyaitu pasir di bagian bawah dan batu pecah se-bagai pelindung dan penutup bagian atas. Isianpasir dan batu pecah ini berguna untuk menjagastabilitas dari struktur akibat pengaruh gelom-bang. Struktur cellular cofferdam didisain untukgelombang overtopping, karena tipe struktur inidiperuntukkan di perairan dalam dengan tinggigelombang yang besar sehingga memungkinkangelombang melimpas di atas struktur.Besar kecilnya gelombang datang akan mem-pengaruhi stabilitas struktur. Stabilitas coffer-dam dipengaruhi pula oleh kekuatan regang daripile, dimensi, bentuk lubang, pondasi tanah, ser-ta material pengisinya yaitu pasir dan batu pe-cah. Dalam merancang struktur breakwater tipecellular cofferdam, perlu diketahui secara pastipengaruh gelombang terhadap struktur, teruta-ma terhadap stabilitas batu pecah sebagai pelin-dungnya. Dalam makalah ini disampaikan hasilkajian eksperimental model fisik pengaruh ge-lombang terhadap stabilitas batu pecah padapermukaan cellular cofferdam.2. TINJAUAN PUSTAKAEnergi gelombang yang menuju pantai, apabilatanpa pengahalang kemungkinan dapat menye-babkan kerusakan pantai. Selain itu juga me-nyebabkan tingginya gelombang di kolam labuhyang mengganggu aktifitas kapal. Besarnya e-nergi gelombang yang mencapai pantai dapatdiredam dengan mengurangi tinggi gelombang.Pengurangan tinggi gelombang dapat dilakukandengan suatu kontruksi yang melintang terha-dap arah gelombang datang yang melewatinyadengan cara memecahkan atau memantulkannyadengan struktur yang dikenal sebagai pemecahgelombang atau breakwater (CERC, 1984).Breakwater biasanya dibuat untuk melindungidaerah pelabuhan maupun daerah wisata bahari.Bangunan ini dibedakan menjadi tiga tipe utamayaitu, breakwater sisi miring, sisi tegak monolit,serta breakwater campuran. Sedangkan berda-sarkan kondisi gelombang yang mengenainyabreakwater dibedakan menjadi dua, yaitu over-topping dan non overtopping. Breakwater jenisovertopping didisain dengan kondisi air yangmelimpas, yang ditujukan untuk daerah yang ti-dak begitu sensitif terhadap pengaruh gelom-bang yang terjadi, sedangkan non overtoppingdidisain dengan tidak mengijinkan air melimpasdi atasnya dan ditujukan untuk daerah yang sen-sitif terhadap pengaruh gelombang.Model breakwater yang digunakan untuk perco-baan dalam studi ini adalah jenis sisi tegak mo-nolit, terdiri dari beberapa elemen yang dihu-bungkan sehingga membentuk satu kesatuanyang disebut sebagai cellular cofferdam. Padabagian paling atas atau paling luar dari cellularcofferdam diisi dengan lapisan batu pelindungberukuran paling besar/berat, sedangkan sema-kin ke arah dalam ukuran batu semakin kecilsampai berukuran pasir. Dasar perencanaan ba-ngunan tipe ini adalah lapis luar akan menerimabeban gelombang yang paling besar, sehinggaharus berukuran lebih besar dan lebih berat se-hingga cukup stabil.Bahan lapis lindung dari batu yang dipakai un-tuk breakwater menurut Nuryuwono (1992) ha-rus memenuhi syarat antara lain harus tahan ter-hadap keadaan lingkungan yaitu tidak mudahlapuk, tahan terhadap gaya dinamik gelombang,serta tidak rusak oleh bahan kimia, harus cukupbesar dan mempunyai berat jenis yang cukupbesar (>2.6) sehingga mampu menahan gayayang disebabkan oleh gelombang, serta hargayang relatif murah.Salah satu beban yang diperhitungkan dalammerencanakan bangunan pantai adalah beban a-kibat gelombang. Gelombang akan menimbul-kan tekanan lateral pada struktur, sehingga gayadan momen yang ditimbulkannya merupakanbeban yang mempengaruhi stabilitas dari struk-tur tersebut.
  3. 3. Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 11Bila gelombang tidak pecah menghantam per-mukaan breakwater yang impermeable vertikalsecara tegak lurus, maka gelombang akan di-pantulkan lagi dan akan menimbulkan standingwave atau gelombang klapotis yang tingginyadua kali tinggi gelombang datang. Dengan ada-nya viskositas air, faktor elastisitas air, dan per-meabilitas dinding maka amplitudo dari stan-ding wave tidak lagi tepat dua kali amplitudogelombang datang melainkan lebih kecil, karenaadanya energi yang diserap system di sekitarnya(Adrianto, 1988)Dalam menentukan detail struktur breakwateradalah penting untuk mengetahui secara eksakpengaruh dari gaya gelombang terhadap struk-tur yang ada. Salah satu metode yang dapat di-gunakan untuk mengetahui hal tersebut adalahdengan menggunakan test model fisik denganvariasi dari energi atau spektrum gelombang,tinggi, dan periode gelombang terhadap stabi-litas dari batu lindung dalam kondisi overtop-ping (Jenssen, 1984 dan Haryo, 1997).Secara garis besar ada tiga tipe model hidrolika,yaitu model matamatik, model fisik, dan ga-bungan keduanya. Model matematika adalah si-mulasi fenomena hidrolika yang diketahui per-samaan matematikanya yang diselesaikan seca-ra numerik, sedangkan pemodelan fisik adalahsuatu pemodelan fenomena dengan ukuran se-sungguhnya yang direproduksi dengan mene-rapkan suatu skala tertentu (Pratikto, dkk.,1996). Pemodelan secara fisik diperlukan bilafenomena hidrolika yang diamati belum diketa-hui formulasi matematikanya. Model fisik diha-rapkan dapat menjelaskan fenomena hidrolikayang ada dengan memformulasikan hasil yangtelah diperoleh.2.1 Stabilitas Batu PelindungStabilitas batu pelindung dipengaruhi oleh beratbatu, koefisien porositas, serta sifat bahan yanglain. Hudson, 1953 (dalam Triatmodjo, 1996)mengembangkan formula untuk menghitungberat batu minimum, yaitu:αρcot)1( 33−=SrKgHWDa (1)dengan,W : berat minimum batu pelindungH : tinggi gelombang rencanag : percepatan gravitasiKD : koef jenis batu lindungSr : rapat massa relatif, (= ρa/ρw)α : lereng bangunanρa : rapat massa batu pelindungSelain berat batu, volume rongga antar batu ju-ga mempengaruhi stabilitas batu lapis lindung.Besarnya volume rongga ini direpresentasikandalam koefisien porositas yang menunjukkanrasio antara volume rongga dengan total volu-me. Koefisien ini dapat untuk menentukan jum-lah batu yaitu dengan formula,[ ]32)1( WganmKCρ−= Δ(2)dengan C adalah jumlah batu pelindung, n ada-lah porositas, dan m merupakan jumlah lapisanpelindung perlayer.Properti bahan lapis lindung yang penting untukperhitungan stabilitas konstruksi adalah rapatmasa, koefisien batu lindung, koefisien lapisan,dan koefisien porositas. Rapat massa (ρa) sema-kin besar semakin kecil ukuran batu. Koefisienbatu lindung (KD) merupakan pencerminan darisifat bahan seperti bentuk batu, kekasaran, ting-kat interlocking, serta posisi batu dalam struk-tur. Koefisien lapisan (KΔ) menunjukan tingkatbahan lapis lindung untuk bergabung bersamadalam suatu lapisan. Koefisien porositas (n)menunjukkan rasio antara volume rongga terha-dap total volume.Beberapa macam batu lapis lindung yang dapatdigunakan untuk struktur cellular cofferdam a-dalah akmon, kubus beton, dolos, batu alam(quarry stone), tetrapod, quadripod, dan tribar.Batu lindung yang digunakan dalam studi iniadalah tipe batu alam. Karakteristik dari batu iniadalah kasar, bersudut dan bentuk tidak teratur.Pemilihan tipe batu lindung ini dikarenakanmempunyai harga yang relatif murah dan mu-dah didapatkan.2.2 Spektrum GelombangSifat gelombang laut adalah acak, baik besarmaupun arahnya, sehingga karena sifat inilah
  4. 4. 12 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17besar energi gelombang acak sulit untuk diukur.Gelombang acak merupakan gabungan dari ge-lombang sinusoidal dengan panjang dan periodegelombang yang sangat bervariasi. Ukuran in-tensitas komponen gelombang acak pada u-mumnya dinyatakan dalam bentuk spektrum ke-padatan amplitudo, kepadatan energi gelom-bang atau biasa disingkat dengan spektrum e-nergi gelombang.Dalam analisa spektrum energi gelombang di-perlukan data pencatatan gelombang selama 15-20 menit. Prinsip analisa spektrum gelombangadalah menguraikan suatu gelombang irregulermenjadi susunan dari gelombang teratur dariberbagai frekuensi dan tinggi gelombang (Nur-yuwono, 1992).Pada gelombang acak tidak dapat dikenali suatupola yang spesifik, sehingga parameter gelom-bang didefinisikan dengan memakai besaran-be-saran statistik seperti H1/3 dan T1/3. H1/3 adalahharga rata-rata dari 1/3 jumlah keseluruhan ting-gi gelobang yang tertinggi atau tinggi signi-fikan, sedangkan T1/3 harga rata-rata dari 1/3jumlah keseluruhan periode gelombang yangtertinggi atau periode signifikan.Spektrum parameter tunggal yang paling seringdigunakan adalah model Pierson-Moskowitz,1964 (dalam Chakrabarti) yang berdasarkan pa-da tinggi gelombang signifikan atau kecepatanangin. Selain itu ada beberapa spektrum para-meter ganda yang biasa digunakan. Beberapayang sering digunakan adalah Bretschneider(1969), ISSC (1964), JONSWAP (Hasselmen,1973 dan 1976), dan ITTC (1966,1969, dan1972).2.2.1 Spektrum Pierson-MoskowitzPierson dan Moskowitz (1964) mengajukan se-buah formula baru untuk distribusi spektrum pe-ningkatan energi angin di bagian laut berda-sarkan pada kesamaan teori dari Kitaigorodskiidan data rekaman yang lebih akurat. Modelspektrum Pierson-Moskowitz (P-M) menggam-barkan laut secara keseluruhan dan ditentukanoleh satu parameter, yaitu kecepatan angin. Pen-capaian dan durasi dianggap infinit. Untuk apli-kasi model, angin harus berhembus di area yangluas pada kecepatan yang konstan untuk waktuyang lama. Berdasarkan asumsi ini, maka modelP-M dapat digunakan dalam mempresentasikanbeberapa gelombang badai pada perancanganstruktur lepas pantai. Model spektrum P-M da-pat dituliskan seperti pers. (3).44)2(74.0323)2(10.1,82)( ππUgTeTgTSH−−= (3)Ekspresi yang sama untuk spektrum P-M dalamhubungannya dengan putaran frekuensi, f(=ω/2π) dituliskan seperti pada pers. (4).S(f) = α g2/(2π)4f-5exp [-1.25(f / f0 ) (4)Frekuensi zero-crossing didefinisikan sebagai-mana pada pers. (5).022 mmz πω = (5)dan frekuensi puncaknya ω0 = 0.710 ωz2.2.2 Spektrum ISSCInternational Ship Structures Congress (1964)mengusulkan modifikasi untuk bentuk spektrumBretschneider, yaitu:4054 )(442.02)(1107.0)( ωωωϖω−= eHS S (6)dengan 0296.1 ωϖ =2.2.3 Spektrum JONSWAPSpektrum ini merupakan penyempurnaan darispektrum P-M, karena Laut Utara memilikikondisi lingkungan yang ekstrim dan dibatasioleh pulau dan benua yang mengakibatkan fetchdi daerah ini cukup pendek namun memiliki ge-lombang yang besar. Sehingga persamaan P-Mdiubah dalam bentuk:[ ] ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−−=2022)0(0exp452)(25.1exp)( ωτωωγωαω ωωgS (7)dengan,γ (peakedness parameter) = 3.3
  5. 5. Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 13τ (shape parameter) = 0.07, jika ω ≤ ωz= 0.09, jika ω > ωzα = 0.076 ( x0 )-0.22= 0.00819 (ketika x tidak diketahui)ω0 = 2 π (g / Uω0 ) (x0 ) –0.33x0 = gx/Uω2ω02= 0.161g/HS2.2.4 Spektrum ITTCInternational Towing Tank Conference (1966,1969, dan 1972) mengusulkan modifikasi terha-dap spektrum P-M, dalam hal ini tinggi gelom-bang signifikan dan frekuensi zero crossing.Frekuensi zero crossing rata-rata dapat dihitungdari:02mmZ =ω (8)Spektrum ITTC dapat ditulis sebagai:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=−−−242452exp)(SHggSωαωαω (9)dengan,α = 0.081/ k4danZgkωσ54,3= (10)2.3 Model FisikPemilihan model fisik hidrolik dilakukan apabi-la fenomena fisik dari permasalahan yang adapada prototipe dapat dibuat dengan skala yanglebih kecil dengan kesebangunan (similaritas)yang cukup memadai (Widagdo, 1999). Kese-bangunan dapat berupa sebangun geometrik(panjang, lebar, dan tinggi), kinematik (kece-patan dan aliran), dan sebangun dinamik (gaya).2.3.1 Sebangun GeometrikSebangun geometrik dipenuhi bila antara modeldengan prototipe mempunyai bentuk yang samatapi berbeda ukurannya. Sebangun geometrikterdiri atas dua macam, yaitu sebangun geome-trik sempurna (tanpa distorsi) dan sebangun ge-ometrik tak sempurna atau terdestorsi.Dalam sebangun geometrik sempurna skalapanjang arah horizontal (skala panjang) danskala panjang arah vertikal (skala tinggi) adalahsama. Besarnya skala panjang adalah:(nL) =elpadapanjangmprototipepadaPanjangLLmPmod...= (11)Skala tinggi:(nH) =elpadaPanjangprototippadaTinggihhmpmod....= (12)Skala luas:2)()..()..(nLlebarxpanjanglebarxpanjangAAnAmpmp=== (13)Skala volume:3)(nLVVnVmp== (14)2.3.2 Sebangun KinematikSebangun kinematik terpenuhi bila antara mo-del dengan prototype adalah sebangun geome-trik serta kecepatan dan percepatan di dua titiktinjau adalah sama. Perbandingan kecepatan danpercepatan yang sama hanya berlaku untuk satuarah saja, yaitu pada arah horizontal atau ver-tikal saja.Skala kecepatan:ThTLmpUnnataunnUUn .== (15)Skala percepatan:22..ThTLmpannataunnaan == (16)Skala debit:
  6. 6. 14 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17ThLTLmpQnnnataunnQQn....23== (17)dengan na skala percepatan dan nQ skala debit.2.3.3 Sebangun DinamikSebangun dinamik terpenuhi bila model danprototype sebangun geometris dan kinematis,serta gaya yang bersangkutan pada model danprototype untuk seluruh pengaliran pada arahyang sama adalah sama. Gaya tersebut antaralain, gaya berat (Fw = ρL3g), gaya tekanan (Fp= pL2), dan gaya gesek (Fv = EL2)2.4 Analisa DimensiDalam pembuatan model selalu dilakukan pe-ngecilan dari berbagai variabel, yaitu denganmemberikan skala (n) pada masing-masing vari-abel tersebut. Sedangkan skala dari berbagai va-riabel tersebut dapat ditentukan hubungan antarparameter yang diekspresikan dalam bilangantak berdimensi. Selain itu bilangan tak berdi-mensi dapat digunakan untuk menggambarkanoutput hasil percobaan (Widagdo, 1999).Ada beberapa cara dalam mentukan bilangantak berdimensi, salah satu metode yang diguna-kan adalah stepwise procedure. Metode ini di-terapkan dengan peniadaan dimensi tahap demitahap. Tahap pertama adalah peniadaan dimensimassa (M) dengan variabel yang mengandungdimensi massa ρ (M/L3). Berikutnya adalah pe-niadaan dimensi waktu (T) dengan variabelyang mengandung dimensi waktu (T) sepertiperiode, dan terakhir adalah peniadaan dimensipanjang (L) dengan variable yang hanya me-ngandung dimensi panjang misalnya dengantinggi gelombang (H). Berdasarkan metode inidapat diperoleh bilangan tak berdimensi φ(WT2/ρW, h/H, gT2/H) atau dalam bentuk yanglain seperti φ (W/ρWg, h/H, gT2/H).3. PROSES PERCOBAANModel Cellular Cofferdam dengan ukuran lebar(B) = 73cm, tinggi (T) = 53cm, dan diametercell (D) = 50cm, dipasang pada kolam yangdilengkapi dengan tumpuan di bagian bawahmodel untuk mengatur variasi elevasi bagianatas struktur dengan muka air (SWL). Batu pe-cah yang digunakan diberi warna untuk mem-permudah penghitungan jumlah yang berpindahtempat (terjadi kegagalan) setelah menerimabeban gelombang (Gambar 1-3).Model yang terpasang pada kolam diberi bebangelombang dengan variasi tinggi (H) dan perio-de gelombang, variasi kedalaman air dari mukaair sampai bagian atas struktur (h), serta denganvariasi dari spektrum gelombang. Setelah prosespembebanan gelombang, kemudian dilakukanpenghitungan jumlah batu pecah yang mengala-mi perpindahan tempat (mengalami kegagalan).Percobaan dilakukan dengan jumlah data yangdirekam masing-masing sebanyak 1000 gelom-bang.Gambar 1. Model pada tangki gelombang (wavetank)4. HASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil PercobaanHasil percobaan yang diperoleh disajikan dalambentuk tabel dan grafik hubungan antara tinggigelombang dengan prosentase kerusakan batupecah, dengan variasi masing-masing spektrumgelombang serta dibuat untuk setiap variasi po-sisi bagian atas struktur terhadap SWL atau ni-lai h (Tabel 1 sampai 4).Hubungan antara setiap spektrum gelombangdengan kerusakan batu pecah pada setiap variasinilai h disajikan pada Gambar 4 sampai 7, se-dangkan hubungan rasio h/H dengan kerusakanbatu pecah disajikan pada Gambar 8.
  7. 7. Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 15Tabel 1. Pengaruh tinggi gelombang pada elevasisejajar SWLSpektrumH(m)Kerusakan batu padaelevasi sejajardengan SWL (%)JSW3.86 16.12.68 13.31.56 5.6PM 3.86 14.72.68 6.11.56 1.4ITTC 3.86 13.82.68 9.41.56 0.3ISSC 3.86 14.82.68 3.41.56 0.3Tabel 2. Pengaruh tinggi gelombang terhadap pro-sentase kerusakan batu pada elevasi 2m dibawah SWLSpektrumH(m)Kerusakan batu padaelevasi 2mdi bawah SWL (%)JSW3.86 8.82.68 6.61.56 1.7PM3.86 7.72.68 2.51.56 0.2ITTC3.86 4.22.68 3.91.56 0.0ISSC3.86 3.12.68 1.31.56 0.2Gambar 2. Proses percobaan pada wave tankGambar 3. Model pada wave tank pada saat prosespercobaan4.2 Pengaruh Spektrum Gelombang Ter-hadap Kerusakan BatuBesarnya pengaruh perubahan tinggi gelombang(H) untuk tiap spektrum gelombang irregulerterhadap nilai prosentase kegagalan batu pecahpada permukaan cellular cofferdam dapat dibu-at korelasi dengan menghubungkan antara bi-langan nondimensional (gT2)/H dengan prosen-tase kerusakan batu pecah. Notasi H adalahtinggi gelombang, T periode gelombang, dan gpercepatan gravitasi.Tabel 3. Pengaruh tinggi gelombang terhadap pro-sentase kerusakan batu pada elevasi 1m dibawah SWLSpektrumH(m)Kerusakan batu padaelevasi 1mdi bawah SWL (%)JSW3.86 2.32.68 1.61.56 0.5PM3.86 1.72.68 0.31.56 0.0ITTC3.86 1.72.68 0.31.56 0.0ISSC3.86 1.92.68 0.31.56 0.2Tabel 4. Pengaruh tinggi gelombang terhadap pro-sentase kerusakan batu pada elevasi 1m diatas SWLSpektrum H(m)Kerusakan batu padaelevasi 1mdi atas SWL (%)JSW3.86 9.82.68 6.11.56 4.3PM3.86 9.12.68 4.81.56 0.0ITTC3.86 8.32.68 1.71.56 0.0ISSC3.86 8.62.68 2.91.56 0.0Grafik hubungan antara pengaruh tinggi gelom-bang pada spektrum gelombang irreguler de-ngan prosentase kerusakan batu pecah padapermukaan Cellular Cofferdam (Gambar 4 - 7)menunjukkan bahwa energi yang dihasilkan tiapspektrum gelombang akan mengalami pening-katan seiring dengan peningkatan tinggi gelom-bang (H). Spektrum gelombang JONSWAPmempunyai pengaruh terbesar terhadap keru-
  8. 8. 16 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17sakan batuan pelindung pada permukaan Cel-lular Cofferdam. Pengaruh ini terjadi pada seti-ap perubahan elevasi pada model.-20246810120 20 40 60 80 100 120 140 160 180(gT^2) / H%KerusakanBatuJONSWAPITTCISSCPMGambar 4. Hubungan antara pengaruh spektrumterhadap prosentase kegagalan batupada elevasi 1m di atas SWL-505101520250 100 200(gT^2) / H%KerusakanBatuJONSWAPITTCISSCPMGambar 5. Hubungan antara pengaruh spektrum ter-hadap prosentase kegagalan batu sejajardengan SWL-2024681012140 50 100 150 200(gT^2) / H%KerusakanBatuJONSWAPITTCISSCPMGambar 6. Hubungan antara pengaruh spektrum ter-hadap prosenatse kegagalan batu pada e-levasi 1m di bawah SWLApabila dibandingkan dengan spektrum gelom-bang ITTC, PM maupun ISSC spektrum gelom-bang JONSWAP menyebabkan prosentase ke-rusakan batu yang lebih besar, yaitu 9.8% padaelevasi 1m di atas SWL, 16% pada elevasi seja-jar dengan SWL, 8.75% pada elevasi 2m di ba-wah SWL, dan 2.3% pada elevasi 5m di bawahSWL. Hal ini disebabkan karena energi yang di-hasilkan dari spektrum gelombang JONSWAPlebih besar jika dibandingkan dengan spektrumgelombang yang lainnya, yaitu sebesar 53.8kg.dt/m. Spektrum gelombang yang menyebab-kan kerusakan paling kecil adalah ISSC, yaitu8.5% pada elevasi 1m di atas SWL, 14% padaelevasi sejajar SWL, 3.1% di bawah SWL,1.8% 2m di bawah SWL. Hal ini disebabkankarena energi yang dihasilkan sebesar 0.61kg.dt/m.-0.500.511.522.50 50 100 150 200(gT^2) / H%KerusakanBatuJONSWAPITTCISSCPMGambar 7. Hubungan antara pengaruh spektrum ter-hadap prosenatse kegagalan batu pada e-levasi 2m di bawah SWL4.3 Pengaruh Nilai h/H Terhadap Pro-sentase Kerusakan BatuKorelasi antara rasio elevasi bagian atas strukturterhadap SWL dengan tinggi gelombang darimasing-masing spektrum (h/H) dan prosentasekerusakan batu pecah ditunjukkan pada Gambar8.Gambar 8. Hubungan antara pengaruh nilai h/H ter-hadap prosentase kerusakan batu untukberbagai spektrum gelombang
  9. 9. Pengaruh Spektrum Gelombang Terhadap...........(Wahyudi) 17Gambar 8 meunjukkan bahwa nilai h/H mem-punyai pengaruh yang besar terhadap prosen-tase kerusakan batu. Prosentase kerusakan ter-besar terjadi pada nilai h/H nol, sedangkan pro-sentase kerusakan terkecil terjadi pada nilai h/H1.28.Kerusakan batu pelindung pada breakwater ti-dak hanya disebabkan oleh besarnya tinggi ge-lombang, tetapi juga oleh posisi bagian atasstruktur terhadap SWL (h), serta rasio antara hterhadap besarnya tinggi gelombang (H), ataunilai h/H (Gambar 8). Oleh karena itu dalamaplikasi penggunaan cellular cofferdam di pera-iran Indonesia, berdasarkan nilai h/H hasil per-cobaan ini dapat digunakan referensi dalam halpenentuan posisi bagian atas struktur denganSWL (h).5. KESIMPULANBerdasarkan hasil percobaan dan analisa yangdilakukan, maka dapat diambil beberapa kesim-pulan seperti berikut.Energi yang dihasilkan tiap spektrum gelom-bang akan mengalami peningkatan seiring de-ngan besarnya tinggi gelombang. Semakin besartinggi gelombang, semakin besar pula energiyang dihasilkan dan sebaliknyaSpektrum gelombang JONSWAP mempunyaipengaruh yang besar terhadap prosentase keru-sakan batu pecah atau kegagalan dibandingkandengan spektrum gelombang P-M dan ITTC,sedangkan prosentase kerusakan batu terkecildiakibatkan oleh spektrum gelombang ISSC.Perubahan elevasi struktur terhadap Sea WaterLevel (SWL) mempunyai pengaruh yang cukupbesar terhadap prosentase kerusakan batu pecahpada permukaan Cellular Cofferdam, hubunganini dapat dilihat pada nilai h/H pada posisisejajar dengan SWL atau nilai h/H sama dengannol prosentase kerusakan batu pecah akanmencapai titik maksimum, dan akan memilikinilai yang minimum pada nilai h/H sebesar1.28. Sehingga pada nilai h/H 1.28 model amanuntuk digunakan.DAFTAR ACUANAdrianto, P. (1988), Penelitian Beach Reflec-tion Coefficient dari Wave Damper, La-boratorium Hidrodinamika, FTK-ITS.Laporan Penelitian Puslit, ITS.Bhattacharya, R. (1972), Dynamic of MarineVehicles. John Willy and Sons.CERC. (1984), Shore Protection Manual, USArmy, Vol I & II, Missisippi.Chakrabarti, S.K. (1987), Hydrodinamic of Off-shore Structure. Springer-Verlag.Dean, R.G.,and Dalrymple, R.A. (1991), WaterWave Mechanic for Engineers and Scien-tist. Series on Ocean Engineering Vol.2,World Scientific, Singapore.Galvin, C.J. (1964), Wave-Height Prediction forWave Generators in Shallow Water,Technical Memorandum No.4, US ArmyCoastal Engineering Research Center,Washington, D.C.Haryo, D.A. (1997), Metode Karakteristik Un-tuk Pemodelan Gelombang dan Arus diSelat Madura. Lembaga Penelitian ITS.Hughes, S.A. (1993), Physical Models and La-bolatory Techniques in Coastal Engi-neering. Advanced Series on Ocean E-ngineering Vol 7, World Scientific, Si-ngapore.Jenssen, T. (1984), Ocean Dynamic And Coas-tal Processes, CPCNizam (1987), Refleksi dan Transmisi Gelom-bang Pada Pemecah Gelombang BawahAir. Fakultas Teknik, UGM, Yogyakarta.Nuryuwono (1992), Perencanaan BangunanPantai Volume II. Pusat Antar Univer-sitas Ilmu Teknik, UGM, Yogyakarta.Nuryuwono (1996). Perencanaan Model Hi-drolik. Laboratorium Hidraulika dan Hi-drologi Pusat Antar Universitas IlmuTeknik, UGM, Yoyakarta.Pratikto, W.A, Haryo, D.A. dan Suntoyo.(1996), Perencanaan Fasilitas Pantaidan Laut. BPFE, Yogyakarta.Triatmodjo, B. (1996), Pelabuhan. Beta Offset,Yogyakarta.Widagdo, A.B. (1999), ”Pengantar Model Hi-drolik di Labolatorium”. Makalah Work-shop Teknik Kelautan, LPTP-BPPT, Yo-gyakarta.
  10. 10. 18 Jurnal Teknologi Kelautan Vol. 9, No.1, Januari 2005: 9-17

×