1
STABILITAS ARMOR BREAKWATER MENGGUNAKAN KANTONG BATUAN ARMOUR BREAKWATER STABILITY USING ROCK POCKETS
Imam Rohani, M. Arsyad Thaha, Chairul Paotonan Jurusan Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Makassar
Alamat Korespondensi Imam Rohani Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin Makassar, 90245 Hp : 081242333330 Email :
[email protected]
2
Abstrak Sistem perlindungan pantai yang sering digunakan adalah breakwater yang umumnya armor breakwater terbuat dari batu-batu ukuran besar dengan berat mencapai beberapa ton, sampai saat ini belum ada nilai koofisien stabilitas armor breakwater yang menggunakan kantong batuan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan parameter yang berpengaruh terhadap stabilitas, mendapatkan nilai koefisien stabilitas dan hubungan bilangan tak berdimensi terhadap stabilitas armor breakwater kantong batuan. Penelitian ini bersifat eksperimental dengan uji fisik yang dilakukan di saluran gelombang 2-D pada Laboratorium Teknik Kelautan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin dengan membuat beberapa konfigurasi model armor breakwater kantong batuan adalah periode gelombang, tinggi gelombang, berat kantong batuan, sudut kemiringan struktur. Skala model digunakan adalah 1 : 10, dengan tiga variasi kedalaman, yaitu 25 cm, 20 cm, dan 15 cm. Hasil penelitian menujukkan bahwa parameter yang berpengaruh adalah bilangan stabilitas kecuraman gelombang, kedalaman air relatif dan kemiringan struktur. Hasil yang diperoleh nilai koefisien stabilitas armor breakwater menggunakan kantong batuan pada ujung (kepala) bangunan breakwater kondisi gelombang tidak pecah untuk kemiringan struktur 45˚ nilai koefisien stabilitas 3.916, pada kemiringan struktur 60˚ nilai koefisien stabilitas 5.042. Dari analisis parameter tak berdimensi menunjukkan bahwa Semakin besar nilai bilangan stabilitas, kecuraman gelombang dan kedalaman air relatif akan diperoleh nilai koefisien stabilitas (KD) yang semakin besar dan sebaliknya semakin besar nilai kemiringan struktur breakwater akan menghasilkan nilai koefisien stabilitas (KD) semakin kecil. kata kunci : stabilitas, koefisien stabilitas , kantong batuan, breakwater.
Abstract Coastal protection system that is often used is the breakwater, generally armor breakwater made of stone, size and weigh up to several tons, up to now, value coefficient of damage armour breakwater using using rock pockets are unknown. The research is aimed to obtaining the parameters having the impact the stability, obtaining coefficient of damage and the relationship dimensionless number stability of armour breakwater using rock pockets. This was an experimental research with the physical test carried out in the wave chanel of 2D in Marine Engineering Laboratory, Faculty of Engineering, Hasanuddin university. Several configuration models of the armour breakwater using rock pockets are the wave period, wave height, rock pockets weight, slope of structures. Scale models used are 1: 10, with three variations of depth, which is 25 cm, 20 cm, and 15 cm. The research results indicates that the parameters which has the influence are the stability number, wave steepness, relative water depth and slope of structure. The results obtained coefficient of damage armour breakwater using rock pockets at the end (head) breakwater, of the unbroken wave condition for slope of structure 45˚, value coefficient of damage 3.916, for slope of structure 60˚, value coefficient of damage 5.042. From analysis dimensionless parameters, it can be concluded that the greater the value of the stability number, wave steepness and relative water depth will result in the value coefficient of damage (KD) greater and the greater the value slope of breakwater structure will result in the value coefficient of damage (KD) smaller Key words: stability, coefficient of damage, rock pocket, breakwater.
3
PENDAHULUAN Negara kepulauan Indonesia merupakan daerah yang kebanyakan tumbuh dan berkembangnya dimulai dari tepian pantai. Sistem perlindungan pantai yang sering digunakan adalah dengan pembuatan breakwater atau pemecah gelombang. Pada breakwater type sisi miring, umumnya struktur terbuat dari tumpukan batu alam yang bagian luarnya diberi armor atau lapis pelindung yang berfungsi menahan serangan gelombang. Armor terbuat dari batubatu ukuran besar dengan berat mencapai beberapa ton, atau menggunakan batu buatan seperti tetrapod, quadripod, tribar, hexapod, dolos, A-jack dan lain sebagainya. Hal ini menyebabkan pekerjaan breakwater relatif menjadi lebih mahal dalam pembuatannya Di daerah sekitar pantai terkadang sulit ditemukan batu yang memenuhi spesifikasi teknis armor breakwater. Bahan lokal yang mudah diperoleh adalah pasir dan batuan, sehingga diperlukan upaya yang dapat memenuhi syarat berat armor breakwater salah satu diantaranya dengan menggunakan kantong. Dalam perencanaan berat armor breakwater dihitung berdasarkan nilai koofisien stabilitas (KD) untuk berbagai jenis butir armor, namun sampai saat ini, belum ada nilai koofisien stabilitas (KD) yang dapat digunakan untuk menghitung angka stabilitas untuk jenis armor breakwater yang menggunakan kantong batuan. Beberapa penelitian terdahulu terkait stabilitas breakwater seperti (Fatnanta, 2011) karakter stabilitas pemecah gelombang kantong pasir tipe tenggelam, (Sriyana, 2009) formula angka stabilitas unit lapis lindung pemecah gelombang tipe gelombang tak pecah, (Fatnanta, 2007) stabilitas penahan gelombang kantong pasir bentuk guling, (Kinog, 2005) stabilitas armor pada breakwater tenggelam, (Meer, 1988) stabilitas armor kubus, dan tetrapod accropode. Hal tersebut diatas menjadikan penulis tertarik untuk melakukan penelitian tentang stabilitas armor breakwater menggunakan kantong batuan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan parameter yang berpengaruh terhadap stabilitas dengan analisa bilangan tak berdimensi dan mendapatkan nilai koefisien stabilitas (KD) armor breakwater menggunakan kantong batuan
BAHAN DAN METODE Penelitian yang dilakukan menggunakan metode eksperimental, simulasi fisik di saluran gelombang 2-D pada Laboratorium Teknik Kelautan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin dengan waktu penelitian bulan januari sampai dengan bulan mei 2013.
4
Bahan dan peralatan yang digunakan adalah saluran gelombang 2-D yang dilengkapi penggerak gelombang dengan panjang flume 18,45 m, lebar 1,22 dan tinggi 1,22 m, kantong batuan serta alat ukur untuk mengukur tinggi dan periode gelombang. Rangkaian simulasi yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan menempatkan kantong batuan pada flume, disusun sejajar dengan kemiringan tertentu dengan luas permukaan yang lebih kecil tegak lurus gelombang, tinggi struktur ditentukan 30 cm, penelitian ini pada breakwater di ujung kepala sehingga model diletakkan di pinggir flume. Setelah semua telah siap kemudian gelombang dibangkitkan. Parameter simulasi terdiri dari berat kantong batuan (
), kemiringan struktur (θ), kedalaman air (d), periode gelombang (T).
Sedangkan parameter yang diamati adalah tinggi gelombang datang (Hi) dan tingkat kerusakan kantong batuan (S). Data-data yang diperoleh dari penelitian ini akan diolah menggunakan analisa dimensi untuk memperoleh hubungan antar parameter yang akan menghasilkan bilangan tak berdimensi, dengan demikian hasil penelitian tersebut dapat digeneralisir (Yuwono, 1996). Metode analisa dimensi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Langhaar.
HASIL PENELITIAN Tinggi dan panjang gelombang Untuk mendapatkan tinggi gelombang dilakukan pengukuran tinggi gelombang di depan model sedangkan penentuan panjang gelombang (L) berdasarkan periode gelombang (T) dan kedalaman air (d) yang diperoleh dari waktu putaran piringan penggerak pengatur stroke pembangkit gelombang. Jumlah Kantong Tidak Bergerak, Bergerak dan Berpindah Untuk mendapatkan Jumlah Kantong Tidak Bergerak, Bergerak dan Berpindah Pengukuran dan pengamatan kerusakan dilakukan saat running gelombang hingga mencapai jumlah gelombang (N) = 300 gelombang, pembangkit gelombang di off-kan. Kerusakan model dibagi dalam tiga kriteria yaitu : tidak bergerak, bergerak tapi tidak berpindah, berpindah dari posisi semula dengan jarak tertentu (CERC, 1984). Nilai Koefisien Stabilitas (KD) dihitung berdasar pada standar kerusakan (S) 0 sampai 5 % (Hudson 1959). Hubungan tingkat kerusakan terhadap nilai KD ditunjukkan pada Gambar 1. Analisa dimensi Pengujian hipotesis pada penelitian ini dilakukan dengan analisa dimensi yaitu menentukan bilangan tak berdimensi dari parameter tak bebas dan parameter bebas yang diteliti dengan menggunakan metode Langhaar. Dari analisa dimensi diperoleh persamaan
5
pada penelitian ini :
.
kecuraman gelombang
Perbandingan
hubungan
parameter
terhadap kerusakan dan koofisien stabilitas (KD) dapat dilihat
pada Gambar 2.
PEMBAHASAN Dari hasil penelitian, data hasil eksperimen sebagian besar berada pada daerah penerapan teory gelombang airy pada laut transisi, parameter yang berpengaruh terhadap koefisien stabilitas (KD) armor breakwater menggunakan kantong batuan terdiri dari bilangan stabilitas
, kecuraman gelombang
, kedalaman air relatif
struktur
. Berdasarkan analisis bilangan tak berdimensi, dan regresi diperoleh
persamaan
dan kemiringan
Dari persamaan
diatas dapat disimpulkan bahwa Semakin besar nilai bilangan stabilitas, kecuraman gelombang dan kedalaman air relatif akan diperoleh nilai koefisien stabilitas (KD) yang semakin besar dan sebaliknya semakin besar nilai kemiringan struktur breakwater akan menghasilkan nilai koefisien stabilitas (KD) semakin kecil. Pada Gambar 2, menunjukkan kecenderungan tingkat kerusakan dan koefisien stabilitas (KD) Semakin besar nilai bilangan stabilitas, kecuraman gelombang dan kedalaman air relatif akan diperoleh nilai koefisien stabilitas (KD) yang semakin besar dan sebaliknya semakin besar nilai
kemiringan struktur breakwater akan menghasilkan nilai koefisien
stabilitas (KD) semakin kecil Hasil pengujian nilai koefisien stabilitas armor breakwater menggunakan kantong batuan pada ujung (kepala) bangunan breakwater kondisi gelombang tidak pecah, untuk kemiringan struktur 45˚ nilai koefisien stabilitas 3.916 dan pada kemiringan struktur 60˚ nilai koefisien stabilitas 5.042 Penelitian Fatnanta, (2007), tentang stabilitas kantong pasir pada kemiringan struktur 1 : 1,5 dan 1 : 2 perletakan struktur breakwater di lengan bangunan diperoleh nilai KD nilai paling rendah adalah 0.86, dan nilai KD tertinggi adalah sebesar 5,70. Penelitian Kinog, dkk. (2005) melakukan tentang stabilitas berbagai jenis armor, stabilitas kubus paling rendah dengan nilai KD minimum sekitar 5,00, sedangkan a-jack mempunyai nilai KD minimum sebesar 20,00. Berdasarkan CERC (1984), nilai koefisien stabilitas (KD) armor breakwater menggunakan kantong batuan untuk cot θ = 0.577 dan 1, berada diantara armor batu bersudut kasar dan tetrapod & quadripod pada nilai cot θ = 1.5 sampai 3. Hal ini menunjukkan bahwa kemiringan struktur breakwater menggunakan kantong batuan dapat didesign lebih tegak.
6
KESIMPULAN DAN SARAN Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa Parameter yang berpengaruh terhadap nilai koofisien stabilitas (KD) diperoleh dari bilangan stabilitas, kecuraman gelombang, kedalaman air relatif dan kemiringan struktur. Hasil yang diperoleh nilai koefisien stabilitas armor breakwater menggunakan kantong batuan pada ujung (kepala) bangunan breakwater kondisi gelombang tidak pecah untuk kemiringan struktur 45˚ nilai koefisien stabilitas 3.916, pada kemiringan struktur 60˚ nilai koefisien stabilitas 5.042. Dari analisis parameter tak berdimensi menunjukkan bahwa Semakin besar nilai bilangan stabilitas, kecuraman gelombang dan kedalaman air relatif akan diperoleh nilai koefisien stabilitas (KD) yang semakin besar dan sebaliknya semakin besar nilai kemiringan struktur breakwater akan menghasilkan nilai koefisien stabilitas (KD) semakin kecil. Dalam penelitian ini tidak semua parameter model diteliti, sehingga memungkinkan dilakukan penelitian lanjutan dengan variasi parameter jumlah gelombang, kondisi gelombang pecah, breakwater type tenggelam, perletakan armor breakwater pada lengan bangunan dan gaya interlocking antar armor.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis dengan tulus menyampaikan terima kasih kepada Dr. Ir. M. Arsyad Thaha, MT sebagai Ketua Komisi Penasihat dan Dr. Chairul Paotonan, ST. MT sebagai Anggota Komisi Penasihat, yang telah meluangkan waktunya dalam memotivasi dan membimbing penulis mulai persiapan penulisan, penelitian sampai dengan penyelesaian tesis ini, para dosen penguji atas saran dan masukannya sehingga penulisaan tesis ini selesai, kepada LPDP Departemen Keuangan Republik Indonesia yang telah membantu pendanaan pada riset tesis ini, serta semua pihak yang namanya tidak tercantum telah membantu penulis. DAFTAR PUSTAKA Ahrens, J,P. (1987). Characteristics of Reef Breakwaters. CERC Technical Report 87-17. Vicksburg. MS U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station CERC. (1984). Shore Protection Manual. Departement of The Army Waterway Experiment Station, Corps of Engineering Research Center, Fourth Edition, US Governtment Printing Office, Woshington, p. Fatnanta, F. (2011). Karakter Stabilitas Pemecah Gelombang Kantong Pasir Tipe Tenggelam. Jurnal Dinamika Teknik Sipil Fatnanta, F. (2007). Stabilitas Penahan Gelombang Kantong Pasir Bentuk Guling. Jurnal Teknik Keairan Hudson; Robert Y. (1959). Laboratory Investigation Of Rubble-Mound Breakwaters. Waterways and Harbor Division, Vol 85 No WW3. Kinog, (2005). Stabilitas Armor pada Breakwater Tenggelam. Jurnal Teknik Sipil
7
Meer, V,D. (1988). Rock Slopes and Gravel Beaches Under Wave Attack. Delft Hydraulic Publication No. 396, November 1988. Sriyana. (2009). Formula Angka Stabilitas Unit Lapis Lindung Pemecah Gelombang Tipe Gelombang Tak Pecah. LPTP BPPT Triatmodjo, B. (2011). Perencanaan Bangunan Pantai. Beta Offset Yogyakarta Vidal, C; Losada, M,A; Mansard, E,P,D. (1995). Suitable Wave-Height Parameter for Characterizing Breakwater Stability. J, Waterway, Port, Coastal, Ocean Eng., 121(2), ASCE. pp88-97 Yuwono, N. (1992). Dasar Dasar Perencanaan Bangunan Pantai. Laboratorium Hidrolika dan Hidrologi, PAU IT UGM, Yogyakarta. p. V-6.
8
LAMPIRAN
Gambar 1. Hubungan tingkat kerusakan (S) terhadap koefisien stabilitas (KD)
Gambar 2. Perbandingan hubungan kecuraman gelombang dan koefisien stabilitas KD
terhadap tingkat kerusakan
