Studi Eksperimen; Analisa Redaman Gelombang pada Floating Concrete Breakwater tipe Catamaran Januar Saleh Kaimuddin 4306 100 057 Yoyok Setyo, ST. MT Dr. Ir. Suntoyo, M. Eng Department of Ocean Engineering Faculty of Ocean Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology
Latar Belakang Breakwater merupakan bangunan yang dibuat sejajar dengan pantai dan berada pada jarak tertentu dari garis pantai (Triatmodjo, 1999).Breakwater didesain bertujuan untuk memberikan perlindungan terhadap kerusakan pantai yang berada dibelakanganya dengan menghancurkan energi gelombang sebelum mencapai pantai.Pada beberapa tahun ini telah banyak penelitian yang mengembangkan struktur pantai penahan gelombang yang efektif yang dapat mereduksi energi gelombang serta memberikan keuntungan-keuntungan positif lainnya.Stuktur pantai penahan gelombang telah mengalami perkembangan yang signifikan.Belakangan ini struktur pantai breakwater telah dikembangan secara terapung yang disebut dengan Floating Breakwater.
Latar Belakang Perumusan Masalah Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah : 1. Berapakah nilai koefisien transmisi pada tiap-tiap variasi periode dan tinggi gelombang untuk setiap variasi konfigurasi floating concrete breakwater? 2. Bagaimanakah konfigurasi floating concrete breakwater yang optimum berdasarkan dari nilai koefisien transmisi dengan variasi periode dan tinggi gelombang?
Tujuan 1. Mengetahui nilai koefisien transmisi pada tiap-tiap variasi periode dan tinggi gelombang untuk setiap variasi konfigurasi floating concrete breakwater. 2. Mengetahui konfigurasi floating concrete breakwater yang optimum berdasarkan nilai koefisien transmisi dengan variasi periode dan tinggi gelombang.
Mulai
Studi Literatur a. Pengumpulan data floating breakwater buatan dari referensi, internet dan sumber lain b. Karakteristik dan teori gelombang
Persiapan percobaan a. Perancangan model floating concrete breakwater b. Pembuatan model floating concrete breakwater c. Desain eksperimen model d. Pengecekan peralatan laboratorium flume tank
Metodologi A
Analisa Hasil Percobaan a. Output Wave Generator dari Lab. Flume Tank b. Pengolahan data di “Refana – Refraction Analysis” c. Pengolahan data di Matlab berupa “WabeLab”
Kesimpulan
Selesai Penyusunan Model Penempatan dan penyusunan model ke dalam wave flume
Pelaksanaan Percobaan (Pengambilan Data) Running model floating concrete breakwater buatan dengan variasi bentuk, periode, dan tinggi gelombang
A
Studi Literatur Perbandingan Literatur Dengan membandingkan jurnal-jurnal terkait untuk mendapatkan informasi yang sesuai berdasarkan kebutuhan penelitian (Tugas Akhir) Aktivitas
Dilakukan
Studi literatur
Perbandingan jurnal
Data gelombang
Pengambilan data
Analisa Rancangan
Variasi konfigurasi model
Koefisien-koefisien yang berpengaruh dalam redaman gelombang pada floating breakwater Data gelombang di laboratorium Perhitungan variasi konfigurasi model berdasarkan koefisien-koefisien yang berpengaruh dalam redaman gelombang
Principal Teori Referensi Model (Floating Breakwater) Pontoon Type
Persamaan Karakteristik Gelombang : Menghitung panjang gelombang (L)
Mencari L (Tsinker)
Hal-hal yang berpengaruh dalam redaman gelombang :
+ Panjang gelombang + Lebar breakwater + Draught (Sarat) Model + Kedalaman air laut
(L) (B) (Dr) (D)
Sehingga didapatkan L :
Principal Teori Menghitung koeffisien transmisi untuk rectangular breakwater
(Macagno)
Sehingga, tinggi gelombang transmisi :
Kt = Koefisien transmisi B = Lebar struktur L = Panjang gelombang d = Draught h = Kedalaman air
Percobaan 1. Perancangan Model
Percobaan
2. Pembuatan Model Membuat Cetakan Pengerjaan I
Pengerjaan II
Percobaan 3. Pengujian
Data laboratorium (Flume Tank) Ukuran Panjang Lebar Tinggi
= = =
Pembangkit Gelombang Sistem pembangkit Gelombang Periode gelombang Tinggi gelombang Kedalaman air
20 m 2.3 m 2.5 m
Jenis Plunyer Reguler/ireguler 0.5 - 3.0 detik 0.3 m (maksimum) 0.8 m (maksimum)
Rencana percobaan Tinggi gelombang bangkitan
=
Jenis gelombang
= irregular
3 cm 4 cm 5 cm
Percobaan
3.a. Pengujian Parameter Gelombang bangkitan Water depth D (cm) Model Width W (cm) Model Height H (cm) Model Draught Dr (m) Wave Height Hi (cm) Wave Period T (s) Skala model
Irregular Wave (Jonswap) 70 cm 30 cm 18.5 cm 11 cm 3, 4, 5 1.1, 1.2, 1.3 1 : 10
Tipe
Catamaran Floating breakwater
H (cm)
3
4
5
1.1
1.1
1.1
1.2
1.2
1.2
1.3
1.3
1.3
T (s)
Percobaan 3.b. Running
Output Running No
Eta 1
Eta 2
0.000
-2.33196
-0.29968
0.010
-2.27015
-0.36409
0.020
-2.2083
-0.3963
0.030
-2.0847
-0.4607
0.000 -1
0.040
-1.9920
-0.5251
-2
0.050
-1.8374
-0.5895
-3
0.060
-1.6829
-0.6862
0.070
-1.4975
-0.7828
0.080
-1.3120
-0.8150
0.090
-1.1575
-0.8472
0.100
-1.0339
-0.9116
Plot Data 3 2 1 Data Gelombang Kejadian (Eta 1)
0 0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
Data Gelombang Transmisi (Eta 2)
Analisa Data
(Pengolahan Data)
Aplikasi WaveLab (basic pemograman Matlab
Analisa Data
Model
1
2
3
Data input H (cm) T (s) 1.1 3 1.2 1.3 1.1 4 1.2 1.3 1.1 5 1.2 1.3 1.1 3 1.2 1.3 1.1 4 1.2 1.3 1.1 5 1.2 1.3 1.1 3 1.2 1.3 1.1 4 1.2 1.3 1.1 5 1.2 1.3
Hi (cm)
Ti (s)
Ht (cm)
Tt (s)
5.1368 4.9360 3.9342 6.1809 6.3283 6.7441 7.5227 7.1411 7.4963 5.0707 5.0140 5.2100 6.5799 6.4400 6.3722 7.4076 7.3785 7.8408 5.4887 5.1283 5.1768 6.6603 6.0990 6.8146 7.2905 7.1315 7.9241
1.6970 2.0473 2.2684 2.1676 2.1839 2.1690 1.9443 1.9783 2.2546 1.6992 1.9887 2.2091 2.1743 2.1778 2.1467 1.9028 1.8930 2.1764 1.6932 2.0536 2.1849 2.2001 2.1971 2.2974 1.9524 1.8915 2.2277
2.4368 3.0845 2.7301 4.6170 4.3497 4.9397 5.2851 5.5732 6.1233 2.4483 3.2826 3.3994 4.7071 4.9421 4.3536 5.3853 5.3389 6.2585 2.3502 2.9858 3.4355 5.2832 4.4761 5.4263 5.6242 4.9974 6.1507
1.9785 2.2493 2.3108 2.3636 2.3587 2.3702 2.0439 2.1028 2.4082 1.8529 2.1993 2.2720 2.3389 2.3579 2.3372 2.1430 2.1434 2.4017 1.8368 2.1181 2.3225 2.3796 2.3100 2.3469 2.0845 1.9553 2.3225
(Pengolahan Data)
Data hasil pengoperasian aplikasi WaveLab
Pembahasan Mencari Koefisien Transmisi Ketiga Model B/L 0.0804 0.0630 0.0555 0.0587 0.0581 0.0586 0.0672 0.0657 0.0559
S/L 0.0322 0.0252 0.0222 0.0235 0.0233 0.0235 0.0269 0.0263 0.0224
Kt (Eksperimen) 0.4744 0.6249 0.6939 0.7470 0.6873 0.7324 0.7026 0.7804 0.8168
Kt
B/L 0.0803 0.0653 0.0573 0.0585 0.0583 0.0594 0.0691 0.0695 0.0584
S/L 0.0241 0.0196 0.0172 0.0175 0.0175 0.0178 0.0207 0.0209 0.0175
Kt (Eksperimen) 0.4828 0.6547 0.6525 0.7154 0.7674 0.6832 0.7270 0.7236 0.7982
Kt
B/L 0.0803 0.0653 0.0573 0.0585 0.0583 0.0594 0.0691 0.0695 0.0584
S/L 0.0241 0.0196 0.0172 0.0175 0.0175 0.0178 0.0207 0.0209 0.0175
Kt (Eksperimen) 0.4828 0.6547 0.6525 0.7154 0.7674 0.6832 0.7270 0.7236 0.7982
Kt
(Software) 0.4999 0.6639 0.7648 0.7746 0.7129 0.7549 0.7193 0.8016 0.8362
Kt
(Software) 0.5029 0.6890 0.6848 0.7367 0.7922 0.7054 0.7440 0.7405 0.8154
Kt
(Software) 0.5029 0.6890 0.6848 0.7367 0.7922 0.7054 0.7440 0.7405 0.8154
Kt
(Numerik) 0.8972 0.9289 0.9419 0.9365 0.9374 0.9365 0.9213 0.9239 0.9412
Perhitungan Kt secara manual
(Numerik) 0.8975 0.9247 0.9388 0.9368 0.9370 0.9352 0.9179 0.9170 0.9370
Perhitungan Kt untuk rectangular breakwater (perhitungan matematis)
(Numerik) 0.8975 0.9247 0.9388 0.9368 0.9370 0.9352 0.9179 0.9170 0.9370
Perhitungan Kt hasil operasi software
Pembahasan Pengaruh Tinggi Gelombang Datang (Hi) terhadap Koefisien Transmisi (Kt) Nilai koefisien transmisi berbanding lurus dengan tinggi gelombang datang. Hal ini berarti semakin tinggi gelombang datang maka semakin besar koefisien transmisi yang dihasilkan. Begitu juga sebaliknya Jadi floating breakwater akan dapat mereduksi gelombang dengan besar jika periode gelombang datang kecil.
Pembahasan Pengaruh Periode Gelombang (T) terhadap Koefisien Transmisi (Kt)
hubungan periode gelombang (T) terhadap koefisien transmisi menunjukkan kecenderungan berbanding lurus. Hal ini berarti semakin besar periode gelombang maka semakin bersar pula koefisien transmisi yang dihasilkan. Begitu juga sebalikanya.
Pembahasan Pengaruh Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Transmisi (Kt)
kecenderungan transmisi gelombang terkecil ditemukan pada nilai wave steepness yang lebih besar. Hal ini memperlihatkan bahwa gelombang dengan angka kemiringan gelombang yang lebih kecil cenderung diteruskan dan membentuk gelombang transmisi yang yang lebih besar.
Pembahasan Pengaruh Perbandingan Lebar Kaki Relatif (2K) dengan Panjang Gelombang (L) terhadap Koefisien Transmisi (Kt) pengaruh lebar kaki relatif terhadap koefisien transmisi adalah berbanding terbalik. Dimana semakin lebar kaki struktur maka menghasilkan koefisien transmisi yang semakin kecil. Hasil pengamatan di atas relevan dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Tsinker (1995) yang menunjukkan besaran perbandingan lebar floating breakwater dengan panjang gelombang (wave length) berbanding terbalik terhadap koefisien transmisi yang dihasilkan.
Pembahasan Perbandingan Nilai Koefisien Transmisi Hasil Pengujian dengan Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya Peneliti Bondan
Tipe T-Block
(2012)
Eko
Pontoon
(2012)
Proposed (2013)
Model FloatingConcrete Breakwater Dimensi Relatif Material
Catamaran
Dimensi L
60cm
H
10 cm
W Skala
20 cm 1 : 10
Dimensi L
60 cm
H W Skala
15 cm 23 cm 1 : 10
Dimensi
Inti
stryrofoam
Kulit
lightweight concrete
Variasi Konfigurasi I-shape(0˚) V-shape (30˚) V-Rev (30˚)
Inti
stryrofoam
Konfigurasi
Kulit
lightweight
With Net
concrete
Without Net
Inti
-
Konfigurasi
Kulit
styrofoam
KA 9,0 cm
L
40 cm
H
18,5 cm
gypsum
KB 10,5 cm
W
30 cm
lightweight
KC 12,0 cm
concrete
Pembahasan Perbandingan Nilai Koefisien Transmisi Hasil Pengujian dengan Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya 1.0
1.0
0.9
0.9 0.8 0.7
0.7
0.6
0.6
0.5
Kt
Kt
0.8
0.4
0.5
0.3
0.4
0.2
V-Shape Pontoon-Net
0.3
I-Shape Catamaran-A
V-Rev Catamaran-B
Pontoon Catamaran-C
0.1
0.2
V-Shape
I-Shape
Pontoon
Catamaran-B
V-Rev
Pontoon-Net
Catamaran-A
Catamaran-C
0.0 0.5
1
1.5
2
Ti (detik)
Perbandingan pengaruh periode gelombang terhadap koefisien transmisi hasil pengujian dengan eksperimen Bondan (2012) dan Eko (2012).
2.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
B/L
Perbandingan pengaruh lebar struktur relatif terhadap koefisien transmisi hasil pengujian dengan eksperimen Bondan (2012) dan Eko (2012).
Pembahasan Perbandingan Nilai Koefisien Transmisi Hasil Pengujian dengan Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya Hubungan periode, lebar struktur relatif dan koefisien transmisi. Model
Interval T Interval B/L Interval Kt (detik)
V-Shape
0,92 – 1,09
0,16 – 0,11
0,64 – 0,79
I-Shape
0,84 – 1,04
0,20 – 0,14
0,57 – 0,62
V-Rev
0,90 – 1,16
0,17 – 0,10
0,81 – 0,92
Pontoon
1,22 – 1,48
0,10 – 0,07
0,83 – 0,80
Pontoon-Net
1,11 – 1,39
0,12 – 0,08
0,70 – 0,77
Catamaran-A
1,69 – 2,25
0,080 – 0,056
0,47 – 0,82
Catamaran-B
1,70 – 2,17
0,080 – 0,058
0,48 – 0,80
Catamaran-C
1,69 – 2,22
0,080 – 0,057
0,43 – 0,77
Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : Nilai koefisien transmisi berbanding lurus terhadap tinggi (Hi) dan periode gelombang datang (Ti). Hal ini menunjukkan nilai koefisien transmisi sangat dipengaruhi oleh besaran tinggi gelombang datang dan periode gelombang datangnya. Dimana koefisien transmisi akan bertambah apabila tinggi gelombang datang dan periode gelombang datang meningkat; Nilai koefisien trasmisi berbanding terbalik terhadap kemiringan gelombang (Hi/gT²) dan lebar kaki relatif (2K/L). Dimana nilai koefisien transmisi meningkat dengan berkurangnya besaran kemiringan gelombang serta lebar kaki relatif. Sebaliknya nilai koefisien transmisi menurun dengan bertambahnya besaran kemiringan gelombang dan lebar kaki relatifnya; dan
Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Kinerja floating concrete breakwater tipe katamaran dalam mereduksi gelombang adalah konfigurasi 3 (model C) dengan nilai Kt berkisar antara 0,428 – 0,777. Koefisien transmisi yang dihasilkan oleh model A berkisar antara 0,474 – 0,817 dan untuk model B memiliki koefisien transmisi antara 0,483 – 0,798. Efisiensi redaman gelombang pada kinerja model untuk konfigurasi model C mencapai 6,65 % lebih besar terhadap model A, sedangkan efisiensi redaman model C terhadap model B mencapai 6,48 %.
Kesimpulan dan Saran Saran Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, berikut beberapa saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya : Melakukan pengujian dengan variasi kedalaman air; Dalam hal mendapatkan akurasi data gelombang yang lebih baik, sebaiknya dipasang waveprobe lebih dari dua yang terpasang pada posisi di depan dan dibelakang struktur sehingga validasi dan kalibrasi menjadi lebih akurat. Untuk mendapatkan data gelombang yang lebih baik, sebaiknya dipasang waveprobe lebih dari dua. Semisal tambahan satu buah masing-masing di depan dan di belakang floating concrete breakwater. Sehingga validasi dan kalibrasi yang terjadi semakin sempurna.
Kesimpulan dan Saran Saran Melakukan penelitian lanjutan terhadap variasi jarak kaki catamaran floating breakwater dengan lebar kaki yang tetap. Melakukan penelitian lanjutan yang menganalisa stabilitas floating concrete breakwater dalam mereduksi gelombang. Hal ini berkenaan pula dengan mooring system (tali jangkar) baik gerakannya maupun kekuatan yang dibutuhkan untuk menahan floating concrete breakwater berada pada posisi yang tetap.
Terima Kasih Januar Saleh Kaimuddin 4306 100 057
[email protected] [email protected] www.bangjanusk.wordpress.com Pembimbing : Yoyok Setyo Hadiwidodo, S.T, M.T NIP. 197111051995121001 Dr. Ir. Suntoyo, M.Eng NIP. 19710723199512001
