bab iv perhitungan perancangan

8/9/2019 Bab IV Perhitungan Perancangan

1/23

Perencanaan struktur pantai 4/2015

BAB IV

ANALISIS DAN PERHITUNGAN STRUKTUR

Pada bab ini membahas mengenai perhitungan perancangan struktur.Perhitungan dimulai analisa kondisi lingkungan meliputi perhitungan

pembangkitan gelombang akibat angin, perhitungan panjang fetch efektif,

perhitungan tinggi dan periode gelombang, perhitungan periode ulang,

perhitungan refraksi gelombang, perhitungan sedimentasi yang selanjutnya

menggambarkan kondisi perubahan garis pantai. Selanjutnya dilakukan

perhitungan dimensi struktur tersebut.

4.1. Lokasi Studi

Secara administrasi lokasi daerah studi adalah pantai di daerah Tuban yang

terletak pada daerah administrasi sebagai berikut :

a. Pantai : Tuban

b. Kecamatan : Tuban

c Kabupaten : Tuban

d. Propinsi : Jawa Timur

4.2. Per itu!"a! Pe#$a!"kita! Ge%o#$a!" o%e A!"i!

ntuk pembangkitan gelombang oleh angin, diperlukan data angin yang

diukur langsung diatas permukaan laut ataupun bisa juga diukur di darat didekat

lokasi peramalan yang kemudian dikon!ersi menjadi data angin di laut.

Kecepatan angin di laut diukur dengan anemometer dan biasanya dinyatakan

dalam knot. "ata angin dicatat tiap jam dan kemudian ditabelkan dengan

pencatatan angin jam jaman tersebut akan diketahui angin dengan kecepatan

tertentu dan durasinya, kecepatan angin maksimum yang berhembus.

Jumlah angin yang dicatat selama beberapa tahun pengamatan adalah

sangat besar. ntuk itu data tersebut harus diolah dan disajikan dalam bentuk

tabel atau diagram yang disebut mawar angin atau wind rose. Tabel dan gambar

mawar angin tersebut menunjukkan persentase kejadian angin dengan kecepatan

tertentu dari berbagai arah dalam periode waktu pencatatan. #erikut ini adalah

$$


2/23


data angin daerah Tuban yang diukur pada bulan September tahun %&&$ sampai

bulan 'ktober tahun %&&(.

"ari data angin diatas dapat diambil kesimpulan bahwa angin dominan

yang berhembus ke arah utara dan barat laut. Sehingga dapat diestimasi bahwa

angin yang berpeluang besar menimbulkan gelombang adalah angin yang

berhembus ke arah utara dan barat laut. Selanjutnya yang dipergunakan untuk

perhitungan adalah angin dari arah tenggara, selataan dan barat daya. #erikut ini

disajikan persentase arah kecepatan angin tiap arah dan tiap range kecepatan

tertentu, yang selanjutnya dipergunakan untuk menggambar wind rose.

"ari data persentase angin diatas, dapat digambarkan diagram mawar

angin. "engan kecepatan tertentu dari berbagai arah

)ambar $. * +ind rose

Sumber : Diolah Sendiri -

4.&. Per itu!"a! Pa!'a!" (et) E*ekti*

"idalam tinjauan pembangkitan gelombang di laut fetch dibatasi oleh

bentuk daratan yang mengelilingi laut. "i daerah pembentukan gelombang,

gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah angin yang sama tetapi juga

dalam berbagai sudut terhadap arah angin.

$


3/23


/etch dihitung dengan menggunakan % langkah , yaitu :

*. 0engukur panjang fetch berdasarkan gambar peta lokasi yang ada dan

menghitung panjang segmen fetch 1i dalam km-

%. 0enghitung besarnya fetch effektif dengan rumus

/eff 2

dimana :

/eff 2 fetch rerata efektif

1i 2 panjang segmen fetch yang diukur dari titik obser!asi gelombang

ke ujung akhir fetch

+ 2 de!iasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan

pertambahan 3 & sampai sudut sebesar $% & pada kedua sisi dari

arah angin

4rah angin yang berpengaruh terhadap fetch adalah arah angin dari arah

tenggara, arah selatan dan arah barat daya, oleh karena itu dapat dihitung nilai 5

nilai /eff sebagai berikut :

)ambar $.% /etch arah utara

sumber : Diolah sendiri)

$3

CosCos xi

.


4/23


tabel $. * Perhitungan fetch untuk arah tara &6

A!"i! Ara utara ,- a )os a /i s)a%e /i ,k# /i )os a

$% &,7$ ,$3 *,78 (,79 7,%993 &,8* %&,&8 39,$* *%79,9& *&9&,*%9& &,87 *&,3 39,$* 37 ,99 8$,83%$ &,(* 7,$3 39,$* $79,& $9%,**8 &,( 7,%* 39,$* $ 7,%& $9$,8%*% &,(8 7,&* 39,$* $$$, * $9$,8&3 &,(( 3,(% 39,$* $98,$( $93,&(& *,&& 3,& 39,$* 989,9% 989,9%3 &,(( 3,%7 39,$* 9(7, ( 9( ,$*

*% &,(8 3,$% 39,$* $&7,*& 9(8,%**8 &,( 3,87 39,$* $9 ,3$ $*$,9%%$ &,(* 3,3$ 39,$* $%*,& 98$,39& &,87 %,&8 39,$* *9*,(& **$,%993 &,8* 7,9* 39,$* $39, $ 97 ,&*$% &,7$ 3,7( 39,$* $9&, 3 9*(,(7 1&0 1 14 013

( e** 4 405&

)ambar $.9 /etch arah #arat aut %(%, 6

Sumber : Diolah Sendiri -

tabel $. % Perhitungan fetch arah #arat aut %(%, 6

$7


5/23


A!"i! Ara Barat Laut ,232. a )os a /i s)a%e /i ,k# /i )os a

$% &,7$ 7,33 39,$* $8 ,79 93&,(793 &,8* *&,7* 39,$* 37(,*$ $(,$99& &,87 %&,$* 39,$* *%($,%9 **%&,8$%$ &,(* (, 39,$* 3& , 8 9,%9*8 &,( (,(* 39,$* 3%8,$* (7,3*% &,(8 **,3% 39,$* 793,8$ 7%&,7$3 &,(( *%,%( 39,$* 77(,99 77 ,&3& *,&& %,&9 39,$* *%8,79 *%8,793 &,(( &,&& 39,$* &,&& &,&&

*% &,(8 &,&& 39,$* &,&& &,&&*8 &,( &,&& 39,$* &,&& &,&&%$ &,(* &,&& 39,$* &,&& &,&&9& &,87 &,&& 39,$* &,&& &,&&93 &,8* &,&& 39,$* &,&& &,&&$% &,7$ &,&& 39,$* &,&& &,&& 1&0 1 45- 0 4

( e** & 07 37&2

)ambar $.$ /etch arah #arat aut 9* 6Sumber : Diolah Sendiri -

tabel $. 9 Perhitungan fetch arah #arat aut 9* 6A!"i! Ara Barat Laut ,&1

$8


6/23


a )os a /i s)a%e /i ,k# /i )os a$% &,7$ &,&& 39,$* &,&& &,&&93 &,8* &,&& 39,$* &,&& &,&&9& &,87 &,&& 39,$* &,&& &,&&%$ &,(* *,8* 39,$* **$,77 *&$,8*8 &,( *&,*7 39,$* 3$$,(& 3*9,99*% &,(8 *%,$% 39,$* 787, 7 77&,933 &,(( *%,*3 39,$* 77*,&8 733,83& *,&& (,98 39,$* ($,8& ($,8&3 &,(( %&,83 39,$* *9%%,73 *9* , %

*% &,(8 *&,7$ 39,$* 38*,&$ 333,*3*8 &,( *&,(9 39,$* 3(9,&( 3 (,*7%$ &,(* 7, & 39,$* $7 , ( $9$,$79& &,87 3,88 39,$* $93,%7 977,8%93 &,8* 3,( 39,$* $$&,7* 9 3, $$% &,7$ ,8* 39,$* 938,$% %79,7( 1&0 1 3&&0 7

( e** 1&013

4.4. Per itu!"a! Ti!""i da! Periode Ge%o#$a!"

Tinggi dan periode gelombang dihitung berdasarkan formula menuru SP0

Shore Protection 0anual-,*(8$ !ol.* sbb :

;umus:

Hrms H s = $%.* L

W L

U

U R = =

N H

H avg &

%9.*7*.& W A U U =

9*

%

%**.9

=

AU

F t

Hrms H = 8&.**& Hrms H = 93.%*

.&$*&**%. F U H Ao = ( ) 99.&%*&%98.3 F U T Ao =

= N T

T avg &

==

N

iirms H N

H *

%*

"imana,

$(


7/23


< o 2 tinggi gelombang laut dalam m-

To 2 periode gelombang laut dalam s-t 2 durasi gelombang

4 2 faktor tegangan angin; 2 hubungan dan + kecepatan angin di darat dan laut-,

< rms 2 < root mean s=uare m-

< s 2 tinggi gelombang signifikan m-

+ 2 kecepatan angin diatas permukaan laut m-

2 kecepatan angin diatas daratan m-

* knot2&, * m>s

"ari perhitungan dengan formula di atas, di dapatkan parameter?parameter berikut perhitungan detail terlampir-

Tabel $.$


8/23


2004 2005 2006 2007 2008 2009 20100

2

4

6

8

10

12

Periode gelombang

)ambar $.3 Periode gelombang "aerah Tuban Tahun %&&$ 5 %&&(Sumber : Diolah Sendiri -

Selanjutnya dari data diatas harga tersebut digunakan untuk perhitungan periode

ulang gelombang.

4. . Per itu!"a! 8eriode u%a!" "e%o#$a!"

/rekuensi gelombang gelombang besar merupakan faktor yangmempengaruhi perencanaan bangunan pantai. ntuk menetapkan gelombang

dengan periode ulang tertentu dibutuhkan data gelombang dalam jangka waktu

pengukuran cukup panjang. "ata tersebut dapat berupa data pengukuran

gelombang atau data gelombang hasil prediksi berdasar data angin.

4. .1 Per itu!"a! ti!""i "e%o#$a!" 8eriode u%a!"

Salah satu metode untuk memprediksi gelombang dengan periode tertentu adalah

dengan menggunakan distribusi +eibull @A;@, *((%-. "alam metode ini

dilakukan untuk memperkirakan tinggi gelombang signifikan dengan berbagai

periode ulang. #erikut fungsi distibusi +eibull.

P ( H s H sm)= 1 m 0,2

0,27 k

N T + 0,2 +0,23 k

*


9/23


"imana,

m 2 nomor urut tinggi gelombang signifikan


10/23


T r 9 r H sr !r r H sr : 1.25 / r H sr ; 1.25 / r,ta u! ,ta u! ,# ,# ,#

*,3&( *,% 3 *,7&& &,3 7 &,$* %,&(3

1- %,9&9 *,%(9 %, $7 &,(8$ &,&9$ %, 91 %,7&8 *,9* 9,&$8 *,*78 ?&,*(% %,8%%2- %,((3 *,99* 9,$& *,9* ?&,9 9 9,&*$2 9,%*( *,9$9 9,38% *,$%% ?&,$78 9,*3$

- 9,(*% *,98& $, $ *,7 3 ?&,837 9,3%8

"idapat tinggi gelombang untuk tahun 2 *,% 3 m"idapat tinggi gelombang untuk *& tahun 2 *,%(9 m"idapat tinggi gelombang untuk * tahun 2 *,9* m

"idapat tinggi gelombang untuk %& tahun 2 *,99* m"idapat tinggi gelombang untuk % tahun 2 *,9$9 m"idapat tinggi gelombang untuk & tahun 2 *,98& m

4. .1 Per itu!"a! 8eriode "e%o#$a!" 8eriode u%a!"

"engan menggunakan metode interpolasi

y= y0 +( x x0) y1 y0 x1 x0

"imana !ariable C sebagai tinggi gelombang, dan !ariable y sebagai periode

gelombang. 0aka di dapatkan

Tabel $.7


11/23


4. . A!a%isa Pasa!" Surut

"ata pasang surut diperlukan untuk menentukan ele!asi muka air rencana,

dimensi bangunan pantai dan untuk keperluan studi hidraulika sungai. "ari data

pasang surut sebelah timur Surabaya, didapatkan konstanta konstanta berikut ini :

Tabel $.8 konstanta pasang surut


12/23


- Muka surutan - MLWL dan LLWLF& 2 3& cm 0 + 2 F&? 0%GS%-

2 &,3&& m 2 9$ cm- Tinggi muka air laut rata-rata (MSL) 2 &,9$& m

0S 2 F& + 2 F&? 0%GS%-? '*GK*-2 3& cm 2 * cm

&,3 m 2 &,* & m- MHWL dan HHWL - HAT (Tinggi pasang surut)0


13/23


: panjang gelombang pada kedalaman yang ditinjau m-

@ : cepat rambat gelombang pada kedalaman yang ditinjau m>s-

s-

Kr : koefisien refraksi

Ks : koefisien pendangkalan

aoD : sudut yang terbentuk antara puncak gelombang dengan kontur laut

aD :sudut yang terbentuk antara puncak gelombang dengan kontur dasar laut

pada kedalaman yang ditinjau

T : periode ulang gelombang

ntuk perhitungan refraksi yang dipergunakan adalah arah datang gelombang dari

utara saja.


14/23


< b

O 2 d bmin > < b

@ b 2 g C d b -&.

dimana :

< b

2 batas bawah dari nilai d b > < b

< b 2 tinggi gelombang pecah

@ b 2 cepat rambat gelombang pecah

g 2 percepatan gra!itasi

d b 2 kedalaman gelombang pecah

"ari data perhitungan gelombang pecah di atas, maka didapatkan :

Tinggi gelombang pecah 2 *,73* m

Kedalaman gelombang pecah 2 %,% $ m

@epat rambat gelombang pecah 2 9,7 % m>s

"ari perhitungan tabel di atas dapat disimpulkan bahwa suatu bangunan

di pantai dengan kemiringan m 2 &,&& akan mengalami serangan gelombang

pecah jika kedalaman bangunan %,% $ meter

4.3. Per itu!"a! Sedi#e!tasi

ntuk mendapatkan gambaran tentang transpor sedimentasi yang

mempengaruhi garis pantai akibat gelombang, maka perlu adanya analisa transpor

sedimentasi. 4nalisa transpor sedimen dilakukan ketika sebelum dibangunnya

struktur pelindung pantai.


15/23


(((( C H g

)

cossin8. %

* =

s 2 K P *

dimana :

s 2 angkutan sedimen sepanjang pantai m 9> hari-

P* 2 komponen fluks energi gelombang sepanjang pantai pada saat pecah.

Q 2 rapat massa air laut kg>m 9-

< b 2 tinggi gelombang pecah

@ b 2 cepat rambat gelombang pecah m>s-

N b 2 sudut datang gelombang pecahK 2 konstanta &.$&*-

"iketahui data dari gelombang pecah sebagai berikut :

< b 2 %,% $ m

@ b 2 9,7 % m>s

N b 2 &&

Q 2 *.&% kg>m9

g 2 (.8* m>s

maka dapat dihitung nilai P * dan s :

P* 2 3,37( ton?m>hari>m

s 2 %,378 m 9>hari

4.1-. A!a%isis Peru$a a! Garis Pa!tai

4nalisis perubahan dilakukan dengan metode komar. "imana formula yangdigunakan adalah

x*

d t &

=

*

x & &

i ii = +*tan ((C( H( g ) l

cossin

8

%=

oioi

(

tantan*tantan

tan +=

8


16/23


"imana,

a& = sudut datang gelombang pecah

dC = jarak antar pias

dt = perbedaan waktu

T = periode gelombangg = gaya gra!itasi


17/23


Perancangan detail struktur re!etment ini meliputi banyaknya lapisan pelindung,

jenis batuan yang akan digunakan serta berat batuan tersebut

4.11.1 @e!is Ba a!

Jenis bahan yang digunakan dalam perencanaan ini adalah batu alam bersudut

kasar.


18/23


(or#u%a0

Sb= 0,535 Hb2 /3

g1 /2 T

Sw = 0,19 (1 2,82 Hbg T 2) Hb"imana,

Sw 2 +a!e Set up di daerah gelombang pecahSb 2 +a!e Set down di daerah gelombang pecahT 2 Periode gelombangs%

-Tabel $.*& Perhitungan ele!asi muka rencana

4rah


19/23


Rr 2 #ilangan Rrribaren2 Sudut kemiringan sisi #reakwater

< 2 Tinggi gelombang di lokasi bangunan akibat refraksi dan shoaling-o 2 Panjang gelombang di laut dalam

;u 2 ;un p gelombang;u>< 2 didapat dari gambar 7.99 run up gelombang pada buku teknik pantai-

Tabel $.**


20/23


4.11.5 Berat Butir La8is Pe%i!du!"

"imana,B 0,913 2 ebar puncak n 2 2 Jumlah butir batu

k 1,15 2 Koefisien lapis armor W 0,12 2 #erat butir armor

r 2,650 2 #erat jenis armor

4.11.5 Te$a% La8is Pe%i!du!"

9*

=r

l

W $ nt

dimana,n1 2 Jumlah lapis batu dalam lapis pelindungk 2 Koefisien lapis armor W 2 #erat butir armor lapis *

W/10 2 #erat butir armor lapis %W/200 2 #erat butir armor lapis dasar

r 2 #erat jenis armor t3 2 Tebal lapis lindung lapis *t2 2 Tebal lapis lindung lapis %t1 2 Tebal lapis lindung lapis dasar

Tabel $.*$


21/23


n1 2 Jumlah lapis batu dalam lapis pelindungk 2 Koefisien lapis armor W 2 #erat butir armor

W/10 2 #erat butir armor lapis %W/200 2 #erat butir armor lapis dasar

N 3 2 Jumlah butir batu pelindung lapis * tiap *& m%N 2 2 Jumlah butir batu pelindung lapis % tiap *& m%N 1 2 Jumlah butir batu pelindung lapis dasar tiap *& m9 r 2 #erat jenis armor

Tabel $.*


22/23


4.11.1- Reka8itu%asi Per itu!"a!

Tabel $.*3 ;ekapitulasi perhitungan dimensi struktur

4.11.11 Toe Protection

Te$a% Kakit &,38 %9

Le$ar Kaki

# %< ? 9ds dengan 4ngka Stabilitas

sumber : Te$ni$ antai' %am(ang Triatmod,o -

3


23/23


"imana,

d s = d t = 1,05 meter

d 1= d s t = 0,35 meter

d 1d s

= 0,351,05

= 0,35

"ari kur!a diatas, didapatkan nilai Bs 9 adalah *

W = r .H 3

Ns3 (Sr 1 )3 =

2,65 0,819 3

15 (2,585 1 )3= 0,01 ton

Jadi, pada bab ini, data lingkungan diolah menjadi data rencana berupa gelombang

rencana, periode rencana, dan parameter ele!asi muka air laut. Kemudian dari

data rencana tersebut diolah dan menghasilkan pengaruh lingkungan yang

berdampak pada kerusakan yangterjadi. "ari sana dimensi dari re!etment dapat

dihitung. 4dapun detail hasil perhitungan adalah sebagai berikut :

*. Tinggi re!etment rencana adalah %,39 meter, dengan lebar &,(*9 meter, di

rencanakan sepanjang $&& meter

%. Perhitungan lapisan armor didapatkan, berat lapis armor lapis primer

adalah &,*% ton, &,&*% ton untuk lapis sekunder dan &,&&&3 ton untuk lapisdasar. Tebal lapis primer adalah &,(*9 meter, tebal lapis sekunder &,$ 8

meter. Jumlah armor yang direncanakan adalah **9 buah untuk lapis

primer, %$ buah untuk lapis sekunder, dan 983% buah untuk lapis dasar

9. Perhitungan kaki bangunan didapatkan berat lapis armor &,&* ton, tebal

kaki &,3 % meter, lebar kaki *,398 meter.

33

bab iv perhitungan perancangan

Documents