ABSTRAK. Unjuk Kerja Bangunan Pemecah Gelombang Ambang Rendah Blok Beton Berkait

Transkripsi

1 ABSTRAK Unjuk Kerja Bangunan Pemecah Gelombang Ambang Rendah Blok Beton Berkait Permintaan yang tinggi akan batu pelindung dengan ukuran besar menimbulkan permasalahan teknis dan biaya pada saat pembangunan struktur pelindung pantai. Untuk menjawab kebutuhan tersebut, modifikasi batu buatan berupa blok beton berkait dikaji kinerjanya dalam menghadapi gelombang. Penguncian antar blok beton membuat kesatuan unit-unit tersebut stabil dalam menerima gempuran gelombang. Penggunaan blok beton berkait pada struktur pemecah gelombang ambang rendah dapat menjadi alternatif untuk mengurangi berat unit blok beton. Lokasi penelitian model fisik bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait dilakukan pada saluran 2 Dimensi Laboratorium Balai Pantai, Pusat Litbang Sumber Daya Air. Instrumen yang dipakai dalam penelitian ini adalah Saluran Flume 2 Dimensi, mesin pembangkit gelombang reguler, wave dumper, wave probe, komputer kendali dan model blok beton berkait dengan parameter yang diamati adalah perubahan elevasi muka air dan lebar puncak bangunan. Hasil penelitian menunjukkan peredaman energi gelombang dipengaruhi oleh dimensi bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait yang dicirikan oleh kedalaman air di atas puncak bangunan dan lebar puncak bangunan. Unjuk kerja bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait berdaya guna sebagai bangunan pelindung pantai bawah air pada elevasi muka air (h-d)/h = 0 dan lebar puncak B = 2.0 dengan koefisien transmisi 43,6% dan koefisien refleksi 34,7% Kata kunci: Bangunan Pemecah gelombang ambang rendah, koefisien transmisi dan koefisien refleksi. ix

2 ABSTRACT PERFORMANCE OF INTERLOCKING CONCRETE BLOCK TYPE SUBMERGED BREAKWATER High demands on relatively big sizes of armour sometimes can lead to both technical and cost-effective issues on coastal protection projects. To that end, a study has been carried out to investigate performance of interlocking concrete block as armour in withstanding wave action. The interlocking nature of each unit of these concrete blocks results in a stable armour. As implementation, the use of this type of concrete blocks as submerged breakwater can be an alternative in order to reduce the weight of unit armour. This experiment was conducted in the 2D wave flume of Laboratorium Balai Pantai, Pusat Litbang Sumber Daya Air. Facilities involved in the experiment are wave flume, regular wave generator, wave dumper, wave probe, computational machine, and concrete blocks scaled model. Parameters being observed are variation in water level and the width of the crest. Results show that wave energy are damped by the structure, dictated by the dimension of the concrete block breakwaters, which is characterized by water depth on top of the crest, and the width of the crest. The performance of this submerged breakwater is indicated by the transmission coefficient, and from the experiment, results show 43,6% of coefficient transmission, and, reflection coefficient is 34,7% at (h-d)/h = 0 and crest width B = 2. Keywords: Submerged breakwater, transmission coefficient, reflection coefficient x

3 DAFTAR ISI SAMPUL DEPAN...i PERSYARATAN GELAR... ii PERSETUJUAN PEMBIMBING... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI... iv SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT...v UCAPAN TERIMA KASIH... vi ABSTRAK... ix ABSTRACT...x DAFTAR ISI... xi DAFTAR TABEL...xv DAFTAR GAMBAR... xvi BAB I PENDAHULUAN...1 I.1 Latar Belakang...1 I.2 Rumusan Masalah...6 I.3 Tujuan Penelitian...6 I.4 Manfaat Penelitian...7 BAB II KAJIAN PUSTAKA Bangunan Pemecah Gelombang Bangunan pemecah gelombang dari aspek posisi terhadap garis pantai Bangunan pemecah gelombang dari aspek tipe struktur Gelombang...13 xi

4 2.2.1 Karakteristik gelombang Transmisi Gelombang Refleksi Gelombang Pemodelan Fisik Sebangun geometrik Sebangun kinematik Sebangun dinamik Analisis Dimensi Hasil Penelitian Sebelumnya...24 BAB III Metode Penelitian Persiapan Penelitian Fasilitas dan alat laboratorium Rancangan penelitian pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait Kalibrasi Pembuatan model Pelaksanaan Pengujian Batasan penelitian Pengujian model Hasil Pengujian...38 BAB IV Hasil dan Analisa Tinggi dan Periode Gelombang Koefisien Transmisi dan Koefisien Refleksi...40 xii

5 4.3 Parameter Tak Berdimensi Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi dan refleksi Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi Pengaruh kecuraman gelombang pada koefisien transmisi dan refleksi Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi pada lebar puncak bangunan B = 1, Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi pada lebar puncak bangunan B = 1, Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien transmisi pada lebar puncak bangunan B = 2, Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi pada lebar puncak bangunan B = 1, Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi pada lebar puncak bangunan B = 1, Pengaruh elevasi muka air pada nilai koefisien refleksi pada lebar puncak bangunan B = 2, Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi dan refleksi gelombang Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi pada lebar puncak bangunan B = 1, Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi pada lebar puncak bangunan B = 1, xiii

6 4.6.3 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap transmisi pada lebar puncak bangunan B = 2, Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap refleksi pada lebar puncak bangunan B = 1, Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap refleksi pada lebar puncak bangunan B = 1, Pengaruh Lebar Puncak Relatif B/gT2 terhadap refleksi pada lebar puncak bangunan B = 2, Penelitian Sebelumnya Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 25 cm Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 30 cm Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 35 cm Perbandingan data penelitian pada tinggi muka air 40 cm...70 BAB V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran...71 DAFTAR PUSTAKA xiv

7 Daftar Tabel Tabel 2. 1 Keuntungan dan kerugian dari tipe pemecah gelombang Tabel 3. 1 Nilai besaran skala tanpa distorsi...33 Tabel 3. 2 Skematisasi skenario model fisik 2-D Tabel 4. 1 Parameter yang berpengaruh untuk koefisien transmisi...42 xv

8 Daftar Gambar Gambar 2.1 Bangunan Pemecah Gelombang Gambar 2.2 Karakteristik Gelombang Gambar 3.1 Saluran Kaca Balai Pantai dan wave generator Gambar 3.2 Diagram alur perhitungan koefsien refleksi dan koefisien transmisi32 Gambar 3.3 Tampilan Isometrik model pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait Gambar 3.4 Penempatan Wave Generator, Wave probe dan Wave Dumper Gambar 4.1 Hasil running model pada saat h=20m Gambar 4.2 Filter data untuk metode zero-up crossing Gambar 4.3 Koefisien Transmisi Terhadap Elevasi Muka Air Gambar 4.4 Koefisien Refleksi Terhadap Elevasi Muka Air Gambar 4.5 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Transmisi pada lebar puncak 1,0 m Gambar 4.6 Hubungan kecuraman gelombang terhadap Koefisien Transmisi pada lebar puncak 1.5 m Gambar 4.7 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Transmisi pada lebar puncak 2,0 m Gambar 4.8 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Refleksi pada lebar puncak 1,0 m Gambar 4.9 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Refleksi pada lebar puncak 1.5 m xvi

9 Gambar 4.10 Hubungan Kecuraman Gelombang terhadap Koefisien Refleksi pada lebar puncak 2,0 m Gambar 4.11 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,0 m Terhadap Koefisien Transmisi Gambar 4.12 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,5 m Terhadap Koefisien Transmisi Gambar 4.13 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 2,0 m Terhadap Koefisien Transmisi Gambar 4.14 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,0 m Terhadap Koefisien Refleksi Gambar 4.15 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 1,5 m Terhadap Koefisien Refleksi Gambar 4.16 Pengaruh Lebar Puncak Relatif B = 2,0 m Terhadap Koefisien Refleksi Gambar 4.17 Perbandingan antara Kt measured dan Kt computed Gambar 4.18 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 5cm Gambar 4.19 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 10cm Gambar 4.20 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 15cm Gambar 4.21 Grafik perbandingan pada saat tinggi muka air 20cm xvii

10 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Erosi pantai bisa terjadi secara alami oleh serangan gelombang atau karena adanya kegiatan manusia seperti penebangan hutan bakau, pengambilan karang pantai, pembangunan pelabuhan atau bangunan pantai lainnya, perluasan areal tambak ke arah laut tanpa memperhatikan wilayah sempadan pantai dan sebagainya. Dampak dari erosi pantai ini dapat merusak kawasan pemukiman dan prasarana kota yang berupa mundurnya garis pantai (Triatmodjo, 1999). Secara alami, pantai berfungsi sebagai pertahanan alami terhadap gempuran gelombang. Akumulasi sedimen di pantai menyerap dan memantulkan energi yang terutama berasal dari gelombang. Apabila seluruh energi gelombang terserap maka pantai dalam kondisi seimbang. Sebaliknya, pantai dalam kondisi tidak seimbang. apabila muncul proses erosi dan akresi pantai yang selanjutnya menyebabkan kerusakan garis pantai. Besarnya gelombang yang dapat merusak daerah pantai adalah bersumber dari gelombang perairan laut dalam dan tergantung pada tinggi gelombang. Rambatan gelombang yang menuju pantai dari laut dalam akan mengalami perubahan bentuk struktur gelombang, akibatnya akan terbentuk tinggi gelombang yang besar dan akhirnya menjadi pecah. Apabila gelombang pecah tersebut dekat dengan pantai maka pantai yang tidak mempunyai perlindungan alami / buatan akan dengan mudah rusak (Triatmodjo, 1999). 1

11 2 Sebelum memulai memilih konstruksi bangunan pantai, adalah penting untuk mengidentifikasi dan memahami penyebab kerusakan daerah pantai baik akibat jangka pendek maupun jangka panjang. Salah satu metode penanggulangan erosi pantai akibat gelombang adalah penggunaan struktur pelindung pantai dimana struktur tersebut berfungsi sebagai peredam energi gelombang dan mengurangi energi gelombang di sisi darat struktur (Ranasinghe dan Turner 2006). Pengurangan energi gelombang yang menghantam pantai dapat dilakukan dengan membuat bangunan pemecah gelombang sejajar pantai ( offshore breakwater). Dengan adanya bangunan pemecah gelombang, gelombang yang datang menghantam pantai sudah pecah pada suatu tempat yang agak jauh dari pantai sehingga energi gelombang yang sampai di pantai cukup kecil. Dari posisi tinggi puncak bangunan terhadap elevasi muka air, breakwater dibedakan menjadi 2 macam yaitu breakwater yang tidak mengijinkan gelombang melimpas diatasnya dan breakwater ambang rendah yaitu struktur pelindung pantai yang dibangun sejajar pantai dengan bagian puncak berada di bawah air mendekati permukaan atau sedikit muncul di atas permukaan air rata-rata. (Shore Protection Manual, 1984) Usaha perlindungan pantai yang pengembangannya dititik beratkan untuk wisata, perencanaan perlindungannya tidak cukup hanya sekedar bertujuan untuk menjaga kerusakan pantai akan tetapi perlu dipikirkan tentang keaslian dan keindahan daerah pantai. Bangunan pengaman pantai yang dapat memenuhi tujuan tersebut diantaranya adalah pemecah gelombang ambang rendah (submerged breakwater)

12 3 karena puncak bangunan pemecah gelombang berada di bawah permukaan air sehingga tidak akan mengganggu keindahan pantai. Selain itu, apabila ada gelombang datang sebagian energi gelombang terserap/terpatahkan, sebagian akan dipantulkan/direfleksikan dan sebagian yang lain akan diteruskan sehingga di daerah pantai masih terjadi gelombang meskipun tidak begitu besar dengan demikian wisatawan yang datang ke pantai masih dapat menikmati gelombang pantai. Sila Dharma (1994), melakukan penelitian karakteristik hidraulik terumbu buatan terutama transmisi dan refleksi gelombang yang mengenai bangunan untuk material batu pecah sebagai bahan penyusun. Faktor pengubah yang diamati adalah tinggi gelombang datang (Hi), gelombang transmisi (Ht), kedalaman air (h), tinggi terumbu karang buatan (d), lebar puncak (B) dan periode gelombang (T). Pertimbangan utama yang harus diperhatikan dalam mengatasi permasalahan daerah pantai adalah usaha tersebut harus layak dari segi teknis, ekonomis dari segi biaya, ramah lingkungan dan bersifat estetik (untuk obyek wisata). Pemecah gelombang ambang rendah tumpukan batu pada umumnya membutuhkan batu pelindung ukuran besar dan jumlah yang banyak sehingga dalam pembangunannya memerlukan biaya yang cukup besar. Berat tiap butir batu dapat mencapai beberapa ton sehingga sulit mendapatkan batu seberat itu dalam jumlah yang sangat besar, untuk mengatasi permasalahan tersebut maka dibuat batu buatan dari beton dengan bentuk tertentu.

13 4 Batu buatan ini bisa dibentuk sederhana (kubus) yang memerlukan berat yang cukup besar, atau bentuk khusus yang lebih ringan tetapi lebih mahal dalam pembuatan. Batu buatan ini bisa berupa tetrapod, tribar, hesapod, dolos. Tetrapod mempunyai empat kaki yang berbentuk kerucut terpancung, tribar terdiri dari tiga kaki yang dihubungkan oleh lengan. Quadripod mempunyai bentuk mirip tetrapod tetapi sumbu-sumbu dari tiga kakinya berada pada bidang datar. Dolos terdiri dari dua kaki saling menyilang yang dihubungkan oleh lengan (Yuwono, 1992). Salah satu alternatif untuk mengurangi berat beton yang besar dalam satu unit blok beton adalah struktur pemecah gelombang tenggelam tipe blok beton berkait, dengan dilakukan penguncian ( interlocking) antara sesama blok beton sehingga didapat berat unit blok beton yang lebih ringan dan kuncian blok beton yang dapat menyebabkan blok beton tersebut stabil dalam menerima gempuran gelombang. Penggunaan material beton sangat ramah lingkungan karena dengan permukaan beton yang kasar maka biota laut seperti terumbu karang akan cepat hidup sehingga perlindungan pemecah gelombang kedepannya akan menjadi obyek wisata tambahan Armono dan hall (200 3), melakukan penelitian terumbu buatan bentuk kubah berlubang HSAR ( Hemispherical submerged artificial reef) dan menyatakan bahwa dalam jumlah yang besar HSAR dapat efektif mereduksi energi gelombang. Hal yang mempengaruhi reduksi gelombang antara lain pengaruh kedalaman air, tinggi gelombang datang dan periode gelombang. Selain

14 5 itu dalam penelitian juga diketahui penurunan ketinggian gelombang dipengaruhi oleh kecuraman gelombang, kedalaman penggenangan, dan geometri terumbu. Yuliastuti (2011) melakukan penelitian gelombang transmisi pada breakwater tenggelam dari bentuk L blok beton dengan desain parameter yang diubah yaitu tinggi dan periode gelombang, kedalaman air dan kedalaman peredaman. Peredaman gelombang menurun secara linear seiring peningkatan penggenangan. Dengan penggenangan yang lebih besar dari 40%, breakwater tidak melemahkan tinggi gelombang secara signifikan. Hamdani dkk (2015) juga melakukan penelitian gelombang transmisi pada breakwater tenggelam dari bentuk D blok beton dengan mendapatkan parameter yang berpengaruh transmisi gelombang untuk breakwater terendam yang menggunakan D-block interlocking adalah; Tinggi struktur (d -h) dibandingkan kedalaman air (d), panjang gelombang ( ) dibandingkan dengan lebar atas (B), dan kecuraman gelombang ( ). Efektifitas atau kinerja dari suatu pemecah gelombang dapat dilihat dari koefisien transmisi (Kt) gelombang tersebut. Koefisien transmisi didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi gelombang yang melewati bangunan dengan tinggi gelombang yang datang menerpa pemecah gelombang. Semakin besar nilai Kt, berarti semakin tidak efektifitas pemecah gelombang tersebut dalam meredam gelombang. Sebaliknya jika koefisien refleksi besar maka semakin efektif bangunan pemecah gelombang tersebut dalam mereduksi gelombang. Perubahan atau modifikasi dalam hal bentuk material blok beton, serta kemudahan dalam hal pelaksanaan perlu dilakukan untuk bisa mendapatkan

15 6 struktur pemecah gelombang tenggelam yang handal, lebih cepat dan mudah dari segi pelaksanaan konstruksi, serta apabila memungkinkan lebih murah dari segi pendanaan. Hal ini terutama akan sangat membantu proses konstruksi terutama untuk daerah yang tingkat ketersediaan material batu sangat rendah I.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang diatas maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Berapakah nilai koefisien transmisi dari bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait? 2. Berapakah nilai koefisien refleksi dari bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait? 3. parameter yang berpengaruh terhadap kinerja bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait? I.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui nilai koefisien transmisi gelombang akibat bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait. 2. Mengetahui nilai koefisien refleksi gelombang akibat bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait. 3. Mengetahui parameter yang berpengaruh terhadap transmisi dan gelombang akibat bangunan pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait.

16 7 I.4 Manfaat Penelitian Tesis ini diharapkan dapat memberikan konstribusi pada khasanah ilmu pengetahuan berupa metode pengamanan pantai akibat erosi dengan memberikan alternatif struktur pemecah gelombang ambang rendah blok beton berkait.