BAB VII PERHITUNGAN STRUKTUR BANGUNAN PELINDUNG PANTAI 7.. Perhitungan Struktur Seawall Perhitungan tinggi dan periode gelombang signifikan telah dihitung pada Bab IV, data yang didapatkan adalah sebagai berikut: Arah datang gelombang dominan dari arah Barat Laut. Sudut datang gelombang 5 Tinggi dan periode gelombang signifikan H =,08 m T = 8,655 detik 7.. Penentuan Elevasi Seawall Dari perhitungan pasang surut yang telah dihitung pada Bab IV, diperoleh data sebagai berikut: HHWL =, m MHWL = 0,8 m MSL = 0,6 m MLWL = 0,9 m LLWL = 0, m Gambar 7.. Gambar Elevasi Pasang Surut Elevasi dasar seawall direncanakan pada LLWL yaitu +0,0 m dari dasar laut. Ketinggian muka air pada ujung bangunan seawall yang menghadap ke laut direncanakan sebesar HHWL = +,0 m dari dasar laut. 7.. Elevasi Muka Air Rencana Elevasi muka air rencana dihitung dengan rumus sebagai berikut: DWL = HHWL + h + SLR 6
Dimana : DWL : Elevasi muka air rencana h SLR : Kenaikan elevasi muka air karena badai (Wind set-up) : Kenaikan elevasi muka air laut karena pemanasan global (Sea Level Rise) Kenaikan Muka Air Karena Angin (Wind set-up) Untuk perhitungan Wind set-up, diambil data dari arah barat laut, Dari perhitungan gelombang rencana di bab IV, Hs =,08 m, Ts = 8,655 detik, kecepatan angin di laut (U W ) = 7,58 m/dtk d (kedalaman Laut Jawa berdasarkan peta lingkungan laut Bakosurtanal) = 0 m V = U W = 7,58 m/dtk Fetch pada arah dominan (barat laut) = 7 x 000 m Konstanta c =,5 x0 6 Maka besar wind set- up adalah : V h = Fc gd h = 0,m = 7 000,5 0 6 7,58 9,8 0 Sea Level Rise Peningkatan konsentrasi gas-gas rumah kaca di atmosfer menyebabkan kenaikan suhu bumi sehingga mengakibatkan kenaikan muka air laut. Perkiraan besar kenaikan muka air laut diberikan oleh gambar berikut : Gambar 7.. Perkiraan kenaikkan muka air laut 7
Dari gambar diatas didapatkan bahwa kenaikan muka air laut yang terjadi tahun 06 dengan perkiraan terbaik adalah cm = 0, m (direncanakan umur bangunan = 0 tahun). Sehingga didapatkan elevasi muka air rencana adalah sebagai berikut: DWL = HHWL + h + SLR DWL =, + 0, + 0, DWL = +, m 7.. Perhitungan Gelombang Rencana Dan Gelombang Pecah Untuk Seawall Pada saat gelombang menjalar dari perairan dalam ke pantai dimana bangunan pantai akan dibangun, maka gelombang tersebut mengalami proses perubahan tinggi dan arah gelombang. Perubahan ini antara lain disebabkan karena proses refraksi, difraksi, pendangkalan dan pecahnya gelombang. Keempat proses perubahan (deformasi) gelombang tersebut dapat menyebabkan tinggi gelombang bertambah atau berkurang. Oleh karena itu tinggi gelombang rencana yang akan dipergunakan dilokasi pekerjaan harus ditinjau terhadap proses ini. Tinggi gelombang rencana terpilih adalah tinggi gelombang maksimum yang mungkin terjadi dilokasi pekerjaan. Apabila gelombang telah pecah sebelum mencapai lokasi pekerjaan, maka gelombang rencana yang dipakai adalah tinggi gelombang pecah (H b ) di lokasi pekerjaan. Tinggi gelombang pecah ini biasanya dikaitkan dengan kedalaman perairan (d s ) dan landai dasar pantai (m). Apabila pantai relatif datar, maka tinggi gelombang pecah dapat ditentukan dengan rumus (CERC, 984): H b = 0,78d s Keterangan : H b = Tingi gelombang pecah (m) d s = Kedalaman air dilokasi bangunan (m) Dengan demikian tinggi gelombang rencana (H D ) dapat ditentukan dengan rumus : H D = Hb Elevasi dasar seawall direncanakan +0,0 m dari dasar laut. Ketinggian muka air pada ujung bangunan seawall yang menghadap ke laut direncanakan sebesar DWL = +, m dari dasar laut, sehingga didapatkan ds =, m. Dari penjelasan diatas, maka 8
untuk perhitungan gelombang rencana pada seawall Pantai Muarareja adalah sebagai berikut: d s = DWL =, m H b = 0,78.d s H b = 0,78., =,04 m H D = H b =,04 m 7..4 Perhitungan Elevasi Mercu Seawall Elevasi mercu bangunan dihitung dengan rumus sebagai berikut: Elevasi mercu = DWL + Ru + tinggi jagaan Dimana: DWL : Design water level (elevasi muka air rencana) Ru : Run-up gelombang Tinggi jagaan : 0,5,5 m Run-up gelombang Direncanakan: Jenis bangunan = seawall Lapis lindung = batu alam kasar Tinggi gelombang (H D ) =,04 m Kemiringan bangunan = : Lo =,56 T =,56 x 8,655 = 6,85 m Ir = tgθ ( H ) 0, 5 Lo 0,5 = 0, 5,04 6,85 = 5,0 Run up gelombang dicari dari gambar berikut : 9
Gambar 7.. Grafik Run Up Gelombang Ru =, H Ru =, x,04 =,5 m Elevasi Mercu = DWL + Ru + tinggi jagaan =, +,5 + 0,5 =,8 m,0 m 7.. Perhitungan Lapis Lindung 7.. Berat Butir Lapis Lindung Berat batu lapis lindung dihitung dengan rumus Hudson berikut ini. Untuk lapis lindung dari batu pecah bersudut kasar dengan n =, penempatan acak, gelombang telah pecah dan koefisien stabilitas (K D ) lengan bangunan =. Perhitungannya sebagai berikut: Lapis pelindung luar (armour stone) γ r H W = dimana K ( S ) cotθ D r S r γ r = γ γ r : berat jenis batu (,65 t/m ) γ a : berat jenis air laut (,0 t/m ) a 40
W =,65x,04,65 x( ) x,0 = 0,9 ton 00 kg Tebal lapis pelindung (t ) W t = n K γ r = x,5 x 0,9,65 = 0,97 m,00 m Lapis pelindung kedua (secondary stone) W 0,9 0 = 0 = 0,09 ton 0 kg Tebal lapis pelindung (t ) W t = n K γ r = x,5 x 0,09,65 = 0,45 m 0,5 m Lapis core layer W 0,9 00 = 00 = 0,0009 ton kg 7.. Lebar Puncak Seawall Lebar puncak revetment untuk n = (minimum) dan koefisien lapis (K ) =,5 adalah sebagai berikut: W B = nk = x,5 x γ r B =,45 m,5 m 0,9,65 7.. Jumlah Batu Pelindung Jumlah butir batu pelindung tiap satu satuan luas (0 m ) dan porositas = 7 dihitung dengan rumus sebagai berikut: N = A n K P γ r 00 x W 4
7,65 N = 0xx,5x 00 x 0,9 N = 8,7 buah 84 buah 7..4 Toe Protection Dari hasil perhitungan tebal lapis batu pelindung dan tinggi gelombang rencana diatas diperoleh:. Tebal lapis armour stone (t ) =,00 m. Tebal lapis secondary stone (t ) = 0,50 m. Tinggi gelombang rencana (H D ) =,04 m 4. Kedalaman air (d s ) =, m Maka perhitungan toe protection adalah sebagai berikut: Tinggi toe protection (t toe ) tebal lapis rata-rata (r) = t toe = r = 0,75 m Lebar toe protection t + t =,00 + 0,5 = 0,75 m B = H D H D diambil B = H D = x,04 =, m Berat butir toe protection (W toe ) W toe = N s γ H r ( ) S r γ r : berat jenis batu (,65 t/m ) H : Tinggi gelombang pecah N s : Angka stabilitas rencana untuk pelindung kaki Maka perhitungan berat butir toe protection sebagai berikut: d s =, m d = ds - t toe =, 0,75 = 0,58 m d d s 0,58 = = 0,44, Harga N s dapat dicari dari gambar 7.4 sebagai berikut : 4
Gambar 7.4. Angka stabilitas N s untuk pondasi pelindung kaki Harga N s diperoleh = 90 W = N s γ H r ( ) S r,65x,04 =,65 90,0 = 0,009 ton = 9 kg Berat batu lapis lindung toe protection dipergunakan kira-kira setengah dari yang dipergunakan di dinding tembok (0,5W).(Yuwono,004) W = 0,5 x 0,9 ton = 0,096 ton = 96 kg 00 kg Maka berat butir toe protection (W) diambil terbesar yaitu W = 00 kg. 4
W 00 kg W 00 kg Tanah Asli W 0 kg W kg geotextile W 00 kg Gambar 7.5. Dimensi Seawall Hasil Perhitungan (dalam cm). 44
7.. Stabilitas Struktur Desain seawall hasil perhitungan diatas adalah sebagai berikut: Tinggi seawall :, m Lebar seawall :,7 m Tinggi toe protection : 0,75 m Lebar toe protection :, m Data timbunan tanah : Ø = 0 0, γ a =,6867 t/m 7.. Perhitungan gaya gelombang dinamis hb =,04 m ds =, m Rm = x γ air x ds x hb = 0,5 x,0 x, x,04 Rm = 0,7 ton Momen gaya gelombang dinamis hb, 04 Mm = Rm x ds + = 0,7 x, + Mm =, tm 7.. Perhitungan gaya hidrostatis Rs = x γ air x (ds + hb) = 0,5 x,0 x (, +,04) Rs =,89 ton Momen gaya hidrostatis Ms = xγ x( ds hb) 6 air + = x,0x(, +,04) 6 Ms =,9 tm 45
7.. Perhitungan gaya dan momen X = 9.50 m X = 7.5 m X = 7.5 m X4 = 4.7 m 0.0 X5 =.4 m X6 = 0. m X7 =.74 m 4 A 5 6 7 75.0 50.0 7.6 6.4.5 480.0 50.0 640.0 8 X8 = 4. m Gambar 7.6. Sket Gaya Yang Bekerja Pada Seawall Tabel 7.. Perhitungan gaya dan momen yang terjadi Gaya Luas V H Lengan MV MH (m²) (ton) (ton) (m) (ton m) (ton m) 7,68 0,5 9,50 9,,40 6,6 7,5 45,47,40 6,6 7,5 45,47 4 0,4 7,4 4,7 5,89 5 0,56,48,4,84 6,58-4,9 0, -,0 7 0,84 -,,74 -,88 8 4,76-4,9 4, -0,77 Rs,89,9 Rm 0,7, Jumlah 50,6,6 76,05,6 46
Keterangan : V : gaya vertikal akibat berat sendiri (V = luas x γ batu ) H : gaya horizontal Lengan: jarak titik berat terhadap titik A, MV : momen vertikal (MV = V x Lengan) MH : momen horizontal 7..4 Kontrol stabilitas keseluruhan konstruksi ΣMV Stabilitas guling = > ΣMH = Stabilitas geser = 76,05,6 Σ Vxµ s ΣH = 04,7 > OK, 50,6x0, = = 4,0 >,5 OK,,60 7..5 Kontrol kapasitas daya dukung tanah Dari perhitungan daya dukung tanah seperti pada Bab IV, didapatkan nilai Q ult = 7,086 t/m, Perhitungannya adalah sebagai berikut: B MV MH B e = < V 6,70 76,05,6,70 = < 50,6 6 = -,05 <, OK, q a = Q 7,086 ult = = 8,54 t/m SF Q max = V e x 6 B B = 50,6 6,05 x x = 5,9 t/m < 8,54 t/m OK,,70,70 47
Q min = V e x + 6 B B = 50,6 6,05 x + x =,0 t/m < 8,54 t/m OK,,70,70 Dari perhitungan tersebut dapat digambarkan diagram tegangan tanah dasar dibawah konstruksi seawall, seperti ditunjukan pada gambar berikut ini:,0 t/m 5,9 t/m Gambar 7,7, Diagram tekanan tanah dasar yang terjadi 7..6 Perhitungan Penurunan (Settlement) Dari data-data mekanika tanah (lihat lampiran) diketahui: Berat volume tanah (γ a ) =,6867 t/m Kadar air (w) = 4,8% Berat jenis tanah (Gs) =,689 Porositas (n) = 55,56% Angka pori (e) =,50 Liquid limit (LL) = 76,0% Penurunan Seketika (Si) P seawall = γ batu x L x B =,65 x,7 x = 60,08 ton P toe = γ batu x L x B =,65 x,98 x = 7,897 ton P total = P seawall + P toe = 60,08 + 7,897 = 68,05 ton 48
q = Ptotal 68,05 = = 4,484 t/m L 5,89x alas µ Si = qxbx xiw Es Dimana : Si : penurunan seketika (cm) q : tegangan kontak (t/m ) B : lebar bangunan tiap meter µ : angka poisson (terlampir) Es : modulus elastisitas (terlampir) Iw : faktor pengaruh yang tergantung dari bentuk bangunan dan kekakuan bangunan (terlampir) µ Si = qxbx xiw Es 0, = 4,484xx x0, 95 = 0,09 m =,9 cm 00 Penurunan Konsolidasi (Scp) CcxH Po Scp = x Log + eo + P Po Dimana : Scp : penurunan konsolidasi Cc : compression indeks e o H P o P : angka pori tanah : tinggi lapisan tanah : muatan/tegangan tanah awal : tambahan tegangan tanah Po = (γ tanah x H) + (γ air x H) = (,6867 x ) + (,0 x ) =,767 t/m P = ( B + qxbxl+ z) x( L z) 4,484xx5, 89 = ( + ) x ( 5,89 + ) =, t/m dengan Z = x(h/) = x(/) = 49
Cc = 0,009 x (LL - 0) = 0,009 x (76, 0) = 0,595 Scp 0,595x,767 +, = x Log +,50,767 = 0,066 m = 6,6 cm Penurunan Total (St) St = Si + Scp =,9 + 6,6 = 8,5 cm Waktu Penurunan Cvxt Tv = H Dimana Tv = Faktor waktu Cv = Koefisien Konsolidasi = 0,00 cm /menit t = waktu H = tinggi lapisan tanah U = derajat konsolidasi (%) 0,00x5x65x4x60 Tv = = 0,556 00 Tv =,78 0,9log(00 U) 0,556 =,78 0,9log(00 U),78 0,556 Log(00 U) = =,46 0,9 00 U = 0,46 U = 00,8 = 77,8% S 5tahun = U x St = 77,8% x 8,5 = 6,65 cm Mencapai derajat konsolidasi 90% (Tv = 0,848) TvxH t = = Cv t = 8, tahun 0,848x00 0,00x65x4x60 50