PELATIHAN PENINGKATAN KEMAMPUANPELATIHAN PENINGKATAN KEMAMPUAN PERENCANAAN TEKNIS PENGAMANAN PANTAIPERENCANAAN TEKNIS PENGAMANAN PANTAI

PENGENALAN PERANGKAT LUNAK

CRESS dan ACES

Oleh:Oentoeng Kartono

November 2007

DEPARTEMEN PEKERJAAN UMUMDIREKTORAT JENDERAL SUMBER DAYA AIRDIREKTORAT RAWA DAN PANTAI

DAFTAR ISI

1 PERANGKAT LUNAK CRESS

1.1 Modul Program CRESS..................................................................................... 4

1.2 Contoh Aplikasi Hitungan dengan CRESS........................................................ 9

2 PERANGKAT LUNAK ACES

2.1 Functional Area (Area Kegunaan) dan Case (Kasus) dalam ACES.................. 17

2.2 Contoh Aplikasi Hitungan dengan ACES........................................................... 18

2.3 Transformasi Gelombang (Wave Transformation)............................................. 18

2.4 Desain Struktur (Structural Design).................................................................... 21

Gambar 1 Layar Utama program CRESS.................................................................. 3

Gambar 2 Membuka aplikasi CRESS........................................................................ 4

Gambar 3 Sketsa definisi difraksi gelombang............................................................ 9

Gambar 4 Hitungan difraksi gelombang dengan CRESS.......................................... 10

Gambar 5 Hitungan dispersi gelombang linear dengan CRESS................................ 12

Gambar 6 Distribusi intensitas tekanan gelombang................................................... 14

Gambar 7 Desain caisson metode Goda dengan CRESS......................................... 16

Gambar 8 Sketsa transformasi gelombang................................................................ 19

Gambar 9 Hitungan transformasi gelombang linear dengan ACES........................... 20

Gambar 10 Contoh output teks.................................................................................... 20

Gambar 11 Contoh output grafis.................................................................................. 21

Gambar 12 Sketsa definisi revetment sesuai dengan ACES....................................... 22

Gambar 13 Desain revetment tipe urugan................................................................... 23

1

PENGENALAN PERANGKAT LUNAK

CRESS DAN ACES

PENGANTAR

Hitungan besaran-besaran dalam teknik kelautan dan teknik pantai seperti gelombang, arus searah pantai (longshore current) dan proses fisik terkait memerlukan hitungan matematis, mulai dari yang sederhana sampai dengan bentuk persamaan matematik yang memerlukan penyelesaian dengan metode numerik. Contoh sederhana adalah hitungan tinggi gelombang di perairan dangkal jika tinggi gelombang di laut dalam diketahui. Dalam kasus tersebut hitungan tidak sederhana karena memerlukan trial and error, misalnya dengan metoda Newton-Raphson, Regula Falsi atau Bisection. Contoh lain adalah hitungan koefisien refraksi, koefisien shoaling gelombang non liniear dan difraksi gelombang.

Sebenarnya dengan menggunakan metode numerik tingkat elementer dan dengan bantuan bahasa pemograman seperti FORTRAN, BASIC, PASCAL, MATLAB atau C/C++ masalah tersebut dapat diselesaikan dengan mudah, bahkan sejak versi 5.0 Microsoft telah mengintegrasikan bahasa pemograman BASIC secara penuh ke dalam seluruh aplikasi MS Office dalam bentuk macro Visual Basic for Application (VBA) sehingga memungkinkan aplikasi MS Office seperti Excel dan Word, bahkan Power Point dapat diotomatisasi menjadi aplikasi berbasis antarmuka pengguna grafis (Graphical User Interface/GUI). Alternatif penyelesaian yang lain adalah metode analitis (konvensional) menggunakan kalkulator, tabel, nomogram dan diagram yang khusus dibuat untuk keperluan tersebut, namun demikian keberadaan suatu program komputer yang khusus dibuat untuk mengotomatisasi hitungan besaran-besaran tersebut di atas sesungguhnya akan sangat membantu dan mempercepat proses hitungan, terutama bagi para praktisi di lapangan.

Dua jenis perangkat lunak hitungan besaran-besaran dasar dalam Teknik Kelautan dan Teknik Pantai yang telah cukup dikenal dan luas penggunaannya adalah

1. Perangkat lunak CRESS

2. Perangkat lunak ACES

Pemilihan kedua paket program tersebut dalam pelatihan ini berdasarkan pertimbangan bahwa keduanya cukup dapat diandalkan dan pengoperasiannya relatif mudah.

2

1PERANGKAT LUNAK CRESS

CRESS adalah sistem analisis berbasiskan komputer interaktif. CRESS memiliki modul-modul untuk perhitungan teknik kelautan, teknik pantai, teknik sungai, tabel sifat-sifat material yang sering digunakan dalam bidang desain teknik kelautan/pantai dan geoteknik, serta program bantu untuk menghitung akar-akar persamaan suku banyak sampai dengan derajat 4.

CRESS dikembangkan atas kerjasama antara Delft University of Technology (TU Delft) UNESCO-IHE dan Netherlands Ministry of Public works (Rijkswaterstaat).

Pada saat ini program CRESS versi terbaru (Versi 4.0.1) dapat didownload secara gratis dari http://www.kennisbank-waterbouw.nl/cress dengan syarat melakukan registrasi (gratis) lebih dahulu untuk mendapatkan Username dan Password.

Layar Utama (main screen) CRESS pada saat pertama kali dijalankan diberikan pada Gambar 1. Dari Layar Utama pengguna dapat memilih bahasa (pada saat ini baru tersedia 3 bahasa: Belanda, Inggeris dan Spanyol) melalui menu Language dan mengatur percepatan gravitasi g melalui menu Rule.

Membuka aplikasi dilakukan dengan meng’klik’ tanda “+” di depan setiap nama modul

kemudian pilih aplikasi yang diinginkan (tanda ) dan ‘klik’ tombol Open rule seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 1 Layar Utama program CRESS

3

Gambar 2 Membuka aplikasi CRESS

1.1 Modul Program CRESS

CRESS terdiri dari 6 buah modul yang mana masing-masing modul terdiri dari sub-sub modul yang memiliki kegunaan spesifik. Karena aplikasi-aplikasi yang tersedia sangat besar, maka dalam pelatihan ini hanya akan dibahas beberapa contoh aplikasi-aplikasi yang berkaitan dengan bidang Teknik Kelautan dan Teknik Pantai. Bagi para peserta yang berminat lebih jauh dengan program CRESS, dapat mencoba sendiri aplikasi-aplikasi lainnya untuk mendapatkan informasi yang lebih detail.

Modul-modul dan aplikasi-aplikasi program CRESS (Versi 4.0.1) adalah,

1. Water Movement

Wind waves and swell

Wave/structure interaction

Wave forces:

− Without slope− With slope− Pressure force on a vertical wall

Wave transmission:

− Reef breakwater− Conventional breakwater

4

Aplikasi CRESS

− High permeable breakwater− Impermeable dam− Vegetation− Row of piles− Vertical breakwater− Small waves and relatively large freeboards− Smooth low crested structures− Rubble mound low crested structures− Wave transmission through piles− Wave transmission over low breakwater

Reflection:

− In case of slopes− Vertical constructions− Reflection

Wave rundown and wave runup:

− Wave rundown− Wave runup on sloping structures− Wave runup on rough slope – explicit formulae− Wave rundown on plane, smooth slopes− Wave rundown, porous slopes− Wave rundown acc. to Van der Meer

Overtopping:

− Vertical constructions: A retaining wall without quay A retaining wall on a quay A retaining wall behind a slope with or without berm Over vertical wall Overtopping during floods

− Dike runup and overtopping (extended routine)− Reshaping berm breakwaters− Overtopping per wave− Velocities and layer thickness in overtopping waves, outer slope− Velocities and layer thickness in overtopping waves, crest− Velocities and layer thickness in overtopping waves, inner slope− Overtopping over dikes

Waves near the shore

Refraction, energy decay and longshore currents

− Refraction parallel contourline− Longshore current by breaking waves at the shoreline

Shoaling waters

− Setup/Setdown: Regular waves Irregular waves

− Wave breaking: Maximum wave heights Breaker depth, shoaling and refraction

Diffraction

5

− Semi-infinite breakwater

Wavegrowth

Wave growth in varying water depth

Wave growth in constant water depth

Basics of waves

Dispersion relation

Propagating waves

Standing waves

Wave damping by bed friction

Orbital movement

Flow

Flow and structures

Spillway

Gate structures

Seepage flow through rock

Tidal Flow

Flow through closure gap

Pipe flow

Average flow velocity with laminar flow

Average flow velocity with turbulent flow

Long waves

Flow by seiches

Translation waves

Frequency of basin

Open channel flow

Trapezoidal profile

Determination of equilibrium depth:

− Roughness known− Roughness unknown

Water jets

Propeller jets

Main propeller

− Maneuvering ships

Sailing vessels

− Push barge convoy− RHK-and motor vessels

Inflow jets

In limited water:

− Jet from long chink (narrow opening) with bed friction− Jet from rectangular opening− Jet from long gap (approximation)

6

In unlimited water:

− Mixing layers− Free jets:

From wide gap From circle shaped pipe

Overflowing jets

Ice forces

Ice characteristics

Forces on vertical piles

Forces on vertical structures:

Ice velocity unknown

Ice velocity known

Period character number

Ice thickness

Frost number of Ijnsen

Ice dams

Forces by thermal expansion

Forces by wind and flow

Forces on slopes

Water levels

Wind setup (2)

2. Geotechnics

Soil mechanics

Active, passive and neutral soil pressure

Maximum forces on soil

Groundwater flow

Darcy

Non-phreatic

Partly phreatic

Phreatic water

Geotechnical stability

Retaining walls

Stability of dikes

Piping

3. Sediment Transport

Scour

Scour in free flowing water

Scour by jets

Scour behind sills and groynes

Local scour near flow narrowing structures

Scour downstream of a sill

7

Scour between river groynes

Scour by waves

In front of vertical wall

Scour during execution

Sand losses during sand closures

Sediment transport and morphology

Basic sediment transport calculation (currents)

Sand transport by waves

CERC’s Formula

Queens’ Formula

Gravel transport

Paintal

Mud transport and siltation

In harbour basins

Aeolian transport

River morphology

Coastal morphology

Density of water, settling of sediment

4. Material Characteristics

Berisi 19 jenis tabel sifat-sifat fisik material yang berguna dalam desain, antara lain: fluida, tanah dan batuan, logam, gas dan material konstruksi.

5. Structures

Protection against currents

Stone stability top layer bed protection

Stone stability bank and dike revetment

Protection against waves

Rock and stone structures

(31 aplikasi perhitungan armor a.l. Pilarczyk, V.d. Meer, Hudson, dll)

Other materials

Asphalt revetment

Filters

Hydraulic loads

Interface stability

Internal stability

Geotextiles

Caisson structures

Goda

On riprap berm

6. Mathematical Help Program

8

1.2 Contoh Aplikasi Hitungan dengan CRESS

(a) Difraksi Gelombang di belakang Struktur

Difraksi gelombang adalah transfer energi gelombang dalam arah lateral ketika gelombang menemui penghalang. Difraksi gelombang dihitung berdasarkan teori difraksi cahaya melalui celah. Penney dan Price (1952) menggunakan teori difraksi cahaya tersebut untuk menghitung difraksi gelombang di belakang struktur bangunan laut/pantai (groin, jetty atau pemecah gelombang).

Gelombang yang terdifraksi di belakang struktur, HD, dihitung dengan: ,

dimana KD adalah koefisien difraksi dan HI adalah gelombang yang belum terdifraksi. KD

dihitung dihitung dari

(1-1)

Integral Fresnel persamaan (1-1) tidak dapat dihitung secara analitik, karena itu memerlukan pendekatan dengan metoda numerik.

Sketsa definisi difraksi gelombang diberikan pada Gambar 3.

Gambar 3 Sketsa definisi difraksi gelombang

Dengan menggunakan program CRESS, hitungan numerik integral Fresnel akan diselesaikan secara otomatis sehingga tinggi gelombang terdifraksi dpat langsung diperoleh seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

INPUT (kotak berwarna terang):

Hi : Tinggi gelombang datang (m)

lokasi/tititk yang dihitung difraksinya,tinggi gelombang : HD=KD x HI

r

0

gelombang datang HI

semi-infinite breakawater

x

y

9

T : Perioda gelombang datang (detik)

d : kedalaman lokasi yang dihitung difraksinya (m)

: sudut gelombang datang (o)

x : jarak di belakang struktur (m)

y : jarak sebelah kiri/kanan pintu pemasukan struktur (m)

OUTPUT (kotak berwarna gelap):

Kd : koefisien difraksi (tanpa satuan)

r/L : jarak relatif titik difraksi

: sudut antara struktur dengan titik difraksi

Gambar 4 Hitungan difraksi gelombang dengan CRESS

(b) Hubungan Dispersi Gelombang Linear

Persamaan dispersi gelombang linear dinyatakan dengan,

Persamaan dispersi dapat ditulis kembali menggunakan definisi frekuensi angular dan angka gelombang,

(1-2)

dimana

= frekuensi angular = 2/L

k = angka gelombang = 2/T

h = kedalaman perairan

g = percepatan gravitasi

L = panjang gelombang pada kedalaman h

10

L0 = panjang gelombang laut dalam

Persamaan (1-2) tidak dapat diselesaikan secara langsung karena L terdapat pada kedua ruas persamaan, sehingga memerlukan penyelesaian secara iterasi (misalnya metode Bisection, Regula Falsi atau Newton-Raphson). Dalam hal terdapat tambahan kecepatan arus, perlu dibedakan antara periode gelombang yang diketahui pada titik tetap (T') dan periode yang dihitung dalam suatu sistem koordinat yang bergerak bersama-sama dengan aliran air (T). Karenan alasan tersebut dalam program CRESS hubungan dispersi dinyatakan dalam sistem koordinat bergerak.

Khusus dalam program CRESS dilakukan transformasi periode gelombang dari koordinat tetap ke sistem koordinat bergerak dengan:

(1-3)

dimana T' = periode gelombang pengamatan

Persamaan (1-2) diselesaikan dengan metode Newton-Raphson:

(1-4)

Untuk perairan dalam (h>0.5L) panjang gelombang didekati dengan:

(1-5)

dan untuk perairan dangkal (h<0.5 L) panjang gelombang didekati dengan:

(1-6)

Kecepatan fase gelombang didefinisikan sebagai:

(1-7)

Energi gelombang, tanpa arus, per satuan luas adalah:

(1-8)

Transfer energi rata-rata dalam arah penjalaran gelombang, per satuan waktu dan persatuan lebar (fluks energi gelombang) adalah:

dimana (1-9)

Kecepatan kelompok gelombang adalah: cg = nc

11

Dengan menggunakan program CRESS Water movement Wind waves and swell Basics of waves Dispersion relation, perhitungan dapat dilakukan secara otomatis.

Gambar 5 menunjukkan contoh aplikasi perhitungan parameter-parameter gelombang dan besaran terkait berdasarkan persamaan dispersi gelombang linear.

INPUT (pada Gambar 5 kotak berwarna terang):

T’ = periode gelombang

h = kedalaman perairan di mana parameter-parameter gelombang ingin dihitung

u = kecepatan arus

H = tinggi gelombang

= massa jenis air (laut)

OUTPUT (pada Gambar 5 kotak berwarna gelap):

Besaran-besaran gelombang yang dihitung adalah

T = periode gelombang (koordinat bergerak)

L = panjang gelombang pada kedalaman h

c, c’ = kecepatan rambat dan fase gelombang

E, F = energi dan fluks energi gelombang

cg = kecepatan kelompok (group) gelombang

Gambar 5 Hitungan dispersi gelombang linear dengan CRESS

(1) Hitungan Stabilitas Struktur (Metode Goda)

Contoh kedua untuk otomatisasi hitungan dengan program CRESS adalah desain struktur untuk menganalisis stabilitas struktur vertikal (caisson) di atas pemecah gelombang tipe

12

urugan (rubble mound) berdasarkan metode Goda. Struktur caisson perlu didesain untuk mengatasi gaya-gaya maksimum akibat gelombang tertinggi yang mungkin terjadi selama service-life-nya.

a. Tinggi Gelombang Rencana

Variasi tinggi gelombang dalam zona gelombang pecah dihitung berdasarkan transformasi gelombang tidak beraturan (irregular wave transformation) sesuai dengan metode Goda sebagai berikut:

dimana,

Ks = koefisien shoaling

H0’ = tinggi gelombang signifkan ekivalen di laut dalam

h = kedalaman perairan

L0 = panjang gelombang di laut dalam

= kemiringan pantai

Koefisien-koefisien 0, 1, …. dihitung sesuai dengan formula di bawah ini:

Koefisien-koefisien H1/3 :

Koefisien-koefisien Hmax :

Hitungan yang sama dapat dilakukan dengan program ACES di bawah Functional Area: Wave Transformation, Case: Irregular Wave Transformation (Goda’s Method). Dalam program CRESS, hitungan yang sama digabungkan dalam analisis stabilitas struktur caisson dengan metode Goda.

b. Intensitas Tekanan Gelombang

'

0

1/3 ' ' '0 0 1 max 0 0

: / 0.2,

min , , : / 0.2,

s o

s o

K H h LH

H h H K H h L

'

0

max 1/ 250 * ' * * ' '0 0 1 max 0 0

1.8 : / 0.2,

min , , 1.8 : / 0.2,

s o

s o

K H h LH H

H h H K H h L

13

Elevasi eksak puncak gelombang di sepanjang dinding vertikal seperti caisson sulit untuk ditaksir karena akan bervariasi dari 1.0H hingga lebih daripada 2.0H, bergantung pada kecuraman gelombang dan kedalaman air relatif. Untuk menjaga konsistensi dalam perhitungan tekanan gelombang, elevasi puncak gelombang dihitung dengan formula sederhana:

Distribusi tekanan gelombang pada penampang caisson diberikan pada Gambar 6. Tekanan gelombang maksimum p1 terjadi pada elevasi permukaan air rencana dan berkurang secara linear sampai elevasi * dan dasar struktur di mana intensitas tekanan gelombang ditunjukkan dengan p2.

Gambar 6 Distribusi intensitas tekanan gelombang

Intensitas tekanan gelombang dihitung dengan formula-formula berikut:

dimana

hb menyatakan kedalaman air pada lokasi sejauh 5H1/3 ke arah laut dari struktur caisson.

14

Gaya angkat ke atas pada dasar caisson adalah

dengan distribusi tekanan pada dasar struktur caisson berbentuk segitiga.

c. Analisis Stabilitas

Analisis stabilitas dilakukan dengan memeriksa kestabilan struktur caisson terhadap geser dan guling sebagai berikut:

Faktor Aman (Safety Factor) terhadap geser

Faktor Aman (Safety Factor) terhadap guling

dimana

Mp = momen total tekanan gelombang terhadap tumit caisson

Mu = momen total gaya angkat terhadap tumit caisson

P = tekanan total (lateral) gelombang per satuan panjang caisson

t = jarak horisontal antara pusat berat dan tumit caisson

U = gaya angkat total per per satuan panjang caisson

W = berat caisson per satuan panjang pada SWL

= koefisien gesekan antara dasar caisson dengan permukaan pemecah gelombang

Dengan menggunakan program CRESS Structures Caisson structures Goda,, maka desain caisson dengan metode Goda dapat dilakukan secara otomatis.

Gambar 7 menunjukkan contoh aplikasi CRESS untuk desain caisson dengan metode Goda.

INPUT (pada Gambar 7 ditunjukkan dengan kotak berwarna terang)

H0 = tinggi gelombang di perairan dalam

T = periode gelombang di perairan dalam

= sudut datang gelombang dari perairan dalam

h = kedalaman perairan di depan struktur caisson

d = kedalaman berm di depan struktur caisson

hcc = tinggi caisson (di bawah SWL)

hc = tinggi caisson (di atas SWL)

m = kemiringan dasar perairan di depan berm

c1 = berat jenis caisson (ballast component, bagian atas)

c2 = berat jenis caisson (ballast component, bagian bawah)

15

hfill = tinggi isian ballast (di atas SWL)

wc = lebar caisson

OUTPUT (pada Gambar 7 ditunjukkan dengan kotak berwarna gelap)

= runup vertikal maksimum terhadap dinding caisson

p1 = tekanan gelombang maksimum

p3 = tekanan gelombang di dasar caisson

p4 = tekanan gelombang di puncak caisson

slide = faktor keamanan terhadap geser

turnover = faktor keamanan terhadap guling

Gambar 7 Desain caisson metode Goda dengan CRESS

16

INPUT

2PERANGKAT LUNAK ACES

ACES adalah perangkat lunak terintegrasi untuk sistem analisis dan disain berbasis komputer interaktif dalam bidang Teknik Kelautan dan Teknik Pantai.

ACES mula-mula dikembangkan pada tahun 1995 oleh David A. Leenknecht, Andre Szuwalski dan Ann R. Sherlock untuk U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi. ACES semula dibuat untuk platform DOS yang terdiri dari 6 functional area. ACES platform DOS yang terakhir adalah versi 1.07f dan tersedia secara gratis (freeware), namun pada saat ini tidak dapat didownload lagi karena mulai tahun 1999 ACES dikembangkan dengan antarmuka pengguna grafis (GUI) untuk platform Windows dan diintegrasikan sebagai salah satu modul dalam paket program CEDAS yang merupakan program komersial (proprietary software).

Sampai dengan saat buku pedoman ini disusun, ACES yang terintegrasi dalam paket program CEDAS telah mencapai versi 4.03 dan dikembangkan dari 6 menjadi 8 functional area.

2.1 Functional Area (Area Kegunaan) dan Case (Kasus) dalam ACES

ACES versi 4.03 terdiri dari 8 functional area dan 34 case seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1 (Judul masing-masing functional area dan case dikutip sesuai dengan judul pada program).

Tabel 2.1 Area Kegunaan dan Aplikasi ACES

Functional Area Case

1. Wave Prediction

(Peramalan Gelombang)

Wind Adjustment and Wave Growth

Beta-Rayleigh Distribution

Extremal Significant Wave Height

Constituent Tide Record Generation

Near-surface Wind Speed

Holland ‘s Hurricane Wind Model

2. Wave Theory

(Teori Gelombang)

Linear Wave Theory

Cnoidal Wave Theory

Fenton’s Fourier Series Wave Theory

Wave Parameters

Solitary Wave Theory

3. Wave Transformation

(Transformasi Gelombang)

Linear Wave Theory with Snell’s Law

Irregular Wave Transformation (Goda’s Method)

Combined Reflection and Diffraction by a Vertical Wedge

Combined Reflection and Diffraction with a Uniform Grid

17

Tabel 2.1 (lanjutan)

4. Structural Design

(Desain Struktur)

Breakwater Design Using Hudson and Related Equations

Toe Protection Design

Non-breaking Wave Forces at Vertical Walls

Rubble Mound Revetment Design

5. Wave Runup

(Rayapan Gelombang)

Irregular Wave Runup on Smooth Slope Linear Beaches

Wave Runup and Overtopping on Impermeable Structures

Wave Transmission on Impermeable Structures

Wave Transmission Through Permeable Structures

Wave Setup Across Surf Zone

6. Littoral Processes

(Transpor Sedimen

Menyusur Pantai)

Longshore Sediment Transport (using deep water wave

conditions)

Longshore Sediment Transport (using breaking wave

conditions)

Longshore Sediment Transport (using CEDRS/WIS

Statistical Data)

Beach Nourishment Overfill Ration and Volume

Calculation of Composite Grain Size Distribution

7. Inlet Processes *)

(Proses Inlet)

Simplified Inlet Hydraulics

Wave-Current Interaction in Channel

8. Harbor Design *)

(Desain Pelabuhan)

Properties of Rectangular Basins

Vessel-generated Waves

Surging of Moored Vessel

*) Functional Area yang ditambahkan oleh paket program CEDAS.

2.2 Contoh Aplikasi Hitungan dengan ACES

Berikut diberikan 2 buah contoh kasus lapangan yang akan diselesaikan dengan ACES untuk menghitung besaran-besaran dasar dalam Teknik Kelautan dan Teknik Pantai.

(i) Transformasi Gelombang (Wave Transformation)

(ii) Desain Struktur (Structural Design)

2.3 Transformasi Gelombang (Wave Transformation)

Gelombang yang merambat dari perairan dalam menuju ke perairan dangkal akan mengalami transformasi dalam bentuk refraksi (wave refraction), pendangkalan (wave shoaling) dan gelombang pecah (wave breaking). Pengaruh refraksi dan pendangkalan dinyatakan dengan koefisien refraksi (KR) dan koefisien shoaling (KS) sehingga tinggi gelombang (H2 ) pada kedalaman d2 adalah

dimana H1 adalah tinggi gelombang yang diketahui (known wave) pada kedalaman d1.

18

Secara teoritis nilai H2 akan bertambah terus bersamaan dengan berkurangnya kedalaman d, namun akan dibatasi oleh tinggi gelombang pecah Hb yang terjadi pada kedalaman db, sehingga untuk menentukan tinggi gelombang maksimum yang mungkin terjadi (H2 max) harus dilakukan perhitungan secara trial and error.

Pada Gambar 8 disajikan sketsa transformasi gelombang sesuai dengan notasi yang digunakan dalam Program ACES.

Gambar 8 Sketsa transformasi gelombang

Proses hitungan tersebut di atas akan dilakukan secara otomatis dalam program ACES. Sebagai contoh penerapan akan dipilih Functional Area dan Case sebagai berikut (lihat Tabel 2.1):

Functional Area: Wave Transformation

Case: Linear Wave Theory with Snell’s Law

Aplikasi ini menghitung pendangkalan gelombang (wave shoaling) dan refraksi menggunakan Hukum Snellius dengan sifat-sifat fisik gelombang diramalkan berdasarkan teori gelombang linear. Penjelasan tentang teori gelombang dapat dilihat pada Buku 3: Pedoman Perencanaan Teknik Bangunan Pantai , Modul 2 Hidrodinamika Pantai.

INPUT (pada Gambar 9 ditunjukkan dengan kotak berwarna terang)

Satuan (Units): dipilih Metric atau English

Jenis Air (Water): dipilih Salt atau Fresh

cot = kemiringan pantai

H1 = tinggi gelombang (known wave)

T = perioda gelombang (known wave)

d1 = kedalaman perairan gelombang yang diketahui (known wave)

= sudut puncak gelombang (known wave), range: 0 O – 90O

d2 = kedalaman perairan gelombang yang dihitung (subject wave)

19

Gambar 9 Hitungan transformasi gelombang linear dengan ACES

OUTPUT berupa besaran-besaran gelombang yang telah mengalami refraksi dan shoaling pada kedalaman d2 (subject wave) dan pada perairan dalam (deep water wave), termasuk tinggi dan kedalaman gelombang pecah yang ditunjukkan dengan bagian yang berwarna gelap pada Gambar 2.3.

Output dalam bentuk teks dan grafis disajikan pada Gambar 10 dan Gambar 11.

Gambar 10 Contoh output teks

20

Gambar 11 Contoh output grafis

2.4 Desain Struktur (Structural Design)

Sebagai contoh penerapan akan dipilih Functional Area dan Case sebagai berikut (lihat Tabel 2.1):

Functional Area: Structural Design

Case: Rubble Mound Revetment Design

Aplikasi ini menghitung lapisan armor dan lapisan filter untuk konstruksi revetmen urugan, yaitu berat, ukuran, tebal lapisan dan gradasi ukuran. Juga dihitung rayapan gelombang (runup) yang mungkin terjadi pada lereng struktur revetmen.

Perhitungan berdasarkan formula stablitas armor riprap untuk gelombang monokromatik menurut Hudson sebagai berikut

dimana

W50 = berat median batu armor

wr = berat volume batu armor

wr = berat volume air

Hs = tinggi gelombang signifikan

Ns = angka stabilitas

21

Angka stabilitas Ns yang digunakan dalam ACES berdasarkan penelitian Ahrens dan Broederick (CERC Stablity Number) dan angka stabilitas berdasarkan penelitian Van der Meer dan Pilarczyk (Dutch Stability Number). Nilai yang terbesar dari kedua angka stabilitas tersebut oleh ACES digunakan untuk menghitung kebutuhan berat batu armor revetmen.

INPUT (pada Gambar 13 ditunjukkan dengan kotak berwarna terang)

Satuan (Units): dipilih Metric atau English

Jenis Air (Water): dipilih Salt atau Fresh

k = kriteria gelombang pecah 0.78 (gelombang pecah jika H/d > k)

Hs = tinggi gelombang signifikan di depan tumit struktur revetment

cot = kemiringan dasar perairan di depan tumit struktur revetment

ds = kedalaman perairan di depan tumit struktur revetment

cot = kemiringan lereng struktur revetment

wr = berat volume armor

P = koefisien permeabilitas

S = tingkat kerusakan (damage level)

Penjelasan rinci dari setiap parameter input di atas dapat dilihat pada ACES Technical Reference.

Sketsa definisi revetment sesuai dengan yang digunakan dalam program ACES disajikan pada Gambar 12.

OUTPUT berupa ketebalan lapisan armor dan lapisan filter serta distribusi ukuran butiran masing-masing lapisan (% lebih kecil berdasarkan berat berikut berat dan ukuran) yang ditunjukkan dengan bagian yang berwarna gelap pada Gambar 12.

Gambar 12 Sketsa definisi revetment sesuai dengan ACES

22

Gambar 13 Desain revetment tipe urugan

23

1.1 Modul Program CRESS..........................................................................................41.2 Contoh Aplikasi Hitungan dengan CRESS.............................................................92.1 Functional Area (Area Kegunaan) dan Case (Kasus) dalam ACES......................172.2 Contoh Aplikasi Hitungan dengan ACES.............................................................182.3 Transformasi Gelombang (Wave Transformation)...............................................182.4 Desain Struktur (Structural Design)......................................................................21

Gambar 1 Layar Utama program CRESS......................................................................3Gambar 2 Membuka aplikasi CRESS.............................................................................4Gambar 3 Sketsa definisi difraksi gelombang...............................................................9Gambar 4 Hitungan difraksi gelombang dengan CRESS..........................................10Gambar 5 Hitungan dispersi gelombang linear dengan CRESS..............................12Gambar 6 Distribusi intensitas tekanan gelombang...................................................14Gambar 7 Desain caisson metode Goda dengan CRESS........................................16Gambar 8 Sketsa transformasi gelombang..................................................................19Gambar 9 Hitungan transformasi gelombang linear dengan ACES.........................20Gambar 10 Contoh output teks......................................................................................20Gambar 11 Contoh output grafis....................................................................................21Gambar 12 Sketsa definisi revetment sesuai dengan ACES....................................22Gambar 13 Desain revetment tipe urugan...................................................................23

24