Manual Desain Pengaman Pantai SDC-R-90163-In

Aceh and Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning System Project

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai

November 2009 Sea Defence Consultants

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai

November 2009 SDC-R-90163

SEA DEFENCE CONSULTANTS www.seadefenceconsultants.com

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

ATA PENGANTAR  K ATA Buku ini dipersiapkan dengan “Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning System Project” di dalamnya, lebih jauh ditujukan terhadap SDC, dan merupakan bagian dari kerangka kerja dokumen ini. Kerangka kerja tersebut dan fungsi dari dokumen yang didalamnya dijelaskan secara lebih detil di bagian pendahuluan dan seharusnya bisa mengacu pada standard nasional dalam penanganan proteksi pantai sepanjang pantai Indonesia. Manual desain yang disajikan kepada anda memberikan sebuah peningkatan yang detil dari aturan desain dan perhitungan untuk jenis-jenis berbeda dari penanganan proteksi pantai. Manual tersebut ditujukan untuk para ahli pantai yang bertanggungjawab pada desain rinci pekerjaan pantai di Indonesia, dan dipadukan dengan Pedoman Perencanaan Bangunan Pengaman Pantai. Panduan ini menyediakan latar belakang informasi yang sangat berguna bagi para ahli pantai khususnya pada pertimbangan desain fungsional pekerjaan pantai. Untuk pemahaman yang menyeluruh, maka direkomendasikan untuk menggunakan keduanya, Buku Pedoman dan Manual tersebut.

SDC, November 2009

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

i

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

DAFTAR ISI Kata Pengantar ..................................................................................i Daftar Isi ........................................................................................ ii Definisi Parameter Pantai ................................................................... iv Daftar Gambar .................................................................................. v Daftar Tabel .................................................................................... vi Daftar Simbol...................................................................................vii Daftar Persamaan ............................................................................. ix 1

Pendahuluan ............................................................................ 1

1.1 1.2 1.3

Coastal protection in Indonesia ..................................................................................... 1 Manfaat dan kegunaan dari Pedoman dan Manual Desain....................................................... 2 Lay-out Manual ........................................................................................................ 3

2

Pengumpulan Data ..................................................................... 4

2.1 2.2 2.3

2.4

Pendahuluan............................................................................................................ 4 Batimetri................................................................................................................ 4 Kondisi hidraulis ....................................................................................................... 4 2.3.1 Data angin ................................................................................................... 4 2.3.2 Data gelombang............................................................................................. 4 2.3.3 Data pasut ................................................................................................... 5 2.3.4 Arus ........................................................................................................... 5 Hasil ..................................................................................................................... 6

3

Penanganan Lunak ..................................................................... 7

3.1

Rehabilitasi pantai dan bukit pasir ................................................................................. 7 3.1.1 Pendahuluan................................................................................................. 7 3.1.2 Vegetasi pantai dan bukit pasir .......................................................................... 7 3.1.3 Pemagaran pasir ............................................................................................ 9 Mangrove (Bakau)...................................................................................................... 9 3.2.1 Pendahuluan................................................................................................. 9 3.2.2 Pengurangan gelombang badai ..........................................................................10 3.2.3 Pengurangan dampak tsunami ...........................................................................10 Isian pasir pantai .....................................................................................................11 3.3.1 Pendahuluan................................................................................................11 3.3.2 Isian Pasir ...................................................................................................12

3.2

3.3

4

Penanganan Keras (di pantai) ..................................................... 16

4.1

Tembok laut ...........................................................................................................16 4.1.1 Pendahuluan................................................................................................16 4.1.2 Pertimbangan desain dan proses ........................................................................17 4.1.3 Tembok laut, tanpa pelindung dasar ...................................................................21 4.1.4 Tembok laut dengan lapisan pelindung dasar ( rubble mound ) .....................................30 Tanggul Laut (sea dike)..............................................................................................32 4.2.1 Pendahuluan................................................................................................32 4.2.2 Pertimbangan desain dan proses ........................................................................33 4.2.3 Tanggul laut, dengan lapisan pelindung ...............................................................36 4.2.4 Tanggul laut, dengan lapisan pelindung dan proteksi kaki khusus................................. 54

4.2

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

ii

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

4.3

4.2.5 Tanggul laut, tanpa peredam gelombang..............................................................56 Sea wall ................................................................................................................57 4.3.1 Pendahuluan................................................................................................57 4.3.2 Pertimbangan desain dan proses ........................................................................58 4.3.3 Seawall tumpukan batu...................................................................................61 4.3.4 Seawall tumpukan batu dengan kaki khusus...........................................................71

5

Penanganan Keras (lepas pantai) ................................................. 73

5.1

Groin....................................................................................................................73 5.1.1 Pendahuluan................................................................................................73 5.1.2 Pertimbangan desain dan proses ........................................................................74 Groin tumpukan batu ................................................................................................77 Skema layout ..........................................................................................................77 Detached breakwater lepas pantai ................................................................................85 5.3.1 Pendahuluan................................................................................................85 5.3.2 Pertimbangan desain......................................................................................86 5.3.3 Detached breakwater tumpukan batu..................................................................90

5.2 5.3

Daftar Pustaka ................................................................................ 98 Daftar Penerbit ............................................................................... 99 Lampiran A: Kondisi pantai ...............................................................100

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

iii

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

DEFINISI PARAMETER PANTAI

−

PESISIR (coast): Daerah darat di tepi laut yang masih mendapat pengaruh laut seperti pasang surut, angin laut dan perembesan air laut.

−

PANTAI (shore): Daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi dan air surut terendah.

−

DAERAH DARATAN (hinterland ): Daerah yang terletak di belakang areal pantai yang tidak mendapat pengaruh pasang surut dan perembesan air laut.

−

DAERAH LAUTAN (coastal area): Daerah yang terletak di atas dan di bawah permukaan laut dimulai dari wilayah pesisir yang masih mendapat pengaruh pasang surut, termasuk dasar laut dan bagian bumi di bawahnya.

−

GARIS PANTAI (shoreline): Garis batas pertemuan antara daratan dan air laut, dimana posisinya tidak tetap dan dapat berpindah sesuai dengan pasang surut air laut dan erosi pantai yang terjadi.

−

SEMPADAN PANTAI (back zone area): Kawasan tertentu di sepanjang pantai yang mempunyai manfaat penting untuk mempertahankan kelestarian fungsi pantai; minimal 100 m dari titik pasang tertinggi kea rah daratan.

−

LAUT LEPAS PANTAI (offshore): Daerah dari garis gelombang pecah ke arah laut.

−

DAERAH GELOMBANG PECAH (breaker zone): Daerah dimana gelombang yang datang dari laut lepas mencapai ketidakstabilan dan pecah.

−

CLOSURE DEPTH : Daerah yang tidak terjadi atau dipengaruhi oleh perpindahan sedimen sejajar pantai dan tegak lurus pantai.

−

FORESHORE : Daerah yang terbentang dari garis pantai pada saat muka air rendah sampai batas atas gerakan naik gelombang pada saat air pasang tinggi.

−

BACKSHORE : Daerah yang dibatasi oleh  foreshore dan garis pantai yang terbentuk pada saat terjadi gelombang badai bersamaan dengan muka air tinggi.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

iv

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

DAFTAR GAMBAR  Gambar 1-1: Kepulauan dan provinsi di Indonesia .......................................................................... 1 Gambar 1-2: Susunan skema umum Manual Desain ......................................................................... 3 Gambar 3-1: Iustrasi Ipomoea pes-carpae .................................................................................... 8 Gambar 3-2: Ilustrasi rumput pantai .......................................................................................... 8 Gambar 3-3: Contoh pagar pasir dengan bamboo (Indonesia) atau ranting pohon/kayu (Tunisia) .................. 9 Gambar 3-4: Penanaman bakau di sepanjang pantai dan sistem akar bakau ..........................................10 Gambar 3-5: Transmisi gelombang angin pada bakau 100 m (Schiereck dan Booij, 1995) ...........................10 Gambar 3-6: Elemen desain utama isian pasir ..............................................................................11 Gambar 3-7: Ilustrasi tinggi profil aktif dan penambahan lebar pantai setelah pengisian pasir ....................12 Gambar 3-8: Ilustrasi untuk pilihan pada penempatan tampang melintang (catatan: pilihan lain juga mungkin untuk diterapkan) ...............................................................................................................13 Gambar 3-9: Distribusi isian pasir yang berpindah pada arah sepanjang pantai ......................................14 Gambar 4-1: Posisi penempatan tembok laut pada profil melintang....................................................16 Gambar 4-2: Contoh tembok laut (Singkil, Sumatra) ......................................................................16 Gambar 4-3: Tipikal tampang melintang dari tembok laut beton .......................................................17 Gambar 4-4: Elemen utama mendesain bangunan tembok laut..........................................................18 Gambar 4-5: Set-up angin menambah tinggi permukaan air..............................................................21 Gambar 4-6: tinggi puncak tembok laut .....................................................................................22 Gambar 4-7: keseimbangan vertikal di belakang struktur ................................................................24 Gambar 4-8: Panjang piping pada tembok laut.............................................................................26 Gambar 4-9: Gaya yang bekerja pada tembok laut ........................................................................28 Gambar 4-10: Kesalahan mekanisme pada tembok laut...................................................................28 Gambar 4-11: Gaya yang bekerja selama kondisi HAT dan LAT ..........................................................29 Gambar 4-12: Pelindung dasar dengan geo-tekstil, kerikil dan lapisan armour .......................................30 Gambar 4-13: Posisi Tembok laut di profil melintang .....................................................................32 Gambar 4-14: Tanggul tanah rubble mound di sepanjang pantai Belanda .............................................32 Gambar 4-15: Tipikal tampang melintang tanggul laut (dengan lapisan armour) .....................................33 Gambar 4-16: Elemen desain utama tanggul laut ..........................................................................34 Gambar 4-17: tinggi gelombang desain pada bangunan bergantung pada jarak antar gelombang pecah .........38 Gambar 4-18: Indeks gelmbang pecah yang terjadi pada kaki bangunan (dari SPM,1984)...........................39 Gambar 4-19: Definisi batu d n50  dan ketebalan lapisan t..................................................................44 Gambar 4-20: Perbedaan desain antar bagian dan parameter permeabilitas..........................................45 Gambar 4-21: Geo-teksil, kerikil dan lapisan filter ........................................................................49 Gambar 4-22: Proses perbaikan gerusan selama erosi jangka pendek ..................................................50 Gambar 4-23: Definisi dari Lt dan ds ..........................................................................................51 Gambar 4-24: Perkembangan gerusan pada kondisi erosi jangka panjang .............................................55 Gambar 4-25: Posisi seawall dalam profil melintang ......................................................................57 Gambar 4-26: Salah satu contoh seawall tumpukan batu (Pasi lhok, Sumatra) .......................................57 Gambar 4-27: Tipikal tampang melintang seawall tumpukan batu......................................................58 Gambar 4-28: Skema desain seawall tumpukan batu ......................................................................59 Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

v

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 4-29: Definisi desain permukaan air h dan tinggi jagaan R c pada seawall ...................................61 Gambar 4-30: Ilustrasi dari ancaman limpasan gelombang pada revetment...........................................71 Gambar 5-1: Skema Lay-out sistem groin....................................................................................73 Gambar 5-2: Contoh sistem groin .............................................................................................73 Gambar 5-3: Skema desain utama groin tumpukan batu..................................................................75 Gambar 5-4: Batang dan kepala groin........................................................................................80 Gambar 5-5: Skema lay-out detached breakwater .........................................................................85 Gambar 5-6: Contoh sistem detached breakwater (Lakkopetra,Yunani) ...............................................85 Gambar 5-7: Skema desain utama detached breakwater tumpukan batu..............................................87 Gambar 5-8: Batang dan kepala breakwater ................................................................................93

DAFTAR TABEL Tabel 4-1: Parameter Piping untuk jenis tanah yang berbeda ...........................................................25 Tabel 4-2: Nilai S untuk perbedaan tingkat kerusakan dan ‘kemiringan luar’ .........................................45

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

vi

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

DAFTAR SIMBOL

B

:

Semua elevasi yang digunakan dalam manual ini mengacu terhadap MSL lokal. Jika menggunakan BM ‘Bakosurtanal’ di lokasi setempat, maka harus dikoneksikan terhadap data MSL lokal sesuai dengan data yang tersedia. Lebar bangunan

B prot

:

Lebar pengaman dasar

[m]

C creep

:

Koefisien piping

[-]

d

:

Kedalaman air

[m]

d n50

:

[m]

d s

:

Diameter nominal batu Diameter batu d n  adalah diameter ekuivalen kubikasi batu (note: batu tidak diterjemahkan berbentuk lingkaran dengan diameter d s). Diameter nominal batu d n50  adalah 50% lebih besar dari diameter sebenarnya. Kedalaman gerusan

g h

:

Percepatan gravitasi

[m/s2]

:

Desain permukaan air

[m +MSL]

H 1/1

:

Tinggi gelombang dengan frekuensi kejadian 1/1 tahun

[m]

H 1/25 HAT

:

Tinggi gelombang dengan frekuensi kejadian 1/25 tahun

[m]

:

High Astronomical Tide

[m]

hc 

:

Tinggi tanggul

[m]

H d 

:

Gaya gerak horizontal

[kN]

H r 

: :

Gaya tahan horizontal Tinggi gelombang signifikan lokal

[kN]

L0  LAT

:

Panjang gelombang laut dalam

[m]

:

Low Astronomical Tide (relatif terhadap MSL)

[m]

L p LS

:

Panjang piping

[m]

:

Penurunan muka tanah (land subsidence)

[m]

Lt 

:

Lebar proteksi kaki

Md

:

Momen gerak

[m] [kNm]

M r  MSL

:

Momen diam

[kNm]

:

Muka Air Rerata (MSL)

N

:

Jumlah gelombang

[-]

P

:

Koefisien permeable

[-]

vert P c  P wvert  

:

Tekanan tanah vertical

[N/m2]

:

Tekanan air vertical

[N/m2]

Rc

:

Tinggi jagaan

[m]

R u2%

:

Tinggi runup gelombang

[m]

S SLR

:

Jumlah kerusakan

[-]

:

Kenaikan permukaan air laut

[m]

t

Ketebalan lapisan Periode puncak

[m]

T  p

: :

V d 

:

Gaya gerak vertikal

[kN]

V r 

:

Gaya tahan vertikal

[kN]

W 50 z

:

Berat nominal batu melebihi 50% dari bobotnya

[kg]

:

Tinggi puncak

[m]

α 

:

Sudut kemiringan

[°]

 Δ

:

Berat jenis relatif

[-]

 ΔH

:

Perbedaan permukaan air

[m]

ξ cr 

:

Parameter gelombang pecah kritis

[-]

ξ  p

:

Parameter gelombang pecah (surf similarity parameter)

[-]

ξ q

:

Parameter gelombang pecah saat terjadi limpasan gelombang

[-]

H s

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

[m]

[m]

[m]

[s]

vii

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

 ρc 

:

Berat jenis tanah

[kg/m3]

 ρs  ρw 

:

Berat jenis batu

[kg/m3]

:

Berat jenis air (laut)

[kg/m3]

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

viii

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

DAFTAR PERSAMAAN {parameter}

based on {source} Kajian Dasar Volume IV, 2009

Modified? N N

[Eq. 1]

:

Elevasi muka air rencana

[Eq. 2]

:

Set-up angin

[Eq. 3]

:

Tinggi puncak bangunan

Rock Manual, 2007 Kajian Dasar Volume IV, 2009

[Eq. 4]

:

Tekanan air vertikal

Verruijt, 2004

N

[Eq. 5]

:

Tekanan tanah vertikal

Verruijt, 2004

N

[Eq. 6] [Eq. 7]

: :

Tinggi tanggul minimal Panjang piping

Van Baars, 2006 Schiereck, 2001

N N

[Eq. 8]

:

Panjang piping

Schiereck, 2001

Y

[Eq. 9]

:

Faktor keamanan terhadap uplifting

Van Baars, 2006

N

[Eq. 10]

: :

Faktor keamanan terhadap sliding Faktor keamanan terhadap overturning Faktor keamanan terhadap ketidakstabilan tanah Ketebalan lapisan

Van Baars, 2006

N

Van Baars, 2006

N

Van Baars, 2006

Y

Schiereck, 2001

N

Best practice

-

SDC, Baseline Volume IV, 2009

N

[Eq. 11] [Eq. 12]

:

N

[Eq. 13]

:

[Eq. 14]

:

[Eq. 15]

:

Lebar proteksi kaki Tinggi puncak

[Eq. 16]

:

Parameter gelombang pecah

Rock manual, 2007

N

[Eq. 17]

:

Panjang gelombang laut dalam

Schiereck, 2001

N

[Eq. 18] [Eq. 19]

: :

Tinggi gelombang signifikan Run-up gelombang

Expert judgement Rock manual, 2007

N

[Eq. 20]

:

Run-up gelombang

Rock manual, 2007

N

[Eq. 21]

:

Run-up gelombang maksimal

Rock manual, 2007

N

[Eq. 22]

:

Debit limpasan

Rock manual, 2007

Y

[Eq. 23]

:

Debit limpasan maksimum

Rock manual, 2007

Y

[Eq. 24]

:

Stabilitas batu, plunging (d 1. 5

[Eq. 9]

d 

dengan H r  H d 

gaya tahan horizontal [kN] gaya gerak horizontal [kN]

2. Bergeser/longsor( s l i d i n g ) : Selama LAT, tanah yang lebih tinggi pada satu sisi ‘mendorong’ bangunan ke sisi lain. Tekanan tanah ini adalah gaya gerak yang mengakibatkan longsor di dasar tanah. Tekanan tanah pada sisi lain dan potongan antara bangunan dan tanah adalah gaya tentang. Dengan adanya pondasi tiang pancang maka dapat mempertinggi perlawanan terhadap longsor: F sliding  =

∑ H  ∑ H 

r 

> 1.5

[Eq. 10]

d 

dengan H r  H d 

gaya tahan horizontal [kN] gaya gerak horizontal [kN]

  3. Tidak stabil (o v e r t u r n i n g): Tekanan pada setiap sisi menyebabkan bangunan cenderung berotasi pada bangunan kaki. Perubahan momen gerak disebabkan oleh tekanan tanah pada satu sisi, sementara tekanan vertikal pada bangunan dan tekanan tanah pada sisi lain menginduksi momen tentang.

F overturn =

∑ M  ∑ M 

r 

> 2.0

[Eq. 11]

d 

dengan Mr Md 

perubahan momen tahan di sekeliling bangunan kaki [kNm] perubahan momen gerak di sekeliling bangunan kaki [kNm]

4. Terbalik (eccentricity): Tanah yang berada di bawah bangunan dapat turun karena ketidakstabilan gaya residual, seperti kapasitas tahan bisa terjadi lebih rendah dari nol pada kaki. Dalam kasus ini, hal ini dapat menjadi tekanan di bagian

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

29

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

atas, ‘tidak stabil’ pada satu sisi bangunan. Pada awal estimasi untuk keamanan hal ini telah diperhitungkan, maka untuk itu gaya residual pada bangunan harus diperhatikan:

⎛ B ⎞ ⎟− ⎝  2 ⎠

F eccentrici ty  = ⎜ dengan B

(∑ M  − ∑ M  ) r 

∑

d 

V 

<

B 6

[Eq. 12]

lebar bangunan [m]

Seperti yang telah diindikasikan sebelumnya, mekanisme ini harus dapat diperhitungkan oleh ahli mekanika tanah. Jika bangunan tidak sesuai dengan daya dukung ta nah, maka hal seperti di bawah ini dapat dilakukan: − Menambahkan pondasi tiang pancang tambahan (untuk menambah daya tahan dasar tanah, atau untuk menambah gaya tahan); − Menambah ukuran dinding beton (untuk menambah gaya tahan)

Pada pondasi tiang pancang, bangunan berada pada lapisan pasir yang lebih dalam dimana. Daya dukung suatu pondasi pancangan tergantung pada tipe pondasi yang digunakan dan meningkatkan stabilitas daya dukung bangunan secara kseluruhan.

4.1.4 Tembok laut dengan lapisan pelindung dasar (r ubble mound ) Jika bangunan ditujukan untuk menghalangi gelombang berukuran sedang, maka pelindung dasar di depan bangunan diperlukan. Keperluan ini bisa diprediksikan berdasarkan kalkulasi gelombang, walaupun interval regular juga dapat mengindikasikan keperluan tersebut. Perlu dicatat bahwa serangan gelombang yang besar tidak diinginkan terjadi pada tembok laut beton, karenanya pemilihan lokasi bangunan sebaiknya berada di lokasi daratan. Desain tembok laut beton dengan pelindung tanah sama dengan tembok laut beton lainnya yang digambarkan pada subbab 4.1.3. Sebagai tambahan, dasar pelindung tanah harus diletakkan di depan bangunan. Teknik desain untuk jenis pelindung ini dibuat berdasarkan beberapa asumsi, yaitu:

− −

− −

Bangunan pelindung tidak ada kaitannya dengan hal stabilitas mekanika tanah. Apabila ada kesalahan pada lapisan pelindung maka hal tersebut tidak mengakibatkan bangunan lainnya rusak; Bangunan tidak diletakkan di garis pantai dan hanya didesain untuk mencegah banjir (bukan erosi). Gelombang yang terjadi di depan bangunan bersifat sedang, tidak besar. Jika serangan gelombang membesar, maka harus mempertimbangkan jenis bangunan proteksi lainnya. Pelindung dasar dipantau kondisinya secara beraturan dan jumlah batu pondasi dapat ditambah jika diperlukan. Pelindung dasar terdiri dari geo-tekstil, lapisan kerikil dan lapisan terluar/armour (lihat Gambar 4-12).

Gambar 4-12: Pelindung dasar dengan geo-tekstil, kerikil dan lapisan armour

Lapisan armour 100-250 kg/unit

Lapisan kerikil, tebal = 10 cm Lapisan geo-tekstil

Untuk mencegah tergerusnya lapisan ini di depan bangunan, maka geo-tekstil digunakan untuk melindungi dasar pasir dari longsor. Ketebalan lapisan kerikil minimal 0.10 m diletakkan di atas geo-tekstil untuk melindungi geo-tekstil dari kerusakan selama proses pengerjaan berlangsung. Geo-tekstil dilindungi oleh lapisan pelindung dengan berat 100-250 kg. Ketebalan lapisan t adalah dua kali diameter batu d n50 :

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

30

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

t  = 2d n 50 dengan t d n50 

[Eq. 13]

ketebalan lapisan atas [m] diameter nominal [m]

Tipikal diameter d n50 dari 100-250 kg berat batu adalah d n50  = 0.4 m. Lebar pelindung berukuran setidaknya 1,5 m dari bangunan kaki.  B prot  > 1.5

dimana B prot

[Eq. 14]

lebar pelindung [m]

Tembok laut beton Kotak 6: Contoh kalkulasi pelindung dasar Tembok laut beton pada contoh ini sama dengan desain final pada Bab Error! Reference source not found. , hanya diberikan satu pelindung dasar tambahan. Dengan mengikuti aturan yang diberikan di atas, maka ketebalan lapisan pelindung dasar yang diperlukan adalah: t  = 2d n50 = (2)(0.4) = 0.8 m Lebarnya dipilih sebagai as B prot = 1.5 m.

B prot  = 1.5 m t = 0.8 m

Lapisan kerikil geo-tekstil Gerusan yang terjadi di depan tembok harus selalu dimonitor. Jika pelindung dasar ternyata tidak cukup untuk melindungi stabilitas tembok laut beton, maka diperlukan tambahan material batu.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

31

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

4.2 TANGGUL LAUT (SEA DIK E )

4.2.1 Pendahuluan Tanggul laut dapat berfungsi sebagai proteksi banjir atau dapat juga berfungsi sebagai proteksi erosi. Bangunan ini dapat berupa beberapa tipe. Bisa berupa tanggul tanah (clay dike), yang bertujuan untuk memberikan perlindungan terhadap serangan banjir yang disebabkan oleh limpasan gelombang dan elevasi pasang surut yang ekstrim. Walau demikian, bangunan ini dapat juga menjadi tanggul besar yang bisa ditempatkan di garis pantai, untuk menanggulangi banjir harian dan melindungi dari erosi jangka panjang dan jangka pendek. Tanggul besar harus lebih kuat daripada serangan gelombang dan juga harus lebih tinggi dari elevasi muka air tertinggi di sekitar tanggul. Gambar 4-13 menunjukkan posisi dari salah satu tembok laut tersebut

Gambar 4-13: Posisi Tembok laut di profil melintang

Gambar 4-14 memperlihatkah sebuah contoh bangunan tanggul laut rubble mound di pantai Belanda

Gambar 4-14: Tanggul tanah rubble mound di sepanjang pantai Belanda

Desain standar Dasar desain bangunan tanggul laut dapat dilihat pada Gambar 4-15. Tanggul ini merupakan tanggul timbunan tanah (embankment), lapisan tanah lempung pada lapisan atasnya menjadikan bangunan ini kedap air (untuk Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

32

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

perlindungan terhadap banjir pasang). Tipe-tipe tanggul laut dapat dilihat pada Kotak 10. Apabila tidak difungsikan sebagai proteksi banjir maka seawall rubble mound seawall dapat dijadikan pilihan.

Gambar 4-15: Tipikal tampang melintang tanggul laut (dengan lapisan armour) Pengaman gelombang rubble mound

Inti dasar tanah

Konstruksi kaki

4.2.2 Pertimbangan desain dan proses Contoh desain dan variasi bangunan Elemen desain utama ditunjukkan pada diagram di Gambar 4-16. Elemen ini dijabarkan secara berurutan dalam bab ini. Satu contoh kalkulasi dijelaskan dalam bab ini dan dijabarkan dalam kotak hijau. Sebagai tambahan, beberapa variasi yang memungkinkan (berdasarkan kondisi atau keperluan lainnya) dijabarkan dalam kotak kuning. Desain fungsional penting lainnya adalah bangunan kaki tanggul. Khusus untuk tanggul kuat penahan laut yang berada di zona serangan gelombang, bangunan kaki yang bagus dan kuat sangat diperlukan untuk stabilitas tanggul. Tipe bangunan kaki yang diperlukan bergantung pada tipe dan rerata erosi yang diestimasi untuk lokasi pekerjaan.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

33

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 4-16: Elemen desain utama tanggul laut

Tanggul laut

1.Tinggi puncak

Desain permukaan air

Tinggi jagaan

2. Lapisan penguat

Ukuran batu

Ketebalan lapisan

3. Geo-tekstil dan lap. filter

Dimensi lap filter

Ketebalan lapisan filter

4. Struktur kaki

Kedalaman kaki

Lebar kaki

5. material inti

impermeabilitas

6. lebar puncak

Lebar puncak

7. kemiringan dalam

Stabilitas struktural

Panjang pemipaan

Pengaman limpasan gelombang

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

34

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Tanggul laut Pertimbangan desain Elemen desain yang ditunjukkan dalam Gambar 4-16 dipengaruhi oleh pertimbangan desain dan kondisi batas berdasarkan seperti lopkasi struktur, pemilihan levelkeamanan dan/atau ketersediaan material. Karena semua pertimbangan desain ini saling mempengaruhi maka mereka merupakan bagian integral dari desain. Beberapa pertimbangan penting didiskusikan dibawah ini.

Lokasi dan penggunaan material Lokasi tanggul laut mempengaruhi jumlah serangan gelombang, kepala air pada dike dan konstruksi kaki khusus. Lokasi sea dike juga mempengaruhi ketersediaan material seperti quarry-run, batu penguat dan tanggul. Pada contoh disini, sea dike dibuat dengan pelindung rubble mound dan badan tanggul yang padat. Variasi lapisan penguat dibuat dari material lain seperti elemen beton yang dapat dilihat pada 4.3, sementara penggunaan inti didiskusikan dalam Kotak 10. Biaya konstruksi, ketahanan dan pemeliharaan Tanpa pemeliharaan, kekuatan akan berkurang dan kerusakan akan bertambah. Program pemeliharaan yang layak untuk struktur akan menambah ketahanan dan keamanan. Hal ini akan dibicarakan lebih lanjut dalam Subbab 4.1.2. Jika fasilitas perbaikan yang layak dan cepat tersedia, maka kerusakan selama badai dapat di atasi selama tidak menginduksi kerusakan utama. Untuk sea dike, hal in idapat juga aplikatif pada pelindung rubble mound. Batu penguat dapat berpindah ketika badai dan juga dapat kembali ke tempat semula secara sendirinya dan tidak mengakibatkan kerusakan langsung. Hal ini akan menghasilkan stabilitas yang rendah untuk batu penguat dan mnegurangi berat serta biaya konstruksi. Hal yang sama berlaku pada puncak dan kemiringan dalam: pemeliharaan yang layak akan menambah banyak limpasan selama terjadi badai selama struktur ini diperbaiki terus menerus. Asemua pertimbangan ini haruslah diperhitungkan untuk mengurangi biaya dan meningkatkanketahanan struktur. Sebelumnya telah dijelaskan bahwa lokasi dan fungsi tanggul mengarahkan kita pada desain dimensi dan tipe yang sangat berbeda. Pada bab ini, perbedaan dibuat pada: 4.2.3: Tanggul laut, dengan lapisan pelindung pelindung − 4.2.4: Tanggul laut, dengan lapisan pelindung dan proteksi kaki khusus − 4.2.5: Tanggul laut, tanpa peredam gelombang − Adapun penjelasan kotak di atas adalah:

− − − − − − − − − − − − −

Kotak 1. Asumsi desain untuk contoh kalkulasi (lihat halaman selanjutnya) Kotak 2. Contoh desain kalkulasi permukaan air Kotak 3. Contoh kalkulasi tinggi jagaan Kotak 4. Variasi dengan l impasan gelombang Kotak 5. Contoh kalkulasi tinggi puncak Kotak 6. Contoh kalkulasi lapisan perkuatan Kotak 7. Variasi dengan kemiringan luar ( outer slope) slope) yang lebih baik Kotak 8. Contoh kalkulasi lapisan filter Kotak 9. Contoh kalkulasi bangunan kaki Kotak 10. Variasi dengan material inti Kotak 11. Contoh kalkulasi kemiringan dalam Kotak 12. Variasi dengan limpasan gelombang – kemiringan dalam Kotak 13. Contoh kalkulasi kaki khusus ( hanging apron) apron)

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

35

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Tanggul laut − Kotak 1. Asumsi desain untuk contoh kalkulasi Asumsi berikut dibuat untuk contoh kalkulasi:  



Contoh lokasi bangunan berada di pantai Barat Aceh. Dalam Laporan Kajian Dasar Pantai Volume II: Kondisi Hidrolis, lokasinya diindikasikan dengan nomor W07 (lihat lampiran: lampiran: Kondisi Hidraulis), Hidraulis), dan akan digunakan untuk untuk menentukan kondisi desain hidraulis. Tampang melintang pantai berikut sesuai dengan MSL yang representatif untuk lokasi:

2,0

MSL

1,0 0,0 -20 -1,0

30

80

130

180

-2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0

4.2.3 Tanggul laut, dengan lapisan pelindung Tinggi puncak z ditentukan dengan: Elevasi muka air rencana h − Tinggi jagaan yang diperlukan Rc (bergantung pada gelombang minimum yaitu 0.5 m) − z  = h + R c 

[Eq. 15]

Tinggi jagaan yang diperlukan bergantung kepada jumlah gelombang yang melewati bangunan. Limpasan gelombang berhubungan dengan kekuatan puncak dan kemiringan dalam seperti kapasitas tampungan untuk limpasan air di daratan. Tanggul laut dan dasar tanah akan menjadi subjek kemungkinan terjadinya penurunan muka tanah. Karena tidak tersedianya data kondisi tanah yang memadai maka tidak dapat dihitung dalam buku ini. Terjadinya penurunan bangunan tetap harus ditambahkan dalam perhitungan tinggi desain untuk memperoleh tinggi konstruksi yang memadai. Elevai muka air rencana rencana dihitung dengan [Eq. 1]. Namun demikian, demikian, tanggul laut dan kondisi kondisi tanah di sekitarnya dapat mengalami penurunan setelah bangunan ini direalisasikan tergantung pada parameter tanah di lokasi perencanaan. Perhitungan dari penurunan penurunan harus dilakukan dilakukan ahli geoteknik dan tidak dibahas dibahas dalam Manual ini. Estimasi penurunan tetap dimasukkan dalam perhitungan tinggi desain.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

36

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 2. Contoh kalkulasi elevasi muka air rencana Elevasi muka air diasumsikan sebesar: hset-up

=

+0.41 m

berdasarkan kondisi pantai pada 0: HAT LAT

= =

+0.59 m -0.57 m

dengan SLR = SLR = LS = LS = 0.1 m (l ihat Subbab 4.1.3), elevasi muka air rencana dihitung berdasarkan [Eq. 1]: h = HAT  + SLR + LS + hset −up = 0.59 + 0.1 + 0.1 + 0.41 = 1.2 m +MSL

h = 1.2 m +MSL

Tinggi jagaan Tinggi jagaan yang diperlukan bergantung kepada gelombang yang ada. Pilihannya adalah: Diperbolehkan terjadinya limpasan gelombang dalam jumlah yang sangat kecil; − Diperbolehkan terjadinya limpasan dalam jumlah tertentu. − Di beberapa daerah gelombang yang berlebihan tidak dipermasalahkan. Jumlah gelombang yang berlebihan bergantung kepada stabilitas kemiringan dalam dan kapasitas tampungan di daratan. Membiarkan terjadinya limpasan dapat secara signifikan mengurangi tinggi puncak yang diinginkan.

Parameter gelombang pecah ξp Parameter ξ  p diperlukan untuk melihat gerakan gelombang terhadap slope bangunan ( outer slope), slope), karena hal ini merepresentasikan perbandingan antara kecuraman slope dan kecuraman gelombang. Parameter tersebut adalah: ξ  p =

dengan ξ  p α H s L0 

tan α 

[Eq. 16]

H s L0 parameter gelombang pecah [-] sudut kemiringan gelombang [°] tinggi signifikan gelombang lokal [m] panjang gelombang pada air dalam [m]

Panjang gelombang di kedalaman L0  dalam [Eq. 16] adalah: L0 =

dengan T   p

gT  p2 2π 

[Eq. 17]

periode puncak [s]

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

37

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Tinggi gelombang desain H s Kondisi gelombang seperti ini harus bisa diterjemahkan sesuai dengan kondisi desain gelombang lokal pada kaki bangunannya. Untuk lokasi yang tidak terlindungi, langkah berikut ini dapat digunakan:

− −

Menghitung kedalaman batas maksimum tinggi gelombang lokal pada bangunan kaki; Membandingkan kedalaman batas maksimum dengan tinggi gelombang yang ada.

Jika tinggi gelombang pada kedalaman maksimum adalah lebih kecil dari tinggi gelombang laut dalam, maka digunakan tinggi gelombang pada kedalaman maksimum sebagai tinggi gelombnag desain. Tinggi gelombang signifikan dihitung dengan: H s = 0.6d  dengan d 

[Eq. 18]

kedalaman air lokal [m]

Untuk daerah terlindungi (seperti teluk dan tanjung) diperlukan penafsiran tambahan untuk tinggi gelombang terhadap garis pantai. Hanya gelombang kecil saja yang akan mencapai garis pantai di daerah ini, juga tinggi gelombang lokal desain tidak memiliki batas kedalaman ( depth-limited ), namun batas tersebut ditentukan oleh tinggi gelombang maksimum yang mencapai pantai. Pemodelan gelombang 2D diperlukan untuk menghitung kondisi gelombang di pantai ini

Tinggi gelombang desain H s pada bangunan Proses gelombang pecah mulai dari titik awal sampai pada masa pecah sempurna mempunyai jarak waktu tertentu. Sebab beban terbesar yang terjadi pada bangunan disebabkan oleh  plunging  gelombang sampai dengan terjadinya proses gelombang pecah, tinggi gelombang pecah pada jarak tertentu ke arah darat harus ditentukan. Tinggi ini dihubungkan berhubungan dengan jarak antar gelombang (lihat Gambar 4-17). Gambar 4-17: tinggi gelombang desain pada bangunan bergantung pada jarak antar gelombang pecah

Dalam buku Shore Protection Manual (SPM, 1984), jarak antar puncak gelombang pecah dan slope profil p antai digunakan untuk menentukan tinggi gelombang pecah pada bangunan. Hubungan ini diperlihatkan pada Gambar 4-18 dengan: m H b d s

slope profil pantai (tan α) [-] Tinggi gelombang pecah [m] Kedalaman pada kaki bangunan [m]

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

38

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 4-18: Indeks gelmbang pecah yang terjadi pada kaki bangunan (dari SPM,1984)

H b d s

d s 2 gT   p

Tinggi gelombang desain H s pada kaki bangunan ditentukan sebagai berikut: 1. 2.

Menentukan kedalaman air d s pada kaki bangunan dan slope m dari profil pantai d s Menentukan 2 gT   p

3.

Dari grafik dalam Gambar 4-18, menentukan indeks gelombang pecah γ  =

4.

H b

 pada kaki bangunan d s Tinggi gelombang rencana H s  pada kaki bangunan merupakan indeks gelombang pecah y waktu dan kedalaman air d s.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

39

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 3. Contoh kalkulasi tinggi gelombang desain Tinggi gelombang yang digunakan diambil dari 0: H s = 3.2 m dan T   p = 16.9 s Tidak dilakukan estimasi efek gelombang 2D; oleh karenanya tinggi gelombang pada kedalaman tertentu dan tinggi gelombang desain dapat ditentukan. 1.

Kedalaman relatif terhadap MSL sebesar 0.7 m (diambil dari cross-profil pantai). Kedalaman air pada kaki bangunan (selama kondisi desain) sebesar: d s = 0.7 + h = 0.7 + 1.2 = 1.9 m Berdasarkan profil pantai, m ditentukan sebesar 1:20 (=0.05)

2.

d s gT  p2

=

1.9

(9.8)(16.9)2

= 0.001

3.

1.4

γ  =

4.

H b d s

= 1.4

Tinggi gelombang desain adalah H s = (1.4)(1.9) = 2.2 m

Run-up gelombang R  u2 % Jika limpasan gelombang yang terjadi dibatasi, maka Ru2%  digunakan sebagai tinggi jagaan. Ru2%  adalah tinggi gelombang yang hanya melewati 2% dari jumlah gelombang non-regular. Limpasan gelombang diabaikan jika Ru2% digunakan untuk menentukan tinggi puncak. Runup gelombang Ru2%  pada tumpukan batu dengan slope besar tergantung pada parameter gelombang pecah ξ  p [Eq. 16]) dan tinggi gelombang rencana H s, dihitung dengan formula sebagai be rikut:

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

40

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

)

R u 2% = 0.96H s ξ  p  

( )0.46  

R u 2% = 1.1H s ξ  p

jika ξ  p ≤ 1.5 dan

[Eq. 19]

jika ξ  p > 1.5.

[Eq. 20]

Dengan maksimumnya adalah: R u 2% = 1.97H s

[Eq. 21]

Perlu diingat bahwa formula ini diaplikasikan untuk bangunan tumpukan batu dengan kemiringan permeabel. Namun, bangunan inti impermeabel dan mempunyai slope kemiringan yang besar (rough slope) dapat menggunakan persamaan ini.

Limpasan gelombang q Jika limpasan gelombang tidak dipermasalahkan, maka tinggi jagaan Rc bergantung kepada jumlah limpasan yang diperbolehkan q   melewati puncak bangunan. Dengan adanya serangan gelombang tegak lurus ke pantai, maka formula sederhana untuk limpasan gelombang pada bangunan batu permeabel adalah: q = gH 3s

0.067 tan α 

⎛  ⎜ ⎝ 

ξ q exp⎜ − 4.3

R c 

1  ⎞⎟

[Eq. 22]

H s 0.5ξ q  ⎠⎟

Dengan gelombang pecah maksimum ξ q > 2:

3

⎛ 

q = gH s 0.2 exp⎜⎜ − 2.3

⎝ 

Dengan q H s Rc ξ q  γ 

R c   ⎞ ⎟ H sγ  ⎠⎟

[Eq. 23]

debit limpasan gelombang rerata [m3/m/s] tinggi gelombang rencana [m] tinggi jagaan [m] parameter gelombang pecah [-] = 0.9 ξ  p

)

faktor koreksi = 0.55 [-]

Dapat diasumsikan bahwa koreksi tidak diperlukan untuk mengatasi kecuraman gelombang. Biasanya limpasan gelombang akan sedikit berada diluar estimasi.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

41

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 3. Contoh kalkulasi tinggi jagaan Untuk desain dasar diasumsikan tidak diizinkan terjadi limpasan gelombang, dan run-up gelombang dihitung. Panjang gelombang pada laut dalam L0  dihitung dengan: L0 =

2 gT   p

=

2π 

(9.81)(16.9 )2 2π 

≈ 446 m

Dengan sudut slope sebesar 1:2, parameter gelombang pecah (surf similarity parameter) adalah sebesar:

ξ  p =

tan α  H s L0

=

(12)

( (2.2) (446) ) = 7.2 ⇒

ξ  p > 1.5

ξ  p > 1.5: run-up gelombang Ru2%  dihitung dengan [Eq. 20]:

( )0.46 = (1.1)(2.2)(7.2)0.46 = 5.9 m

R u 2% = 1.1H s ξ p

Dengan demikian run-up maksimum gelombang berdasarkan [Eq. 21] sebesar: max

Rc= R u 2%

= 1.97H s = 4.3 m (< 5.9 m)

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

42

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 4. Variasi dengan limpasan gelombang Pada banyak lokasi, lebih banyak limpasan gelombang yang dapat diperhitungkan. Seperti contoh yang ada, yaitu dihitungnya efek yang timbul dari penghitungan q = 2 l/m/s = 0.002 m 3/m/s. Pada tahap awal [Eq. 22] digunakan: ξ q = (0.9)ξ p = (0.9)(7.2) = 6.5 ⇒ ξ q > 2

ξ q > 2: [Eq. 23] gelombang tidak pecah harus digunakan untuk mengkalkulasi q:

⎛ 

3 q = gH s 0.2 exp⎜⎜ − 2.3

⎝ 

 ⎞ ⎟= (0.55)H s  ⎠⎟

⎛ 

R c 

(9.8)(2.2)3 0.2 exp⎜⎜ − 2.3 ⎝ 

 ⎞ ⎟ = 0.002 (0.55)(2.2) ⎠⎟ R c 

Penulisan kembali [Eq. 23] menghasilkan:

⎛ 

 ⎞

⎛ 

 ⎞

⎟ (2.2)(0.55 ) ⎜ H  (0.55 ) ⎜ q 0.002 ⎟ R c  = s ln⎜ = ln⎜ = 3 .3 m ⎟ − 2 .3 (− 2.3) ⎜ 0.2 (9.8)(2.2)3 ⎟⎟ ⎜ 0.2 gH s 3 ⎟ ⎝   ⎠ ⎝   ⎠ Hubungan antara limpasan gelombang yang diperhitungkan dan tinggi jagaan ditunjukkan pada grafik di bawah ini: 4,5 4 3,5 3 2,5

R

 c   [   m  ]  

2 1,5 1 0,5 0 0

1

2

3

4

5

6

q [l/m/s]

Sea dike Kotak 5. Contoh kalkulasi tinggi puncak Desain tinggi puncak z mengacu pada [Eq. 15] yaitu: - Tanpa limpasan gelombang: z  = h + R c  = 1.2 + 4.3 = 5.5  m +MSL (dasar desain - Kotak 3). - Dengan limpasan gelombang 2 l/s/m: z  = h + R c  = 1.2 + 3.3 = 4.5 m +MSL (variasi- Kotak 4), perlu diingat bahwa kemiringan dalam bangunan dan kapasitas tampungan yang cukup sangat diperlukan (lihat Kotak 12).

z= 5.5 m +MSL (no overtopping) 2 1

h= 1.2 m +MSL

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

43

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Lapisan armour Lapisan armour (pelindung) pada umumnya menggunakan batu alam. Apabila ukuran batu yang dibutuhkan tidak mempunyai kualitas dan kuantitas seperti yang dibutuhkan di sekitar lokasi proyek, maka lapisan armour artifisial (material pabrikan) dijadikan sebagai pilihan. Hal ini dibahas dalam Subbab 4.3.3. Parameter lapisan armour adalah: − Ukuran batu − Ketebalan lapisan Kedua parameter di atas bisa diekspresikan dalam diameter nominal batu d n50 .

Gambar 4-19: Definisi batu d n5 0 dan ketebalan lapisan t

d n50

t

Ukuran batu Untuk menentukan ukuran batu yang diperlukan untuk menahan serangan gelombang tersedia beberapa formula berbeda. Hasil lebih dapat dipercaya biasanya diperoleh dari formula ‘Van der Meer’. Karena kondisi air yang dangkal (d  < 3H s )   maka koreksi air dangkal menurut formula Van der Meer dapat diaplikasikan. Beberapa parameter yang harus diestimasi adalah: − permeabilitas P  − jumlah kerusakan (damage number ) S − jumlah gelombang N  Permeabilitas P Parameter permeabilitas P   merupakan ukuran permeabilitas bangunan. Hal ini diilustrasikan pada Error! Reference source not found. . Untuk tanggul laut yang impermeabel: P = 0.1.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

44

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 4-20: Perbedaan desain antar bagian dan parameter permeabilitas P = 0.1

 Armour, filterlayer and geo-textile

P = 0.4

 Armour and filter layer

armour layer filter layer

core material

geotextile

P = 0.5

 Armour layer directly on core

P = 0.6

only armour stones

Tingkat kerusakan S Parameter S menunjukkan tingkatan kerusakan bangunan yang diterima. Kerusakan yang rendah didapat dari bangunan yang lebih berat, namun perbaikan dan pe meliharaan tidak begitu diperlukan. Lihat Tabel 4-2. Rekomendasi untuk Indonesia: gunakan S=2 (tidak ada kerusakan, meminimalisir pemeliharaan).

Tabel 4-2: Nilai S   untuk perbedaan tingkat kerusakan dan ‘kemiringan luar’ Tingkat kerusakan Kemiringan luar

ringan

sedsng

berat

1:1.5

2

3-5

8

1:2

2

4-6

8

1:3

2

6-9

12

1:4

3

8-12

17

1:6

3

8-12

17

Jumlah gelombang N Durasi badai dan jumlah gelombang mempengaruhi tingkat stabilitas lapisan armour bangunan. Rekomendasi untuk Indonesia: gunakan N=3000 (durasi badai 8 jam)

Formula dasar Van der Meer dengan koreksi air dangkal adalah: H s

Δd n 50 H s

Δd n 50

[

= 8.7P 0.18 (

= 1.4P −0.13 (

0.31

ξ cr  = 6.2P 

dengan d n50  ∆

S N 

)0.2 ξ −0.5  

S N 

untuk plunging (ξp < ξcr)

)0.2 ξ P  cot α    untuk surging (ξp > ξcr)

⎛  1  ⎞ ⎜ ⎟ tan α  ⎝ P + 0.5 ⎠

]

[Eq. 24]

[Eq. 25]

[Eq. 26]

diameter nominal batu yang diperlukan [m] berat jenis relatif batu [-]= (ρs – ρw)/ ρw = (2650 -1025)/1025 = 1.65

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

45

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

H s P  S N  ξ  ξ cr α

tinggi gelombang rencana [m] parameter permeabel [-] jumlah kerusakan [-] jumlah gelombang [-] parameter gelombang pecah [-] parameter gelombang pecah kritikal [-] sudut kemiringan luar [-]

dengan d n50 , adalah berat nominal batu terhadap lapisan batu yang dapat dihitung dengan: W 50 = ρ s d n 50

dengan W 50  ρs

3

[Eq. 27]

berat nominal batu [kg] berat jenis batu [kg/m 3] (normal berkisar 2650 kg/m 3)

ketebalan minimal lapisan t keduanya digunakan: t  = 2d n 50

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

[Eq. 28]

46

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 6. Contoh perhitungan lapisan armour Seperti yang ditentukan di atas, parameter berikut ini digunakan untuk bangunan impermeabel di sepanjang pantai Indonesia: P  = 0.1 S = 2 N  = 3000 tan α  = 1 2 Dengan ξ  p = 7.2 (lihat Kotak 3), parameter gelombang pecah (surf similarity parameter ) kritikal dapat dihitung dengan [Eq. 26]:

[

0.31

ξ cr  = 6.2P 

⎛  1  ⎞ ⎜ ⎟ tan α  ⎝ P +0.5 ⎠

]

⎛  ⎜

1

 ⎞ ⎟

= ⎡⎢(6.2)(0.1)0.31 1 ⎤⎥ ⎝ 0.1+0.5 ⎠ = 3.6 2⎦ ⎣

Karena ξ  p > ξ cr  [Eq. 25] menggunakan persamaan untuk surging breaker . Dengan memenuhi di H s = 2,2 m, 1  = 2 dan parameter ξ  p , Δ, S, N  dan P  pada [Eq. 25] maka: cot α  = tan α 

⎛  2  ⎞ H s S 0.2 P  2.2 ⎟ = 1.4P −0.13 ( = (1.4)(0.1)−0,13 ⎜⎜ ) ξ  cot α  = ⎟ (1.65)(d n50 ) Δd n50 N  ⎝  3000  ⎠

0 .2

(7.2)0.1

2 = 1.7

Sehingga: d n50 =

2 .2

(1.65)(1.7 )

≈ 0 .8 m

[Eq. 27] memberikan berat nominal batu yang diperlukan: 3

3

W 50 = ρ s d n 50 = (2650 )(0.8 ) ≈ 1350 kg

Kisaran berat batu yang diperlukan 1000-3000 kg (bergantung pada ketersediaan). Menurut [Eq. 28] ketebalan lapisan armour adalah:

(

t  = 2d n50 = (2) 0.8* ≈ 1.6 m

*Note: Ketebalan lapisan harus berdasarkan d n50  untuk jumlah batu yang diaplikasikan daripada d n50 yang dikalkulasi (seperti yang dibuat disini). Namun, sebenarnya tidak diketahui pasti ukuran batu yang tersedia, maka diasumsikan bahwa ukuran batu yang digunakan adalah sama dengan d n50 yang telah dikalkulasikan.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

47

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 7. Variasi dengan kemiringan luar yang lebih landai Jika direncanakn untuk mengurangi ukuran batu yang diperlukan (misalnya karena masalah ketersediaan atau masalah yang timbul selama pekerjaan berlangsung), maka kemiringan bangunan dapat disesuaikan. Untuk memberikan contoh, kalkulasi dilakukan kembali untuk kemiringan 1:3. [Eq. 16] menentukan nilai baru untuk parameter gelombang pecah: tan α 

ξ  p =

=

H s L0

(

)

1 3 = 4.8 (2.2) (446)

)

Parameter gelombang pecah ktritikal menjadi [Eq. 26]:

ξ cr  =

⎛  1  ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ 0.31 6.2P  tan α  ⎝ P +0.5 ⎠

[

]

⎛  ⎜

1

 ⎞ ⎟

⎜ ⎟ = ⎡⎢(6.2)(0.1)0.31 13 ⎤⎥ ⎝ 0.1+ 0.5 ⎠ = 2.9 ⎣ ⎦

Karena ξ  p > ξ c pada [Eq. 25] harus digunakan:

⎛  2  ⎞ H s S 0.2 P  0.9 ⎟ ) ξ  cot α  = = 1.4P −0.13 ( = (1.4)(0.1)−0.13 ⎜⎜ ⎟ (1.65)(d n50 ) Δd n 50 N  3000 ⎝   ⎠

0.2

(4.8)0.1

3 = 2.0

Diameter batu yang dibutuhkan d n50 adalah: d n 50 =

2 .2

(1.65 )(2.0)

≈ 0.65 m

[Eq. 27] memberikan berat nominal batu yang diperlukan: W 50 = ρ s d n 50

3

= (2650 )(0.65 )3 ≈ 730 kg

Grafik berikut menunjukkan hubungan antara sudut kemiringan yang lebih landai α dan ukuran batu d n50 / W50. 3500

1,1 1

3000

0,9 0,8

2500

0,7

2000

0,6

 d  m

0,5

W 1500

0,4

n  5   0  1000  [  

0,3

m  ]  

0,2 0,1

500 0

0 0

1

2

3

4

cot α  [-]

5

6

7

8

0

1

2

cot α  [-]

3

4

5

6

7

8

Geo-textile dan lapisan filter Lapisan filter berfungsi untuk mencegah terbawanya material kecil yang berada dalam bangunan ketika adanya serangan gelombang. Geo-tekstil digunakan untuk mengurangi jumlah lapisan filter. Geo-tekstil dianggap lebih reliabel dalam memenuhi syarat penyaringan daripada batu galian l ain. Kemiringan dibuat sesuai dengan Gambar 4-21 dengan ketentuan: 1. lapisan pasir 10 cm di atas tanah 2. geo-tekstil Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

48

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

3. 4. 5.

lapisan kerikil (d n50  dari 10-60 mm) lapisan batu ukuran 100- 250 kg (atau lapisan lainnya yang sama, bergantung pada persediaan) lapisan filter/ lapisan armour

lapisan pasir diletakkan pada lapisan terbawah karena g eo-tekstil tidak bisa diletakkan langsung di atas lapisan tanah. Lapisan kerikil akan melindungi geo-tekstil terhadap kehancuran atau kerusakan yang disebabkan oleh batu besar dan tajam selama pekerjaan konstruksi berlangsung. Lapisan batu ukuran 100-250 kg diletakkan untuk melindungi geo-tekstil pada bangunan. Transisi lapisan batu ukuran 100-250 kg menjadi lapisan armour dibuat sesuai dengan aturan lapisan, hingga lapisan tersebut tidak terbawa air karena fungsi permanennya dalam melindungi geo-teksil. Untuk ketebalan lapisan konstruksi digunakan pertimbangan aplikasi yang sama seperti lapisan armour.

Gambar 4-21: Geo-teksil, kerikil dan lapisan filter

5. filter layers/ armour layer 4. layer 100-250 kg 3. gravel layer 2. geo-textile 1. sand layer 0.6 m 0.1 m

Bergantung pada ukuran batu terluar, lapisan selanjutnya yang mungkin akan dibutuhkan adalah lapisan batu ukuran 100-250 kg dan lapisan armour. Aturan berikut sebaiknya digunakan untuk menentukan kebutuhan dan ukuran lapisan filter: u a W 50 W 50 = 1 −1 15 10

[Eq. 29]

atau d na50 d nu50 = 2.2 − 2.3

Dengan W 50 u W 50 a d n50 u d n50 a

[Eq. 30]

Nominal berat batu lapisan bawah [kg] Nominal berat batu pada lapisan terluar [kg] Nominal diameter batu pada lapisan bawah [m] Nominal diameter batu pada lapisan terluar [m]

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

49

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 8. Contoh kalkulasi lapisan filter Lapisan bangunan terdiri dari: 1. lapisan pasir 10 cm di atas tanah 2. geo-tekstil 3. lapisan kerikil (d n50  of 10-60 mm) 4. lapisan batu ukuran 100- 250 kg (atau yang setara, tergantung kertersediaan) 5. lapisan filter/ lapisan armour Menurut [Eq. 29] , rasio antara berat lapisan batu terluar dan lapisan bawah 100-250 kg tidak boleh a = 1350   kg. Berat batu pada lapisan tersebut melebihi 1/15. Lagi, diasumsikan bahwa kalkulasi W 50

menjadi: u W 50 =

a W 50

15

= 1350 15 ≈ 90 kg

Dengan perkiraan W 50   dari 175 kg (dengan ukuran batu 100-250 kg), lapisan di atas kerikil harus sesuai dengan perhitungan desain untuk mencegah tersapunya material oleh air laut. Kesimpulannya, pengamanan tanggul didesain dengan 3 lapisan di atas geo-tekstil:

rd

3  layer (1000-3000 kg) nd

2  layer (100- 250 kg) st

1 layer (gravel: 10/60 mm)

Proteksi kaki Jika erosi hanya terjadi selama serangan gelombang ekstrim (erosi jangka pendek), gerusan yang terjadi akan menutup kembali dengan sendirinya ketika musim gelombang normal. Gerusan yang terjadi di depan bangunan hanya bersifat sementara saja. Gambar 4-22 memberikan ilustrasi perkembangan gerusan setelah terjadinya badai.

Gambar 4-22: Proses perbaikan gerusan selama erosi jangka pendek

t1= after storm event scour hole at time t= t4 t3 t2 t1

Toe structure ‘Dutch Toe’

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

50

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Proteksi kaki ‘Dutch toe’ dapat diaplikasikan untuk jenis erosi jangka pendek di pantai. Jika erosi jangka panjang terjadi, maka model bangunan lain bisa digunakan. Hal ini dijelaskan pada Subbab 4.2.4 (tanggul laut dengan kaki khusus). Hal berikut ini perlu diperhatikan untuk menentukan ukuran batu proteksi kaki: Untuk kondisi air yang dangkal pada kakinya (permukaan kaki berada tepat di zona runup gelombang), − maka ukuran batu pada kaki haruslah sama dengan batu lapisan armour yang berada pada kemiringan luar. Untuk kondisi air yang lebih dalam pada kakinya (permukaan kaki berada di bawah zona runup − gelombang), maka dapat dilakukan pengurangan ukuran batu pada proteksi kaki. Berdasarkan eksperimen, pengurangan ukuran batu pada kaki dideskripsikan dengan formula (Schiereck, 2001): H s

Δd n 50

1 .4

⎛  h  ⎞ = 8.7⎜⎜ t  ⎟⎟ ⎝ hm  ⎠

[Eq. 31]

Dimana hanya bisa digunakan untuk bangunan kaki yang dalam: h t/hm>0.4 Lebih jauh lagi, dimensi berikut harus dihitung: Kedalaman erosi dt − Lebar kaki L t − Gambar 4-23 menunjukkan indikasi dari berbagai dimensi bangunan proteksi kaki. Selain itu juga ditunjukkan 2 jenis proteksi kaki yang berbeda (bergantung kepada metode konstruksi). Gambar di sebelah kiri menunjukkan kaki yang dibuat dalam galian (trench), sementara gambar yang di sebelah kanan menunjukkan kaki yang dibuat setelah penggalian dasar/pondasi di depan bangunan. Permukaan pondasi bangunan didiisi kembali setelah pengerjaan kaki selesai.

Gambar 4-23: Definisi dari Lt dan ds MSL

MSL

Lt

Lt  d t

d t

Kedalaman proteksi kaki Kedalaman minimal kaki pada konstruksi kaki sama dengan perkiraan kedalaman erosi. Kedalaman tersebut adalah: d t  = H s (relatif terhadap MSL)

[Eq. 32]

dengan H s tinggi gelombang rencana [m] d t kedalaman minimum proteksi kaki, mengacu terhadap MSL [m] Lebar proteksi kaki Lebar minimum proteksi kaki diperoleh dari persamaan [Eq. 33]: Lt  = 2H s dengan Lt H s

[Eq. 33]

lebar proteksi kaki [m] tinggi gelombang rencana [m]

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

51

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 9. Contoh kalkulasi bangunan proteksi kaki Pada contoh ini diasumsikan bahwa hanya erosi jangka pendek terjadi pada lokasi proyek. Tinggi gelombang rencana telah ditentukan pada Kotak 3: H s= 2.2 m. Kedalaman minimal proteksi kaki adalah: d t  = MSL − H s = 2.2 m -MSL

z = 5.5 m +MSL 2 1

d t  = 2.2 m - MSL

Dengan H s= 2.2 m lebar minimal proteksi kaki adalah: Lt  = 2H s = (2)(2.2) = 4.4 m

Material inti Inti dari bangunan pengaman banjir pantai haruslah rapat/kedap, maka disarankan untuk menggunakan intinya dari bahan tanah (lempung). Inti dari tanah ini ditutupi oleh geo-tekstil (dengan membuat lapisan pasir di antara keduanya). Variasi yang memungkinkan adalah dengan mengaplikasikan inti tanah yang lebih kecil yang diisi dengan material galian atau dengan mengaplikasikan intinya dengan pasir dan memberi lapisan tanah di atasnya. Variasi ini ditunjukkan pada Kotak 10.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

52

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 10. Variasi material inti Inti tanah yang lebih kecil Tanggul juga dapat disusun dengan inti tanah yang lebih kecil dengan isian quarry-run. Geo-tekstil melindungi tanah agar tidak terseret arus, sementara badan tanah itu sendiri fungsinya untuk memastikan kerapatan tanggul. Keuntungannya adalah jumlah tanah yang diperlukan lebih sedikit. Inti tanah setidaknya harus lebih tinggi dari desain permukaan air h.

Inti pasir dengan lapisan tanah Pasir juga dapat digunakan sebagai inti material. Lapisan tanah harus ditambahkan di atas pasir untuk memastikan kerapatannya. Lapisan tanah diperpanjang pada ‘kemiringan dalam’ untuk mencegah terjadinya gerusan dan ketidakstabilan/kesalahan pada ‘kemiringan dalam.

Lebar puncak bangunan Untuk konstruksi, ukuran lebar minimal puncak berkisar antara 3 m atau 3 unit batu lapisan armour. Namun demikian bisa saja lebih besar.

Kemiringan dalam kemiringan dalam ditentukan oleh: Stabilitas bangunan; untuk memastikan stabilitas bangunan, maka sudut minimal kemiringan dalam − dengan perbandingan 1:2 harus digunakan. Piping; hal ini dideskripsikan pada Subbab 4.1.3 − Limpasan gelombang; jika terjadi limpasan gelombang, maka kita harus lebih memperhatikan − kemiringan dalam dan kapasitas tampungan di belakang tanggul. Jika limpasan gelombang terjadi dalam jumlah besar, maka direkomendasikan untuk menggunakan lapisan armour yang sama pada kemiringan dalam seperti lapisan armour pada lapisan luar. Kapasitas tampungan debit limpasan di areal belakang bangunan harus diperhatikan terlebih dahulu.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

53

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 11. Contoh kalkulasi kemiringan dalam Elevasi muka tanah di areal belakang tanggul diasumsikan sama dengan MSL. Perbedaan muka air selama kondisi desain antara tanah dan sisi laut adalah sama dengan elevasi muka air rencana, ΔH   = 1.2 m. Panjang piping minimal L p menjadi dengan [Eq. 8]: L p ≥ 1.5Δ   HC creep = 21.6 m Dengan kemiringan luar 1:2 dan tinggi tanggul 6.2 m (permukaan dasar di depan tanggul 0.7 m –MSL untuk tinggi puncak 5.5 m +MSL), lebar bangunan lebih jauh dari 22 m, maka kebutuhan panjang piping dapat dipenuhi dengan mudah. Tidak ada ukuran tambahan yang diperlukan Tinggi puncak untuk desain ini berdasarkan perhitungan limpasan gelombang yang tidak signifikan. Tidak ada perlindungan tambahan yang diperlukan untuk kemiringan dalam, kemiringan minimum untuk memastikan stabilitas struktural adalah 1:2. z= 5.5m +MSL 2

2

1

1

6.2 m 0.7m -MSL

Sea dike Kotak 12. Variation with allowing wave overtopping- inner slope stability Perhitungan limpasan gelombang sebesar 2 l/s/m ’  dijelaskan lebih jauh disini (lihat Kotak 4+5). Tinggi crest direncanakan lebih rendah daripada situasi tanpa limpasan gelombang, namun lebar tanggul tetap cukup untuk mendapatkan keperluan piping. Puncak dan kemiringan dalam memerlukan perlindungan tambahan untuk dapat menahan limpasan gelombang. Puncak dan kemiringan dalam harus dilindungi dengan lapisan pelindung dengan material yang sama yang berfungsi sebagai kemiringan luar. z  = 4.5 m +MSL 2

2

1

1

water storage

5.2 m 0.7 m -MSL

Lebih jauh, harus diperiksa kembali apakah areal di belakang bangunan memiliki kapasitas tampungan limpasan yang cukup. Limpasan gelombang yang diperhitungkan adalah q  = 0.002 m3/s/m menghasilkan: V  = qLT  = (0.002 )(3600 ) = 3.6 m3 per m1 per jam (=3.6 m3/m1/h)

Untuk satu badai selama 6 jam menampung limpasan sebesar 21.6 m 3/m’. Ini sebagai contoh persamaan 0.4 m lapisan air dengan lebar yang lebih dari 55 m zona penampungan di belakang tanggul.

4.2.4 Tanggul laut, dengan lapisan pelindung dan proteksi kaki khusus Cara mendesain tanggul beserta lapisan pelindungnya sama dengan yang telah dijelaskan sebelumnya. Hanya struktur proteksi kaki saja yang akan diuraikan lebih lanjut dalam pembahasan di bawah ini.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

54

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Struktur proteksi kaki Jika erosi yang terjadi merupakan erosi jangka panjang ( long-term erosion), maka pantai tidak dapat pulih dengan sendirinya. Gerusan yang ada di depan bangunan akan terus terjadi dan merusak bangunan (lihat Gambar 4-24), dan proteksi kaki ‘Dutch toe’ tidak dapat diaplikasikan.

Gambar 4-24: Perkembangan gerusan pada kondisi erosi jangka panjang

Scour hole time t=

at

t4 t3 t2 t1

possible collapse Toe construction

Jika erosi jangka panjang terjadi, maka dibutuhkan pengaman yang fleksibel. Perlindungan ini harus mampu mengikuti penurunan dasar laut ketika terjadi gerusan, tanpa menghilangkan stabilitasnya. Oleh karenanya, proteksi yang tepat adalah tipe ‘hanging apron’ (terkadang disebut ‘ falling apron’). Proteksi kaki ‘hanging apron’ dibuat dengan adanya penguatan pada geo-tekstil yang bertujuan untuk menahan keluarnya batu dari matras. Selain itu juga kemiringan juga dapat disesuaikan dengan lubang gerusan tanpa mengakibatkan keruntuhan. Parameter yang harus diperhitungkan adalah: Kedalaman erosi ds − Lebar proteksi kaki L t − Kedalaman erosi Kedalaman maksimal gerusan d s  pada erosi jangka panjang ditentukan dengan kedalaman closure depth. Closure depth adalah kedalaman di luar area yang tidak ada proses transportasi cross-shore dan longshore dikarenakan oleh proses transport littoral. Closure depth berada didefinisikan sebagai kedalaman dibawah area yang tidak terjadi transport sedimen oleh gelombang dan arus. The closure depth ditentukan oleh kondisi gelombang. Kondisi gelombang dengan periode ulanga 1/1 tahun diestimasikan digunakan dalam mengestimasi closure depth: d c  = 2.28H 1/ 1 − 68.5

dengan H1/1 T1/1

H 12/ 1

(gT  ) 2 1/ 1

[Eq. 34]

tinggi gelombang dengan periode ulang 1/1 tahun [m] Periode gelombang dengan periode ulang 1/1 tahun [s]

lebar proteksi kaki Kemiringan pelindung tidak boleh lebih curam daripada kemiringan luar pada bangunan. Lebar kaki Lt ditentukan oleh kedalaman gerusan maksimal d s dan sudut kemiringan α :

Lt  =

dengan d s

(d c  − d s ) sin α 

[Eq. 35]

kedalaman relatif laut, mengacu terhadap MSL [m]

Disarankan untuk menggunakan ukuran batu yang sama seperti pada lapisan kemiringan luar.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

55

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea dike Kotak 14. Example calculation special toe (hanging apron) Pada contoh ini, diasumsikan bahwa erosi jangka pendek akan terjadi sama dengan erosi jangka panjang di lokasi proyek. Geo-tekstil yang digunakan pada bangunan kaki adalah woven dan kuat yang dapat berfungsi sebagai matras. Fascines  diletakkan di atas matras untuk mencegah terseretnya batu di sepanjang kemiringan bangunan. Kondisi gelombang dengan periode ulang 1/1 tahun adalah: H 1/1 = 1.95 m T 1/1 = 15.3 s Closure depth ditentukan sebesar: d c  = 2.28H 1/ 1 − 68.5

H 12/ 1

(gT  ) 2 1/ 1

= 4.3 m

Lebar ‘hanging apron’ bangunan kaki diestimasi sebagai : Lt  =

(d c  − d s ) sin α 

=

4 .3 − 0 .7 0.45

=8m

z = 5.5 m +MSL 2 1

Lt  = 8 m

4.2.5 Tanggul laut, tanpa peredam gelombang Tanggul laut tanpa pelindung terhadap gelombang yang sederhana biasanya dibangun di daratan dimana serangan ombak langsung sangat minim terjadi. Fungsi tanggul laut ini mampu mengurangi/memghentikan banjir akibat pasang tinggi dan limpasan gelombang. Perbedaan utama jika dibandingkan dengan tanggul laut yang kuat dijelaskan pada subbab 5.2, yaitu: Untuk menentukan tinggi puncak, digunakan tinggi jagaan minimum 0.5 m (karena gerakan gelombang-limpasan dan runupnya diperkirakan kecil); Tidak perlu menggunakan lapisan pelindung; Ukuran tanggul secara relatif rendah, lebar puncak juga bisa lebih kecil (lebar tidak diperlukan untuk pekerjaan konstruksi); Mengingat bahwa tanggul tersebut berada di daratan dan tujuan pembuatannya untuk perlindungan terhadap banjir hanya jika terjadinya gelombang pasang yang ekstrim, maka tidak diperlukan perbedaan permukaan air yang melebihi tanggul kecil tersebut. Piping tidak diperhitungkan, resiko terbatas dan kerusakan yang diakibatkan oleh piping karena kondisi ekstrim dapat diterima. Pembuatan tanggul laut yang sederhana mudah untuk dimonitor dan juga mudah diperbaiki jika diperlukan.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

56

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

4.3

SEA WALL

4.3.1 Pendahuluan Sea wall melindungi daratan dari erosi dan serangan gelombang dan ditempatkan di zona serangan gelombang di pantai seperti di penampang pantai. Umumnya seawall ditempatkan di (sebagian) badan tanah yang tertinggal atau di tambak yang akan melindungi daratan dari banjir, sementara sewall melindungi badan tanah dari erosi dan limpasan gelombang.

Gambar 4-25: Posisi seawall dalam profil melintang

Seawall di Pasi Lhok, Sumatra ditunjukkan dalam Gambar 4-26. perlu diingat bahwa selama terjadi badai, permukaan air akan lebih tinggi dan gelombang dapat mencapai seawall.

Gambar 4-26: Salah satu contoh seawall tumpukan batu (Pasi lhok, Sumatra)

Desain standar Desain dasar untuk seawall tumpukan batu ditunjukkan dalam Gambar 4-27. Perlu diingat bahwa ilustrasi seawall pada kemiringan alami juga ditunjukkan pada gambar. Jika penambahan beberapa material quarry run

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

57

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

lebih menyerupai tembok laut (lihat gambar di bawah), pertimbangan yang digunakan dalam desain bangunan dan fungsinya adalah sama.

Gambar 4-27: Tipikal tampang melintang seawall tumpukan batu rubble mound wave protection

toe construction

rubble mound wave protection quarry run

toe construction

4.3.2 Pertimbangan desain dan proses Pertimbangan utama terhadap desain fungsional yang harus diperhitungkan dalam desain struktural seawall tumpukan batu adalah:

−

−

Seawall tumpukan batu dibuat untuk perlindungan terhadap erosi (erosi jangka panjang/ pendek) dan juga serangan gelombang. Bangunan ini tidak berfungsi sebagai pelindung terhadap banjir jika bangunan tumpukan batu ini tidak rapat/kedap air. Pertimbangan desain fungsional lainnya adalah bangunan kaki dari seawall. Bangunan ini biasanya digunakan di zona serangan gelombang (di pantai) maka bangunan kaki yang bagus sangatlah penting untuk stabilitas bangunan. Tipe bangunan kaki bergantung kepada tipe dan rerata erosi yang diestimasikan untuk lokasi pekerjaan.

Contoh desain dan variasi Elemen desain utama ditunjukkan pada diagram yang terdapat pada Gambar 4-28. . Elemen-elemen ini dijelaskan secara berurutan dalam bab ini. Satu contoh perhitungan dijelaskan dalam bab ini, yang ditunjukkan dalam kotak hijau. Sebagai tambahan, beberapa variasi yang memungkinkan (berdasarkan kondisi dan keperluan lainnya) ditunjukkan dalam kotak kuning.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

58

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 4-28: Skema desain seawall tumpukan batu

Seawall/ Revetment

1. Tinggi puncak

Desain permukaan air

Tinggi jagaan

2. lapisan pelindung

Dimensi batu

Ketebalan lapisan

3. Geo-tekstil dan lapisan filter

dimensi batu lapisan filter

Ketebalan lapisan filter

4. proteksi kaki

Kedalaman kaki

Lebar kaki

5. kemiringan dalam

Limpasan gelombang

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

59

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea wall Pertimbangan desain Elemen desain yang ditunjukkan pada Gambar 4-28 dipengaruhi oleh pertimbangan desain dan kondisi batas berdasarkan seperti lokasi struktur, ketersediaan material dan/atau kemungkinan pemeliharaan. Karena semua pertimbangan desain ini mempengaruhi satu sama lain, maka mereka merupakan bagian yang terintegrasi dari desain. Beberapa pertimbangan penting didiskusikan di bawah ini.

Lokasi dan penggunaan material Lokasi struktur menentukan variable spesifik seperti karakteristik tanah, kepala air pada struktur dan jumlah gerakan gelombang lokasi sewall akan mempengaruhi ketersediaan material seperti quarry-run dan armour rocks. Contoh yang ada pada bab ini adalah seawall yang dikonstruksi dengan tumpukan batu pelindung gelombang. Variasi lapisan armour dibuat dengan material lain seperti elemen beton dan didiskusikan dalam Kotak 8. Biaya konstruksi, ketahanan dan pemeliharaan Tanpa pemeliharaan, kekuatan akan berkurang dan kerusakan akan bertambah. Program pemeliharaan yang layak untuk struktur ini akan menambah ketahanan dan juga akan melindungiHal ini lebih jauh didiskusikan dalam Subbab 4.1.2. Jika perbaikan yang cepat dan layak tersedia, maka kerusakan selama badai dapat ditangani dan struktur tidak langsung rusak parah. Untuk sewall, hal ini juga dapat dilakukan untuk tumpukan batu pelindung gelombang. Batu penguat dapat berpindah ketika terjadi badai besar namun tidak mengakibatkan kerusakan parah. Hal ini akan menghasilkan stabilitas yang rendah dan akan mengurangi berat dan biaya konstruksi. Semua pertimbangan ini harus diperhitungkan dalam desain untuk mengurangi biaya dan meningkatkan ketahanan struktur. Tipe berikut dibicarakan dalam bab ini: 4.3.3: Seawall tumpukan batu − 4.3.4: Seawall tumpukan batu, dengan proteksi kaki khusus Penjelasan kotak yang dimasukkan dalam bab ini digunakan untuk membuat contoh desain seawall tumpukan batu adalah:

− − − − − − − − − − − −

Kotak 1. Desain asumsi untuk contoh kalkulasi (lihat halaman be rikutnya) Kotak 2. Contoh kalkulasi desain permukaan air Kotak 3. Contoh kalkulasi tinggi jagaan Kotak 4. Variasi dengan l impasan gelombang Kotak 5. Contoh kalkulasi tinggi puncak Kotak 6. Contoh kalkulasi lapisan pelindung Kotak 7. Variasi dengan menggunakan kemiringan luar yang lebih ringan Kotak 8. Variasi dengan elemen beton sebagai unit lapisan pelindung Kotak 9. Contoh kalkulasi lapisan filter Kotak 10. Variasi perbedaan bangunan tembok laut beton dengan inti yang kuat Kotak 10. Contoh kalkulasi bangunan kaki Kotak 11. Contoh kalkulasi kaki khusus ( hanging apron)

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

60

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 1. Asumsi desain untuk contoh kalkulasi 

Tampang melintang berikut ini dengan kedalaman sesuai dengan MSL adalah representatif untuk lokasi: 2,0 1,0 0,0 -20 -1,0

30

80

130

180

-2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0

Lokasinya disebut Lokasi X3. kondisi hidraulis dapat dilihat pada 0.



4.3.3 Seawall tumpukan batu Tinggi puncak Tinggi puncak ditentukan pada persamaan [Eq. 3]. Tinggi jagaan ditentukan berdasarkan limpasan gelombang yang ada, lihat Subbab Error! Reference source not found.   untuk menentukan deskripsi dan formula. Parameter utama diilustrasikan pada Gambar 4-29. Pada contoh kalkulasi dasar, limpasan gelombang yang signifikan tidak diperlukan. Variasi limpasan gelombang yang diperlukan ditunjukkan pada Kotak 4.

Gambar 4-29: Definisi desain permukaan air h dan tinggi jagaan R c pada seawall

R c

z

h

MSL

Seawall tumpukan batu Kotak 2. Contoh kalkulasi desain permukaan air Set-up angin harus dikalulasi dengan [Eq. 2], dan asumsinya menjadi: hset-up

=

0m

desain permukaan air dihitung dengan SLR = LS = 0.1 m dan [Eq. 1]: h = HAT  + SLR + LS + hset −up = 1.25 + 0.1 + 0.1 + 0 = 1.45 m +MSL

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

61

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 3. Contoh kalkulasi tinggi jagaan Untuk desain dasar, tidak ada limpasan gelombang yang ada, maka runup gelombang dikalkulasi. Desain kondisi gelombang yang diambil pada 0: H s = 3.0 m and T   p = 8.5 s Tidak ada efek gelombang 2D yang diperhitungkan, batas kedalaman maksimum tinggi gelombang ditentukan dengan metode dari Subbab 4.2.3: 1. 2.

dari profil ditentukan bahwa d s  = 1.3 m (seperti selama desain permukaan air) dan karena kedangkalan pantai diantara laut m adalah 1:50 (=0.02) d s 1.3 = ≈ 0.002 2 gT  p (9.8)(8.5)2 H b

3.

dari grafik Gambar 4-18 ditentukan bahwa γ  =

4.

desain tinggi gelombang H s pada struktur kaki adalah (0.85 )(1.3 ) = 1.1  m

d s

≈ 0.85

desain lokal kondisi gelombang adalah H s = 1.1 m, T   p = 8.5 s. panjang gelombang air dalam L0  dihitung sebagai: L0 =

2 gT   p

2π 

=

(9.8)(8.5 )2 2π 

≈ 113 m

Untuk sudut 1:2 maka parameter persamaan surf adalah: 1 tan α  2 ξ  p = = = 5.2 ⇒ ξ  p > 1.5 (1.1) (113) H s L0

(

( )

)

ξ  p > 1.5: run-up gelombang Ru2%  dihitung dengan [Eq. 20] :

( )0.46 = (1.1)(1.1)(5.2)0.46 = 2.5 m

R u 2% = 1.1H s ξ p

Run-up maksimum sesuai dengan [Eq. 21] adalah: max

Rc = R u 2%

= 1.97H s = 2.1 m ( 2

ξ q > 2: Error! Reference source not found.   untuk gelombang tidak pecah harus digunakan untuk mengkalkulasi q:

⎛ 

3

q = gH s 0.2 exp⎜⎜ − 4.6

⎝ 

R Q  ⎞

⎟= H s  ⎠⎟

⎛ 

(9.8)(1.1)3 0.2 exp⎜⎜ − 4.6 ⎝ 

R Q  ⎞

⎟ = 0.002

(1.1) ⎠⎟

Penulisan kembali Error! Reference source not found.  memberikan:

⎛   ⎞ ⎛   ⎞ ⎜ ⎟ (1.1) ⎜ q 0.002 ⎟ = = 1 .4 m R c  = ln⎜ ln⎜ ⎟ − 4.6 ⎜ 0.2 gH  3 ⎟ − 4.6 ⎜ 0.2 (9.8 )(1.1)3 ⎟⎟ s  ⎠ ⎝   ⎠ ⎝  H s

Hubungan antara limpasan gelombang yang diperhitungkan dan tinggi jagaan ditunjukkan pada grafik. 2,25 2 1,75 1,5 1,25

R

 c   [   m  ]  

1 0,75 0,5 0,25 0 0

1

2

q [l/m/s]

3

4

5

6

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

63

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 5. Contoh kalkulasi tinggi puncak Perhitungan puncak z menurut Error! Reference source not found.  adalah: -Tanpa limpasan gelombang: z = h + R c  = 1.5 + 2.1 = 3.6m + MSL  (desain dasar- Kotak 3) -Dengan limpasan gelombang 2 l/s/m: z = h + R c  = 1.5 + 1.4 = 2.9m + MSL (variasi- Kotak 4), perlu diingat bahwa kemiringan dalam bangunan dan kapasitas tampungan yang cukup sangat diperlukan (lihat sub bab 4.2.3).

z= 3.6 m +MSL (no overtopping) 2 1

h= 2.1 m +MSL MSL

Untuk tujuan konstruksi, lebar puncak harus 3 m atau setidaknya 3 batu lapisan pelindung

Lapisan pelindung Parameter untuk lapisan pelindung adalah ukuran batu dan ketebalan lapisan. Penjelasan lebih lanjut dan formulanya ditunjukkan pada subbab 4.2.3. Estimasi dari parameter utama tersebut dijelaskan kembali di bawah ini: Untuk menentukan diameter batu yang cukup kuat menahan serangan gelombang, maka digunakan formula yang berbeda. Hasil yang reliable  biasanya diperoleh dari formula ‘Van der Meer’. Karena kondisi air yang dangkal, (d  < 3H s )  maka digunakan koreksi air dangkal pada formula Van der Meer. Beberapa parameter yang harus di estimasi adalah:

− − −

permeabilitas P : estimasi untuk Aceh P=0.1, berdasarkan Gambar 4-20; jumlah kerusakan S: estimasi untuk Indonesia S=2, berdasarkan Tabel 4-2; jumlah gelombang N : estimasi untuk Indonesia N=3000 (durasi badai 8 jam).

Dengan parameter P, S dan N   tersedia, gunakan Error! Reference source not found.   untuk menentukan persamaan mana yang harus digunakan untuk diameter batu d n50 ; Error! Reference source not found.   atau Error! Reference source not found. .

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

64

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 6. Contoh kalkulasi lapisan pelindung Seperti yang ditentukan di atas, parameter berikut harus digunakan untuk bangunan tumpukan batu sepanjang pantai Indonesia: P  = 0.1 S = 2 N  = 3000 tan α  = 1 2 dengan ξ  p = 5.2 (lihat Kotak 3), parameter critical surf similarity dapat dihitung [Eq. 26]:

[

0.31

ξ cr  = 6.2P 

⎛  1  ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ tan α  ⎝ P +0.5 ⎠

]

⎛  ⎜

1

 ⎞ ⎟

⎜ ⎟ = ⎡⎢(6.2)(0.1)0.31 12 ⎤⎥ ⎝ 0.1+0.5 ⎠ = 3.6 ⎣ ⎦

Karena ξ  p > ξ cr  Error! Reference source not found.  menggunakan persamaan surging breakers. dengan H s 1 = 1.1 m, cot α  =  = 2 dan parameters ξ  p , Δ, S, N   dan P   dalam Error! Reference source not found. tan α  sehingga: H s

Δd n50

−0.13

= 1.4P 

(

S N 

0.2 P 

)

ξ 

cot α  =

0.9

(1.65)(d n50 )

−0.13 ⎛  ⎜

= (1.4)(0.1)

 ⎞ ⎟ ⎜ 3000 ⎟ ⎝   ⎠ 2

0.2

(5.2)0.1

2 = 1.6

Maka: d n50 =

1 .1

(1.65)(1.6 )

≈ 0 .4 m

Error! Reference source not found.  memberikan nominal berat batu: 3

3

W 50 = ρ s d n 50 = (2650 )(0.4 ) ≈ 170 kg

Direkomendasikan untuk menggunakan batu ukuran 100-250 kg (bergantung pada ketersediaan lokal). Menurut Error! Reference source not found. , ketebalan lapisan pelindung harus: t  = 2d 

= 2 0.40 ≈ 0.8 m

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

65

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 7. Variasi dengan kemiringan luar yang lebih landai Jika diputuskan untuk mengurangi ukuran batu (karena masalah ketersediaan atau masalah yang diprediksikan terjadi selama konstruksi berjalan), maka kemiringan dapat disesuaikan. Sebagai contoh, kalkulasi diulang untuk kemiringan 1:3.

Error! Reference source not found.  menentukan nilai baru untuk parameter surf similarity : tan α 

ξ  p =

=

H s L0

(13)

( (1.1) (115) ) = 3.3

Pada kasus ini parameter kritikal juga berubah, sesuai dengan Error! Reference source not found. menjadi:

[

0.31

ξ cr  = 6.2P 

⎛  1  ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ tan α  ⎝ P +0.5 ⎠

]

⎛  ⎜

 ⎞ ⎟

1

⎜ ⎟ = ⎡⎢(6.2)(0.1)0.31 13 ⎤⎥ ⎝ 0.1+ 0.5 ⎠ = 2.9 ⎣ ⎦

Karena ξ  p > ξ c lagi Error! Reference source not found.  harus digunakan:

⎛  2  ⎞ H s S 0.2 P  1.1 ⎟ = 1.4P −0.13 ( = (1.4)(0.1)−0.13 ⎜⎜ ) ξ  cot α  = ⎟ (1.65)(d n50 ) Δd n50 N  ⎝  3000  ⎠

0.2

(3.3)0.1

3 = 1.9

Diameter batu yang diperlukan d n50 adalah: d n 50 =

1. 1

(1.65)(1.9 )

≈ 0.35 m

Error! Reference source not found.  memberikan berat nominal batu yang diperlukan: 3

3

W 50 = ρ s d n 50 = (2650 )(0.35 ) ≈ 115 kg

Grafik menunjukkan hubungan antara sudut kemiringan yang lebih landai α dan ukuran batu d n50 . 0,6 0,5 0,4 0,3

 d 

n  5   0  0,2  [   m  ]   0,1 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

cot α  [-]

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

66

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea wall Kotak 8. Variasi dengan elemen beton sebagai unit lapisan penguat Pendahuluan Jika batu penguat dengan ukuran dan kualitas dan kuantitas yang bagus tidak tersedia pada lokasi, maka unit penguat buatan (elemen bongkar pasang beton) merupakan alternatif pilihan. Perlu diingat bahwa elemen beton ini harus terdiri hanya dari lapisan penguat batu alami. Dan terdiri dari lapisan bawah dengan ukuran tertentu untuk memastikan transfer beban yang layak, membuat permeabilitas yang layak dan untuk melawan gerakan ke luar. Arahan detil lapisan bawah harus disiapkan oleh developer unit penguat dan juga harus ada izin. Stabilitas tersebut bisa bervariasi dengan banyak pengaruh, tes model fisik direkomendasikan untuk unit penguat beton. Perlu diingat bahwa suatu model tes lebih kompleks daripada tes lapisan penguat konvensional dan memerlukan pengalaman lapangan dari pemodelan fisik.

Elemen beton Beberapa jenis unit banyak tersedia, dan aplikasinya di pantai Indonesia sangat tergantung pada ketersediaan kontraktor yang berpengalaman dan juga penyedia di area proyek. Selain ketersediaan, pertimbangan untuk pemilihan tipe unit adalah jarak aplikasi, stabilitas, kekuatan dan konstruksi ekonomis. Stabilitas elemen yang berbeda bergantung pada (kombinasi) prinsip-prinsip berikut: berat, sambungan dan friksi. Berat Kontribusi utama akan stabilitas elemen beton ini timbul dari massa, sama dengan stabilitas batu alam. Contoh dari setiap elemen adalah Blok Kubik dan Kubus Antifer. Sambungan Penguat beton bertambah stabilitasnya dengan sambungan pada unit terdekat dan dikarakteristikkan dengan badan yang relatif ringan dan panjang. Contoh dari material ini adalah Tetrapod dan X-bloc. Friksi Unit penguat yan berpindah sama terdiri dari bagian besar lawan oleh friksi antara unit masing-masing. Karang dan pitched stone revetment adalah salah satu contoh yang bagus dari tipe ini untuk pelindung. Karena peralatan yang khusus dan training diperlukan untuk pemimdahan setiap penguat, maka tidak dijelaskan dalammanual ini.

Desain Desain unit penguat beton umumnya mengikuti keseluruhan pendekatan untuk penguat batu karang, namun formula desain dan/atau koefisiennya berbeda. Untuk ukuran awal menggunakan persamaan Hudson dengan nilai spesifik K D yang diderivasi dari sebelumnya atau tes model umum. Untuk desain yang lebih detil, suatu formula telah diderivasi untuk setiap unit dan dapat ditemukan dalam Manual Batu Karang (2007) atau CEM (2002). Formula Hudson untuk unit beton adalah: H s

ΔDn dengan Dn K D Δ α

= (K D cot α )1 3 Nominal diameter unit beton [m] koefisien stabilitas Hudson [-] kepadatan relatif unit beton [-] sudut emiringan luar [°]

nilai K D dispesifikasikan pada kotak berikutnya.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

67

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Sea wall Kotak 8: (sambungan) Sebagai estimasi awal stabilitas koefisien Hudson K D, nilai dari table diwah dapat digunakan untuk elemen yang disebutkan di atas. Nilai ini hanya berlaku untuk kemiringan luar 1:2.

Elemen beton

Kubus (dua lapisan)

K D coefficient [-] Gelombang pecah Gelombang pecah

6.5

7.5

Antifer Cubes

7

8

Tetrapods

7

8

X-blocs

16

16

tidak

Perlu dicatat bahwa elemen beton yang disebutkan diatas adalah contoh pilihan yang dapat berubah-ubah. Masih banyak lagi kemungkinan dan untuk informasi lebih lanjut dapat dilihat pada literature tambahan pada bagian ini (seperti Rock Manual (2007), CEM (2002), dll.).

Geo-tekstil dan lapisan filter Aturan desain untuk geo-tekstil dan lapisan filter pada bangunan rubble mound   dideskripsikan pada Subbab 4.2.3 untuk tanggul laut. Lapisan dibuat sama (kecuali untuk lapisan pasir diatas tanggul tanah) 1. geo-tekstil 2. lapisan kerikil 3. lapisan batu dengan berat 100- 250 kg (atau yang menyerupai, tergantung persediaan) 4. lapisan filter / lapisan pelindung

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

68

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 9. Contoh kalkulasi lapisan filter Geo-tekstil diletakkan di atas tanah untuk mencegah penurunan material bangunan secara alami. Jika isian tambahan diperlukan (quarry run), proses pembuatannya menjadi berbeda untuk membuat jenis tembok laut yang lebih seperti yang diindikasikan pada instruksi (lihat variasi yang dideskripsikan pada Kotak 9). Lapisan kerikil berukuran 10 cm ditempatkan di atas geo-tekstil dan lapisan batu berukuran 40 cm seberat 100-250 kg diletakkan di atas kerikil. Dari kalkulasi pada Kotak 6 ukuran lapisan pelindung juga berbobot 100-250 kg. Karena gerakan gelombang yang terbatas, maka revetment dapat didesain dengan hanya menggunakan 2 lapisan di atas geo-tekstil:

nd

2  layer/ armour layer (100-250 kg) st

1 layer (gravel) geotextile

Seawall tumpukan batu Kotak 10. Variasi perbedaan pembuatan tembok laut dengan inti quarry run Jika quarry run ditempatkan di bawah lapisan filter maka pembuatan struktur menjadi berbeda. Pada kasus tersebut, geo-tekstil ditempatkan di bawah isian quarry run. Transisi menjadi lapisan pelindung harus dibuat menurut aturan penyaringan. Sesuai dengan Error! Reference source not found.  rasio antara berat lapisan pelindung dan lapisan bawah tidak boleh melebihi 1/15. Direkomendasikan untuk menggunakan lapisan pelindung seberat 100-250 kg, dengan W50 of 175 kg, sehingga: u W 50 =

a W 50

15

= 175

15

≈ 12 kg

Quarry run memiliki bobot sekitar 0-40 kg. Bobot ini sesuai keperluan untuk W 50u= 12 kg. Sebagai kesimpulan, lapisan pelindung berbobot 100-250 kg dapat ditempatkan langsung di atas inti quarry run.

Bangunan proteksi kaki Jika erosi hanya terjadi selama adanya serangan gelombang besar, maka gerusan akan hilang selama kondisi pantai tenang dan tidak ada gelombang besar. Gerusan yang berada di depan bangunan hanya bersifat sementara.Gambar 4-22 memberikan ilustrasi perbaikan gerusan setelah terjadinya badai. ‘Dutch toe’ dapat diaplikasikan untuk pantai yang dengan erosi jangka pendek. Aturan desain dan formula dideskripsikan pada Subbab 4.2.3 (bangunan kaki untuk tanggul tanah). Jika erosi jangka panjang terjadi maka diperlukan model struktur kaki yang berbeda. Hal ini dijelaskan pada subba 4.3.4 (Seawall tumpukan batu, dengan kaki khusus).

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

69

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 11. Contoh kalkulasi bangunan proteksi kaki Pada contoh ini diasumsikan bahwa hanya erosi jangka pendek yang akan terjadi pada lokasi proyek. Desain lokal tinggi gelombang telah ditentukan dalam Kotak 3: H s= 1.1 m. Kedalaman minimal bangunan kaki adalah [Eq. 32]: d t  = MSL − H s = 1.1 m -MSL Lebar kaki dapat dikalkulasi dengan Error! Reference source not found. : Lt  = 2H s = (2)(1.1) = 2.2 m

z= 3.6 m+MSL 2 1

MSL 2.2 m

dt= 1.1 m -MSL

Kemiringan dalam (Inner ‘slope’) Untuk kemiringan dalam, perbedaan dibuat antara jenis seawall (yang sebenarnya memiliki kemiringan dalam) dan revetment (yang tidak memiliki kemiringan dalam). Perlu diingat bahwa piping bukanlah persoalan untuk bangunan tumpukan batu, karena bangunannya bersifat permeabel. Piping dibuat jika tanggul/bangunan yang bersifat permeabel diletakkan di bawah bahan permeabel.

Seawall dengan kemiringan dalam Hal-hal yang perlu diperhitungkan dalam mendesain seawall dengan kemiringan dalam: Stabilitas struktural; untuk memastikan stabilitas struktural harus digunakan sudut minimal − kemiringan dalam, yaitu dengan perbandingan 1:2. Limpasan gelombang; jika limpasan gelombang diperhitungkan maka kemiringan dalam harus mampu − menahan limpasan gelombang tanpa mengakibatan ketidakstabilan kemiringan dalam itu sendiri. Hal ini menimbulkan perhatian tambahan, yaitu apakah ukuran batu pada kemiringan dalam cukup untuk menahan rerata limpasan gelombang yang ada. Lebih jauh lagi, jika ada limpasan gelombang, kapasitas simpan di daratan harus diperiksa untuk setiap lokasinya (lihat contoh kalkulasi pada subbab 4.2.3, Kotak 12). Sea wall tanpa kemiringan dalam Puncak tersambung ke daratan yang tidak terlindungi dan hal berikut ini perlu diperhitungkan dalam desain: Limpasan gelombang; jika limpasan gelombang diperhitungkan, maka stabilitas sewall di bagian − belakang sangat terancam. Ancaman ini diilustrasikan dalam Gambar 4-30. Ole h karenanya disarankan untuk tidak membiarkan terjadinya limpasan gelombang pada sewall tanpa kemiringan dalam. Untuk memastikan stabilitas bagian belakang dengan limpasan gelombang, maka puncak harus − diperpanjang. Puncak harus dibuat dengan batu yang berukuran sama sebagai lapisan pelindung. Ukuran panjang puncak yang diperlukan bergantung kepada rerata limpasan gelombang dan jenis sedimen tanah di daratan. Ancaman tersebut disebabkan oleh gerusan di belakang bangunan; maka dalam hal ini diperlukan untuk menentukan gerusan yang ada dan panjang puncak yang dibutuhkan. Lebih jauh lagi, jika limpasan gelombang diperhitungkan, maka kapasitas penyimpanan di daratan − harus diperiksa di setiap lokasinya (lihat contoh kalkulasi di subbab 4.2.3, Kotak 12).

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

70

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 4-30: Ilustrasi dari ancaman limpasan gelombang pada revetment

4.3.4 Seawall tumpukan batu dengan kaki khusus Desain seawall tumpukan batu dengan lapisan pelindung dan inti adalah sama digunakan seperti desain tanggul tanah pada bagian sebelumnya. Hanya bangunan kaki saja yang harus didesain berbeda, seperti yang dideskripsikan di bawah ini. Jika erosi jangka panjang terjadi, maka pantai tidak dapat ‘pulih’ dengan sendirinya walaupun sedang tidak ada badai. Gerusan yang terdapat di depan bangunan akan berlanjut hingga merusak bangunan (lihat Gambar 4-24). Maka model ‘Dutch toe’ tidak dapat diaplikasikan. Jika ada erosi jangka panjang, maka perlindungan yang fleksibel dibutuhkan. Perlindungan ini harus mampu mengikuti penurunan dasar laut selama terjadinya gerusan tanpa menghilangkan stabilitasnya. Maka dari itu, ‘hanging apron’ (terkadang disebut ‘ falling apron’) perlu dibuat. Kaki ‘hanging apron’  dibuat untuk memperkuat geo-tekstil yang bertujuan untuk mencegah keluarnya batu dari matras. Maka dari itu perlu menyesuaikan kemiringan dengan lubang gerusan tanpa mengakibatkan keruntuhan. Parameter berikut haruslah diperhitungkan: Kedalaman erosi ds − Lebar kaki L t − Aturan desain dan formula dideskripsikan di subbab 4.2.4 (kaki khusus untuk tanggul tanah). Contoh kalkulasi disajikan di bawah ini.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

71

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Seawall tumpukan batu Kotak 12. Contoh kalkulasi kaki khusus ( hangi ng apr on  ) Pada contoh ini diasumsikan bahwa erosi jangka pendek akan terjadi seperti halnya erosi jangka panjang yang terjadi pada lokasi proyek. Geo-tekstil yang disarankan disini adalah jenis woven dan dibuat kuat agar berfungsi sebagai matras. Fascines  ditempatkan di atas mattras untuk mencegah jatuh atau tergelincirnya batu sepanjang kemiringan pada lubang gerusan. Kondisi gelombang dengan periode balik 1/1 tahun adalah: H 1/1 = 0.95 m T 1/1 = 8.1 s Kedalaman penutup ditentukan sebagai: d c  = 2.28H 1/ 1 − 68.5

H 12/ 1

(gT  ) 2 1/ 1

= 2.0 m

Lebar struktur kaki ‘hanging apron’ adalah: Lt  =

(d c  − d ) sin α 

=

2.0 + 0.15 0.45

= 4.75 m

z= 3.6m +MSL 2 1

1,0 m 4.75 m

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

72

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

5 PENANGANAN K ERAS (LEPAS PANTAI) 5.1

GROIN

5.1.1 Pendahuluan Lay out dasar untuk sistem groin ditunjukkan di Gambar 5-1. Perlu diingat bahwa fungsi dari groin sulit untuk diprediksikan. Ahli morfologi harus selalu terlibat dalam proses desain sistem groin. Tujuan dari pembuatan Manual ini adalah untuk memberikan beberapa aturan desain awal dan formulanya. Pada tahap desain aktual, perkiraan morfologis diperlukan untuk menerjemahkan aturan-aturan ini sesuai dengan situasi lokal.

Gambar 5-1: Skema Lay-out sistem groin

Sebuah contoh sistem groin ditunjukkan dalam Gambar 5-2.

Gambar 5-2: Contoh sistem groin

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

73

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

5.1.2 Pertimbangan desain dan proses Pertimbangan desain fungsional utama harus diperhitungkan dalam desain struktural groin tumpukan batu, yaitu: Fungsi groin (sebagian) adalah untuk menghentikan transport sedimen yang dipengaruhi oleh − gelombang pecah. Sebagai tambahan, hal ini juga mengurangi arus erosi dengan mengurangi muatan gelombang pada groin di zona pemukiman. Groin didefinisikan sebagai mengekspos serangan gelombang. Groin tidak mengurangi transport sedimen lintas pantai, erosi pantai musiman dan banjir yang − diakibatkan oleh badai gelombang tegak lurus terhadap pantai tidak secara langsung dikurangi oleh groin.

Dalam tahap desain groin, ada dua langkah utama yang perlu diperhatikan, yaitu: Desain lay-out groin; − Desain struktural groin. −

Manual ini bertujuan untuk memberikan aturan desain untuk kedua hal diatas.

Contoh desain dan variasi Elemen desain utama ditunjukkan pada diagram yang terdapat pada Gambar 5-3. Elemen-elemen ini dijelaskan secara berurutan dalam bab ini. Satu contoh perhitungan dijelaskan dalam bab ini, yang ditunjukkan dalam kotak hijau. Sebagai tambahan, beberapa variasi yang memungkinkan (berdasarkan kondisi dan keperluan lainnya) ditunjukkan dalam kotak kuning.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

74

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 5-3: Skema desain utama groin tumpukan batu

Groin tumpukan batu

1.Skema lay-out

Panjang groin

Jarak groin

2. Tinggi puncak

Elevasi muka air desain

3. Lapisan pelindung

Dimensi batu

Ketebalan lapisan

4. Geo-tekstil dan lap. filter

Dimensi lap. filter

Ketebalan lapisan

5. Konstruksi kaki

Stabilitas struktural

6. Pengaman dasar

Kondisi gerusan lokal

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

75

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Pertimbangan desain Elemen desain yang ditunjukkan dalam Gambar 5-3 dipengaruhi oleh pertimbangan desain dan kondisi batas berdasarkan seperti lokasi struktur, pemlihan level keamanan dan/atau ketersediaan material. Karena pertimbangan desain ini saling mempengaruhi satu sama lain, maka ini merupakan bagian yang integral dari desain. Beberapa pertimbangan penting didiskusikan di bawah ini.

Lokasi dan penggunaan material Lokasi groin mempengaruhi jumlah serangan gelombang, efe ktivitas dan dimensi. Hal ini d idiskusikan lebih jauh dalam Kotak 3. Lokasi proyek juga mempengaruhi ketersediaan material seperti quarry-run dan armour rocks. Contoh yang ada pada bab ini adalah groin yang dikonstruksi dengan tumpukan batu pelindung gelombang. Variasi lapisan armpur dibuat dengan material lain seperti elemen beton dan didiskusikan dalam Subbab 4.3.3. Biaya konstruksi, ketahanan dan pemeliharaan Tanpa pemeliharaan, kekuatan akan berkurang dan kerusakan akan bertambah. Program pemeliharaan yang layak untuk struktur ini akan menambah ketahanan dan juga akan melindungi fungsinya sebagai pemerangkap sedimen untuk jangka panjang. Hal ini l ebih jauh didiskusikan dalam Subbab 4.1.2. Jika perbaikan yang cepat dan layak tersedia, maka kerusakan selama nbadai dapat ditangani dan struktur tidak langsung rusak parah. Untuk sistem groin, hal in juga dapat dilakukan untuk tumpukan batu pelindung gelombang. Batu penguat dapat berpindah ketika terjadi badai besar namun tidak mengakibatkan kerusakan parah. Hal ini akan menghasilkan stabilitas yang rendah dan akan mengurangi berat dan biaya konstruksi. Semua pertimbangan ini harus diperhitungkan dalam desain untuk mengurangi biaya dan meningkatkan ketahanan struktur. Penjelasan kotak di atas sebagai berikut:

− − − − − − − −

Kotak 1. Asumsi desain untuk contoh kalkulasi Kotak 2. Contoh kalkulasi skema lay-out groin Kotak 3. Variasi yang mungkin dan pertimbangan untuk skema lay-out groin Kotak 4. Contoh kalkulasi tinggi puncak Kotak 5. Contoh kalkulasi lapisan pelindung Kotak 6. Variasi ukuran batu pada kepala groin Kotak 7. Contoh kalkulasi lapisan filter Kotak 8. Contoh kalkulasi bangunan kaki

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

76

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Kotak 1. Asumsi desain untuk contoh kalkulasi Asumsi berikut dibuat untuk contoh ini: 

Profil melintang pantai berikut dengan kedalaman sesuai dengan MSL adalah representative untuk lokasi: 2,0 1,0 0,0 -20 -1,0

30

80

130

180

-2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0



Lokasi ini disebut Location 4. Kondisi hidraulik dapat ditemukan pada 0.

5 . 2  GROIN TUMPUKAN BATU

Skema layout Sebagian groin menghentikan transport di sepanjang pantai dan secara lokal mengurangi erosi di garis pantai yang disebabkan oleh transport di sepanjang pantai. Dengan menghentikan jaringan transport di sepanjang pantai maka pertambahan akan berada di hulu groin dan erosi berada di hilir groin dan hal ini menciptakan pola gerigi (saw-tooth) pada garis pantai di antara groin tersebut (lihat Gambar 5-1, dan garis pantai akan berada pada posisi keseimbangan tegak lurus t erhadap arah dominan gelombang.

Tidak ada aturan yang sederhana dan absolut untuk desain lay-out groin (jarak dan panjang) karena hal ini secara kritikal bergantung pada kondisi lokal dan pertimbangan-pertimbangan. Hal ini penting untuk dikonsultasikan kepada teknisi ahli yang berpengalaman (dibagian hidrolik, morfologi) untuk pelaksanaan rincian desain. Di bawah ini diberikan aturan-aturan singkat untuk perkiraan awal dalam menentukan jarak dan panjang groin.

Panjang groin Panjang groin harus sampai ke breaker zone. Breaker zone  didefinisikan sebagai kedalaman dimana ombak mulai terpecah. Lebar breaker zone bergantung pada kondisi gelombang. Selama kondisi pantai tidak ada badai maka breaker zone jarang ada daripada ketika terjadi badai (gelombang besar mulai pecah pada kedalaman yang lebih besar). Sebagai estimasi awal, breaker zone untuk kondisi gelombang dengan priode kembali 1 tahun dapat diadopsi untuk menentukan panjang groin. Melalui zona ini maka dapat diestimasi bahwa sekitar 90% dari transpor sedimen tahunan terjerat pada tahun-tahun pertama. Pada saatnya, persentase sedimen yang terjerat akan berkurang secara berangsur-angsur karena bathimetri akan melakukan penyesuaian dan lebih banyak sedimen yang akan melewati groin setelah penyesuaian terjadi. Rerata penyesuaian ini bergantung pada kondisi lokal. Kedalaman dimana groin harus diperpanjang berdasarkan asumsi yang dideskripsikan di atas adalah: d  = 2.0H 1/ 1 dengan d H 1/1

[Eq. 36]

kedalaman [m] tinggi gelombang dengan periode ulang 1/1 tahun [m]

Poin awal groin harus tinggi dari permukaan HAT   di pantai untuk menghindari terjadinya pengepungan di belakang bangunan. Jika konstruksi pantai diperhitungkan, maka groin harus tersambung. Lebih jauh lagi, seperti estimasi awal, gunakan jarak untuk memperpanjang rasio 2:1. Rasio ini telah menunjukkan hal yang beralasan dalam perpanjangan rerata di contoh praktis. Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

77

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Kotak 2. Contoh kalkulasi skema lay-out Desain kondisi gelombang dengan periode ulang 1 tahun pada lokasi E07 dapat dilihat pada lampiran: H1/1= 2.4 m dan T1/1= 7.7 s (kondisi gelombang pada kedalaman -8 m) Kedalaman air dimana dilakukannya perpanjangan groin yang dapat menangkap 90% dari jumlah transpor sedimen:

( )( )

d  = 2.0 H 1/1 yr  = 2 2.4 = 4.8 m

Kedalaman air relatif yang digunakan mengacu terhadap MSL. Dari profil potongan melintang dapat ditentukan panjang groin dari muka air HAT, maka d = 4.8 m - MSL sama dengan 125 m.

2,0 1,0 0,0 -20 -1,0

30

80

130

180

-2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0

Panjang groin ditentukan sepanjang L=125 m. dengan perbandingan terhadap jarak antar groin adalah 2:1, maka jarak antar groin menjadi x = 250 m. Lay-out perencanaan dapat dilihat pada gambar berikut:

HAT  waterline

L = 125 m

 x = 250 m

4.8 m -MSL

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

78

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Kotak 3. Variasi dan pertimbangan untuk skema layout Di bawah ini dijelaskan efek dari variasi dan pertimbangan yang berbeda. J u ml a h a w a l se d i m e n y a n g t e r p e r a n g k a p

Pada beberapa lokasi, dianjurkan untuk mengurangi perangkap sedimen guna mengurangi efek erosi di hilir. Pada lokasi ini, ukuran groin yang lebih pendek dapat diaplikasikan. Hal ini juga akan mengurangi biaya konstruksi. Namun, hal ini juga akan mengurangi pertumbuhan pantai dan mengurangi pengamanan di daratan. Sk a l a w a k t u ef e k t i f ( j a n g k a p a n j a n g / p e n d ek )

Sama seperti pertumbuhan pantai, maka kontur permukaan di bawah air juga akan melakukan penyesuaian. Ini berarti bahwa kedalaman isoline ‘90%’ akan menuju ke laut. Jika fungsi groin masih sama efektif seperti perangkap pasir untuk jangka panjang, maka ukuran groin butuh diperpanjang. Hal ini dalam jangka waktu yang panjang akan menambah efektivitas dan pertumbuhan pantai. K o nd i s i g e l o m b a n g d i m a n a f u n gsi g r o i n m a s i h e f e k t i f se b a g a i p e r a n g k a p p a s i r

Jika groin harus juga lebih efektif selama terjadi kondisi yang lebih ekstrim, maka tinggi gelombang dengan frekuensi kembali yang lebih rendah harus digunakan (gelombang lebih tinggi). Kedalaman groin akan bertambah dan tentunya panjangnya juga akan bertambah. Hal ini akan menambah biaya konstruksi dan efektivitasnya pada kondisi yang lebih parah (dengan kecepatan transport tinggi yang bersamaan) Ukuran panj ang groi n yang sama

Jika terminal groin (groin terakhir) dibuat lebih panjang dari yang lainnya, maka kolam sedimen akan tercipta. Sedimen ini dapat digunakan pada rentang pantai lainnya. Namun, hal ini akan menambah erosi di hilir dari sistem groin. Terminal groin yang lebih pendek akan mengurangi hal ini dan mengurangi pertumbuhan garis pantai dan pengamanan pada teluk terakhir groin.

Tinggi puncak Tinggi puncak harus berada di sekitar permukaan HAT terhadap kepala groin untuk mengurangi gerakan gelombang pada zona yang dilindungi. z g  = HAT 

[Eq. 37]

Groin Tumpukan batu Kotak 4. Contoh kalkulasi tinggi puncak Elevasi muka air dapat dilihat pada lampiran: Kondisi Hidraulik Station LAT HAT E07

-1.05

1.20

Dengan mengikuti Error! Reference source not found. : z g  = HAT  = 1.20 m +MSL crest width= 3m z g = 1.2 m +MSL

Untuk pekerjaan konstruksi, lebar puncak minimum adalah 3 m.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

79

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Armour layer Desain lapisan pelindung sama dengan yang dideskripsikan untuk tanggul tanah dengan kondisi air dangkal (d< 3Hs) tetap dipakai sepanjang groin. Aturan dan formula yang ada digunakan untuk menentukan ukuran batu penguat dibicarakan di subbab 4.2.3. Walaupun tinggi gelombang berkurang di pantai, namun disarankan untuk menggunakan ukuran batu yang sama sepanjang groin.

Arus dan refleksi gelombang menambah kondisi hidrolis pada kepala groin. Tidak ada aturan yang pasti yang berlaku disini, namun Pedoman Perencanaan Bangunan Pelindung Pantai merekomendasikan untuk mengaplikasikan batu yang dua kali lebih berat seperti pada batang atau alternatif lainnya, membuat kepala groin dengan kemiringan dua kali lebih landai seperti kemiringan pada batang.

Gambar 5-4: Batang dan kepala groin

Dengan adanya penyesuaian dengan Error! Reference source not found.   ketebalan lapisan adalah dua kali diameter d n50 .

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

80

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Kotak 5. Contoh kalkulasi lapisan pelindung Desain kondisi gelombang dengan periode ulang 25 tahun pada location X4 dapat dilihat pada Lampiran A: Hs= 2.9 m dan Tp= 8.5 s Pada kepala groin, kedalaman air selama kondisi desain adalah (dengan SLR = LS = 0.1) is (4.8)+(1.4) = 6.2 m. Batas dalamnya tinggi gelombang menurut Error! Reference source not found.  adalah lebih besar dari tinggi gelombang maksimum pada (seperti H s  = 2.9 m). Oleh karena itu, Error! Reference source not found.   tidak dapat diaplikasikan dan tinggi gelombang pada - H s  = 2.9 harus digunakan seperti desain tinggi gelombang H s. H s = 2.9 m, tanα   = ½, P   = 0.1, S = 2 and N   = 3000 lapisan armour dihitung dengan [Eq. 17], [Eq. 16], [Eq. 26] dan [Eq. 25]:

L0 =

gT p2 2π 

=

(9.8)(8.5)2

tan α 

ξ  p =

H s L0

= 113 m

2π 

(12)

=

2.9 113 ⎛ 

[

]⎜⎜

1

= 3.1

 ⎞ ⎟⎟

ξ tr  = 6.2P 0.31 tan α  ⎝ P +0.5 ⎠ = 3.6 m

H s

Δd n 50

= 8.7P 0.18 (

S N 

)0.2 ξ −0.5 = 1.7

Sehingga untuk d n50  = 1.1 m, atau dengan [Eq. 27] W 50  = 3000 kg untuk bagian kepala (trunk) Ketebalan lapisan pada batang adalah: t  = 2d n50 = (2)(1.05) ≈ 2.1 m Lapisan pelindung batu pada kepala groin harus terdiri dari material dengan berat W 50  = 6000 kg (dua kali berat lapisan pilindung batu pada batang). Hal ini lebih berat, mungkin kemiringan yang lebih landai dapat dipertimbangkan untuk mengurangi berat batu (lihat Kotak 6).

t = 2.1 m

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

81

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Kotak 6. Variasi lapisan pelindung dengan kemiringan yang lebih landai pada kepala groin Kemiringan yang lebih landai sepanjang groin tidaklah efektif dari segi biaya karena material yang dibutuhkan lebih banyak. Namun, berat batu pada kepala groin menjadi semakin besar. Penggunaan ukuran batu yang berbeda pada batang dan kepala dapat menimbulkan permasalahan selama pekerjaan berlangsung. Oleh karena itu, opsi kemiringan yang lebih landai pada kepala groin dapat digunakan agar ukuran batu yang sama dapat digunakan pada kepala dan batang groin. Pada contoh kasus, ini dihasilkan dalam tan α  = 1/3 tan α 

ξ  p =

=2.1

H s L0

[

0.31

ξ tr  = 6.2P 

H s

Δd n50

⎛  1  ⎞ ⎜ ⎟ tanα  ⎝ P + 0.5 ⎠ =2.5

= 8,7P 0.18 (

]

S

) 0.2 ξ  −0.5 =2.1

N 

Hasil ini dalam d n50   berjumlah 0.85 m dari batang. Pada kepala nilai d n50   dari (1.25)(0.85)= 1.05 m dikalkulasi. Ini merupakan batu yang sama yang digunakan pada batang dengan kemiringan 1:2. Hasil rekomendasi pada contoh ini akan mengaplikasikan kemiringan 1:2 untuk batang, dan kemiringan 1:3 untuk kepala groin. Dengan cara ini nilai batu yang sama dengan W 50   = 3000 kg dapat digunakan sebagai lapisan pelindung untuk batang dan kepala pada groin.

Geo-tekstil dan lapisan filter Inti dari konstruksi haruslah dibuat dengan bahan yang kokoh dan kuat (seberat 0-40 kg), cukup untuk memastikan material kecil terikat dalam g roin. Geo-tekstil diletakkan di atas material quarry run agar inti dari bangunan tidak terbawa air. Perbedaan yang besar pada tanggul tanah dan revetment adalah pengaplikasian jenis geo-teksil. Karena konstruksi berada dibawah air, maka  fascine mattresses harus digunakan. Geo-tekstil haruslah terdiri dari geotekstil woven (contohnya bambu) untuk membentuk matras. Matras ini dibuat untuk menghindari kerusakan dan kebocoran, dan bisa digunakan di bawah permukaan air. Jenis geo-tekstil yang konvensional sebaiknya digunakan dalam desain groin. Fascine mattresses dimasukkan di atas quarry run dengan berat batunya berkisar antara 100-250 kg. Karena kekuatan matras lebih besar (dibandingkan dengan geo-tekstil konvensional), maka batu yang lebih besar dapat diletakkan langsung di atas  fascine mattresses. Aturan sistem penyaring harus diaplikasikan jika ada transisi material dengan berat 100-250 kg menjadi lapisan pelindung. Aturan sistem penyaringan dibicarakan pada Subbab 4.2.3.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

82

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Kotak 7. Contoh kalkulasi lapisan filter Seperti yang diindikasikan, pembuatan groin terdiri dari: − Inti quarry run − Fascine mattresses (geo-tekstil) − Lapisan untuk membenamkan matras seberat 100-250 kg − Lapisan filter/ Lapisan pelindung Lapisan filter (jika diperlukan) harus ditentukan melalui perhitungan desain. Menurut Error! Reference source not found.  rasio antara berat batu pelindung dan lapisan dasar tidak a = 3000 kg, maka berat batu pada lapisan yang bersangkutan setidaknya harus melebihi 1/15. Dengan W 50

berukuran: u W 50 =

a W 50

15

= 3000

15

≈ 200 kg

Lapisan dengan berat 100-250 kg diestimasi pada at W 50 = 175 kg. Hal ini tidak cukup tapi tidak masalah. Mengingat aturan dalam menentukan lapisan filter yang tidak jelas, maka ditentukan bahwa lapisan a = 3000 kg dapat ditempatkan di atas lapisan dengan berat 100-250 kg. pelindung dengan berat W 50

Namun, syarat utama dari kualitas material dengan berat 100-250 kg harus diaplikasikan. Untuk jumlah yang lebih besar, menurut W 50 yang lebih kecil dari 175 kg, lapisan tambahan diperlukan diantara dua lapisan. Groin yang dianjurkan itu didesai dengan 2 lapisan diatas dengan geo-tekstil  woven: 1. Lapisan dengan berat 100-250 kg (dengan berat yang terbatas, minimal W 50 = 175 kg) 2. Lapisan pelindung dengan W 50  = 3000 kg

Bangunan proteksi kaki Pada umumnya, gerusan yang diakibatkan oleh gerakan gelombang tidaklah menjadi permasalahan bagi groin (karena kedalaman yang besar dan pertambahan pantai). Fungsi utama dari bangunan kaki adalah untuk memberikan stabilitas bagi lapisan pelindung batu. Sesuai dengan aturan yang ada, maka lebar kaki diperkirakan sekitar 4 batu penguat.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

83

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Groin tumpukan batu Kotak 8. Contoh kalkulasi bangunan proteksi kaki Dengan 4 batu, lebarnya adalah (4)(d n50 )= 4.2 m

4.2 m

Pelindung dasar Arus lokal terjadi karena pasang surut air dan pola arus di sekitar kepala groin dapat menyebabkan terjadinya gerusan. Jika gerusan diperhitungkan, maka harus digunakan model geo-tekstil dengan pelindung dasar. Perlu atau tidaknya, pelindung dasar dibutuhkan dan panjangnya pelindung dasar tersebut sangat bergantung pada kondisi lokal. Hal ini tidak bisa dibuat langsung sesuai dengan aturan desain yang ada, namun lebih baik dilakukan perkiraan terhadap kondisi hidrolik dan kondisi morfologis lokal terlebih dahulu. Suatu studi dapat dilakukan terlebih dahulu oleh ahli yang berpengalaman.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

84

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

5.3

DETACHED BREAKWATER LEPAS PANTAI

5.3.1 Pendahuluan Lay-out untuk system bangunan pemecah gelombang detached breakwater   ditunjukkan dalam Gambar 5-5. Perlu diingat bahwa pemfungsian detached breakwater sangatlah sulit untuk diprediksikan. Ahli morfologis harus selalu terlibat dalam proses desain sistem detached breakwater. Buku manual ini bertujuan untuk memberikan beberapa aturan desain awal dan formula. Namun dalam tahap desain aktual diperlukan perkiraan morfologis untuk menerjemahkan aturan-aturan yang ada sesuai dengan situasi lokal.

Gambar 5-5: Skema lay-out detached breakwater

Suatu contoh sistem detached breakwater ditunjukkan dalam Gambar 5-6

Gambar 5-6: Contoh sistem detached breakwater (Lakkopetra,Yunani)

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

85

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

5.3.2 Pertimbangan desain Pertimbangan desain fungsional utama yang harus diperhitungkan dalam desain bangunan detached breakwater adalah: Detached breakwater paralel dengan garis pantai yang bertujuan untuk mereduksi gerakan − gelombang pada area di belakangnya. Detached breakwater dibuat berdasarkan definisinya yang mengekspos serangan gelombang. Dalam tahap desain detached breakwaters, pe rlu diidentifikasi dua langkah utama, yaitu: Desaian lay-out detached breakwater; − Desain struktural detached breakwater. − Petunjuk ini bertujuan untuk memberikan aturan desain awal untuk desain lay-out dan desain struktural.

Contoh desain dan variasi Elemen desain utama ditunjukkan pada diagram yang terdapat pada Gambar 5-7. Elemen-elemen ini dijelaskan secara berurutan dalam bab ini. Satu contoh perhitungan dijelaskan dalam bab ini, yang ditunjukkan dalam kotak hijau. Sebagai tambahan, beberapa variasi yang memungkinkan (berdasarkan kondisi dan keperluan lainnya) ditunjukkan dalam kotak kuning.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

86

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Gambar 5-7: Skema desain utama detached breakwater tumpukan batu

Detached breakwater

1.Skema layout

Jarak dari pantai

Panjang breakwater

Jarak antar breakwater

2. Tinggi puncak

Desain permukaan air

3. lapisan pelindung

Dimensi batu

Ketebalan lapisan

4. Geo-tekstil dan lap. filter

Dimensi batu lap. filter

Ketebalan lapisan filter

5. Konstruksi kaki

Stabilitas struktural

6. Pengamanan dasar

Kondisi gerusan lokal

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

87

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwaters Pertimbangan desain Elemen desain yang ditunjukkan dalam Gambar 5-7 dipengaruhi oleh pertimbangan desain dan kondisi batas berdasarkan lokasi struktur, pemilihan level keamanan dan/atau ketersediaan material. Karena semua pertimbangan desain saling mempengaruhi satu sama lain, maka hal ini merupakan bagian yang integral dari desain. Beberapa pertimbangan didiskusikan di bawah ini.

Lokasi dan penggunaan material Lokasi detached breakwater mempengaruhi jumlah serangan gelombang, efektivitas dan dimensi. Hal ini lebih jauh didiskusikan dalam Kotak 3. lokasi proyek juga mempengaruhi ketersediaan material seperti quarry-run dan armour rocks. Dalam contoh pada bab ini, breakwaters dibuat dengan tumpukan batu pelindung gelombang. Unit armpur buatan seperti elemen beton didiskusikan dalam Subbab 4.3.3. Variasi inti yang terdiri Geotubes atau Geotextile Sand Containers (GSC) dan didiskusikan dalam Kotak 8. Biaya konstruksi, ketahanan dan pemeliharaan Tanpa pemeliharaan, kekuatan akan berkurang dan kerusakan akan bertambah. Program pemeliharaan yang layak untuk struktur akan menambah ketahanan dan melindungi dan mengurangi kapaistas transport untuk jangka panjang. Hal ini lebihjauh didiskusikan dalam Subbab 4.1.2. Jika fasilitas perbaikan dan layak tersedia, maka kerusakan yang terjadi selama badai dapat dikurangi. Untuk breakwater dapat juga diaplikasikan untuk tumpukan batu pelindung gelombang. Batu armour d apat berpindah ketika terjadi badai namun akan memperbaiki sendiri dan tidak mengakibatkan kerusakan langsung. Hal ini akan menghasilkan stabilitas yang rendah untuk armpur stone dan mengurangi berat dan biaya konstruksi. Semua pertimbangan ini harus dipertimbangkan untuk mengurangi biaya dan meningkatkan ketahanan struktur.

Penjelasan kotak di atas dibuat untuk contoh desain detached breakwater tumpukan batu adalah:

− − − − − − − − −

Kotak 1. asumsi desain untuk contoh kalkulasi Kotak 2. contoh kalkulasi skema lay-out Kotak 3. variasi yang memungkinkan dan pertimbangan untuk skema lay-out Kotak 4. contoh kalkulasi tinggi puncak Kotak 5. variasi breakwater sub-merge Kotak 6. contoh kalkulasi lapisan filter Kotak 7. variasi ukuran batu pada kepala detached breakwater Kotak 8. variasi dengan inti terdiri dari Geotube atau GSC Kotak 9. contoh kalkulasi bangunan kaki

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

88

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater tumpukan batu Kotak 1. Asumsi desain untuk contoh kalkulasi Asumsi berikut dibuat untuk contoh: 

Profil tampang melintang dengan kedalaman sesuai dengan MSL bersifat representatif untuk lokasi: 2,0 1,0 0,0 -20 -1,0

30

80

130

180

-2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0



Lokasi ini disebut Lokasi X5. kondisi hidraulis dapat dilihat pada 0.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

89

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

5.3.3 Detached breakwater tumpukan batu Skema layout Detached breakwater paralel dengan garis pantai yang bertujuan untuk mengurangi gerakan gelombang di belakang area. Hal ini akan mengurangi transport sedimen dan sedimentasi di garis pantai yang berada di belakang breakwater. Bergantung pada perencanaan lay-out (jarak dan ruang antar breakwaters) berhubungan dengan jenis gelombang lokal dan kondisi transpor sedimen, maka sedimentasi akan menghubungkan detached breakwater dengan garis pantai. Proses ini disebut formasi tombolo. Jika tombolo sudah terbentuk maka transpor sedimen sepanjang pantai telah diblok se cara sempurna (sebanding dengan keadaan groin) Untuk groin, tidak ada suatu aturan yang sederhana dan absolut dalam sistem detached breakwater. Hal ini sangat bergantung pada kondisi lokal dan persyaratan fungsional. Hal ini penting bagi teknisi ahli yang berpengalaman (hidrolis, morfologis) untuk berkonsultasi dalam rincian desain. Jika lokasi tidak menguntungkan, breakwater bahkan akan menambah besarnya gerakan gelombang dan transpor sedimen pada sisi lain dan memperburuk situasi yang ada. Perencanaan yang hati-hati dengan bantuan model matematis dan hidrolis sangat diperlukan disini. Di bawah in diberikan beberapa aturan untuk perkiraaan awal dalam menentukan ukuran layout yang mungkin untuk diterapkan. Formasi tombolo yang memblok sedimen dengan sempurna harus dihindari untuk mengurangi erosi di bawah arus. Desain layout dari sistem detached breakwater terdiri dari: Jarak dari pantai − Panjang breakwater − Jarak antar (gap) breakwater yang berdekatan −

Jarak dari garis pantai Jarak  X brw dari pantai ke breakwater dapat diestimasi dengan:  x brz  < X brw  < 300 m dengan  X brw   x brz

[Eq. 38]

jarak dari garis pantai yang sebe narnya menuju breakwater [m] lebar zona breaker [m]

Lebar zona gelombang pecah (lihat 5.2 untuk definisi dan penjelasan lebih jauh) dapat dihitung menjumlah jarak dari pantai dengan kedalaman sebagai: d  = (2.0)H 1/ 1 dengan d H 1/1

dengan

[Eq. 39]

kedalaman [m] gelombang dengan periode ulang 1/1 tahun [m]

Panjang breakwater Panjang breakwater dapat diestimasi dengan: Lbrw  ≈ 0,65 X brw  dengan Lbrw 

[Eq. 40]

panjang breakwater [m]

Jarak antar (gap) breakwater terdekat: Jarak antar breakwater terdekat dijumlahkan dengan: Lgap = 0.5Lbrw  dengan L gap

[Eq. 41]

panjang celah antara dua breakwater [m]

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

90

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater tumpukan batu Kotak 2. Contoh kalkulasi skema layout Desain kondisi gelombang dengan periode balik 1 tahun pada Lokasi X5 ditemukan dalam 0: H1/1= 2.4 m and T1/1= 7.7 s Lebar breaker zone dikalkulasi dengan rumus [Eq. 39]: d  = 2.0H 1/ yr  = (2)(2.4) = 4.8 m

2,0 1,0 0,0 -20 -1,0

30

80

130

180

-2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0

Dari muka tampang melintang ditentukan bahwa x brz = 125 m. Sesuai dengan [Eq. 38]:  x brz  < X brw  < 300 m

Jarak dari garis pantai  X brw  dipilih 160 m. Pada contoh ini pilihan tidak dapat diargumentasikan dengan jelas. Pada kenyataannya, pertimbangan dari para ahli yang berkompeten untuk membuat pilihan berdasarkan kondisi lokal menjadi hal yang perlu dipikirkan. Dengan jarak dari pantai 160 m, panjang breakwater sesuai dengan [Eq. 40]: Lbrw  = 0.65 X brw  = (0.65)(160) ≈ 100 m Dengan [Eq. 41] panjang gap menjadi: Lgap = 0.5Lbrw  = 50 m Hasil dari sistem lay out breakwater diilustrasikan seperti di bawah ini:

 x brz  = 125 m 160 m

d = -4,8 m

300 m 100 m

50 m

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

91

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater tumpukan batu Kotak 3. Variasi yang dapat dipertimbangankan untuk skema layout Di bawah ini dibicarakan efek-efek yang timbul dari perbedaan variasi dan pertimbangan. Br e a k w a t e r y a n g l e b i h d e k a t d e n g a n p a n t a i

Jika breakwater   disituasikan lebih dekat dengan pantai, maka sedimen akan dapat lewat sepanjang sisi laut. Breakwater  menjadi   menjadi kurang efektif, namun juga lebih mudah diakses dan menjadi kurang diterjang gelombang. Resiko formasi tombolo bertambah. tombolo bertambah. Tombolo ini Tombolo ini akan lebih menginduksi erosi arus bawah. Br e a k w a t e r y a n g l e b i h p a n j a n g

Breakwater yang lebih panjang akan lebih menginduksi pertumbuhan pantai, namun resikonya adalah tombolo semakin bertambah. Oleh karena itu, breakwater  dapat   dapat ditempatkan jauh dari pantai yang akan memberi akses ke pantai. Be r t a m b a h n y a c el el a h a n t a r a b r e a k w a t e r

Jika jarak antar breakwater melebar, gerakan gelombang akan berada di belakang struktur. Maka sangat diperlukan untuk menggunakan lebih sedikit material pada saat pekerjaan berlangsung dan erosi akan berkurang.

Tinggi puncak Poin awal untuk desain tinggi puncak adalah nilai dari R c/Hi= 1.2, dengan R c adalah tinggi breakwater di atas muka air rata-rata dan H i adalah tinggi gelombang yang datang. Hal ini mengarah kepada terjadinya transmisi gelombang sebesar 10%., dengan persamaan: R c  = 1.2H 1/ 1 dimana Rc H 1/1 1/1

[Eq. 42]

tinggi bangunan, dibandingkan dengan MSL [m] tinggi gelombang dengan periode ulang 1/1 tahun [m]

Untuk konstruksi, lebar puncak minimum adalah 3 m.

Detached breakwater tumpukan batu Kotak 4. Contoh kalkulasi tinggi puncak Persamaan [Eq. 42] memberikan: R c  = 1.2H 1/ 1 = (1.2)(2.4) = 2.9 m (sesuai dengan MSL) bbrw  = 3 m

z brw   = 2.9 m +MSL brw  =

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

92

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater dengan tumpukan batu Kotak 5. Variasi dengan breakwater submerged Breakwater submerged secara teoritis berfungsi sebagai penghalang dangkal reef, yang akan melindungi dari gelombang pada area di belakangnya. Namun, pengaruh breakwater sub-merged sangat sulit untuk ditentukan dan sampai sejauh ini tidak ada metode yang reliabel untuk memprediksikan secara akurat efek dari garis pantai. Ada banyak contoh di dunia ini dimana breakwater sub-merge tidak dapat (atau menambah) permasalahan erosi dan penanganan tambahan haruslah haruslah dibuat. Untuk alas an inilah, tidak direkomendasikan membuat breakwater sub-merged di sepanjang garis pantai Indonesia.

Lapisan pelindung Desain lapisan pelindung sama seperti desain untuk tanggul tanah selama selama air berada dalam kondisi dangkal (d< 3Hs) dan hal ini juga dapat diaplikasikan pada breakwater. Aturan dan formula untuk menentukan ukuran batu penguat didiskusikan di subbab 4.2.3. Arus lokal dan gelombang mempengaruhi kondisi hidrolis pada kepala groin. Tidak ada aturan yang pasti untuk ini, namun Manual Pelindung Pantai merekomendasikan untuk mengaplikasikan batu yang beratnya dua kali daripada batu yang ada di batang groin atau sebagai alternatif dapat dibuat kemiringan pada kepala dua kali lebih ringan daripada kemiringan di batang.

Gambar 5-8: Batang dan kepala breakwater

Penyesuaian dengan Error! Reference source not found.  maka ketebalan lapisan dua kali dari diameter d n50  n50 .

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

93

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater tumpukan batu

Kotak 6. Contoh kalkulasi lapisan pelindung Desain kondisi gelombang dengan periode ulang 25 tahun pada Lokasi X5 ditemukan X5 ditemukan dalam 0: Hs= 2.9 m dan T p= 8.5 s Kedalaman air pada 160 m adalah 6,2 m selama kondisi desain (HAT= 1,2 m, LS = SLR = 0,1). Batas kedalaman tinggi gelombang menurut Error! Reference source not found.  adalah lebih besar dari tinggi gelombang maksimum pada d   = -8 m. Namun, Error! Reference source not found.   tidak dapat diaplikasikan dan tinggi gelombang pada -8 m harus digunakan sebagai desain tinggi ge lombang H s. Dengan H s = 2,9 m, tanα  =   = ½, P  =   = 0,1, S = 2 dan N  =   = 3000 maka lapisan pelindung dikalkulasi dengan [Eq. 17], [Eq. 16], [Eq. 26] dan [Eq. 25]:

L0 =

gT p2 2π 

=

(9.8)(8.5)2

tan α 

ξ  p =

H s L0

=113 m

2π 

(12)

=

2.9 113 ⎛ 

[

]⎜⎜

1

=3.1

 ⎞ ⎟⎟

ξ tr  = 6.2P 0.31 tan α  ⎝ P + 0.5 ⎠ =3.6

H s

Δd n 50

= 8.7P 0.18 (

S N 

)0.2 ξ −0.5 =1.7

Hal ini menuju d n50  n50  = 1,1 m, atau dengan Error! Reference source not found. W 50  50  = 3000 kg untuk batang. Ketebalan lapisan pada batang adalah: t  = 2d n50 = (2)(1.05) ≈ 2.1 m Pada kepala ukurannya (1,25)(2,1)= 2,6 m Batu pada lapisan pelindung di kepala groin harus terdiri dari material seberat W 50  50   = 6000 kg (dua kali berat batang dengan lapisan pelindung batu). Hal ini lebih berat, mungkin kemiringan yang lebih landai perlu dipertimbangkan untuk mengurangi berat batu (lihat Kotak 6).

t = 2.1 m

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

94

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater tumpukan batu Kotak 7. Variasi lapisan pelindung dengan kemiringan yang lebih landai pada kepala groin Kemiringan yang lebih landai pada breakwater tidak begitu efektif dari segi biaya karena bertambahnya material yang diperlukan. Namun pada kepala, berat batu menjadi sangat besar. Penggunaan ukuran batu yang berbeda pada batang dan kepala akan menimbulkan permasalahan selama proses konstruksi berlangsung. Maka kemiringan yang lebih landai pada kepala bisa menjadi pilihan, agar ukuran batu pelindung dapat digunakan dengan ukuran yang sama pada kepala dan batang. Pada contoh ini, hasil pada tan α  = 1/3 tan α 

ξ  p =

=2,1

H s L0

[

0.31

ξ tr  = 6.2P 

H s

Δd n50

⎛  1  ⎞ ⎜ ⎟ tan α  ⎝ P + 0.5 ⎠ =2,5

= 8,7P 0.18 (

]

S

) 0.2 ξ  −0.5 =2,1

N 

Hasil pada d n50   kira-kira 0.85 m pada batang. Pada kepala, d n50   of (1,25)(0,85)= 1,05 m dikalkulasi. Ini adalah batu yang sama seperti pada cabang dengan kemiringan 1:2. Rekomendasi hasil pada contoh di atas dapat diaplikasikan pada kemiringan 1:2 untuk batang, dan kemiringan 1:3 untuk kepala. Dengan cara ini, nilai batu yang sama dengan W 50  = 3000 kg dapat digunakan seba ai la isan elindun ada batan dan ke ala roin.

Geo-tekstil dan lapisan filter Untuk detached breakwater, diaplikasikan pertimbangan seperti pada groin. Inti dari bangunan harus dibuat dari batu yang kokoh dan kuat (kisarannya 0-40 kg), untuk memastikan bahwa material kecil dapat mereduksi gelombang yang ada. Di atas inti quarry run diletakkan geo-tekstil agar inti bangunan tidak terbawa arus gelombang. Perbedaaan yang besar dengan tanggul tanah dan revetment adalah pengaplikasian jenis geo-tekstil. Karena konstruksi berada di bawah air, maka fascine mattresses harus digunakan. Geo-tekstil tersebut haruslah terjalin (seperti bambu) untuk membentuk matras. Matras ini terlindung dari pecah dan bocor dan bisa digunakan di bawah permukaan air. Geo-tekstil konvensional tidak perlu digunakan dalam desain detached breakwater. Fascine mattresses dibenamkan di atas quarry run dengan bobot batu berkisar antara 100-250 kg. karena besarnya ukuran matras (dibandingkan dengan geo-tekstil konvensional), maka batu-batu besar dapat diletakkan langsung diatas fascine mattresses. Untuk transisi batu dengan bobot 100-250 kg menjadi lapisan pelindung, maka perlu diaplikasikan aturan penyaringan. Aturan penyaringan didiskusikan pada subbab 4.2.3.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

95

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater tumpukan batu Kotak 8. Variasi inti yang terdiri dari Geotube atau GSC Penggunaan geotube atau GSC (Geotextile Sand Containers) adalah metode yang belum dikembangkan dan diimplementasikan di beberapa breakwater di seluruh dunia. Geotube atau GSC dapat mengganti isi quarry-run dan akan menjadi pilihan yang atraktif berdasarkan pertimbangan biaya atau karena tidak tersedia quarry-run. Inti ditutupi dengan lapisan erikil yang mengikuti aturan filter pada Subbab 4.2.3. di atas lapisan bawah ini, lapisan filter dan lapisan armour ditempatkan dengan dimensi seperti yang dikalkulasi dalam Kotak 6.

Struktur kaki Pada umumnya, gerusan yang diakibatkan oleh gerakan gelombang tidaklah terlalu bermasalah bagi detached breakwater (karena posisinya yang dalam). Fungsi utama bangunan kaki adalah untuk memberikan stabilitas pada lapisan batu pelindung. Sesuai dengan aturan yang ada, lebar kaki adalah 4 unit batu pelindung.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

96

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

Detached breakwater tumpukan batu Kotak 9. Kontoh kalkulasi bangunan kaki Dengan 4 unit batu, lebarnya adalah (4)(d n50 )= 4,2 m

Pelindung dasar Arus lokal terjadi karena pasang surut air dan pola arus di sekitar kepala groin dapat menginduksi gerusan. Jika gerusan diperhitungkan, maka harus digunakan model geo-tekstil dengan pelindung dasar. Perlu atau tidaknya pelindung dasar dan panjangnya pelindung dasar tersebut sangat bergantung pada kondisi lokal. Hal ini tidak bisa dibuat langsung sesuai dengan aturan desain yang ada, namun lebih baik dilakukan perkiraan terhadap hidrolik lokal dan kondisi morfologis terlebih dahulu. Suatu studi dapat dilakukan terlebih dahulu oleh ahli yang berpengalaman.

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

97

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

DAFTAR PUSTAKA

[1]

SDC, Coastal Baseline Studies Aceh and Nias, main report: Strategy and Guidelines, SDC-R-70026A, January 2009

[2]

SDC, Coastal Baseline Studies Aceh and Nias, Volume I: Morphology and Coastal system, SDC-R70039A, January 2009

[3]

SDC, Coastal Baseline Studies Aceh and Nias, Volume II: Hydraulic Conditions, SDC-R-70040A, January 2009

[4]

SDC, Coastal Baseline Studies Aceh and Nias, Volume III: Tsunami Modeling and Risk Assessment, SDC-R-70041, May 2007

[5]

SDC, Coastal Baseline Studies Aceh and Nias, Volume IV: Guidelines Coastal Protection Measures, SDC-R-70042A, January 2009

[6]

SDC, Guidelines for Coastal Protection, SDC-R-90025, January 2009

[7]

CIRIA, CUR, CETMEF (2007). The Rock Manual, CIRIA, Londen 2007

[8]

CIRIA, CUR, CETMEF (1994). The Rock Manual, CIRIA, Londen 1994

[9]

Schiereck, G.J. Introduction Bed bank and shore protection, Delft University Press 2001

[10]

US Army Corps of Engineers. Coastal Engineering Manual, Washington 2002

[11]

Verruijt, A. Soil mechanics, Delft 2004

[12]

Baars van S. et al., Manual for structural hydraulic engineering, Delft 2006

[13]

US Army Engineer Waterways Experience Station, Shore Protection Manual, Washington 1984

[14]

SLGSR, Building Sand Dune Fences, GTZ, Aceh 2007

All SDC reports can be downloaded from: www.seadefenceconsultants.com

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

98

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai, November 2009

DAFTAR PENERBIT

Daftar Penerbit Nama organisasi

Sea Defence Consultants

Nama proyek

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project, (BRR Concept Note / INFRA 300GI)

Judul

Manual Desain Bangunan Pengaman Pantai

Nomor registrasi

SDC-R-90163

Edisi

Final, November 2009

Pengarang

Sander Zweers

Kontributor

Odelinde Nieuwenhuis, Fauziah

Team leader

Bram van der Boon

Aceh Nias Sea Defence, Flood Protection, Escapes and Early Warning Project BRR Concept Note / INFRA 300GI Sea Defence Consultants

99