contoh perhitungan breakwater

TUGAS BESAR

KL-4111 PERENCANAAN PRASARANA PELABUHAN

Dosen:

Prof. Hang Tuah

Asisten:

Muhammad Ali Rini, S.T.

Firmansyah Pedana

15506005

Program Studi Teknik Kelautan

Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan

Institut Teknologi Bandung

2010

1 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Diketahui:

Hs 5 Storm Surge 0.5 Armor Posisi Kd KΔLWS 0 Seasonal Variation 0.3 Rock (Acak) Head 2.8 1.15HWS 2.71 Sea Level Rise 0.5 Trunk 4T 11 Tetrapod(acak) Head 5.5 1.04h 6 Trunk 8

A-Jack(acak) Head 15 1ɣ Air 1024 Kg/m3 Trunk 15ɣ beton 2400 Kg/m3 Cube(acak) Head 5 1.1ɣ Batu 2650 Kg/m3 Trunk 7.5g 9.81 Kg/m2

Perhitungan Rubble Mound Breakwater

Armor: RockA. Head

Kd=2.8 , slope = 1:3

1. Elevasi Puncak

Mencari nilai L0 dengan menggunakan persamaan disperse:

ω2=gk tanh kh (ω=2πT

, k=2πL

)

Maka akan didapat:

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92m .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,33

( 5188,92

)0,5

=3,07.

Dari grafik: Ru

H=0,8 Ru = 0,8 x 5 = 4 m.

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise+ freeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5+0.5 + 4= 8.51 m (dari LWS).

2. Berat Armor

Mencari berat armor dengan menggunakan rumus Hudson:

W=γrH

3

K D( γbatuγa −1)3

cotθ

Maka didapat:

2 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

W= 2,6 x53

2,8 ( 2,61,025

−1)3

x3=10,61 ton.

3. Lebar puncak

Mencari berat armor dengan menggunakan:

B=n k∆[Wγr ]13 ¿)

Maka didapat:

B=3 x1,15 [ 10,612,55

]13=5,51m .

4. Tebal Layer

a. Armor Layer

r=nk∆(Wγ r )13

r=2x 1,15( 10,612,55

)13=3,67m .

b. Underlayer

ru=nk ∆(W /10γ r )

13

ru=nk ∆(W /10γ r

)13=2 x1,15 (1,06

2,55)13=1,7m .

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x1,7=4,2m .

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2x 1,7=3,4m .

B. Trunk

Kd=4,0 ; Slope = 1 : 3

Cat: rumus yang digunakan sama dengan mencari armor rock.

1. Elevasi Puncak

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92m .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,33

( 5188,92

)0,5

=3,07 .

3 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Dari grafik: Ru

H=¿ 0,8 Ru = 0,8 x 5 = 4 m.

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise+ freeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5 +0,5+ 4 = 8,51 m (dari LWS).

2. Berat Armor

W=

γ rH3

K D(γrγa

−1)3

cot θ

= 2,6 x53

4,0 ( 2,61,024

−1)3

x3=7,42ton .

3. Lebar Puncak

B=n k∆[Wγ r

]13=3 x1,15[ 7,42

2,55]13=4,89m

4. Tebal Layer

a. Armor

r=nk∆(Wγ r )13=2 x1,15( 7,422,55 )

13=3,26m

b. Underlayer

ru=nk ∆(W /10γ r

)13=1,51m

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x1,51=4,53m

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2x 1,51=3,02m

4 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

5 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

6 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Perhitungan Rubble Mound Breakwater

Armor: Tetrapod A. Head

Kd=5,5 ; Slope = 1 : 3

1. Elevasi Puncak

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92meter .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,33

( 5188,92

)0,5

=3,07

Dari grafik: Ru

H=0,65 Ru = 0,65 x 5 = 3,25 m.

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise+ freeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5 +0,5+ 3,25 = 7,76 m.

2. Berat Armor

W=

γ rH3

K D(γrγa

−1)3

cot θ

= 2,4 x53

5,5( 2,41,025

−1)3

x 3=7,49 ton.

3. Lebar Puncak

B=n k∆[Wγ r

]13=3 x1,04 [ 7,49

2,4]13=4,5m

4. Tebal Layer

a. Armor

r=nk∆(Wγ r

)13=2x 1,04 ( 7,49

2,4)13=3,04m

b. Underlayer

ru=nk ∆(W /5γ r

)13=2 x1,0 4( 1,49

2,4)13=1,41m

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x1,41=4,22m

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2x 1,41=2,82m

B. Trunk

7 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Kd=8 ; Slope = 1:3

1. Elevasi Puncak

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92meter .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,33

( 5188,92

)0,5

=3,07

Dari grafik: Ru

H=¿ 0,65 Ru = 0,65 x 5 = 3,25 m.

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise+Freeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5 +0,5+ 3,25= 7,76 m

2. Berat Armor

W=

γ rH3

K D(γrγa

−1)3

cot θ

= 2,4 x53

8( 2,41,025

−1)3

x 3=5,15 ton.

3. Lebar Puncak

B=n k∆[Wγ r

]13=3 x1,04 [ 5,15

2,4]13=4,02m

4. Tebal Layer

a. Armor

r=nk∆(Wγ r

)13=2x 1,04 ( 5,15

2,4)13=2,68m

b. Underlayer

rfilter=nk∆ (W /5γr

)13=2 x1,04 ( 2,57

2,4)13=1,24m

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x1,24=3,72m

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2x 1,24=2,48m

8 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

9 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

10 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Perhitungan Rubble Mound Breakwater

Armor: Cube A. Head

Kd=5 ; Slope = 1 : 3

1. Elevasi Puncak

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92meter .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,33

( 5188,92

)0,5

=3,07

Dari grafik

Ru

H=¿ 08 Ru = 0,8 x 5 =4 m

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise+Freeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5 +0,5+ 4 = 8,51 m

2. Berat Armor

W=

γ rH3

K D(γrγa

−1)3

cot θ

= 2,4 x53

5( 2,41,025

−1)3

x 3=8,24 ton.

3. Lebar Puncak

B=n k∆[Wγ r

]13=3 x1,1[ 8,24

2,4]13=4,97m

4. Tebal Layer

a. Armor

r=nk∆(Wγ r

)13=2x 1,1( 8,24

2,4)13=3,31m

b. Underlayer

ru=nk ∆(W /5γ r

)13=2 x1,1( 1.64

2,4)13=1,54m

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x1.54=4,62m

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2x 1.54=3,08m

Gambar 5

11 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

B. Trunk

Kd=7,5 ; Slope = 1 : 3

1. Elevasi Puncak

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92meter .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,5

( 5188,92

)0,5

=3,07

Dari grafik: Ru

H=¿ 0,8 Ru = 0,8 x 5 = 4 m.

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise+ freeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5 +0,5+ 4 = 8,51 m

2. Berat Armor

W=

γ rH3

K D(γrγa

−1)3

cot θ

= 2,4 x53

7,5( 2,41,025

−1)3

x 3=5,5 ton.

3. Lebar Puncak

B=n k∆[Wγ r

]13=3 x1,1[ 5,5

2,4]13=4,34m

4. Tebal Layer

a. Armor

r=nk∆(Wγ r

)13=2x 1,1( 5,5

2,4)13=2,89m

b. Underlayer

ru=nk ∆(W /5γ r

)13=2 x1,1( 1,1

2,4)13=1,34m

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x1,34=5,02m

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2x 1,34=2,68m

12 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

13 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

14 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Perhitungan Rubble Mound Breakwater

Armor: A-Jack A. Head

Kd=15 ; Slope = 1 : 3

1. Elevasi Puncak

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92meter .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,33

( 5188,92

)0,5

=3,07

Dari grafik: Ru

H=¿ 0,65 Ru = 0,65 x 5 = 3,25 m.

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise++ freeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5 + 0,5 + 3,25 = 7,76 m

2. Berat Armor

W=

γ rH3

K D(γrγa

−1)3

cot θ

= 2,4 x53

15( 2,41,025

−1)3

x 3=2,74 ton.

3. Lebar Puncak

B=n k∆[Wγ r

]13=3 x0,94 [ 2,74

2,4]13=3,13m

4. Tebal Layer

a. Armor

r=nk∆(Wγ r

)13=1x 1( 2,74

2,4)13=2,09m

b. Underlayer

ru=nk ∆(W /5γ r

)13=2 x1( 0,54

2,4)13=0,97m

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x0,97=1,91m

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2x 0,97=1,94m

15 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

B. Trunk

Kd=15 ; Slope = 1 : 3

1. Elevasi Puncak

L0=gT2/2π=9,81x 112/2(3,14)=188,92meter .

ζ= tan θ

(H /Lo)0,5= 0,33

( 5188,92

)0,5

=3,07

Dari grafik: Ru

H=¿ 0,65 Ru = 0,65 x 5 = 3,25 m.

Elevasi=HWS+Storm Surge+SeasonalVariation+Sea Level Rise+ fr eeboard+Ru

= 2,71 + 0,5 + 0,3 + 0,5 +0,5+ 3,25 = 7,76 m

2. Berat Armor

W=

γ rH3

K D(γrγa

−1)3

cot θ

= 2,4 x53

15( 2,41,024

−1)3

x3=2,74 ton .

3. Lebar Puncak

B=n k∆[Wγ r

]13=3 x0,94 [ 2,74

2,4]13=3,13m

4. Tebal Layer

a. Armor

r=nk∆(Wγ r

)13=1x 0,94 (2,74

2,4)13=2,09m

b. Underlayer

ru=nk ∆(W /5γ r

)13=2 x 0,94( 0,54

2,4)13=0,97m

5. Lebar Kaki

B=3 xru=3 x0,97=2,91m

6. Tebal Kaki

t=2 xru=2 x0,97=1,94m

16 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

17 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

18 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Perhitungan Breakwater Vertikal (Caisson)

1. Tinggi total caisson (dari dasar laut)

Tinggi caisson diatas HWS = 43−32Hs (diambil

2,742

Hs = 1,37x5) =6,85

Tinggi total(T)= Hws + h + tinggi diatas HWS = 2,71+6+6,85=15,56 m

2. Panjang caisson

P= 14Lo=1

4xgT 2

2π=14x9,81x 112

2π=14x188,92m=47,23m

3. Lebar caisson

L=34Tc=3

4x 15,56=11,67m

4. Gaya pada caisson

∂o=π Hs2

Lox cot(¿ 2πh

Lo)= π 52

188,92xcot (¿ 2 π 6

188,92)=2,055607¿¿

p3=ρw x g x (Hs−∂o )=1024 x 9,81x (5−2,055607 )=29577,73N /m

p2= ρw x g x Hs

cosh (¿2πdLo

)=1024 x 9,81x 5

cosh (¿2π 6188,92

)=49243,49N /m¿¿

p1=( p2+( ρw x g x d ) )x (Hs+∂o )d+Hs+∂o

=(49243,49+(1024 x 9,81x 6 ) ) x (5+2,055607 )6+5+2,055607

=59185,51N /m

Gaya pada crest :

Fc=¿534.081,8 𝑁Gaya pada trough :

Ft=¿

Gaya hidrostatis :

FH=0,5 x ρw x gx d2=180.871,9N

19 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

20 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Perhitungan Komposit Vertikal1. Tinggi total (dari dasar laut)

Tinggi caisson di atas HWS = 43−32Hs (diambil

2,742

Hs = 1,37x5) =6,85

Tinggi total(T)= Hws+h+tinggi diatas permukaan air=2,71+6+6,85=15,56 m

2. Panjang

P= 14Lo=1

4xgT 2

2π=14x9,81x 112

2π=14x188,92m=47,23m

3. Lebar caisson

L=34Tc=3

4x 15,56=11,67m

4. Desain kaki

tinggi kaki: r=4 m; slope 1:2

hs=kedalaman; h=kedalaman-tinggi kaki

h/hs=2/6=0,3333 – Dengan grafik: diperoleh Ns3=14

Lebar kaki : B=0,4hs=2,4m ; b=r/slope=4x2=8m

Δ=( γ rγ a−1)=( 26001024−1)=1,54

Dn50= HsΔNs

=1,347m

W 50= ρbatu x Dn503=2600 x1,3473=6367,758kg

Tebal layer kaki:

r=nk∆(Wγ r

)13=2x 1,0( 6367,758

2600)13=2,695m

Panjang total breakwater:

Lp= lebar caisson+ 2xb + 2xB = 32,47 m

5. Gaya

Hmax=1,8 x Hs=9m dc=HWS+tinggicaissondi atas HWS=9,56m d ’=h+r=4,695m dbw=(kemiringandasar laut x5 xHs )+d=6,8333m

α 1=0,6+ 12(( 4 πdLo

)/ (sinh( 4 πdLo

)))2

=1,047

α 2=min( dbw−h3dbw (Hmaxh )

2

;2dHmax )=min (2,21 ;1,333 )−ambil yang lebih kecil

21 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

α 3=1−

d '

d (1− 1

cosh ( 2πdLo ))=0,008811 p1=1

2(1+cos β ) (α 1+α 2cos2 β ) γ oHmax=208,8156 t /m2

p2= p1

cosh ( 2πdLo )=200,35 t /m2

p3=α 3x p1=1,84 t /m2

pu=12

(1+cos β )α 1α 3 γ oHmax=0,84 t /m2

η∗¿0,75 (1+cos β )Hmax=13,27 dc∗¿min (η∗;dc )=min (13,27 ;9,56)

Karena ¿>dc , maka p4=p1¿

P=0,5 (p1+ p3 )d '+0,5 (p1+ p4 )dc∗¿631.709,8N

Mp=16

(2 p1+ p3 )d '2+0,5 ( p1+p 4 )d ' dc∗+16

( p1+2 p4 )dc∗¿2=12.498,47Nm¿

U=0,5 puB=4,9079N

MU=23UB=38,18Nm

22 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

23 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

Perhitungan Komposit Horizontal

1. Tinggi total (dari dasar laut)

Tinggi caisson di atas HWS = 43−32Hs (diambil

2,742

Hs = 1,37x5) =6,85

Tinggi total(T)= Hws+h+tinggi diatas permukaan air=2,71+6+6,85=15,56 m

2. Panjang

P= 14Lo=1

4xgT 2

2π=14x9,81x 112

2π=14x188,92m=47,23m

3. Lebar caisson

L=34Tc=3

4x 15,56=11,67m

4. Desain rubble mound

kaki:

tinggi kaki r = 2 m; slope 1:2

hs=kedalaman;h=kedalaman-tinggi kaki

h/hs=4/6=0,66667 – Dengan grafik: diperoleh Ns3=230

Lebar kaki : B=0,4hs=2,4m ; b=r/slope= 4 m

Δ=( γ rγ a−1)=( 26001024−1)=1,54

Dn50= HsΔNs

=0,53m

W 50= ρbatu x Dn503=2600 x0,533=387,6kg

Tebal layer kaki:

r=nk∆(Wγ r

)13=2x 1,0( 387,6

2600)13=1,06m

Armor:

slope=1:1,5

Hw=Tc−r=15,56−2=13,56m

Lebar dasar ¿Hwslope

=20,34m

Lebar atas ¿0,5Hw=6,78m

Panjang total:

Lp=Lebar dasar + lebar atas + lebar caisson + 2xb + 2xB = 51,59 m

24 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan

25 Firmansyah Perdana (15506005)Perencanaan Prasaran Pelabuhan