PERENCANAAN KONSTRUKSI BREAKWATER YANG DILENGKAPI

BACK FILL PADA REKLAMASI MUARA BARU JAKARTA UTARA

DENGAN MENGGUNAKAN SIGMA/W

(Planning Of Construction Of Breakwater By Back Fill at Reclamation Muara

Baru North Jakarta By Using SIGMA/W)

Nama : Arrayune Pussya Braza

Alamat : Jatimulya Bekasi timur Jawa Barat

Email : co2_arra@yahoo.com

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Pelabuhan adalah daerah yang terlindung dari gelombang pesat dan arus yang

kuat. Tinggi gelombang yang terjadi dikolam pelabuhan maupun didermaga tidak

boleh mengganggu manuver kapal atau aktifitas bongkar muat. Bila tinggi

gelombang yang terjadi terlalu besar sehingga mengganggu aktifitas tersebut

diatas, maka perlu dibangun breakwater untuk memperkecil tinggi gelombang

sesuai dengan yang diizinkan.

Breakwater yang terletak pada Pelabuhan Perikanan Muara Baru Jakarta Utara

mengalami penurunan yang dapat menyebabkan ketidakstabilan konstruksi

breakwater yang ada, sehingga diperlukan perencanaan ulang untuk rehabilitasi

dan perbaikan konstruksi breakwater.

2. Tujuan

Penulisan ini bertujuan :

1. Merencanakan struktur breakwater beserta spesifikasinya meliputi tinggi

breakwater optimum, disain berat batu breakwater (B/W), disain ukuran batu

breakwater (B/W), lebar overtopping breakwater, lapisan stabil filter.

2. Menghitung penurunan (settlement) dan stabilitas breakwater secara manual

dan menggunakan program SIGMA/W.

3. Batasan Masalah

Merencanakan konstruksi breakwater yang sesuai berdasarkan kondisi area,

kemudian melakukan analisis secara statis terhadap gaya aktif tanah dengan

menggunakan data tanah reklamasi di Muara Baru Jakarta Utara

4. Lokasi

Lokasi yang diambil adalah Pelabuhan Perikanan Muara Baru Jakarta Utara

Indonesia.

TINJAUAN PUSTAKA

1. Angin

Angin dan gelombang merupakan faktor yang perlu diperhitungkan dalam

perencanaan suatu pelabuhan, oleh sebab itu data angin dan gelombang sangat

diperlukan. Mengingat tidak adanya data gelombang, maka dengan menggunakan

metode Hindcasting data angin dapat dipergunakan untuk menentukan

karakteristik gelombang, seperti tinggi dan periode gelombang. Hal ini bisa

dilakukan karena angin merupakan penyebab utama terbentuknya gelombang

dilautan meskipun gelombang dapat disebabkan oleh macam-macam sebab,

misalnya : letusan gempa didasar laut, tsunami (titik epicentra ada didasar laut),

gerakan kapal dan sebagainya.

Flowchart Hindcasting :

Gambar 1. Flowchart Hindcasting

Program Hindcasting

(g.td)/Ua = 68.8 (gF/Ua2)2/3

<= 7,5104…………………………..(1)

(g.Hmo)/Ua2 = 0,0016 (gF/Ua

2)1/2

<= 0,2433…………………………..(2)

(g.Tp)/Ua = 0,2857 (gF/Ua2)1/3

<= 8,134……………………………(3)

(g.td)/Ua = 7,5104……………………………………………………(4)

Start

Cek gelombang

non

fullydeveloped

Pers.(2.12)

Yes

Cek Durasi

Pers.(2.17)

No

Pers.(2.18)

Yes

Fmin = F

Fetch limited

Pers.(2.12) dan (2.13)

Untuk dapat Hmo dan Tp

No

Pers.(2.15) dan (2.16)

Untuk dapat Hmo dan

Tp

(g.Hmo)/Ua2 = 0,2433……………………………………………………(5)

(g.Tp)/Ua = 8,134……………………………………………………..(6)

68,8 (gF/Ua2) (Ua/g) <= td………………………………………………...(7)

Fmin = ((g.td)/(68,8.Ua))2/3

.(Ua2/g)……………………………...(8)

Dimana :

td = durasi angin dalam dt

F = panjang fetch dalam m

Hmo = tinggi gelombang signifikan dalam m

Tp = perioda puncak gelombang dalam dt

Ts = 0,95 Tp

Ua = 0,71 U101,23

m/dt faktor tekanan angin

U10 = kecepatan angin ketinggian diukur 10 m dari permukaan

Bila kecepatan angin diukur diatas 10m maka perlu dikalibrasi dengan

U10 = Uz (10/Z)1/7

Z = ketinggian pengukuran

2. Gelombang

Adapun proses terbentuknya gelombang adalah proses perpindahan energi,

dari energi yang dikandung oleh angin ke badan laut melalui permukaan. Karena

sifat air yang tidak menyerap energi, maka energi dirubah dalam bentuk

gelombang yang kemudian dibawa ke pantai dan dilepaskan dengan pecahnya

gelombang.

Bentuk/besaran dari gelombang laut tergantung dari empat faktor yaitu :

a. Kecepatan angin (u);

b. Lamanya angin bertiup (Tu);

c. Kedalaman laut (d) dan luasnya perairan; dan

d. Fetch (F), yaitu jarak antara terjadinya angin sampai lokasi gelombang

tersebut.

Tinggi Gelombang Rencana

Untuk tinggi gelombang rencana tergantung pada jenis konstruksi yang akan

dibangun. Beberapa pedoman untuk menentukan tinggi gelombang untuk

beberapa keperluan :

a. Konstruksi kaku (fixed virgid structure)

Misal : menara bor lepas pantai, tinggi gelombang dipakai Hmax dengan

periode ulang 100 tahun.

b. Konstruksi flexibel (flexible structure)

Tinggi gelombang rencana dipakai Hs dengan periode ulang yang lebih kecil

dari konstruksi kaku. Dalam memilih periode ulang harus ditinjau dengan

analisa ekonomi.

c. Konstruksi semi kaku (semi rigid structure)

Misal :sea wall, tinggi gelombang rencana dipakai H10.

d. Proses yang terjadi di pantai

Misal : peramalan angkutan sedimen

Tinggi gelombang rencana dipakai Hs atau Hrms tahunan.

Tinggi Gelombang Izin

Tinggi gelombang yang terjadi pada kolam pelabuhan maupun di dermaga

tidak boleh mengganggu kegiatan bongkar muat. Bila tinggi gelombang yang

terjadi terlalu besar sehingga dapat menganggu aktifitas tersebut, maka perlu

dibangun breakwater untuk memperkecil tinggi gelombang sesuai dengan yang

diizinkan.

3. Breakwater

Pelabuhan dapat diartikan sebagai pintu masuk “pintu” gerbang yang masuk

dari laut ke darat, atau dengan kata lain adalah tempat dimana terjadinya

perubahan moda dari moda laut ke moda darat, atau tetap dalam moda laut ke

moda laut .

Pemecah gelombang merupakan pelindung utama bagi pelabuhan buatan.

Tujuan utama mengembangkan pemecah gelombang adalah melindungi daerah

pedalaman perairan pelabuhan, yaitu memperkecil tinggi gelombang laut,

sehingga kapal dapat berlabuh dengan tenang guna dapat melakukan bongkar

muat. Untuk memperkecil gelombang pada perairan dalam, tergantung pada tinggi

gelombang (H), lebar muara (b), lebar perairan pelabuhan (B) dan panjang

perairan pelabuhan (L), mengikuti rumus empiris Thomas Stevenson.

Gambar 2. Bentuk umum lingkungan pelabuhan dengan lindungan pemecah geolmbang

4. Perencanaan Breakwater

Analisa yang harus dilakukan dalam perencanaan breakwater adalah :

a) Analisa Hs, tinggi gelombang signifikan.

Pada keadaan dilapangan, kita memerlukan data angin perjam yang diukur

oleh BMG (Badan Meteorologi dan Geofisika). Data tersebut kemudian

dicari tinggi gelombang signifikan dengan metode hindcasting. Maka, dari

data angin perjam tersebut didapat tinggi gelombang setiap 1 jam dalam

10 tahun. Untuk mendesain sebuah pelabuhan diperlukan 1 besar tinggi

gelombang Hs dan Ts yang besarnya tergantung periode ulang yang

direncanakan sehingga terdapat tinggi gelombang dan periodenya.

b) Menentukan tinggi elevasi SWL, HHWL, MHWL/HWS, MLWL/LWS,

LLWL.

Sebelumnya kita harus meramalkan tinggi muka air akibat pasang surut

berdasarkan pengukuran muka air selama 15 hari atau 30 hari setiap

jamnya atau data dari dihidros dengan metode least square. Dengan

demikian kita bisa mendapatkan tinggi muka laut selama 18,6 tahun. Dari

B

L

b

Hdl = tinggi gelombang pada

perairan pelabuhan

Hlr = Tinggi gelombang laut

b = Lebar muara

B = Lebar perairan pelabuhan

L = Panjang perairan

data tersebut dicari nilai SWL, HHWL, MHWL/HWS, MLWL/LWS,

LLWL.

c) Analisa Refraksi dan Difraksi

Analisa ini adalah proses pencarian bentuk breakwater sehingga tinggi

gelombang yang disyaratkan untuk keperluan bongkar muat atau hal-hal

lainnya dapat terpenuhi. Dalam menganlisa refraksi dan difraksi kita perlu

memasukkan beberapa data sebagai dasar perhitungan seperti :

1. Tinggi gelombang signifikan. Didapat dari merata-ratakan 1/3 data

terbesar dari tinggi gelombang yang didapat dari hindcasting dari

setiap arah angin datang.

2. Kedalaman kolam rencana dilihat dari besar kapal terbesar yang

dilayani dalam pelabuhan.

3. Topografi peta barimetri sebagai denah awal.

5. Konstruksi Turap

Struktur turap (sheet pile) sering dipakai dalam pekerjaan-pekerjaan

sementara, seperti tebing galian dan bendungan elak. Kecuali itu, turap banyak

digunakan untuk struktur penahan tanah pada pelabuhan-pelabuhan , pemakaian

turap antara lain dimaksudkan untuk mencegah kelongsoran tanah disekitar galian

maupun untuk mencegah rembesan air.

TURAP BETON

Turap beton banyak dipakai untuk pekerjaan dinding penahan tanah, yang

permanent atau struktur permanent seperti quaywalls, revetments, breakwater,

reclamation walls, dan struktur lain yang sulit digunakan dengan turap baja.

Keunggulan turap beton adalah bebas perawatan (free maintenance),

mempunyai bending momen yang tinggi, kedap air dan harga material yang lebih

murah dibandingkan dengan turap baja.

Jenis-jenis Turap Beton

1. Berombak dengan jenis lembaran tiang pancang beton pratekan.

Tabel 1. Corrugated Concrete Sheet Pile (CCSP)

Tipe Panjang Ketebalan Dinding Crack Moment Berat

(m) (mm) (t.m) (kg/m’)

W-325-A-1000 8-13 110 11,4 330

W-325-B-1000 8-14 110 13,3 330

W-350-A-1000 9-15 120 15,6 367

W-350-B-1000 10-15 120 17,0 367

W-400-A-1000 10-16 120 20,1 400

W-400-B-1000 11-16 120 23,4 400

W-450-A-1000 11-17 120 26,9 454

W-450-B-1000 12-17 120 30,7 454

W-500-A-1000 12-17 120 35,2 460

W-500-B-1000 13-18 120 40,4 460

W-600-A-1000 14-20 120 50,6 525

W-600-B-1000 15-21 120 59,6 525

SUMBER : JIS A 5326-1983 Prestressed Concrete Sheet Pile Codes

2. Rata dengan jenis lembaran tiang pancang beton.

Tabel 2. Flat Prestressed Concrete Sheet Pile (FPC)

Tipe Panjang Ketebalan Dinding Crack Moment Berat

(m) (mm) (t.m) (kg/m’)

FPC-220-A-500 6-14 220 3,32 275

FPC-220-B-500 6-14 220 3,70 275

FPC-220-C-500 6-14 220 4,05 275

FPC-220-D-500 6-14 220 4,39 275

FPC-220-E-500 6-14 220 4,71 275

FPC-220-F-500 6-14 220 5,22 275

FPC-220-G-500 6-14 220 5,97 275

FPC-320-A-500 6-14 320 6,05 400

FPC-320-B-500 6-14 320 6,65 400

FPC-320-C-500 6-14 320 7,24 400

FPC-320-D-500 6-14 320 7,81 400

FPC-320-E-500 6-14 320 8,37 400

FPC-320-F-500 6-14 320 8,91 400

FPC-320-G-500 6-14 320 9,43 400

FPC-320-H-500 6-14 320 9,94 400

FPC-320-I-500 6-14 320 10,43 400

FPC-320-J-500 6-14 320 10,91 400

FPC-320-K-500 6-14 320 11,37 400

FPC-320-L-500 6-14 320 11,81 400

FPC-320-M-500 6-14 320 12,24 400

FPC-320-N-500 6-14 320 13,88 400

SUMBER : JIS A 5326-1983 Prestressed Concrete Sheet Pile

3. Rata dengan jenis lembaran tiang pancang beton bertulang.

Tabel 3. Flat Reinforced Concrete Sheet Pile (FRC)

Tipe Panjang Ketebalan Dinding Crack Moment Berat

(m) (mm) (t.m) (kg/m’)

FRC-220-A-500 4-10 220 1,45 275

FRC-220-B-500 6-14 220 1,70 275

FRC-320-A-500 4-12 320 3,22 400

FRC-320-A-500 6-14 320 3,61 400

SUMBER : JIS 5325-1981 Reinforced Concrete Sheet Pile

METODOLOGI

Dalam penulisan tugas akhir ini melakukan pengkajian permasalahan

breakwater yang sudah ada di Muara Baru Jakarta Utara dengan melakukan

survey lokasi ditambah kajian pustaka untuk metode dan data yang diperlukan,

kemudian melakukan perencanaan konstruksi breakwater meliputi:

a. Spesifikasi kondisi perencanaan.

b. Ukuran penampang breakwater.

c. Ukuran batu/tipe dan persyaratan lapisan bawah.

d. Ujung struktur dan penapis atau lapisan dasar.

e. Melakukan analisa penurunan fondasi serta daya dukung dan stabilitasnya

Gambar 3. Diagram Alir Stabilitas Penurunan

Dimensi

Breakwater

Daya Dukung

qu = c1 x Nm + Df x γ

Penurunan

Ok

Ok

Tidak

Ok

Tidak

Stabilitas Penurunan :

25,1Md

Mr

Ok

Hasil Akhir

Tidak

Gambar 4. Diagram Alir Stabilitas Penurunan Dengan Menggunakan SIGMA/W

A

Specify the analysis type

Define soil properties

Generate finite element

View the node numbers

B

Specify boundary conditions

Verify the problem

C

Solving the problem

Start solving

Finishing solve

D

ANALISIS DATA

Perencanaan breakwater merupakan perencanaan dalam pelabuhan yang

digunakan untuk menghitung breakwater yang sesuai dengan stabilitas keamanan

sehingga kegiatan yang dilakukan dalam pelabuhan tidak terganggu.

Tabel 4. Keadaan Klimatologi DKI Jakarta Tahun 1990

Bulan

CLIMATOLOGY/Climate

Curah

Hujan

Tekanan

Atmosfir

Kelembab

-an

Arah

Angin

Kec.

Angin

Penyinaran Penguapan Awan Radiasi Temperatur

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)

Januari 425,8 1.009,78 56 W 1,7 16 * 93 * 26,1

Februari 98,0 1.011,07 82 N 1,3 38 * 84 * 27,3

Maret 103,4 1.010,98 80 W 2,0 41 * 85 * 27,5

April 134,9 1.008,90 77 N 1,9 66 * 81 * 28,5

Mei 63,3 1.008,83 75 E 1,8 59 * 79 * 28,3

Juni 95,7 1.010,03 73 E 1,8 45 * 81 * 27,9

Juli 31,9 1.010,57 71 E 2,1 65 * 81 * 27,6

Agustus 303,8 1.010,95 76 N 1,7 54 * 84 * 27,2

September 5,4 1.010,99 68 N 2,2 81 * 73 * 28,1

Oktober 62,6 1.010,32 68 N 2,1 78 * 63 * 28,4

November 49,1 1.010,23 71 N 1,8 60 * 82 * 28,3

Desember 225,5 1.010,10 80 W 1,8 28 * 91 * 26,7

Keterangan : *) = Data tidak tersedia

SUMBER : Pusat Meteorologi dan Geofisika

Analisa Gelombang

1. Tinggi Gelombang

2

1

2

20016,0

A

effAs

U

Fxgx

g

UxH

2

1

2

2

45,8

539298,9

8,9

14,80016,0 xx

xH s

mH s 91,1

2. Periode Gelombang

3

1

2

2857,0

A

effAP

U

Fxgx

g

UxT

3

1

245,8

539298,9

8,9

14,82857,0 xx

xTP

ikTP det29,4

Gambar 5. Rencana Breakwater

Tabel 5. Dimensi Penampang Breakwater

Dimensi Kepala Badan

h 7,5 m 4,5 m

ht 4,7 m 3,1 m

hi 2,8 m 1,4 m

Bt 1,37 m 1,21 m

Dt 1,06 m 0,94 m

r1 0,91 m 0,80 m

r2 0,42 m 0,37 m

E 5,3 m 4,05 m

W 0,22 ton 0,15 ton

W/10 22 kg 15 kg

LWS=0

W/200

r1

W W/10

r2

W50

Bt

Wt

E

ht h

hi

W/200 Pasir Pasir

W/50 0,48 ton 0,57 ton

Wt 8,07 kg 9,78 kg

SUMBER : Hasil Perhitungan

Penurunan

Tekanan pada dasar pondasi akibat beban bangunan q = 13,5 t/m2.

Data masing-masing tanah adalah sebagai berikut :

Tabel 6. Data Tanah

Jenis Tanah γd (t/m3) γsat (t/m

3) Cc eo

Lempung 1 82 1,51 - -

Lempung 2 - 1,52 0,46 1,41

SUMBER : Data Tanah Pelabuhan Perikanan Samudera Nizam Zachman

Gambar 6. Analisis Penurunan

o

o

o

c

p

pp

e

HCS log

1

Muka Tanah

6 m

5 m Lempung 1 γd = 82 t/m3

γsat = 1,51 t/m3

Lempung 2 γsat = 1,52 t/m2

Cc = 0,46

eo = 1,41

Muka Air

Tanah A

B

q = 13,5 t/m2

7 m

C

6 m

Tabel 7. Perhitungan Settlement

Jenis Tanah q (t/m3) I ΔP (t/m

2) S (m)

Lapisan 1 13,5 0,23 12,42 0,012

Lapisan 2 13,5 0,14 7,67 0,0065

Lapisan 3 13,5 0,09 5,18 0,0022

SUMBER : Hasil Perhitungan

Gambar 7. Nodal Displacement SIGMA/W

Perbandingan Hasil Penurunan Manual dengan Program

Tabel 8. Perbandingan Hasil Penurunan Manual dengan Program

Metode Manual Program

Penurunan 0,0207 m 0,036 m

Sumber : Hasil Perhitungan

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Setelah menyelesaikan tugas akhir ini, penulis menarik kesimpulan bahwa :

1. Breakwater direncanakan dengan menggunakan bentuk rubble mounds

dengan modifikasi penambahan back fill dan turap beton gunanya untuk kapal

menyandar.

2. Dari hasil perhitungan dimensi breakwater tingginya 7,5 m dan lebarnya

5,3 m.

3. Penurunan lapisan lempung yang dihasilkan dengan perhitungan secara

manual sebesar 0,0207m sedangkan perhitungan penurunan dengan

menggunakan program SIGMA/W sebesar 0,036 m.

4. Turap yang dipakai tipe Corrugated Concrete Sheet Pile (CCSP)

W-600-A-100 yang memiliki panjang tiang dibutuhkan 21 m.

Saran

Saran yang dapat penulis sampaikan antara lain :

1. Untuk mencegah korosi diperlukan proteksi katodik.

2. Pemancangan turap beton didasar laut harus dilakukan dengan hati-hati, agar

pada saat pemancangan tidak terjadi keretakan yang dapat menyebabkan air

masuk sehingga mengurangi kekuatan beton tersebut