integrasi perangkat lunak untuk analisa...

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

Integrasi Perangkat Lunak untuk Analisa Gelombang

Acak dan Gaya Gelombang di Laboratorium Lingkungan

dan Energi Laut, Jurusan Teknik Kelautan, FTK - ITS


JURUSAN TEKNIK KELAUTAN AGUSTUS 2014

Dosen Pembimbing

Haryo Dwito Armono, ST, MEng, PhD

Sujantoko, ST, MT

Oleh

Arief Nur Yuliarto

43 09 100 012

SIDANG TUGAS AKHIR P3

LATAR BELAKANG

• Percobaan yang bersifat efektif, efesien, dan sederhana.

• Pengujian fisik dengan menggunakan model untuk memberikan

prediksi dari kondisi sebenarnya.

• Perkembangan ilmu pengetahuan dan semakin dibutuhkannya

struktur bangunan pinggir pantai.

• Proses pengujian model yang tidak lepas dari bantuan laboratorium

uji, memerlukan peralatan penunjang untuk mempermudah proses

uji.

• Masih minimnya perangkat lunak yang terintegrasi untuk

menyelesaikan permasalahan pada saat pengujian.

RUMUSAN MASALAH

Bagaimana langkah – langkah dalam

mambangun perangkat lunak yang

terintegrasi, sehingga nantinya akan

mempermudah untuk menganalisa

gelombang acak dan gaya gelombang.

TUJUAN

Mendapatkan perangkat lunak yang

terintegrasi sehingga dapat menganalisa dan

merekam gelombang acak dan gaya

gelombang yang terjadi pada pengujian model

fisik

MANFAAT

Mempermudah analisa gelombang acak dan

gaya gelombang pada Laboratorium

Lingkungan dan Energi

BATASAN MASALAH

• Pengujian perangkat lunak pada spektra gelombang acak yang dapat

dibangkitkan di Laboratorium Lingkungan dan Energi laut khususnya

spektrum P-M (Pierson-Moskowitz) dan JONSWAP (Join North Sea Wave

Project).

• Software yang digunakan untuk membuat program adalah MATLAB.

• Pengujian perangkat lunak menggunakan sensor load cell Kyowa LUB 5 to 50

KB.

• Input dari sensor diproses terlebih dahulu dengan menggunakan perangkat

lunak akusisi data QCM.

• Analisa yang dilakukan hanya pada uji kinerja perangkat lunak.

PERBANDINGAN PERANGKAT LUNAK

• Penyusunan perangkat lunak terintegrasi ini berdasarkan

referensi dari perangkat lunak yang pernah ada sebelumnya,

yaitu WaReLab hasil penelitian dari Abdullah MR dan FORYS

hasil penelitian dari Hidayat.

• Pada program IWWF ini antara analisa gelombang acak dan

gaya gelombang saling terintegrasi sehingga hanya dengan

menggunakan satu program maka kedua hasil analisa akan

didapat, selain itu tampilan yang disajikan juga lengkap

dengan adanya grafik dan angka yang nantinya antara kedua

analisa ini bisa dengan mudah dibandingkan hasilnya.

ALGORITMA PERANGKAT LUNAK

Pengambilan

data percobaan

tahap 1

Identifikasi nilai

X ( massa )

Y ( voltase )

Persamaan regresi linear untuk proses

kalibrasi

Perhitungan varian (S2) dan standar variasi (s) untuk data y

Mulai

cek korelasi

linear

(R = 1)

Pengambilan data

tahap 2

Simpan

persamaan regresi

linear untuk

proses kalibrasi

Data gelombang

terekam (time

history)

Penyusunan perangkat

lunak terpadu untuk

analisa gaya yang terjadi,

analisa gelombang acak

dan spektra gelombang

Melakukan pendekatan tinggi

gelombang dan zero crossing

periode

Menyederhanakan rekaman

data dari time domain

menjadi frekuensi domain

dengan FFT 0

Varian elevasi muka air

Perhitungan karakteristik spektra

Periode rata—rata

Periode puncak rata—rata

Mean zero crossing period

Frekuensi rata—rata

RMS

Perhitungan gaya gelombang dengan hukum newton

END

Bab 3 H.28

Gambar 3.2

TAMPILAN PERANGKAT LUNAK

LANGKAH PENGGUNAAN

• Persiapan - Install MCR Installer.exe pada komputer yang akan digunakan.

- Ubah file mentah (*.TMH) menggunakan Refana.xls.

• Proses Pengkalibrasian

• Proses Analisa

UJI PENGGUNAAN PERANGKAT LUNAK



Pengujian Kalibrasi Data

• Pengujian kalibrasi data yang digunakan merupakan data berdasarkan hasil percobaan.

• Persamaan yang digunakan adalah regresi linear dan korelasi linear untuk mengetahui tingkat keakuratan kalibrasi data.

2.2

2.3

2.4

2.1

• Pengujian kalibrasi untuk elevasi muka air.

Regresi linear.

y = -13,4945x + 2,4901

Korelasi linear.

R = -0,9760

• Pengujian kalibrasi untuk massa.

Regresi linear.

y = 29,286x + -10,419

Korelasi linear.

R = 0,978

• Kriteria Korelasi

Korelasi positif, jika R > 0

Korelasi negatif, jika R < 0

Tidak ada korelasi, jika R = 0

Korelasi sempurna, jika R = 1 atau R = -1

Gambar 4.7 Grafik linier negatif kalibrasi elevasi muka air

R < 0

Korelasi negatif

R = -1

Korelasi sempurna

Gambar 4.8 Grafik linier positif kalibrasi massa

R > 0

Korelasi positif

R = 1

Korelasi sempurna

Pengujian Proses Analisa

• Proses pengujian analisa gelombang acak

• Proses pegujian analisa gaya gelombang

• Proses pengujian analisa gelombang acak.

Hasil berupa spektrum P-M dan JONSWAP serta karakteristik gelombang.

2.20

2.21

Gambar 4.10 Grafik time history elevasi muka air

Gambar 2.9 Contoh perbandingan Spektra JONSWAP dengan

P-M (Petel & Witz, 1991)

Gambar 4.9 Panel analisa beserta input tinggi signifikan rencana, periode puncak, dan frekuensi maksimal

Gambar 4.14 Hasil tinggi signifikan dan periode pengkuran

Pengukuran

Teoritis

Gambar 4.12 Spektra JONSWAP Gambar 4.11 Spektra P-M

Hasil Spektrum Energi

• Hasil pengujian karakteristik gelombang acak.

2.7

2.9

2.10

2.11

2.12

2.13

2.14

2.15

2.16

Gambar 4.13 Tampilan analisa karakteristik gelombang

Gambar 4.14 Hasil tinggi signifikan dan periode pengkuran

• Proses pengujian analisa gaya gelombang.

Data pengujian didapatkan dari percobaan pengukuran menggunakan sensor load cell.

Persamaan yang digunakan merupakan hukum Hewton I, dimana gaya aksi sama dengan gaya reaksi.

T = w = m.g

2.24c

Hasil Analisa Gelombang

Gambar 4.15 Tampilan analisa gaya gelombang

w = m.g

y = 29,287 x + -10,419

x = tegangan

• Gambar 4.15 menampilkan hasil analisa gaya gelombang, besaran

gaya yang di dapat berdasarkan hasil regresi linear, dimana untuk

nilai x adalah tegangan, dengan memasukkan nilai tegangan pada x

maka akan didapatkan nilai y yaitu massa, hal ini bisa terjadi

dikarenakan penggunaan regresi linear untuk mengkorelasi antara

massa dengan tegangan. Setelah mendapatkan nilai massa, dengan

menggunakan persamaan Newton maka didapatkan gaya, hal ini

terjadi karena besar tegangan yang terjadi pada tali juga merupakan

besarnya gaya gelombang dikarenakan hubungan antara massa

dengan tegangan berbanding lurus. Semakin besar gaya gelombang

maka semakin besar pula tegangan yang terjadi pada tali.

Grafik Korelasi Gaya Gelombang dengan Elevasi Muka Air

Gambar 4.16 Grafik korelasi gaya gelombang dengan elevasi

gelomabng permukaan

KESIMPULAN

Setelah dilakukan pembahasan analisa dan

pengujian penggunaan perangkat lunak

terintegrasi, berdasarkan perumusan masalah

bagaimana langkah – langkah dalam

mambangun perangkat lunak terintegrasi,

maka dapat diambil kesimpulan.

• Sensor yang cocok untuk digunakan dengan perangkat lunak ini

adalah sensor load cell yang terdapat di Laboratorium Energi dan

Lingkungan Laut, Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS.

• Proses penggunaan perangkat lunak terintegrasi ini dimulai dari

persiapan, proses kalibrasi, dan dilanjutkan dengan proses analisa.

• Kinerja dari perangkat lunak berdasarkan pengujian yang telah

dilakukan terbukti cukup berjalan dengan sebagaimana mestinya.

Hal ini dibuktikan dengan pengujian analisa yang dilakukan telah

sesuai dengan persamaan – persamaan yang digunakan dalam

perhitungan gelombang acak dan gaya gelombang.

SARAN

Berdasarkan analisa yang telah dilakukan perangkat lunak ini

masih dapat untuk dikembangkan dengan menggunakan

persamaan dari berbagai macam analisa yang masih

berhubungan dengan gelombang acak dan gaya gelombang.

Dimana nantinya pengembangan ini berguna untuk pengujian

yang sering dilakukan oleh mahasiswa ataupun dosen di

lingkungan Laboratorium Energi dan Lingkungan Laut, Jurusan

Teknik Kelautan, FTK-ITS. Selain itu pengembangan perlu

dilakukan untuk mencapai keakuratan pada hasil analisa.

Pengambilan data gelombang belum sempat dilakukan

karena wave tank yang masih dalam proses perbaikan,

sehingga kedepannya perlu dilakukan pengembilan data

real guna meningkatkan hasil dari analisa ada perangkat

lunak. Selain itu langkah – langkah tera ulang pada

perangkat keras yang digunakan untuk percobaan perlu

dilakukan. Keakuratan data dari perangkat keras ini sangat

dibutuhkan untuk menunjang hasil yang maksimal dalam

penggunaan perangkat lunak terintegrasi.

DAFTAR PUSTAKA

• Chakrabarti, SK. Hydrodynamics of Offshore Structures. London : Springer-Verlag. 1987. • Chakrabarti, SK. Handbook of Offshore Engineering Volume 1. Elsevier, Plainfield, Illonois, USA, 2005. • Chen, Yuan-Chen, et al, Wave Propagation at the Interface Of a Two-Layer Fluid System In The

Laboratory, Journal of Marine Science and Technology, Vol. 15, No. 1, pp. 8-16. 2007. • Djatmiko, E.B. Analisis Gelombang Acak, Materi kuliah Hidrodinamika II, Jurusan Teknik Kelautan ITS,

Surabaya, 2012. • Djatmiko, E.B. Perilaku dan Operabilitas Bangunan Laut di Atas Gelombang Acak, ITS Press, Surabaya,

2012. • Harinaldi. Prinsip – Prinsip Statistika untuk Teknik dan Sains, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Indonesia. • Triatmojo, B. Perencanaan Bangunan Pantai, Yogyakarta, Beta Offset, 2006. • Petel, Minoo H And Wits, Joel A. Compliant Offshore Structures, Butterworth Heinemann, 1991 • Rahman, Matiur. Water Waves : Relating Modern Theory to Advanced Engineering Applications,

Gloucestershire, Clarendon Press, 1995. • Rageh, O. S. 2009. Hydrodynamic Efficiency Of Vertical Thick Porous Breakwaters. 13th International

Water Technology Conference, h 1659-1670 • Riduwan, Abdullah M. 2011. Perangkat Lunak Terpadu Pada Analisis Model Gelombang Acak di Saluran

Gelombang Jurusan Teknik Kelautan - ITS. Surabaya: Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS • Rini, Dian Palupi. 2006. Materi Kuliah: Algoritma, Pemrograman dan Bagan Alir • St. Denis, M. And Pierson, W. J., On the Motion of Ships in Confused Seas, Transactions SNAME, 61:1-53,

1953. • Zhang, Jun., Introduction to Ocean and Coastal Engineering – Ocean Environment and Waves, OCEAN

201,2009.

TERIMA KASIH



integrasi perangkat lunak untuk analisa...

Documents