Model Fisik Struktur Rubble Mound

8/17/2019 Model Fisik Struktur Rubble Mound

1/31

Rubble MoundModel Fisik Bangunan

Farhan H. Faishal A. M. Mujadid Layli R. Febriana D. Meita N.


2/31

OutlinePersyaratan dalam Penskalaan

Struktur Rubble Mound

Model Laboratorium Rubble Mound dan Efek Skala

Efek Laboratorium

Efek Skala Viskositas

Transmisi Gelombang

Efek Skala Pantulan dan Transmisi

Efek Densitas Air

Efek Skala Friksi

Efek Skala Aerasi


3/31

Persyaratan dalam Penskalaan

Permasalahan dalam kestabilan breakwater rubble mound mencakup

parameter yang cukup banyak. Parameter ini dibuat daftarnya oleh

Hudson,et al. (1979).

Kita dapat membuat suatu fungsi yang memuat semua parameter seperti

berikut

( ,H,L,h,,,,, , ,, ,,,)


4/31


( ,H,L,h,,,,, , ,, ,,Δ,) Variabel yangberhubungandengan fungsi

gayahidrodinamikagelombang

Variabel yangberhubungandenganbouyancy dariunit armor

Variabel yang

berhubungan

dengan gaya

viskositasdan gaya

gesek

Variabel yangberhubungan

dengan

geometri

struktur


5/31


(

,

,

,,,Δ,,

,

,

,

(),D) = 0

Persamaan matematis yang mewakiliperilaku struktur rubble mound ketikaterkena gelombang tidaklah diketahui,namun penentuan hubungan yang benar

haruslah dilakukan melalui analisisinspeksi dan dimensi

Salah satu kombinasi yangmemungkinkan untuk parameter di atassebagai serangkaian produk yang non

dimensional diberikan oleh Hudson, etal (1979) sebagai :

Persamaan di atas merupakan pernyataan non dimensi pada kasus stabilitasrubble mound


6/31

Jika parameter persentase

kerusakan (D) adalah dependent

variable, dan parameter lainnya

adalah independent variable, maka

syarat keserupaan pada struktur

breakwater rubble mound adalah:


=

=

=

=

(β) = (β) (Δ) = (Δ) (θ) = (θ)

=

=

=

Akhirnya, diperoleh:

− =

−

Dengan :p = prototipe

m = model


7/31


Syarat modelstruktur rubble mound

Model struktur rubblemound secara geometri

harus merupakan modelyang tidak terdistorsipada skala panjang.

Aliran hidrodinamik padamodel struktur rubble

mound harus sesuaidengan kriteria Froude.

Model struktur rubble

mound harus dapatmemenuhi kondisialiran turbulen padasaat aliran melewatilapisan primer armor Kriteria Froude : gaya

inersia relatif terhadap gaya

gravitasi diskalakan dengan

benar.

Hudson,et al. (1979) : form

drag relatif terhadap gaya

gravitasi diskalakan hampir

tanpa kesalahan.

d l k l


8/31


Model struktur rubble mound harus dapat memenuhi kondisi aliran turbulen pada saataliran melewati lapisan primer armor

Kecepatan aliran dan unit berbanding terbalik dengan viskositaspada model sehingga mengakibatkan efek skala.

Oleh karena itu dianjurkan untuk beroperasi pada skala yang lebih

besar jika memungkinkan.

Efek kekasaran permukaan pada unit armor prototipe harus sama

dengan model.

Gaya geser yang diakibatkan oleh kekasaran permukaan batu alam

(quarrystone) atau unit armor pada prototipe cenderung diabaikan.

Pada model, usaha untuk mengecilkan kekasaran relatif dari unit

struktur adalah dengan membuat permukaan sehalus mungkin

Jika ada friksi antara unit dan armor pada model, maka akan

menunjukkan tingkat stabilitas yang lebih tinggi dibanding

prototipe. Hal ini mengakibatkan desain tidak aman.

P d l P k l


9/31


Hubungan kerapatan massa relatif antara material unit armor danfluida :

Persamaan diatas digunakan untuk menentukan rapat massa unitarmor pada model. Faktor koreksi harus diterapkan karenapengujian model di laboratorium menggunakan air tawar sedangkan

prototipe dibangun di laut.

P t d l P k l


10/31


Berat unit armor dapatdihitung dengan :

dimana:

Wa = berat unit armorɣa = Berat jenis unit armor

V = Volume unit armor

sehingga memberikan

hubungan skala berat :

dengan rasio skala volume

diganti oleh skalapanjang yang ekivalenuntuk model yang takterdistorsi secara geometri

Namun Persamaan tersebut hanya berlaku untuk kasus dimana massa jenis

dapat dikendalikan karena ada asumsi bahwa unit pada modelterpaku pada skala geometri yang benar

P t d l P k l


11/31


harus digunakan untuk menyesuaikan massa jenis unit armor prototipe dan model.Namun, ada kondisi dimana cara ini tidak memungkinan. Contoh :

=

Secara teknis, Persamaan (4.15) :

Armor DolosBreakwater

Quarrystone(Batu Alam)Breakwater

P t d l P k l


12/31


Metode alternatif untuk

perbedaan daya apung akibat air

tawar pada model adalah

penyesuaian berat unit armor

pada model, bukan penyesuaian

massa jenis, maka bukan

Persamaan (4.15).

Syarat penskalaan didasarkan

dengan mempertahankan

“parameter stabilitas” antara

prototipe dan model,

dijelaskan berikut.

P t d l P k l


13/31


Hudson (1958) :

2

= ℎ , , ℎ ,,,∆ , , /

, ,

(4.18)

Dengan mengasumsikan dan mengingat

∝ , ∝ 3 , =

Sehingga:

/3

1 /3

=

ℎ ,

,

ℎ

,,,∆,,

/

,

,

(4.20)



14/31


Menurut Hudons, parameter di kiri Persamaan (4.20) sebagaiBilangan Stabilitas dan setelah uji stabilitas dengan saluran

gelombang (wave flume) dasar horizontal (β dan θ diabaikan) untuk

tipe struktur telah diketahui (

,

, ∆ diabaikan)

/3

1 /3

= ,

,ℎ

,

(4.21)



15/31


Beliau menemukan variasi kecil dalam angka stabilitas dikarenakan

variasi parameter

dan

.

Namun beliau mampu membuat hubungan antara variasi tingkat

kerusakan struktur rubble-mound sebagai fungsi dari kemiringan

berikut:

/3

13

= ∆ cot

(4.22)

∆ adalah konstanta untuk setiap unit armor yang diuji. Persamaan (4.22)dinamakan Formula Hudson dan telah digunakan secara luas untuk desainstruktur rubble-mound.



16/31


Angka Stabilitas Spektrum (Ahren 1989)

=

3(

3 )/3

1

3

Rasio

= 3

−



17/31


Sharp dan Khader (1984) dan Sharp (1985) menunjukkan terdapat

kemungkinan kombinasi dari analisis dimensional. Sehingga menurut

mereka lebih penting untuk mendapatkan rasio penskalaan berat model unit

armor, dimana gaya gaya yang bekerja adalah konstan antara prototipe dan

model. Dan dua gaya terpentingnya adalah gaya inersia dan berat unit armor

terendam.



18/31


Terdapat perbedaan dari penskalaan stabilitas ini antara

Sharp dan Khader dengan Hudson.

Namun mereka menyatakan baha perbedaaan ini sangat

kecil.

Setelah dicoba dengan model stabilitas untuk skala 1:10,

dengan model digunakan air tawar sedangkan prototype air

asin, penskalaan dengan persamaan Hudson, lebih ringan 8%

berat armornya dibandingkan Sharp Khader.

Ini menunjukkan bahwa persamaan Hudson lebih mudahdigerakkan gelombang.

Persyaratan dalam Penskalaan Model Laboratorium dan Efek Skala


19/31


Efek Laboratorium

Sama yang seperti dibahas d bab 2



20/31


Sering terjadi pada lapisan armor

Efek skala viskositas dalam bilangan Reynold

Dai dan Kamel (1969) : =

dimana

=

/3




21/31


Skala geometrik dariukuran materialdapat

mengakibatkan efekskala viskositas

Hal tersebut terjadipada core layers dan

underlayers

Pada lapisantersebut

permeabilitasnyadapat berkurang dan

dapatmembangkitkan

tekanan downrushpada struktur

Dibutuhkanpenambahan ukuran

dari core layer




22/31


ukuran batu danmaterial coredikecilkan

Terjadi transmisigelombang

melewati strukturyang lebih kecil

Kehilangan energiakibat gesekan lebih

besar

Efek tersebut dapatdiatasi dengan

mengkoreksiukuran batu

Transmisi Gelombang



23/31


Koreksi ukuran batu pelindung pada model

=

L : panjang karakteristik model yang tak terdistorsi

D : dimensi linier ukuran batu

K : faktor skala

Transmisi Gelombang



24/31


• Nilai K dapat ditentukan dengan nomogram (lihatgambar 4.4)

Asumsi : efek skala pada lapisan armor diabaikan

Sumbu y : Skala panjang (Lp/Lm)

Sumbu x : faktor dimensi kombinasi breakwater dan

rubble mound

Transmisi Gelombang



25/31


• Sumbu xΔ

3

3

Hi : tinggi gelombang dats

Δ : lebar rata-rata material core

: diameter efektif batuan (10% lebih kecil dari kurvagradasi)

P : porositas material core

Transmisi Gelombang



26/31


Efek Skala Pantulan danTransmisi

o Energi gelombang pada yang terpantulkanmodel lebih besar dari prototype

o Transmisi gelombang yang terpantulkan padamodel lebih kecil dari prototype

o Untuk menciptakan aliran trubulen melalui

lapisan terluar terstruktur digunakan wire screen



27/31

Efek Densitas Air


• Uji model biasanya dilakukan pada air tawar

untuk menghindari korosi.

• Pada umumnya prototype berada di air asin,

maka dikoreksi dengan pers. 4-25.

• Kesalahan mencapai 10-15% (dapat diabaikan)



28/31

Efek Skala Friksi


• Disebabkan kontak friksi armor yang berdekatan

• Biasanya ontak friksi diabaikan

• Permukaan armor lebih halus pada model sehinggaterjadi perbedaan gaya friksi antarunit

• Cat Enamel membuat permukaan lebih halus dan dapatmengindikasi kerusakan

• Permukaan yang lebih halus akan menghasilkan hasil yang lebih konsevatif (Davidson – 1975)



29/31

Efek Skala Aerasi


• Udara yang masuk tidak akan sama pada model fisik

skala kecil karena kurangnya kesamaan bilangan weber

antara model dan prototype

• Gelembung udara relatif lebih besar di model

•

Sehingga disipasi energi lebih tinggi di model• Total energi di sisi miring akan lebih besar sehingga

mempengaruhi run-up



30/31

Efek Skala Aerasi


Kecenderungan Efek Skala Aerasi

• Kebanyakan udara terperangkap di atas permukaan Still WaterLevel

• Gelembung Udara terkurung pada struktur selama runup dankemudian naik secara vertikal akibat gaya apung

• Aerasi bertambah seiring dengan kenaikan perioda untuk H yangkonstan

• Penetrasi kedalaman gelembung bertambah sesuai dengankenaikan tinggi gelombang yang konstan



31/31

Efek Skala Aerasi

y

Kecenderungan Efek Skala Aerasi

• Gelombang pecah tipe plunging mengakibatkan derajat aerasitertinggi

• Gelembung udara yang disebabkan oleh terpisahnya aliranmeningkatkan kemiringan dari arah datangnya gelombang

• Konsentrasi udaradan penetrasi gelembung meningkat seiringdengan landainya kemiringan struktur

• Aerasi lebih sulit terjadi pada struktur dengan permeabilitastinggi

Model Fisik Struktur Rubble Mound

Documents

Transcript of Model Fisik Struktur Rubble Mound