PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK SIPIL Fa

Tugas Pelabuhan
“Beban Lingkungan pada Perencanaan Pelabuhan”

DISUSUN OLEH :

Yunita Nur Cahyati

3113041003

Yudnina Nikmatul H.

3113041008

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK SIPIL
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya

Beban Lingkungan
pada Perencanaan Pelabuhan

1. Angin
Angin merupakan sirkulasi yang kurang lebih sejajar dengan permukaan
bumi. (Bambang Triatmodjo, 1999). Angin terjadi akibat adanya perubahan
ataupun perbedaan suhu antara suatu tempat dengan tempat yang lain. Salah
satu contoh yang dapat diambil adalah perubahan suhu yang terjadi
antara daratan dan lautan. Daratan cenderung lebih cepat menerima dan
melepaskan panas. Oleh sebab itu, maka siang hari terjadi angin laut yang
diakibatkan oleh naiknya udara daratan yang digantikan oleh udara dari
darat. Dan pada malam hari terjadi sebaliknya, yaitu terjadi angin darat yang
diakibatkan oleh naiknya udara di laut dan digantikan oleh udara dari darat.
Data angin diperlukan

untuk peramalan

tinggi dan periode

gelombang. Dari data angin yang diperoleh kemudian disajikan dalam
bentuk tabel (ringkasan) atau diagram yang disebut wind rose (mawar
angin). Dengan wind rose ini maka karateristik angin dapat dibaca.
Tabel dan gambar wind rose menunjukkan prosentase kejadian angin

dengan kecepatan tertentu dari berbagai arah dalam periode waktu pencatatan.
Pengukuran angin ini digunakan untuk peramalan gelombang. Tinggi dan
periode gelombang yang dibangkitkan dipengaruhi oleh angin yang meliputi
kecepatan angin (U), lama hembus angin (D) dan arah angin dari fecth (F).
Berikut adalah contoh pyajian data angin menggunakan tabel dan
Wind Rose.

a. Distribusi Kecepatan Angin

Distribusi kecepatan angin dibagi dalam 3 (tiga) daerah berdasarkan evelasi
di atas permukaaannya.






Daerah Geostropik

: berada diatas 1000 m

Daerah Ekman

: berada pada elevasi 100 m – 1000 m

Daerah Tegangan konstan : pada elevasi 10 m – 100 m
Adapun pada daerah tegangan konstan, profil vertical kecepatan angin

dinyatakan dalam bentuk :

Dengan catatan dalam penentuan pengaruh kecepatan angin terhadap
pembangkit gelombang, parameter

harus diketahui.

Sedangkan untuk y > 20 m dapat digunanakan persamaan berikut.

b. Konversi Kecepatan Angin
Data angin diperoleh dari pencatatan di permukaan laut dengan
menggunakan kapal yang sedang berlayar atau pengukuran di darat, biasanya

di bandara. Data angin dari pengukuran dengan kapal perlu dikoreksi dengan
menggunakan persamaan berikut.
U = 2,16 Us

(2.3
7)

Diamana ;
Us = kecepatan angin yang diukur oleh kapal (knot) U =
Kecepatan angin terkoreksi (knot)
Biasanya pengukuran angin dilakukan di daratan, padahal di dalam
rumus-rumus pembangkitan gelombang data angin yang digunakan adalah yang
ada di atas permukaan laut. Hubungan antara angin di atas laut dan angin di
atas daratan terdekat diberikan oleh :
RL = UW/UL seperti dalam gambar di bawah ini.

Gambar 2.17 Hubungan antara Kecepatan Angin Di Laut dan di Darat

Keterangan:
Uw

= Kecepatan angin di atas permukaan laut (m/s)

RL

= Nilai yang diperoleh dari grafik hubungan antara

kecepatan angin di darat dan di laut
= Kecepatan angin di atas daratan (m/s)

UL

Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung
variabel UA, yaitu faktor tegangan angin (wind stress factor) yang dapat
dihitung

dari kecepatan

angin. Setelah

dilakukan berbagai

konversi

kecepatan angin seperti yang telah dijelaskan di atas, kecepatan

angin

dikonversikan pada faktor tegangan angin
dengan menggunakan rumus berikut.

UA = 0,71 U1,23
Dimana :

U

(2.38)

= kecepatan angin dalam m/dt.

c. Fetch

Fetch adalah jarak tanpa halangan diatas air hal mana gelombang
dibangkitkan oleh angin dan mempunyai arah dan kecepatan yang konstan. Di
dalam peninjauan pembangkitan angin di laut, fetch dibatasi oleh bentuk
daratan yang mengelilingi laut. Di daerah pembentukan gelombang, gelombang
tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin tetapi juga
dalam berbagai sudut terhadap arah angin.
Fetch efektif diberikan oleh persamaan sebagai berikut :

Dimana ;

Feff
X1

= Fetch rerata efektif (km)
= Panjang segmen Fetch yang diukur dari titik konservasi gelombang
(km)

α

= Deviasi pada kedua sisi dari arah angin dengan menggunakan
pertambahan 6o sampai sudut sebesar 420 pada kedua sisi arah angin

Gambar 2.18 Contoh Peramalan Fetch

2. Pasang Surut
Pengetahuan pasang surut sangat penting bagi perencanaan pelabuhan.
Pengukuran biasnya dilakukan dengan alat pengukur (gauge) dan dapat diukur setiap
jam/hari. Pengukuran ini memberkan pandangan selisih kedalaman pada saat pasang
dan surut (average range of Tides)
a. Pasang surut dan sistim tata surya

Gerakan permukaan air lalu berubah-ubah baik dilihat dari waktu maupun tempat.
Paerubahan ini diakibatkan karena adanya gaya gaya tarik antar benda luar angkaasa.
Bumi yang menjad satalit dari sistim tata surya dan bulan menjadi satelit bumi,
keduanya menimbulkan gaya-gaya yang mempunyao pengaruh pada tinggi rendahnya
permukaan air laut. Sepaerti yang diketahui bumi berevolasi mengelilingi matahari dan
berotasi pada siriny sendiri, gerakan rotasi melalu suatu lintasan yang mempunyai
bentuk eliptis. Bidang tempat bumi berotasi mengelilingi matahari disebut “bidang

eliptis”, sudut inklimasi bumi terhadap bidng ini sebesar 66 ½ o, sedangkan sudut
inklinasi bulan terhadap bidang rotasi bumi adalah 5o9l . Posisi bulan dengan jarak
terdekat dengan bumi disebut perigee dan jarak terjauh adalah aprogee (Gambar 5.65
diatas). Pasang terjadi pada posisi perigee dan surut terjdi pada posisi aprogee.

Jika kita membandingkan faktor pengaruh bulan dan matahari terhadap permukaan
air laut di bumi sesuai dengan gaya gaya yang bekerja satu sma yang lain maka
perbandingan pengaruh gaya gaya tersebut secara teorits di rumuskan :

Dengan ketentuan

Gambar 2.2 Super Posisi ordinat pasang bulan dan matahari

b. Komponen-komponen pasang surut
Untuk memperkirakan kedatangan pasang surut terdapat banyak kompone komponen
yang mempengaruhi pasang surut. Dalam buku-buku Daftar Arus Pasang Surut (Tridal Stream
Table) di Kepulauan Indonesia yang dikeluarkan oleh Jawan Hidrografi ALRI, pengaruh

pasang surut tidak hanya di pengaruhi oleh bulan dan matahari, tetapi dipengaruhi juga oleh
5 benda angkasa lain yang berdasrkan pendapat Prof . Dr. P. J. u/d Stok dengan jabara n seperti

Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Jenis Pasang Surut berdasarkan benda Angkasa

Secara praktis seorang perencana pelabuhan harus mengetahuai keadaan pasang surut
suatu dearah lokasi sebelum perencanan dimulai. Data-data pasang surut yang perlu diketahui
, yaitu taraf dari :

Berikut adalah contoh data pasang surut yang terjadi beberapa kota di Dunia pada
bulan September.

c. Tipe-tipe pasang surut
Bentuk pasang surut di berbagai daerah tidak sama. Di suatu daerah
dalam satu hari dapat terjadi satu atau dua kali pasang surut. Secara umum
pasang surut di berbagai daerah dapat dibedakan dalam empat tipe, yaitu :
1. Pasang surut harian ganda (semi diurnal tide) F ≤ 0,25
2. Pasang surut harian tunggal (diurnal tide) F ≥ 3,00
3. Pasang surut campuran condong ke harian ganda (Mixed tide prevailing
semidiurnal) 0,25 ≤ F ≤ 0,50

4. Pasang surut campuran condong ke harian tunggal (mixed prevailing
diurnal) 0,50 ≤ F ≤ 3,00

3. Arus
Gelombang yang datang menuju pantai membawa massa air dan momentum,
searah penjalaran gelombangnya. Hal ini menyebabkan terjadinya arus di sekitar
kawasan pantai. Penjalaran gelombang menuju pantai akan melintasi daerah-daerah
lepas pantai (offshore zone), daerah gelombang pecah (surf zone), dan daerah
deburan ombak di pantai (swash zone). Diantara ketiga daerah tersebut, Bambang
Triatmodjo (1999) menjelaskan bahwa karakteristik gelombang di daerah surf zone
dan swash zone adalah yang paling penting di dalam analisis proses pantai.

Gambar 3.1 Daerah Perjalanan Gelombang Menuju Pantai

a. Jenis-jenis arus
Berdasarkan Dean dan Dalrymple (2002), sirkulasi arus di sekitar pantai dapat
digolongkan dalam tig jenis


Arus sepanjang pantai (longshore current)
Pada kawasan pantai yang diterjang gelombang menyudut (α > 5o) terhadap garis
pantai.

Gambar 3.1 Skema terjadinya longshore current


Arus seret (Rip current)
Apabila garis puncak gelombang datang sejajar dengan garis pantai, maka
akan terjadi 2 kemungkinan arus dominan di pantai. Yang pertama, bila di
daerah surf zone terdapat banyak penghalang bukit pasir (sand bars) dan
celah-celah (gaps) maka arus yang terjadi adalah berupa sirkulasi sel dengan
rip current yang menuju laut.

Gambar 3.2 Terjadinya Rip Current



Aliran Balik (Back flows/cross-shore flows)
Bila di daerah surf zone tidak terdapat penghalang yang mengganggu
maka arus dominan yang terjadi adalah aliran balik (back flows).

Ketiga jenis sirkulasi arus tersebut seringkali tidak seragam dan bergantung pada
arah/sudut gelombang datang.

4. Gelombang
Pengetahuan mengenai gelombang laut biasa dikenal juga sebagai ombak laut
sangat penting bagi perencana pelabuhan. Tegantung dari kegunaan pelabuhan. Tinggi
gelombang (H) sebesar 0,80 m tidak berarti bagi kapal sebesar 100.000-300.000 DWT,
tetapi gelombang tersebut sudah cukup mengganggu kapal sebesar 3000 DWT untuk
melakukan bongkar muat. Tugas perencana adalah dapat memperkecil tinggi
gemlobang di dalam perairan pelabuhan. Sebagai gambaran umum, di bawah ini
diberikan skema kriteria besar gelobang yang cukup agar suatu jenis kapal dapat
melakukan bongkar:

Secara umum dapat dikatakan bahwa gelombang laut ditimbulkan karena angin,
meskipun gelombang dapat pula disebabkan oleh bermacam-macam hal, misalnya
letusan gempa ditengah laut, tsunami, gerakan kapal, dan lain sebagainya. Tinggi
gelombang banyak ditentukan sebagai hasi interraksi beberapa faktor. Dari faktorfaktor tersebut yang lebih menetukan adalah:
a. Kecepatan angin
b. Lama dari keberadaan angin tersebut
c. Fetch, yaitu jarak sepanjang permukaan angin tersebut meniup dalam satu arah
Pada tabel dibawah diberikan besaran-besaran yang berkaitan dengan antifaktor
tersebut. Disamping itu, pada tabel lainnya dapat dicermati pula kaitan antarskala
Beaufort (angin) dan skala laut

Dari sudut matematika gelombang adalah masalah yang paling sulit, untuk
dapat memecahkan persoalan di atas, dibuat model dan pendekatan matematika yang
menggunakan perkiraan-perkiraan dan mempermudahnya, sehingga kadang-kandang
mengaburkan ketepatan terhadap realita. Semua gerakan air laut ditentukan
berdasarkan kecepatan, teanan, waktu dan ruang. Secara mendasar ada dua hal yang

tidak diketahui, yaitu kecepatan dan tekanan, sehingga membutuhkan dua persamaan
pada gerakan hidrodinamis dari air laut. Gerakan tersebut dimisalkan sebagai gerakan
harmonis dengan kepadatan cairan aut yang homogen, untuk mengetahui
tinggi/panjang/waktu gemombang pada saat ini digunaka perekam gelombang dan
untuk tekanan laut yang sangat besar digunakan perekam gelombang ultrasonik.

a. Karakteristik gelombang laut
Pada perairan terbuka bentuk gemlombang mendekati bentuk lengkung
sinusoidal yang arah perambatannya dinyatakan dengan sudut kemiringan
terhadap arah angin. Pada tahun 1802 gretstner memberikan pemecahan secara
matematika dalam bentuk trochoidal. Rankir kemudian meneliti lebih
mendalam dengan menyimpulkan pendapat sebagai berikut:
i. Massa air yang menggelinding digambarkan sebagai gerakan dalam
bidang vertikal terhadap sumbu horizontal
ii. Penampang bidaang vertikal ini tegak lurus terhadpa arah perambatan
geombang yang merupakan lenngkung trochoidal
iii. Partikel gelombang bergerak merata dan teratur dalam bentuk
lingakaran memenui syarat yang tekannya berbentuk trochoidal dengan
jari-jari lingkarannya berkurang makin dalam menurut dere ukur
Bila g adalah percepatan gravitasi bumi, didapatkan hubunga-hubungan
sebagai berikut:

Fetch yang ditetapkan berdasarkan synnotptic weather map, ialah peta cuaca
yang menggambatkan garis-garis isobar yang diedarkan oleh badan meteorologi
dan geofisika. Seperti terlihat pada gambar berikut

b. Hubungan angin dan karakteristik gelombang
Meneliti gerakan air laut, umumnya dapat dikatakan sebagai gelombang
harmonis yang dapat dibagi dalam:
i. Gelombang heroskalasi (oskalasi ulang)
ii. Gelombang translasi, tempat tiap partikel gelombang (bagian air) secara
tetap merambat

Bentuk/ besaran fari gelombang laut tergantung dari rmpat faktor yaitu
i.

Kcepatan angin (u)

ii.

Lamanya angin bertiup (Tu)

iii.

Kedalaman laut (d) dan luasnya perairan

iv.

Fetch (F), yaitu jarak antara terjadinya angin sampia lokasi gelombang
tersebut.
Karakteristik gelombang yang terjadi biasanya dinyatakan dalam tinggi

gelombang (H=2a), panjang gelombang (L) dan periode gelombang (T) yaitu
waktu dari interval gelombang berurutan diukur pada suatu titik. Hubungan
keempat faktor tersebut dapat dilihat pada tabel sebelumnya.
Secara empiris ditentukan hubungan (satuan metrik) sebagai berikut:

c. Kecepatan, panjang dan waktu gelombang

Hubungan kecepatan gelombang mula-mula ditentukan berdasarkan
gelombang dengan amplitude (a) yang kecil, denan kata lain sudut kemiringan
permukaan mempunyai nilai yang kecil pula, sehingga perbandingan kenaikan
titik permukaan air mempunyai nilai yang sama terhadap komponen vertikalnya

Dalam sistem kordinat dan komponen kecepatan partikel diuraikan
berdasarkan sumbu-sumbu x,y,z yang saling membentuk tegak lurus

Maka pada permukaan air (z=0) akan didapatkan hubungan sebagai
berikut:

Dari satuan persamaan diferensial didapat nilai potensial gemombang
merambat pada arah sumbu x positif, dengan nilai

Kedua rumus tersebut dapat dinyatakan dalam grafik:

d. Klasifikasi gelombang
Klasifikasi gelombang biasanya didasarkan pada nilai perbandingan
kedalaman (d) dengan panjang gelombang (L) yaitu (d/L). Nilai perbandingan
tersbut biasa disebut pula “kedalaman relatif:. Pembagian klasifikasi dapat
dilhat pada tabel:

Simplikasi yang terjadi pada persamaan dengan mengubah fungsi
hiperbolik

dengan

masing-masing

asimptot

kedalamannya, akan didapatkan sebagai berikut:

untuk

masing

masing

Hubungan antara fungsi hiperbolis dan asimptot-nya digambarkan
sebagai berikut:

e. Gerakan orbit gelombang pada perairan laut dangak
Perambatan gelombang dari perairan laut dalam biasanya menuju ke
perairan laut dangkal kemudian berakhhir di pantai. Pada perairan laut dangkan
dengan dasar merata dan mempunyai kedalaman dangkal ( d< L/20 ) orbit dari
partikel air yang semula berbentuk lingkaran berubah menjadi bentuk eliptis (La
Place). Semakin kedalam besaran ellips ini semakin mengecil dan jari-jari

pendeknya lebih cepat mengecil gepeng. Sehingga pada kedalama 0,025L
merupakan gerakan menurut garis lurus kekanan dan kekiri.

Kecepatan rambat gelombang pada perairan dangkal ddapa dari hasil
perkalian kecepatan pada perairan dalam dengan faktor c, dimana c b/a yaitu

akar dari perbandingan sumbu vertikal dan sumbu horizontal dari lingkaran
elips.
Pada tabel berikut dapat dihitung koefisien kecepatan gerak orbit
gelombang pada perairan dangkal

Pada kedalaman z, besar sumbu-sumbu horizontal dan partikel dari
ellips dapat dicari dengan rumus:

f. Pecahnya gelombang dan refraksi gelombang
Gelombang merambat dari perairan dalam ke perairan dangkal dan
kemudian menuju pantai. Pada saat tertentu kecepatan maju dari puncak-puncak
patikel melebihi kecepatan merambat gelombang itu sendiri.pecahnya
gelombang ini biasanya terjadi pada saat gelombang mendekat pantai, puncak
gelombang menjadi tajam yang kedalamannya mencapai seperempat dari tinggi
gelombang dan akhirnya terjadi gelombang pecah (wave refraction). Bila
keadaan pantai landai, ada kemungkinan bahwa gelombang tersebut tidak pecah

tetapi terjadi pemantulan gelombang (wave reflection). Pengecualian dapat pula
terjadi pada pereairan dala, yaitu tinggi gelombang H melebihi sepertujuh
bagian panjang gelombang, tergantung dari kecepatan angin dan keadaan dasar
lautan.
Gambar berikut bmelukiskan hunungan tinggi gelombang maksimum
pecahnya gelombang) terhadap kedalaman air laut. Geakan partikel air yang
terganggu dan perubahan bentuk gelombang hingga terjadi refraksi, sebagai
akibat geseran dari dasar laut dan kedalaman yang mengecil

Bersamaan dengan timbulnya refraksi(surf) tersebut akan timbul pula
arus kontra dasar laut dengan kecepatan tinggi yang dapat menghanyutkan
benda berat seperti batu dan lain sebagainua, gambar berikut menunjukkan
hubungan perbandingan gelombang datanf dan balik terhadap kemiringan
pantai

Sebagai gambarna umum, refraksi gelombang tunggal (single breaking
refraction) pada beberapa pantai dangkal dapat ilihat pada gambar berikut, yang
menunjukkan arah perabatna gelombang yang sangat tergantung pada bentuk
kedalaman dasar pantai dan menjadikan gelombang divergen atau convergen

Sebagai catatan, energi dari gelombang tunggal antara dua “RAYS”
yang berdampingan mempunyai besaran tetap dan dampak refraksi pada suati
bidang kemiringan menimbulkan pengecilan tinggi gelombang sebanding
dengan akar dari jarak “RAYS” gelombang tersebut
Gambaran refraksi gelombang periodeik pada suatu pantai bebentuk
teluk dnegan bermacam-macam arah angin dapat dilihat pada gambar berikut

5. Gempa
Dalam desain fasilitas pelauhan efek gempa harus diperhitungkan., sehingga
struktur tersebut nantinya memiliki ketahanan gempa.
Dalam menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam
perencaan struktur gedung menurut sni perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan
gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur selama umut
gedung tersebut diharapkan, pengaruh gempa terhadapnya harus dikalikan dengan
suatu faktor keutamaan, I, menurut persamaan:

Dimana I1 adalah faktor keamanan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa
berkaitan dengan penesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung,
sedangkan i2 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa
berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. Faktor-faktor keutamaan I1,I2
dan I ditetapkan menurut tabel berikut,

Dalam SNI Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, juga
disenutkan bahwa struktur bangunan dibagi menjadi dua kategori yaitu gedung
beraturan dan tidak beraturan. Dan struktur dermaga dengan tiang pondasi dianggap
sebagai struktur beratiran. Sehingga pengaruh gempa rencana dapat ditinjau sebagai
gempa statik ekuivalen, maka menurut standar SNI analisisnya dapat dilakukan
berdasarkan analisis statik ekuivalen.
Struktur gedung beraturan dapat direncanakan terhadap pembebanan gempa
nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam arah masing-masing sumbu utama
denah struktur tersebut, berupa beban gempa nominal statik ekuivalen.
Apalagi kategori struktur memiliki faktor keutamaan (I), dan strukturnya untuk
satu arah sumbu utama denah struktur dan seklaigus arah pembebanan rencana
memilikkifaktor reduksi gempa (R) dan waktu getar alami fundamental (T1), maka

beban gese dasar nominal statik ekuivalen (V) yang terjadi di tingkat dasar dapat
dihitung menurut persamaan:

Dimana C1 adalah nilai faktor rspons gempa yang didaat dari spektrum respons
gempa rencana untuk waktu getar alami fundamental T1, sedangan W1 adalah berat
total struktur, termasuk beban hidup yang sesuai.

Dengan waktu getar alami fundamental struktur,

Dimana W adalah berat struktur, dan F adalah beban geser dasar nominal statik
ekuivalen.
Untuk faktor reduksi gempa, berdarkan persamaan,

Dimana Rm adalah faktor reduksi gempa maksimum yang dapat dikerahkan
oleh sistem struktur dan fi (faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung dalam
struktur) sama dengan 1,6. Berdasarkan SNI, dalam menentukan faktor daktilitas
maksimun dan faktor reduksi gempa maksimum telah ditentukan.