Eksperimen fisik (physical exsperiment) memegang peranan penting di dalam proses perancangan bangunan pelindung pantai seperti pemecah gelombang atau breakwater. Melalui eksperimen fisik, rancangan bangunan pelindung pantai akan diuji dibawah kondisi gelombang tertentu. Biasanya kondisi gelombang yang digunakan menggambarkan kondisi gelombang saat badai dimana tinggi gelombang tertinggi terjadi.
Eksperimen fisik dapat dilakukan dengan menggunakan flume gelombang (wave flume) 2 dimensi. Flume gelombang dapat mensimulasikan berbagai jenis gelombang air seperti gelombang regular, gelombang acak (random), dan gelombang solitary. Biasanya, rentang tinggi gelombang (\(H\)) yang dapat disimulasikan dengan flume gelombang berkisar 5 – 30 cm dan periode gelombang (\(T\)) berkisar 0.5 – 3.5 detik.
Seperti yang kita ketahui, kondisi gelombang dilapangan, baik itu \(H\) ataupun \(T\), nilainnya jauh lebih besar daripada kondisi gelombang yang dapat disimulasikan oleh flume gelombang. Selain itu, ukuran bangunan pelindung pantai dilapangan juga jauh lebih besar jika dibandingkan dengan ukuran flume gelombang. Untuk dapat menggambarkan kondisi dilapangan, maka kondisi gelombang (\(H\) dan \(T\)) dan juga ukuran bangunan pantai harus diperkecil agar bisa disimulasikan dengan flume gelombang melalui ekperimen fisik.
Menentukan kondisi gelombang dan ukuran bangunan pantai yang digunakan dalam ekperimen fisik tidak boleh dilakukan secara sebarangan. Hukum penskalaan Froude (Froude scaling law) biasanya digunakan untuk menentukan kondisi gelombang dan ukuran bangunan pantai yang akan kita uji menggunakan flume gelombang (Goda, 2000). Hukum penskalaan Froude memastikan gaya inersia (inertia force) dan gaya gravitasi (gravitational force) dari kondisi lapangan dan kondisi eksperimen fisik adalah sama. Agar kondisi ini terpenuhi, skala untuk waktu dan kecepatan harus sama dengan akar kuadrat dari skala panjang.
Sebagai contoh, sebuah pemecah gelombang dirancang dengan tinggi (dari dasar laut) 20 m. Melalui pengukuran lapangan, diketahui kondisi gelombang saat badai dilokasi dimana pemecah gelombang akan dibangun adalah \(H\) = 8 m dan \(T\) = 10 detik. Melalui hukum penskalaan Froude tinggi bangunan dan juga kondisi gelombang ini kita perkecil. Untuk skala kita pilih 1/40, sehingg tinggi pemecah gelombang yang harus kita buat di flume gelombang adalah:
\[ \text{Tinggi}_{model} = (1/40) \times \text{Tinggi}_{prototype} = (1/40) \times 20 \text{ m} = 0.5 \text{ m atau } 50 \text{ cm} \]Selanjutnya untuk \(H\) dan \(T\):
\[ \text{H}_{model} = (1/40) \times \text{H}_{prototype} = (1/40) \times 8 \text{ m} = 0.2 \text{ m atau } 20 \text{ cm} \] \[ \text{T}_{model} = \sqrt{(1/40)} \times \text{T}_{prototype} = \sqrt{(1/40)} \times 10 \text{ detik} = 1.58 \text{ detik} \]Dimana \(_{model}\) menandakan kondisi ekperimen fisik dan \(_{prototype}\) menandakan kondsi dilapangan. Seperti kita lihat, ukuran \( \text{Tinggi}_{model}\), \(\text{H}_{model}\) dan \(\text{T}_{model}\) sangat mungkin untuk kita simulasikan dengan fasilitas flume gelombang 2 dimensi.
Dalam contoh diatas, skala model yang digunakan adalah 1/40. Pemilihan skala ini harus disesuakian dengan rancangan ukuran bangunan pantai dan juga ukuran fasilitas yang tersedia (Goda, 2000).
Referensi
Goda, Yashimi. 2000. Random seas and design of marine structures. World Scientific.
Comments
Post a Comment