Saat membuat model fisik di laboratorium, seringkali kita tergoda dan berpikir bahwa model tersebut dapat digunakan untuk lebih dari satu jenis penelitian. Dalam artikel ini, Insinyur Senior di HR Wallingford, Dr. Ian Chandler, mengeksplorasi kapan model dapat digabungkan dan menjelaskan mengapa hal ini tidak selalu menjadi pilihan terbaik untuk memastikan hasil dan kecepatan yang akurat.
Ada empat jenis model utama yang terkadang ingin digabungkan oleh klien di laboratorium kami: model pesisir, kapal, hidrolik, dan sedimen. Kadang-kadang, untuk proyek tertentu, kami dapat menggabungkan beberapa di antaranya, namun kami menyarankan untuk tidak melakukannya jika hal ini dapat merusak keakuratan hasil. Hal ini karena jenis model fisik dengan skala yang berbeda memerlukan:
- Hubungan penskalaan yang berbeda
- Menggunakan asumsi yang berbeda
- Memerlukan pendekatan yang berbeda dalam desain dan implementasinya
Saat melihat model gabungan, persyaratan ini mungkin bertentangan satu sama lain, dan sangat penting untuk menggunakan parameter yang tepat dalam penelitian guna menghindari dampak skala dan model, serta memberikan hasil terbaik.
Untuk model pesisir—pemecah gelombang, tembok laut, dan revetment—klien kami tertarik untuk mengukur luapan struktur, stabilitas, dan gaya yang bekerja pada struktur, dan kadang-kadang pergolakan gelombang di dalam pelabuhan. Studi model kapal fokus pada pergerakan kapal dan gaya yang diberikan pada tali tambat dan fender.
Model hidrolik digunakan untuk menyelidiki aliran melalui struktur seperti stasiun pompa, poros jatuh atau saluran masuk. Pemodelan sedimen berfokus pada reproduksi erosi dan pengendapan lapisan bergerak, misalnya di sekitar tiang jembatan atau struktur lepas pantai seperti fondasi turbin angin.
Untuk menggabungkan pemodelan pesisir dan kapal (yang berhasil dilakukan untuk Perluasan Pelabuhan Aberdeen), pelabuhan harus cukup kecil untuk memodelkan tingkat pemecah gelombang yang diperlukan, garis pantai yang berdampingan, dan arah gelombang yang diperlukan untuk pemodelan kapal, pada skala yang cukup besar untuk pesisir.
Model pantai 3D biasanya memerlukan skala minimum 1:60—dan skala ini digunakan untuk proyek Aberdeen—namun lebih baik jika skalanya lebih besar. Hal ini untuk menghindari efek skala yang sering membuat model menjadi terlalu konservatif dalam hal stabilitas armor dan faktor lainnya, memberikan ruang yang cukup untuk instrumentasi seperti transduser tekanan untuk mengukur gaya, dan memungkinkan volume limpasan yang cukup (pada skala model) untuk pengukuran yang akurat.
Model pesisir umumnya menggunakan gelombang jambul panjang (dengan masing-masing puncak gelombang membentang sepanjang model) dan fokus pada desain dan kondisi beban berlebih dengan periode ulang 1:100 tahun atau lebih.
Model kapal sering kali memiliki skala 1:50 hingga 100 agar sesuai dengan cakupan model yang diperlukan dalam area pengujian yang tersedia. Selain skala model yang ditentukan oleh kebutuhan untuk memodelkan luas pelabuhan dan wilayah sekitarnya, kemampuan pembuat gelombang untuk menghasilkan periode gelombang terpendek yang diperlukan dalam penelitian ini merupakan pertimbangan utama ketika menetapkan suatu skala.
Studi model kapal sering kali menggunakan kondisi gelombang jambul pendek (gelombang datang dari berbagai arah dalam sektor tertentu dan berinteraksi satu sama lain), dan fokus pada kondisi operasional dengan periode ulang yang rendah (10:1 hingga 1:5 tahun), dan juga mempertimbangkan pembangkitan gelombang orde kedua untuk memastikan resonansi pelabuhan dapat dimodelkan secara akurat.
Skala yang berbeda untuk tipe model yang berbeda ini berarti bahwa pertimbangan yang cermat terhadap efek skala dan aspek pemodelan lainnya diperlukan ketika mempertimbangkan untuk menggabungkan beberapa tipe ke dalam satu model.
Misalnya, meskipun model tunggal dapat digunakan untuk menguji struktur pantai dan pergerakan kapal, pengujian tersebut tidak dapat dilakukan pada saat yang bersamaan karena memerlukan periode ulang dan tipe gelombang yang berbeda—jambul pendek dan panjang.
Oleh karena itu, pengujian harus dijalankan satu demi satu. Alternatifnya adalah dengan memiliki dua (atau lebih) model terpisah sehingga kami dapat menjalankannya secara bersamaan di fasilitas yang berbeda, sehingga berpotensi memberikan hasil yang lebih cepat kepada klien kami daripada yang dapat diperoleh dengan menggunakan satu model gabungan.
Menggabungkan jenis model lain membawa tantangan serupa. Tergantung pada jenis model sedimen yang dibutuhkan (kerikil, pasir, atau material kohesif), model sedimen dapat berhasil dipadukan dengan model pantai, misalnya dengan melihat struktur pelindung pantai. Permasalahan yang sama mengenai kebutuhan skala dan desain model yang berbeda juga ikut terjadi, namun penggunaan material alternatif yang ringan, seperti batubara antrasit sebagai material pantai, dapat mengatasi banyak permasalahan tersebut.
Sebagai contoh, kami baru saja menyelesaikan model pantai 3D Colwyn Bay, yang digunakan untuk menghitung evolusi profil pantai untuk berbagai skema pengisian ulang pantai, serta menyediakan pengukuran limpasan di kawasan pejalan kaki. Untuk model sedimen yang berfokus pada pengukuran gerusan terperinci di sekitar struktur, seperti fondasi turbin angin, skala yang dipilih adalah 1:25 sehingga membuat penggabungan dengan model pantai 3D menjadi sulit, bahkan di cekungan terbesar sepanjang 75m di HR Wallingford.
Untuk model hidrolik, tingkat turbulensi dalam aliran sangat penting, sedangkan untuk model pantai atau kapal, hal ini menimbulkan hubungan penskalaan berbeda yang harus dipenuhi, dan dapat mengakibatkan konflik penskalaan dalam kaitannya dengan ukuran geometris aspek model (skala terdistorsi) agar aliran dapat lewat dengan benar. Menggabungkan model hidrolik dengan jenis pemodelan lainnya juga dapat mempengaruhi secara signifikan parameter lain yang sedang dinilai.
Singkatnya, kami dapat dan memang menggabungkan berbagai jenis model skala, namun hal ini tidak selalu merupakan solusi optimal untuk memberikan hasil berkualitas tinggi. Penggunaan model terpisah memungkinkan keyakinan yang lebih besar terhadap hasil yang dihasilkan melalui pemaksimalan skala yang ditawarkan dan sering kali dapat memberikan hasil kepada klien lebih cepat dibandingkan dengan kemampuan model gabungan.
Jika model fisik dapat digabungkan, seperti untuk Perluasan Pelabuhan Aberdeen, hal ini dapat menghasilkan penghematan biaya yang dapat diteruskan ke klien kami, dan kami juga mengangkat dan mendiskusikan opsi ini dengan klien, dan melanjutkan penggunaan model gabungan bila diinginkan.
Artikel ini disadur dari artikel milik HR Wallingford. Klik untuk baca artikel aslinya.
