Analisis Kecepatan Arus dan Gaya Drag pada Struktur Pile

Dalam analisis struktur pile, kecepatan dan arah arus (atau aliran pasang surut) yang mempengaruhi struktur diperoleh melalui pengukuran di lokasi yang harus mencakup penentuan variasi kecepatan arus antara permukaan air dan dasar laut. Sebuah kurva digambarkan yang menghubungkan kecepatan dengan kedalaman, dan gaya drag arus dihitung untuk setiap peningkatan tinggi pile di atas dasar laut. Setiap erosi di bawah dasar laut harus diperhitungkan. Gaya arus dihitung dari persamaan \[ F_{D}=0.5 C_{D} \rho V^{n} A \] di mana \( F_{D} \) adalah total gaya drag per unit panjang, \( C_{D} \) adalah koefisien drag, \( \rho \) adalah massa per unit volume air, \( V \) adalah kecepatan arus, dan \( A \) adalah luas proyeksi per unit panjang. Nilai koefisien \( C_{D} \) yang digunakan untuk menghitung gaya drag arus ditunjukkan dalam Tabel 8.2. Nilai-nilai untuk anggota silindris terkait dengan bilangan Reynold anggota. Untuk air pada suhu normal, bilangan Reynold diberikan oleh \[ R_{e}=V D \times 10^{\circ} \text { dalam } \mathrm{sec} / \mathrm{ft}^{-2} \text { unit } \] atau \[ R_{e}=9.3 V D \times 10^{5} \text { dalam } \mathrm{sec} / \mathrm{m}^{-1} \text { unit } \] di mana \( D \) adalah diameter anggota. Jika pile atau anggota terendam lainnya ditempatkan dalam kelompok yang saling berdekatan, perlindungan terhadap gaya arus di bagian belakang anggota terdepan akan terjadi. Perlindungan dapat diperhitungkan dengan memodifikasi koefisien drag. Nilai koefisien perlindungan telah ditetapkan oleh Chappelaar. Jika arus terkait dengan gelombang, mungkin perlu menambahkan kecepatan arus secara vektorial dengan kecepatan partikel air \( u \) untuk mendapatkan gaya total pada anggota. Selain itu, kemungkinan peningkatan diameter efektif anggota terendam akibat pertumbuhan kerang harus dipertimbangkan. Setelah menghitung gaya arus pada pile, perlu memeriksa bahwa osilasi tidak akan terjadi sebagai hasil dari pembentukan pusaran yang diinduksi oleh aliran arus. Osilasi ini terjadi secara transversal terhadap arah aliran arus ketika frekuensi pembentukan pasangan pusaran sesuai dengan frekuensi alami pile. Rumus standar untuk menghitung frekuensi alami adalah \[ N=\frac{K}{L^{2}} \sqrt{\frac{E I}{M}} \] di mana \( N \) adalah frekuensi alami, \( K \) adalah konstanta, \( L \) adalah panjang pile, \( E \) adalah modulus elastisitas, \( I \) adalah momen inersia, dan \( M \) adalah massa efektif per unit panjang pile. \( K \) sama dengan \( 0.56,2.45 \) dan 3.56 masing-masing untuk pile cantilever, pile bertumpu, dan pile sepenuhnya terpasang. Modulus elastisitas diungkapkan dalam unit pile cantilever, pile bertumpu, dan pile sepenuhnya terpasang.