BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Desain Tangki berdasarkan Peraturan API Standar 650
2.4.9. Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Tangki
Perencanaan ketahanan gempa untuk tangki ini mengambil peraturan API Standar 650 Edisi ke-10 Apendiks E sebagai acuan dasar.
Tujuan utama dari perencanaan ketahanan gempa adalah supaya tidak terdapat korban jiwa dan tangki tidak mengalami kerusakan fatal pada saat gempa terjadi. Akan tetapi, hal ini tidak berarti bahwa tangki tidak akan mengalami kerusakan sama sekali.
Desain tangki ini adalah berdasarkan metode ASD (Allowable Stress Design) dengan kombinasi beban tertentu. Kombinasi beban dari peraturan yang lain tidak disarankan, dan mungkin akan menyebabkan
perlunya modifikasi metode desain pada subbab ini supaya menghasilkan solusi yang praktis dan masuk akal. Metode pada subbab ini menggunakan analisis gaya lateral ekuivalen yang mengaplikasikan gaya statis lateral menjadi model matematik linear dari tangki didasarkan pada dinding kaku, model fixed based.
Ketentuan pergerakan tanah pada desain ini diambil dari ASCE 7 yang acuannya adalah pergerakan gempa maksimum dan didefinisikan sebagai pergerakan yang dikarenakan kejadian dengan probabilitas terlampauinya gempa rencana adalah sebesar 2% dalam periode 50 tahun (interval terjadinya gempa yang melampaui gempa rencana adalah kira-kira setiap 2.500 tahun).
Prosedur desain pseudo-dynamic yang terdapat dalam peraturan API Standar 650 Edisi ke-10 Adendum 4 Apendiks E didasarkan pada metode analisis spektrum respons dan memisalkan dua mode respons tangki dan isinya – impulsive dan convective. Analisa dinamik tidak termasuk dan juga tidak diperlukan dalam ruang lingkup peraturan API.
Prosedur perencanaan didasarkan pada spektrum respons dengan 5% redaman untuk mode impulsive dan spektrum dengan 0,5% redaman untuk mode convective. Tangki ditopang pada tanah dengan penyesuaian pada karakteristik tanah tempat tangki dibangun.
2.4.9.2. Kinerja Dasar
1) Seismic Use Group III
Tangki SUG III adalah tangki yang diperlukan untuk fasilitas yang sangat membutuhkan pemulihan setelah gempa terjadi dan penting bagi kesehatan dan kehidupan masyarakat; atau tangki yang menampung zat yang berbahaya.
2) Seismic Use Group II
Tangki SUG II adalah tangki yang menampung material yang dapat menimbulkan bahaya bagi keselamatan masyarakat dan memiliki kontrol cadangan yang kurang untuk menghindari sorotan publik, atau tangki untuk fasilitas umum.
3) Seismic Use Group I
Tangki SUG I adalah tangki yang tidak termasuk dalam SUG
III atau SUG II.
Tangki yang memiliki banyak fungsi harus dimasukkan ke dalam klasifikasi tangki SUG tertinggi.
2.4.9.3. Pergerakan Tanah
Percepatan lateral spektrum yang akan digunakan untuk perencanaan bisa didasarkan pada parameter gempa yang dipetakan (zona atau kontur), prosedur spesifik-tanah tempat tangki didirikan, atau metode probabilitas. Metode-metode ini menggunakan metode ASCE 7 sebagai peraturan dasar.
Untuk daerah di luar USA, yang peraturan dasarnya dalam menentukan pergerakan tanah rencana berbeda dengan metode ASCE 7, metode yang disebutkan di bawah bisa digunakan:
1) Spektrum respons yang sesuai dengan peraturan dasar boleh digunakan asalkan peraturan tersebut berdasarkan, atau disesuaikan dengan, basis 5% dan 0,5% redaman. Nilai-nilai dari koefisien percepatan spektrum rencana, Ai dan Ac, yang meliputi efek dari pengerasan situs, faktor keutamaan, dan faktor modifikasi dapat ditentukan secara langsung. Ai harus berdasarkan pada periode
impulsive tangki yang telah dihitung, atau periode tersebut dapat diasumsikan 0,2 detik. Ac harus didasarkan pada periode convective
yang telah dihitung dengan menggunakan spektrum 0,5%.
2) Jika tidak ada bentuk spektrum respons yang ditentukan dan hanya percepatan puncak muka tanah, SP, yang disebutkan, maka substitusi di bawah ini dapat dipakai:
SS = 2,5SP
S1 = 1,25SP
Catatan: Percepatan puncak muka tanah untuk daerah Indonesia dapat diambil dari Tabel 2.6 dimana A0 = SP.
2.4.9.4. Modifikasi untuk Kondisi Tanah Lokasi Tangki
Percepatan respons spektrum gempa rencana maksimum untuk percepatan puncak muka tanah harus dimodifikasi dengan koefisien lokasi tangki (situs) yang sesuai, Fa dan Fv dari Tabel 2.7 dan Tabel 2.8.
Jika sifat-sifat tanah tidak diketahui dengan baik, maka tanah tersebut dapat diklasifikasikan sebagai Kelas D, kecuali terdapat hal-hal tertentu yang menunjukkan bahwa tanah tersebut dapat diklasifikasikan
Tabel 2.6 – Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah untuk masing-masing Wilayah Gempa
Indonesia (SNI-1726, 2002: 19 – 20) Wilayah Gempa Percepatan puncak batuan dasar (‘g’)
Percepatan puncak muka tanah A0 (‘g’) Tanah Keras Tanah Sedang Tanah Lunak Tanah Khusus 1 0,03 0,04 0,05 0,08 Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi 2 0,10 0,12 0,15 0,20 3 0,15 0,18 0,23 0,30 4 0,20 0,24 0,28 0,34 5 0,25 0,28 0,32 0,36 6 0,30 0,33 0,36 0,38
Tabel 2.7 – Nilai Fa sebagai Fungsi Kelas Tanah (API Standard 650, 2005: E-5)
Tabel 2.8 – Nilai Fv sebagai Fungsi Kelas Tanah (API Standard 650, 2005: E-5)
Percepatan Respons Spektrum Gempa Rencana Maksimum yang dipetakan pada Periode Singkat
Keterangan: a = investigasi geoteknik tanah lokasi tangki dan analisa respons dinamik pada tanah lokasi tangki diperlukan
2.4.9.5. Definisi Kelas Tanah
Kelas tanah lokasi tangki dibangun dibagi atas:
A Batuan keras dengan kecepatan rambat gelombang geser rata-rata,
B Batuan dengan 760 m/s < ≤ 1.500 m/s
C Tanah padat dan batuan halus dengan 360 m/s < ≤ 760 m/s
D Tanah keras dengan 180 m/s ≤ ≤ 360 m/s
E Profil tanah dengan < 180 m/s atau dengan < 15, < 50 kPa, atau profil tanah yang mengandung tanah lempung melebihi 3 m dengan PI > 20, w≥ 40%, dan su < 25 kPa
F Tanah yang memerlukan evaluasi lebih lanjut, yaitu:
1. Tanah yang memiliki potensial keruntuhan akibat gaya gempa, seperti tanah yang rawan terhadap likuifaksi, lempung yang sangat sensitif, tanah bersemen yang mudah runtuh.
2. Gambut (peats) dan/atau lempung dengan kandungan organik tinggi.
3. Lempung dengan indeks plastisitas tinggi. 4. Lempung sangat tebal dan cukup kaku.
Parameter-parameter yang digunakan untuk menetukan kelas tanah adalah berdasarkan profil tanah pada kedalaman sampai 30 m.
2.4.9.6. Koefisien Percepatan Spektrum
Parameter percepatan spektrum untuk spektrum respons rencana diberikan oleh persamaan (11) dan persamaan (12). Untuk daerah diluar negara Amerika, yang peraturan dasar untuk menentukan pergerakan tanah berbeda dengan metode ASCE 7, TL harus diambil sebesar 4 detik.
Untuk daerah yang hanya didefinisikan perecpatan puncaknya, nilai S0 dapat diganti dengan nilai SP. faktor pengukur (scaling factor), Q, diambil sebesar 1,0 untuk daerah yang peraturan dasarnya tidak sesuai dengan ASCE 7. Koefisien amplifikasi tanah, Fa dan Fv, terdapat pada Tabel 2.7 dan Tabel 2.8; nilai faktor keutamaan, I, terdapat dalam Tabel 2.9; dan faktor modifikasi respons ASD, Rwi dan Rwc, terdapat dalam Tabel 2.10. Nilai faktor-faktor tersebut dapat diambil sesuai dengan peraturan dasar negara masing-masing jika ada.
Parameter percepatan spektrum impulsive, Ai:
Tetapi,
Ai≥ 0,007 ( 12 )
dan, untuk perencanaan gempa Kategori E dan F saja,
Parameter percepatan spektrum convective, Ac: Ketika Tc < TL,
Ketika Tc > TL,
Tabel 2.9 – Faktor Keutamaan (I) dan pengelompokan Seismic Use Group
(API Standard 650, 2005: E-9)
Tabel 2.10 – Faktor Modifikasi Respons untuk Metode ASD (API Standard 650, 2005: E-9)
2.4.9.7. Beban Gempa Rencana
Tangki dengan dasar rata di atas muka tanah dan untuk menampung cairan harus didesain untuk dapat menahan gaya gempa yang dikalkulasi dengan mempertimbangkan massa efektif dan tekanan dinamik cairan dalam menentukan gaya lateral ekuivalen dan distribusi gaya lateral. Beban (gaya) geser dasar lateral ekuivalen dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (16).
Beban (gaya) geser dasar dapat didefinisikan sebagai akar pangkat dua dari penjumlahan antara komponen impulsive dan convective yang
SRSS), kecuali peraturan yang berlaku mengharuskan penjumlahan secara langsung.
dimana:
Vi = Ai(Ws+ Wr+ Wf+ Wi)
Vc = AcWc
Vi = gaya geser dasar rencana disebabkan oleh komponen impulsive dari berat efektif tangki dan isinya, N
Vc = gaya geser dasar rencana disebabkan oleh komponen convective dari berat pergolakan cairan (sloshing) efektif, N
Ai = koefisien percepatan spektrum respons rencana
impulsive, %g
Ws = berat total tangki dan perlengkapannya, N
Wr = berat total atap tangki permanen beserta perlengkapannya, baik permanen ataupun tidak permanen, N
Wf = berat lantai tangki, N
Wi = berat efektif impulsive cairan, N
Ac = koefisien percepatan respons spektrum desain
convective, % g
Berat Efektif Produk (Isi Tangki)
Berat efektif Wi dan Wc dapat diperoleh dengan menambahkan berat total produk, Wp, dengan perbandingan Wi/Wp dan Wc/Wp, secara berurutan, persamaan (17) sampai (19).
Jika D/H lebih besar dari atau sama dengan 1,333, berat impulsive
efektif:
Jika D/H kurang dari 1,333, berat impulsive efektif:
Berat convective efektif didefinisikan sebagai berikut:
2.4.10. Desain Tangki dengan Tekanan Dalam (Tekanan Internal) Kecil