Perancangan Fender dan Penambat
Kapal yang merapat ke dermaga masih mempunyai kecepatan baik yang digerakkan
oleh mesinnya sendiri atau ditarik oleh kapal tunda. Pada waktu kapal merapat akan
terjadi benturan antara kapal dengan dermaga, untuk menghindari kerusakan pada kapal
dan dermaga karena benturan maka di depan dermaga diberi bantalan yang berfungsi
sebagai penyerap energi benturan. Bantalan yang diletakkan di depan dermaga tersebut
dinamakan fender.
Pada waktu kapal melakukan bongkar muat, maka kapal harus tetap berada pada
tempatnya dengan tenang, untuk itu kapal diikat dengan penambat. Alat penambat harus
mampu manahan gaya tarik yang ditimbulkan oleh kapal.
1. Fender
Fender berfungsi sebagai bantalan yang ditempatkan di depan dermaga. Fender akan
menyerap energi benturan antara kapal dan dermaga.
Ada beberapa tipe fender, yaitu :
1. Fender kayu
Fender kayu bisa berupa batang-batang kayu yang dipasang horisontal atau
vertikal. Fender kayu ini mempunyai sifat untuk menyerap energi.
Fender tiang pancang kayu yang ditempatkan di depan dermaga dengan
kemiringan 1 H : 24 V akan menyerap energi karena defleksi yang terjadi pada
waktu dibentur kapal.
Penyerapan energi tidak hanya tidak hanya diperoleh dari defleksi tiang kayu,
tetapi juga dari balok kayu memanjang. Tiang kayu dipasang pada setiap
seperempat bentang.
2. Fender karet
Karet banyak digunakan sebagai fender, bentuk paling sederhana dari fender ini
berupa ban-ban luar mobil untuk kapal kecil yang dipasang pada sisi depan di
sepanjang dermaga.
Fender karet mempunyai bentuk berbeda seperti fender tabung silinder dan
segiempat, blok karet berbentuk segiempat dan fender Raykin.
3. Fender gravitasi
Fender ini terbuat dari tabung baja yang diisi dengan beton dan sisi depannya
diberi pelindung kayu dengan berat sampai 15 ton. Apabila terbentur kapal maka
fender tersebut akan bergerak ke belakang dan ke atas, sedemikian sehingga
kapal dapat dikurangi kecepatannya, karena untuk menggerakan ke belakang
diperlukan tenaga yang besar. Prinsip kerja fender gravitasi adalah mengubah
energi kinetik menjadi energi potensial.
Perencanaan Fender
a) Dalam perencanaa fender dianggap bahwa kapal bermuatan penuh dan merapat
dengan sudut 10
0terhadap sisi depan dermaga.
b) Energi yang diserap oleh sistem fender dan dermaga biasanya 0,5E. Setengah
energi yang lain diserap oleh kapal dan air, tahanan naik dari nol sampai
maksimum dan kerja yang dilakukan :
K = F d
E = F d
V
2= F d
F =
V
2F : gaya bentur yang diserap sistem fender
d : defleksi fender
V : komponen kecepatan dalam arah tegak lurus sisi dermaga
W : bobot kapal bermuatan penuh
Persamaan berikut adalah untuk menentukan jarak maksimum antar fender.
L = 2
dengan : L : jarak maksimum antar fender (m)
r : jari-jari kelengkungan sisi haluan kapal (m)
h : tinggi fender
Hitungan Fender Kayu
Diketahui :
W = 50000 DWT
Parameter kapal barang tersebut adalah
Loa = 216 m , B = 31,5 m , d = 12,4 m
Energi benturan
E =
Cm Ce Cs Cc dengan Cs = 1 dan Cc =1
Cb =
=
= 0,616
Cm = 1 +
= 1 +
= 2,004
Perencanaa Fender Kayu
Diketahui
W =
50000
ton
Loa =
216
m
B =
31.5
m
d =
12.4
m
γ =
1.025
θ =
10
g =
9.81
m/s2
Energi Benturan
E = WV
2/2g *Cm*Ce*Cs*Cc
Cs =
1
Cc =
1
Cb = W/(Lpp*B*d*γo)
Cm = 1+π/(2Cb)*(d/B)
Lpp = 0,846 Loa
1,0193Cm =
2.003682
Lpp =
202.7118194
Cb =
0.616076763
r/Loa =
0.225
r =
48.6
Untuk kapal yang bersandar di dermaga
l =
54
Koefisien Ce
Ce = 1/(1+(l/r)
2)
Ce =
0.447513812
Pelabuhan (m/s)
Laut terbuka
(m/s)
Sampai 500
0.25
0.3
500 - 10.000
0.15
0.2
10.000 - 30.000
0.15
0.15
di atas 30.000
0.12
0.15
Kecepatan merambat kapal di pelabuhan
v =
0.12
kecepatan merambat kapal dalam arah tegak lurus
V = v sin θ
V =
0.020837781
m/s
Energi benturan
E =
0.992222832
tm =
99222.28 kgcm
0.5 F*d = 0.5 E
F d =
99222.28321
kgcm
Mencari besarnya d2
d2 = ∑ 0.5F/(48EI)*(lf
3-6lfbi
2+4bi
3)
digunakan balok fender kayu ukuran 25/30 dari kayu klas kuat I dengan :
E =
125000
I =
39062.5
d2 =
0.001365 F
Pemampatan balok
d1 = 2*tebal balok/20
d1 =
2.5 cm
Defleksi total
d=d1+d2
d = 2,5+0.001365 F
F*d =E
F(2.5+0.001365 F) = 99222,28
F =
7569.149
kg
d2 =
12.83188839 cm
nah, kali ini Mister akan mencoba berbagi mengenai analisis fender. apa itu fender? fender yang dimaksud pada sebuah dermaga adalah suatu material atau sistem yang berfungsi meredam sebagian energi benturan dari kapal yang bertambat.
huhuhu, maaf sketsanya jelek, mudah2an cukup bisa dimengerti, yang sebelah kiri itu dermaga, yang sebelah kanan itu kapalnya, nah yang ditengah-tengah, yang Mister simbolkan sebagai pegas (spring), itu adalah sistem fender.
E = Energi benturan dari kapal R = Reaksi dari fender
Nantinya nilai sebesar R inilah yang masuk ke struktur dermaga, ingat! bukan E yang masuk ke struktur dermaga, tapi R! sekali lagi ingat! bukan E yang masuk ke struktur dermaga, tapi R! sekali lagi…. hehehe, biar ga lupa, Mister ingatkan berulang-ulang.
pada postingan ini, karena judulnya “analisis kebutuhan fender”, maka energi benturan kapal akan diasumsikan.
asumsikan saja E = 150 kNm
selanjutnya, untuk bisa mengetahui berapa besar redaman dan reaksi dari sebuah fender, kita perlu mengetahui “performa” dari fender yang akan kita gunakan dalam perencanaan. sekilas mengenai cara mendapatkan performa sebuah fender adalah dengan pengujian, fender yang ingin diperoleh data performanya ditekan sehingga berdefleksi (gepeng) sampai maksimum, kemudian direkam berapa energi yang dibutuhkan dan reaksi fender untuk setiap unit panjang dari defleksinya.
d = defleksi
hahaha, susah juga gambar langsung pakai tetikus (mouse red.), yah mudah2an cukup jelas gambarnya. Yang biru disebelah kiri itu adalah fender yang sedang diuji, biasanya fender ditekan dengan kecepatan tertentu. Setelah diuji dan direkam, akan muncul kurva hasil uji yang disebut dengan “kurva performa” fender.
Lalu bagaimana cara mendapatkan kurva performa sebuah fender tersebut? harus uji??? hehehe, tidak usah khawatir, produsen fender biasanya sudah menyediakan kurva performa untuk masing-masing tipe fender yang diproduksinya, sehingga perekayasa hanya tinggal menggunakannya saja.
nah, salah satu cara merencanakan kebutuhan suatu fender, adalah dengan merencanakan “berapa besar defleksi yang direncanakan akan terjadi pada saat ditumbuk kapal” silakan diresapi dulu :p…
nah, diatas adalah salah satu bentuk dari kurva fender, bentuk tersebut biasanya dimiliki oleh fender tipe V dan tipe konus, ada juga yang bentuk kurva reaksinya tidak memiliki titik balik seperti contoh di atas. kalau ada kesempatan, akan Mister coba bahas kenapa kurva reaksi untuk tipe fender diatas memiliki titik balik.
Kemudian, kurva performa diatas biasa disebut “kurva generik”, karena satuan bilangannya adalah dalam persen, bukan dalam satuan bilangan yang sebenarnya.
pertama-tama, tentukan berapa defleksi yang direncanakan, pada contoh diatas Mister tentukan sebesar 37 persen (untuk diperhatikan! semakin besar defleksi yang direncanakan, maka fender akan bekerja semakin optimal dan irit dari segi kebutuhan, namun semakin beresiko pula, resikonya adalah apabila ternyata defleksi akibat benturan kapal melebihi defleksi yang direncanakan, hasilnya maka Reaksi fender pun akan meleset dari yang
direncanakan yang artinya gaya yang masuk ke struktur dermaga akan lebih besar dari yang direncanakan)
kemudian, lihat ke kurva Energi (E), pada contoh diatas didapat E = 65 %, sebelumnya kita sudah mengasumsikan E rencana = 150 kNm. Maka, pada perhitungan ini artinya fender yang direncanakan harus berdefleksi 37 % dari tebal sebelum berdefleksi ketika ditumbuk oleh Energi sebesar 150 kNm.
Nah, tabel katalog fender biasanya menyajikan nilai performa maksimun dari fender-fender yang ditawarkan, jadi masih ada satu perhitungan lagi untuk mencari fender yang akan dipakai, yaitu mencari “berapa nilai performa maksimum dari fender yang kita rencanakan” silakan “diresapi” dulu, hehehe.. Mister mau buat teh dulu…
nah, gimana? sudah “meresap”? nilai performa maksimum dari fender yang kita rencanakan adalah E/65%, hihih, mudah ya ternyata :D…
kira-kira kenapa yah dibagi 65%, berikut penjelasan ulang dari Mister (karena sebelumnya sudah dijelaskan di atas, tapi akan coba Mister jelaskan dalam cara lain agar semakin “meresap”)
E65% = 150 kNm menyebabkan defleksi 37% pada fender E100% = ??? kNm menyebabkan defleksi maksimum pada fender
berapakah E100%, ya mudah saja toh, 150 kNm (E65%) dibagi 65% = E100%
Sekali lagi Mister ingatkan, kenapa kita harus mencari E100%? karena katalog yang tersedia menyajikan nilai maksimum dari performa fender yang ditawarkan.
jadi E100% = 150 kNm/0.65 = 230.77 kNm —–> kemudian lihat katalognya, cari fender yang E nya mendekati (harus >=) 230.77 kNm
umumnya, satuan untuk tebal = mm; satuan untuk E = kNm; satuan untuk R = kN; maka, fender yang bisa digunakan adalah fender tebal 200, E=235kNm, R=705kN
artinya, fender 200 ini akan berdefleksi sebesar 37% x 200 = 74 mm saat ditumbuk energi E = 150 kNm, lantas jadinya berapa gaya R yang masuk ke struktur? lihat ke kurva reaksi (R), didapat R = 95%, maka R = 95% x 705 = 669.75 kNm
selesai :D, mudah bukan? hehehe, tapi Mister punya tips sendiri dalam menentukan R yang masuk ke struktur, Mister biasanya mengambil nilai R max karena Mister merencanakan fender di titik dimana nilai R max pada kurva reaksi terlampaui, jadi walaupun pada saat berdefleksi 37% reaksinya 95%(lihat kurva performa), namun sebelum mencapai defleksi 37% tersebut (kira2 pada defleksi 28%), nilai R sempat mencapai 100% terlebih dahulu baru kemudian turun lagi berangsur hingga 95 % pada defleksi 37%. Intinya nilai R 100% sempat terjadi, maka nilai 100% itu yang Mister gunakan.
perlu diperhatikan! menambah jumlah fender pada satu titik tumbuk BUKAN BERARTI MENGURANGI GAYA YANG MASUK KE STRUKTUR DERMAGA, yang mungkin berkurang adalah defleksinya, namun gaya yang masuk ke dermaga sama besar bahkan bisa LEBIH BESAR. Alasannya akan rekan2 pahami dengan sendirinya bila rekan2 sudah meresapi artikel singkat
