KEKUATAN-BATAS STRUKTUR KAPAL TANKER YANG MENGALAMI KERUSAKAN AKIBAT KANDAS DAN TUBRUKAN THE ULTIMATE STRENGTH OF TANKER’S STRUCTURE DUE TO GROUNDING AND COLLISION DAMAGES SAMUEL IZAAK LATUMAHINA P3100215003

(1)

KEKUATAN-BATAS STRUKTUR KAPAL TANKER YANG MENGALAMI KERUSAKAN AKIBAT

KANDAS DAN TUBRUKAN

THE ULTIMATE STRENGTH OF TANKER’S STRUCTURE DUE TO GROUNDING AND COLLISION DAMAGES

SAMUEL IZAAK LATUMAHINA P3100215003

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2017

(2)

TESIS

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Magister

Program Studi Teknik Perkapalan

Disusun dan diajukan oleh

SAMUEL IZAAK LATUMAHINA

Kepada

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2017

(3)

TESIS

Disusun dan diajukan oleh SAMUEL IZAAK LATUMAHINA

Nomor Pokok P3100215003

Telah dipertahankan didepan Panitia Ujian Tesis pada tanggal Agustus 2017

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Menyetujui, Komisi Penasehat,

Dr. Ir. Ganding Sitepu, Dipl. Ing- Ketua

M. Zubair M. Alie, S.T., M.T., Ph.D.

Anggota

(4)

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Samuel Izaak Latumahina

Nomor Mahasiswa : P3100215003

Program Studi : Teknik Perkapalan

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang saya tulis ini benar- benar merupakan hasil karya saya sendiri, bukan merupakan pengambilalihan tulisan atau pemikiran orang lain. Apabila dikemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau keseluruhan tesis ini hasil karya orang lain, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan tersebut.

Makassar, 09 Agustus 2017

Samuel Izaak Latumahina

(5)

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa dengan selesainya tesis ini.

Gagasan yang melatari tajuk permasalahan ini timbul dari hasil pengamatan penulis terhadap kejadian kandas dan tubrukan kapal tanker.

Salah satu faktor penting dari kejadian tersebut adalah kekuatan-batas struktur kapal. Penulis bermaksud mengetahui batas kekuatan kapal tanker apabila mengalami kandas dan tubrukan.

Banyak kendala yang dihadapi oleh penulis dalam penyusunan tesis ini, yang hanya berkat bantuan berbagai pihak, maka tesis ini selesai pada waktunya. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada Dr. Ir. Ganding Sitepu, Dipl. Ing sebagai Ketua Komisi Penasihat dan Muhammad Zubair Muis Alie, S.T., M.T., Ph.D sebagai Anggota Komisi Penasihat atas bantuan dan bimbingan yang telah diberkan mulai dari pengembangan minat terhadap permasalahan penelitian ini, pelaksanaan penelitian sampai penulisan tesis ini.

Ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada ibunda Anny Latumahina dan istri terkasih Pramita Tandirerung serta seluruh keluarga dan teman-teman pascasarjana Teknik Perkapalan atas doa dan segala dukungannya baik moril maupun materil selama mengikuti pendidikan di Pacasarjana Universitas Hasanuddin.

Akhirnya penulis berharap semoga tesis ini dapat memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan industri perkapalan Indonesia.

Makassar, 09 Agustus 2017

Samuel Izaak Latumahina

(6)

ABSTRAK

SAMUEL IZAAK LATUMAHINA. Kekuatan-Batas Struktur Kapal Tanker yang Mengalami Kerusakan Akibat Kandas dan Tubrukan (dibimbing oleh Ganding Sitepu dan Muhammad Zubair Muis Alie).

Penelitian ini bertujuan untuk menginvestigasi kekuatan-batas momen lentur vertikal kapal tanker yang mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan.

Investigasi kekuatan-batas dilakukan dengan menggunakan metode Nonlinear Finite Element Analysis (NLFEA) dengan proses kontrol momen.

Kerusakan akibat kandas dan tubrukan dimodelkan dengan menghapus semua elemen pelat dan stiffener pada area kerusakan. Analisa hanya dilakukan pada satu jarak gading pada bagian midship dari kapal tanker. Kerusakan akibat kandas diasumsikan simetris dengan variasi dengan persentase kerusakan sebesar 10%, 25%, 40% dan 55% dari lebar kerusakan. Kerusakan akibat tubrukan divariasikan dengan persentase kerusakan sebesar 10%, 20%, 40%

dan 60% dari tinggi kerusakan. Kondisi syarat batas dan pembebanan yang diaplikasian pada model yaitu semua titik pada ujung aft di-full constrain dan semua titik pada ujung fore menggunakan all constrain rigid link ke titik acuan pada sumbu netral dan diberi momen lentur. Ketidaksempurnaan bentuk, tegangan sisa dan retak pengelasan diabaikan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan nilai kekuatan-batas pada setiap peningkatan persentase kerusakan akibat kandas dan tubrukan.

Perbandingan nilai kekuatan-batas momen lentur antara metode NLFEA dan metode Smith dari penelitian sebelumnya menunjukkan hasil dari metode NLFEA lebih besar.

Kata kunci: kandas, kekuatan-batas, NLFEA, tanker, tubrukan.

(7)

ABSTRACT

SAMUEL IZAAK LATUMAHINA. The Ultimate Strength of Tanker’s Structure Due to Grounding and Collision Damages (supervised by Ganding Sitepu and Muhammad Zubair Muis Alie).

The research aimed to investigate the vertical bending moment ultimate strength of tanker damaging due to the grounding and collision.

The investigation of the ultimate strength was conducted using the Non- Linear Finite Element Analysis (NLFEA) method with the moment control process. The damages were modelled by eliminating all plate elements and stiffener from the damage parts. Analysis was only carried out one frame space of the midship of the tanker. The damages due to the grounding was assumed at the symmetric position with the variation and damage percentage of 10%, 25%, 40% and 55% from the damage transversal extent. The damages due to the collision was varied with the damage percentage of 10%, 25%, 40% and 55%

from the vertical damage extent. The boundary condition was applied on all nodes at the aft end and full constrain, and all nodes at the fore end using all constrain rigid link to the reference node on the neutral axis. The initial imperfection, welding residual stress and crack were not considered.

The results obtained by NLFEA for the ultimate strength showed decreasing of the ultimate strength in every increasing of damage percentage.

The compared of the ultimate strength between NLFEA method and Smith’s method from the past study showed that the result of NLFEA method is greater.

Keywords: collision, grounding, NLFEA, tanker, ultimate strength

Formatted: Font: (Default) Arial, 12 pt, Not Bold

(8)

DAFTAR ISI

halaman

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGAJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN ... iv

PRAKATA ... v

ABSTRAK ... vi

ABSTRACT ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR NOTASI ... xix

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Rumusan Masalah ... 3

C. Tujuan Penelitian ... 3

D. Kegunaan Penelitian ... 4

E. Batasan Penelitian ... 4

F. Sistematika Penulisan ... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Kapal Tanker ... 7

B. Kandas dan Tubrukan ... 12

(9)

C. Kekuatan-Batas Kapal Tanker ... 15

C.1. Momen Lentur-Batas Vertikal... 15

C.2. Kekuatan-Batas Kapal Tanker ... 18

C.3. Metode Smith ... 21

C.4. Metode NLFEA ... 22

C.5. Tegangan Ijin ... 28

D. Kerangka Konseptual ... 29

E. Defenisi Operasional ... 30

III. METODE PENELITIAN A. Rancangan Penelitian ... 34

B. Lokasi dan Waktu Penelitian ... 34

C. Penyajian Data ... 34

D. Analisis Data ... 36

IV. PEMBAHASAN A. Perhitungan Momen Lentur-Batas Vertikal ... 40

B. Tegangan Ijin ... 41

C. Kekuatan Kapal Tanker terhadap Momen Lentur-Batas Vertikal C.1. Kondisi Utuh ... 41

C.2. Kondisi Rusak Akibat Kandas ... 43

C.3. Kondisi Rusak Akibat Tubrukan ... 50

D. Kekuatan-Batas Momen Lentur Kapal Tanker D.1. Kondisi Utuh ... 58

D.2. Kondisi Rusak Akibat Kandas ... 61

(10)

D.3. Kondisi Rusak Akibat Tubrukan ... 71 V. PENUTUP

A. Simpulan ... 85 B. Saran ... 86 DAFTAR PUSTAKA

(11)

DAFTAR TABEL

nomor

1. Parameter kerusakan akibat kandas (DNV GL, 2016)

2. Parameter kerusakan akibat tubrukan (DNV GL, 2016)

3. Spesifikasi material (Ship Structure Committee, 2015)

4. Formula momen lentur-batas vertikal (DNV GL, 2017a)

5. Momen lentur-batas sagging dan hogging (Hasil Olahan, 2017)

6. Tegangan ijin kerja (Hasil Olahan 2017)

7. Tegangan kerja arah z akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

8. Tegangan kerja arah z akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017)

9. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker kondisi utuh (Hasil Olahan, 2017)

10. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker pada kondisi rusak 10% akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

11. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker pada kondisi rusak 25% akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

12. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker pada kondisi rusak 40% akibat kandas

13. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker pada kondisi kerusakan 55% akibat kandas

14. Kekuatan-batas momen lentur kondisi kerusakan tubrukan 10% (Hasil Olahan, 2017)

15. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker kondisi

halaman 13 15 26 40 40

41 48

56

58

61

63

66

68

71

73

(12)

kerusakan tubrukan 20% (Hasil Olahan, 2017)

nomor

16. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker pada kondisi kerusakan vertikal 40% akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017)

17. Kekuatan-batas momen lentur kapal tanker pada kondisi kerusakan vertikal 60% akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017)

halaman 76

78

(13)

DAFTAR GAMBAR

nomor

1. Kapal tanker (Shama, 2013)

2. Bagian struktur utama kapal tanker single hull (Shama, 2013)

3. Bagian struktural utama dari struktur bawah dan sekat melintang di sebuah kapal tanker single hull (Shama, 2013)

4. Bagian struktur utama dari tangki pusat dari kapal tanker single hull (Shama, 2013)

5. Bagian struktural utama dari wing tank dari kapal tanker single hull (Shama, 2013)

6. Kapal tanker double hull (Shama, 2013)

7. Bagian kapal tanker double hull dengan dua sekat memanjang (Shama, 2013)

8. Ilustrasi kapal kandas (Paik et al., 1998)

9. Lokasi kerusakan akibat kandas (DNV GL, 2016) 10. Tubrukan kapal

(www.shipmanagementinternational.com) 11. Lokasi kerusakan akibat tubrukan (DNV GL, 2016) 12. Distribusi beban, gaya geser dan momen lentur pada

kapal (Shama, 2013)

13. Faktor distribusi K_M (DNV GL, 2017a) 14. Momen lentur vertikal akibat gelombang

15. Grafik kekuatan-batas momen lentur dan kelengkungan 16. Kondisi syarat batas untuk kontrol kelengkungan (Ship

Structure Committee, 2015)

halaman 7 8

9

10

10 11

12 13 14

14 16

17 17 19 25

(14)

nomor

17. Kondisi syarat batas untuk kontrol kelengkungan (Ship Structure Committee, 2015)

18. Model material bilinear isotropic hardening (Ship Structure Committee, 2015)

19. Model midship tanker yang telah di-meshing (Hasil Olahan, 2017)

20. Kerangka Konseptual

21. Konfigurasi penampang dan spesifikasi material kapal tanker (Muis Alie, 2012)

22. Persentase kerusakan akibat kandas

23. Persentase kerusakan kapal tanker akibat tubrukan 24. Kerangka alur penelitian

25. Perilaku dan distribusi tegangan kerja pada kondisi utuh akibat sagging (Hasil Olahan, 2017)

26. Perilaku dan distribusi tegangan kerja pada kondisi utuh akibat kondisi hogging (Hasil Olahan, 2017)

27. Perilaku dan distribusi tegangan kerja hull girder dengan kerusakan 10% akibat kandas pada kondisi sagging (Hasil Olahan, 2017)

28. Perilaku dan distribusi tegangan kerja hull girder dengan kerusakan 10% akibat kandas pada kondisi hogging (Hasil Olahan, 2017)

halaman 25

27

28

30 35

36 37 39 42

42

43

44

45

(15)

nomor

35. Tegangan arah z di bottom akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

36. Tegangan arah z di deck akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

37. Perilaku dan distribusi tegangan kerja hull girder dengan kerusakan 10% akibat tubrukan pada kondisi sagging (Hasil Olahan, 2017)

38. Perilaku dan distribusi tegangan kerja hull girder dengan kerusakan 10% akibat tubrukan pada kondisi hogging (Hasil Olahan, 2017)

halaman 46

46

47

48

49

51

52

53

(16)

nomor

45. Tegangan kerja arah z di bottom akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017)

46. Tegangan kerja arah z di deck akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017)

47. Grafik momen-kelengkungan kondisi utuh (Hasil Olahan, 2017 dan Muis-Alie et al., 2012)

48. Deformasi kekuatan-batas hull girder kondisi utuh akibat sagging (Hasil Olahan, 2017)

49. Deformasi kekuatan-batas hull girder kondisi utuh akibat hogging (Hasil Olahan, 2017)

50. Grafik momen-kelengkungan kondisi kerusakan 10%

akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

51. Deformasi titik A kondisi kerusakan kandas 10%

akibat sagging (Hasil Olahan, 2017)

52. Deformasi titik B kondisi kerusakan kandas 10%

akibat hogging (Hasil Olahan, 2017)

halaman 54

55

57

59

60

61

62

63

64

65

(17)

nomor

59. Grafik momen - kelengkungan kondisi kerusakan 55% akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

62. Grafik momen-kelengkungan kondisi kerusakan tubrukan 10% (Hasil Olahan, 2017)

63. Deformasi titik A kondisi kerusakan tubrukan 10%

64. Deformasi titik B kondisi kerusakan tubrukan 10%

65. Grafik momen-kelengkungan pada kerusakan vertikal 20% akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017 dan Muis- Alie et al., 2012)

66. Deformasi titik A pada kondisi kerusakan tubrukan 20% akibat sagging (Hasil Olahan, 2017)

68. Grafik momen-kelengkungan kondisi kerusakan vertikal 40% akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017 dan Muis-Alie et al., 2012)

halaman 66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

(18)

nomor

69. Deformasi pada titik A kondisi kerusakan tubrukan 40% akibat sagging akibat sagging (Hasil Olahan, 2017)

70. Deformasi pada titik B kondisi kerusakan tubrukan 40% akibat sagging akibat hogging (Hasil Olahan, 2017)

71. Grafik momen-kelengkungan kondisi kerusakan vertikal 60% akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017) 72. Deformasi titik A kondisi kerusakan tubrukan 60%

74. Grafik momen-kelengkungan akibat kandas (Hasil Olahan, 2017)

75. Grafik momen-kelengkungan akibat tubrukan (Hasil Olahan, 2017)

halaman 77

78

79

80

81

82

(19)

DAFTAR NOTASI

nomor

B = Lebar kapal

b = lebar kerusakan akibat kandas bx = gaya apung

C = koefisien momen lentur Cb = koefisien blok kapal D = tinggi kapal

E = modulus elastisitas Fx = gaya geser arah sumbu x h = tinggi kerusakan akibat tubrukan I = momen inersia

I_min = momen inersia ijin KM = faktor distribusi

l = panjang kerusakan akibat tubrukan / kandas L = panjang kapal

M = momen lentur

MUS = kekuatan batas momen lentur sagging M_UH= kekuatan batas momen lentur hogging Msw = momen lentur pada air tenang

M_w = momen lentur akibat gelombang Mt = momen lentur- batas total

halaman (m) (m) (N)

(m) (N/mm²) N (m) (m⁴) (m⁴)

(m) (m) (Nmm) (Nmm) (Nmm) (Nmm) (Nmm) (Nmm)

(20)

S = modulus penampang

Sb = modulus penampang bagian bottom Sd = modulus penampang bagian deck Sp = modulus penampang ijin

z = jarak dari sumbu netral ke lokasi tegangan lentur zb = jarak dari sumbu netral ke lokasi tegangan lentur bottom zd = jarak dari sumbu netral ke lokasi tegangan lentur deck σ = tegangan lentur

σp = tegangan lentur ijin

σmax = tegangan lentur maksimum

(m) (m³) (m³) (m³) (m) (m) (m) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²)

(21)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pertumbuhan jumlah dan ukuran kapal dalam beberapa tahun terakhir secara langsung juga meningkatkan rasio jumlah kecelakaan akibat kandas dan tubrukan kapal yang dapat berpotensi korban jiwa serta pencemaran lingkungan dalam bentuk tumpahan minyak dan lain-lain.

Jumlah insiden maritim dari tahun 2011-2015 sebanyak 12591 kejadian, termasuk 1426 kapal kandas dan 1352 kapal tubrukan (EMSA, 2016).

Parameter kerusakan struktur seperti dimensi, geometri dan lokasi kerusakan harus dipertimbangkan untuk mengevaluasi kekuatan-batas struktur kapal yang mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan guna memastikan penyebab kapal yang mengalami collapse total apakah diakibatkan oleh kehilangan daya apung, kehilangan stabilitas atau kegagalan struktur kapal (Paik & Thayamballi, 1998).

Analisa kekuatan lambung kapal saat ini banyak menggunakan metode elemen hingga (FEM) dan diyakini menjadi satu-satunya alat yang tersedia dan cocok untuk menilai kekuatan struktur kapal. Penggunaan aplikasi FEM memungkinkan untuk mengetahui informasi penting terkait analisa struktur yang kompleks terutama dalam industri maritim (Suman et al., 2008).

(22)

Banyak penelitian yang telah dilakukan terkait analisa kekuatan lambung kapal akibat kandas dan tubrukan. Jiang et al (2014), melakukan analisa elemen hingga untuk menyelidiki kekuatan sisa lambung kapal akibat tubrukan dan kandas, dengan membandingkan dua model kerusakan yaitu pertama bentuk lubang dengan deformasi plastis yang berdekatan dan kedua menghilangkan bagian frame yang rusak. Luis et al (2009), menganalisa keandalan tanker double hull suezmax yang rusak akibat kandas. Kerusakan diasumsikan terjadi di tengah keel dan disimulasikan dengan menghilangkan elemen yang rusak. Berbagai ukuran kerusakan dianalisa dan dihubungkan dengan indeks keandalan terkait kekuatan batas lambung kapal. Muis-Alie (2016a), menganalisis kekuatan sisa dari penumpu lambung kapal rusak tidak simetris dalam pengaruh lentur longitudinal dengan menggunakan metode balok diadopsi untuk pengujian dari kekuatan sisa dari dua kapal bulk carrier (Ship B1 dan Ship B4) dan sebuah model tiga-ruang-muat dari kapal bulk carrier dengan tipe panamax berlambung tunggal pada kondisi hogging dan sagging. Muis-Alie et al (2012), menggunakan metode Smith untuk menganalisa kekuatan sisa struktur kapal bulk carrier dan kapal tanker yang mengalami kerusakan akibat tubrukan. Paik et al (1998), mengembangkan prosedur untuk mengidentifikasi kemungkinan kegagalan hull girder setelah mengalami kerusakan akibat tubrukan dan kandas berdasarkan rumus closed-form formulae dari kekuatan-batas hull girder dan modulus penampang setelah kerusakan. Muis-Alie dkk (2016b),

(23)

menganalisa pengaruh kerusakan asimetris pada bulk carrier tipe panama menggunakan analisa elemen hingga DYTRAN. Soares et al (2008), mengevaluasi kemampuan analisis struktural metode sederhana berdasarkan formulasi Smith untuk memprediksi kekuatan-batas dari lambung kapal yang mengalami kerusakan.

Penelitian saat ini adalah lanjutan dari penelitian Muis-Alie et al (2012), yaitu kekuatan-batas struktur kapal tanker yang mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan pada momen lentur vertikal dengan menggunakan metode Nonlinear Finite Element Analysis (NLFEA).

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana kekuatan-batas hull girder pada kondisi hogging dan sagging saat kondisi awal (intact) dan setelah mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan?

2. Bagaimana perbandingan antara hasil analisis dengan metode NLFEA dan metode Smith?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

(24)

1. Menganalisa kekuatan-batas struktur kapal tanker pada kondisi hogging dan sagging baik pada saat sebelum dan setelah mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan

2. Membandingkan hasil dari metode NLFEA dan metode Smith.

D. Kegunaan Penelitian

Kegunaan dari penelitian ini, yaitu:

1. Untuk industri perkapalan dan pelaku jasa pelayaran dapat menjadikan sebagai bahan informasi pada perencanaan, reparasi dan pemeliharaan kapal.

2. Sebagai bahan pertimbangan untuk pengembangan regulasi bagi pemerintah khususnya biro klasifikasi.

3. Sebagai referensi penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan analisa kekuatan-batas kapal yang mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan.

E. Batasan Masalah

Penulis membatasi ruang lingkup masalah untuk lebih menyederhanakan dan memudahkan penelitian ini. Hal-hal yang akan dibahas hanya terbatas pada hal-hal berikut:

1. Beban yang bekerja pada struktur yaitu momen lentur vertikal longitudinal (hogging dan sagging) dengan analisa statik.

2. Pemodelan dilakukan pada bagian midship.

(25)

3. Tegangan sisa pengelasan, cacat pengelasan, korosi dan crack base material diabaikan.

F. Sistematika Penulisan

Tesis ini disusun menjadi beberapa bagian untuk mendapatkan alur penulisan yang jelas dan sistematis, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini peneliti menjelaskan latar belakang dilakukannya penelitian kekuatan-batas struktur kapal tanker, rumusan masalah penelitian, manfaaat yang ingin dicapai, tujuan dilakukannya penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini peneliti menjelaskan teori tentang kapal tanker, kekuatan struktur kapal dan kerusakan akibat kandas dan tubrukan serta metode Smith dan metode NLFEA. Selain itu pada bab ini juga menjelaskan parameter kekuatan struktur yang diijinkan serta metode yang digunakan dalam menghitung dan memodelkan struktur kapal tanker.

BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab ini peneliti menjelaskan jenis penelitian yang digunakan, lokasi dan waktu penelitian, metode penelitian, teknik analisis dan alur penyelesaian penelitian.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

(26)

Pada bab ini peneliti menjelaskan analisa data serta hasil yang diperoleh setelah melakukan perhitungan kekuatan-batas struktur kapal tanker akibat kandas dan tubrukan, dengan menggunakan metode NLFEA, software ANSYS. Hasil analisa dari metode NLFEA dibandingkan dengan hasil dari Metode Smith.

BAB V PENUTUP

Pada bab ini peneliti merangkum keseluruhan hasil penelitian kedalam sebuah kesimpulan dan memberikan saran yang ditujukan kepada pengguna hasil penelitian.

(27)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Kapal Tanker

Kapal tanker digunakan untuk mengangkut kargo curah cair seperti minyak mentah, bahan kimia, bahan bakar gas cair, gas alam cair, dll. Ada dua tipe dasar kapal tanker minyak yaitu kapal tanker minyak mentah dan minyak produk. Tanker minyak mentah mengangkut minyak mentah dari titik ekspoitasi ke kilang minyak. Tanker produk, umumnya jauh lebih kecil ukurannya, dirancang untuk mengangkut petrokimia dari kilang ke terminal. Kelas ukuran tanker berkisar dari ukuran kecil sampai kapal tanker ultra besar (ULCCs) dari 550000 DWT.

Gambar 1. Kapal tanker (Shama, 2013)

A.1. Konstruksi Single Hull

(28)

Ruang akomodasi dan ruang mesin selalu terletak di bagian belakang kapal, seperti Gambar 1. Muatan dikeluarkan dengan menggunakan pompa yang letaknya bisa ditengah kargo maupun diujung kargo. Ruang muat kapal tanker dibagi ke dalam tangki individu dengan sekat melintang seperti Gambar 1 dan dengan sekat memanjang, seperti Gambar 2. Double bottom tidak dipasang di bagian kargo yang membawa kapal tanker konvensional.

Gambar 2. Bagian struktur utama kapal tanker single hull (Shama, 2013)

Sesuai dengan MARPOL (1978), untuk pencegahan pencemaran dari kapal maka semua kapal tanker single hull akan dihapus di seluruh dunia. Bagian struktur utama dari kapal tanker single hull ditunjukkan pada Gambar 2. Bagian struktural utama dari struktur bawah dan sekat

(29)

melintang di sebuah kapal tanker single hull ditunjukkan pada Gambar 3.

Bagian struktural utama dari tangki pusat dari kapal tanker single hull ditunjukkan pada Gambar 4, dan untuk tangki sayap ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 3. Bagian struktural utama dari struktur bawah dan sekat melintang di kapal tanker single hull (Shama, 2013)

Bulkhead stiffeners

Transverse bulkhead

Bottom girder

Bottom Transverse

Longitudinal bulkhead

Bottom Longitudinal

(30)

Gambar 4. Bagian struktur utama dari tangki pusat dari kapal tanker single hull (Shama, 2013)

Gambar 5. Bagian struktural utama dari wing tank dari kapal tanker single hull (Shama, 2013)

A.2. Konstruksi Double Hull

Kapal tanker double hull adalah kapal tanker yang dirancang sesuai MARPOL Annex I. Ruang muat dilindungi dari lingkungan dengan double

Deck

Longitudinal bulkhead

Botom Shell

Side shell

Deck

Bilge unit

(31)

hull yang terdiri dari double side dan double bottom. Ruang-ruang ganda digunakan untuk pengangkutan air ballast untuk kapal tanker 5000 DWT ke atas, seperti pada Gambar 6.

Gambar 6. Kapal tanker double hull (Shama, 2013)

Beberapa kelebihan dari desain double-hull termasuk kemudahan ballasting dalam situasi darurat, penurunan masalah korosi karena penghapusan ballasting air asin dalam tangki kargo, peningkatan perlindungan lingkungan, debit kargo lebih cepat, lebih lengkap dan lebih mudah, pencucian tangki lebih efisien, dan dampak rendah akibat tubrukan dan kandas.

Desain double-hull seperti pada Gambar 7, unggul dalam pencegahan tumpahan minyak karena memiliki double hull sebagai pelindung jika terjadi kerusakan kulit luar.

(32)

Gambar 7. Bagian kapal tanker double hull dengan dua sekat memanjang (Shama, 2013)

Kelemahan utama menggunakan desain double-hull yaitu biaya pembangunan lebih tinggi, biaya operasional yang lebih besar (misalnya tarif alur pelayaran dan pelabuhan yang lebih tinggi), kesulitan ventilasi tangki ballast, pemantauan dan pemeliharaan tangki ballast terus- menerus, permukaan yang lebih besar untuk pemeliharaan, risiko yang lebih besar dari ledakan di ruang double-hull karena kegagalan deteksi gas dan pembersihan tangki ballast yang sulit.

B. Kandas dan Tubrukan

B.1. Kandas

Kandas adalah benturan struktur bawah kapal pada bebatuan dengan kecepatan tertentu yang mengakibatkan kerusakan pada bagian

(33)

struktur bawah kapal, seperti pada Gambar 8. Kerusakan pada bagian bawah struktur diasumsikan pada posisi yang tidak menguntungkan pada freeboard di mana saja antara 0,5L dari F.P. dan 0,2L dari A.P. Paling tidak satu lokasi harus dievaluasi (ABS, 1995).

Gambar 8. Ilustrasi kapal kandas (Paik et al., 1998)

Elemen-elemen struktur bawah yang mengalami kerusakan akibat kandas harus dianggap rusak dan dikeluarkan total atau sebagian dari perhitungan modulus penampang kapal tanker seperti Gambar 9 (DNV GL, 2016).

Gambar 9. Lokasi kerusakan akibat kandas (DNV GL, 2016) Damaged parts Rock

(34)

Parameter kerusakan akibat kandas diasumsikan dengan tinggi kerusakan, h sebesar 1/20 dari lebar kapal atau 2 m (mana yang lebih kecil) dan besaran lebar kerusakan seperti pada Tabel 1 (DNV GL, 2016).

Tabel 1. Parameter kerusakan akibat kandas (DNV GL, 2016)

Koefisien Dimensi Kerusakan

Single Side/ Bottom Double Side/ Bottom Grounding

in ship bottom

Lebar, b/B 0,75 0,55

Panjang, l/L 0,50 0,30

B.2. Tubrukan

Tubrukan antara kapal dan kapal yang mengakibatkan rusaknya struktur sisi kapal diasumsikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.

Sisi struktur yang rusak diasumsikan berada pada posisi yang tidak menguntungkan pada freeboard, di mana saja antara 0,15L dari F.P. dan 0,2L dari A.P. Setidaknya dua lokasi harus diperiksa yaitu satu di kawasan midship dan satu lagi di daerah dengan gaya geser yang tinggi (ABS, 1995).

(35)

Gambar 10. Tubrukan kapal (www.shipmanagementinternational.com)

Kerusakan akibat tubrukan diasumsikan terletak di bagian atas sisi samping. Elemen-elemen struktur pada bagian tersebut harus dianggap rusak dan dikeluarkan total atau sebagian dari perhitungan modulus penampang hull girder seperti Gambar 11 (DNV GL, 2016):

Gambar 11. Lokasi kerusakan akibat tubrukan (DNV GL, 2016) Parameter kerusakan akibat tubrukan diasumsikan dengan lebar kerusakan sebesar 1/16 dari lebar kapal dan besaran tinggi kerusakan bervariasi seperti pada Tabel 2 (DNV GL, 2016).

(36)

Tabel 2. Parameter kerusakan akibat tubrukan (DNV GL, 2016)

Koefisien Dimensi Kerusakan

Single Side/ Bottom Double Side/ Bottom Collision in

ship side

Tinggi, h/D 0,75 0,60

Panjang, l/L 0,10 0,10

C. Kekuatan-Batas Kapal Tanker

C.1. Momen Lentur-Batas Vertikal

Momen lentur-batas vertikal dalam analisa kekuatan struktur kapal terdiri dari beban pada air tenang (M_sw) untuk skenario pembebanan statis dan penjumlahan beban pada air tenang (Msw) dan beban akibat gelombang (M_W) untuk skenario pembebanan statis dan dinamis (IACS, 2014).

Paik et al (1998), menjumlahkan momen lentur-batas vertikal pada air tenang dan momen lentur-batas vertikal akibat gelombang untuk mendapatkan nilai ekstrim dari momen lentur-batas vertikal.

C.1.1. Momen Lentur-Batas pada Air Tenang

Momen lentur dan gaya geser pada kondisi air tenang berasal dari

gaya apung dan distribusi berat sepanjang panjang kapal seperti pada Gambar 12 (Shama, 2013).

(37)

Gambar 12. Distribusi beban, gaya geser dan momen lentur pada kapal (Shama, 2013)

Berat dan gaya apung diasumsikan sebagai w_x dan b_x, maka distribusi beban adalah

q_x = b_x - wx………..……(1) Distribusi gaya geser dan momen lentur pada kapal adalah

F_x = (b₀^x x- w_x) dx……….………(2) M_x= F^x x dx

0 ………..………..(3) DNV GL (2017a), memberikan formula besaran momen lentur-batas vertikal pada kondisi air tenang (MSW) untuk panjang kapal lebih dari 90 m, sebagai berikut:

M_SW = -0,05168 KM C L² B C_b + 0,7 kN-m , kondisi sagging………(4) M_SW = +0,01 KM C L²B 11,97 - 1,9C_b kN-m kondisi hogging……(5) dimana,

KM = Faktor distribusi seperti pada Gambar 13 L, B = lebar dan panjang kapal dalam satuan meter Cb = koefisien blok, tidak boleh kurang dari 0,6

C = 10,75 – [ (300 – L)/100 ]^1,5 untuk 90 < L < 300 m Momen Lentur M_x

Gaya geser Fx

Diagram beban q_x

(38)

= 10,75 untuk 300 < L < 350 m

= 10,75 – [ (L – 350)/150 ]^1,5 untuk 350 < L < 500 m

Gambar 13. Faktor distribusi K_M (DNV GL, 2017a)

C.1.2. Momen Lentur-Batas Akibat Gelombang

Beban dinamis longitudinal diakibatkan oleh gelombang. Ketika kapal berada pada puncak gelombang, kapal mengalami momen lentur dan gaya geser yang disebut hogging. Ketika kapal berada di lembah gelombang, kapal mengalami momen lentur dan gaya geser yang disebut sagging seperti Gambar 14.

Gambar 14. Momen lentur vertikal akibat gelombang (Hasil Olahan, 2017) K_M

Hogging

Sagging

Distance from the aft end of L in terms of L

Aft end of L Forward end of L

(39)

DNV GL (2017a), mengeluarkan rumus untuk memperkirakan besaran momen lentur-batas vertikal akibat gelombang (M_W) untuk panjang kapal lebih dari 90 m, sebagai berikut:

M_W = - 0,11 KM C L²B Cb + 0,7 kN-m, kondisi sagging…..…(6) M_W = + 0,19 KM C L²B Cb kN-m, ……….kondisi hogging…..…(7) dimana, C dan K_M seperti pada Persamaan 4 dan 5.

C.1.3. Kombinasi Beban

Kombinasi beban statis dan dinamis (Mt) untuk menganalisa kekuatan kapal terhadap momen lentur-batas vertikal dihitung dengan penjumlahan momen lentur-batas vertikal pada air tenang dan momen lentur-batas vertikal akibat gelombang (DNV GL, 2017b).

M_t = MSW + 1,2 M_W ……….(8)

C.2. Kekuatan-Batas Kapal Tanker

Kekuatan-batas adalah batas kekuatan struktur untuk mengalami pembebanan maksimum sebelum mengalami collapse total (Huges &

Paik, 2010). Perhitungan kekuatan-batas kapal tanker berdasarkan keakuratan dan kompleksitas hingga saat ini terdiri dari 5 metode yaitu:

teori balok, metode Presumed Stress Distrbution, metode Smith dan Idealized Structural Unit Method (ISUM), Intelligent Supersize Finite Element Method (ISFEM), dan NLFEA.

(40)

Kekuatan-batas kapal tanker (MU) harus dihitung dengan metode NLFEA atau metode buckling dan harus memenuhi kriteria seperti Persamaan 9 di bawah ini (DNV GL, 2017b).

M_t ≤ ^M_γ^U

R

……….(9)

dimana M_t adalah momen lentur-batas total vertikal dan 𝛾𝑅 adalah faktor keamanan untuk kekuatan-batas lentur vertikal (1,1 untuk kondisi sagging dan 1,21 untuk kondisi hogging).

Gambar 15. Grafik kekuatan momen lentur dan kelengkungan (DNV GL, 2017b)

Hubungan antara kekuatan-batas momen lentur dan kelengkungan ditunjukkan pada Gambar 15. Nilai kelengkungan yang positif menunjukkan kondisi hogging dan nilai kelengkungan yang negatif menunjukkan kondisi sagging.

Berdasarkan teori balok, tegangan lentur (σ) pada penampang balok yang mengalami momen lentur dapat dihitung dengan:

Hogging condition

Sagging condition

(41)

σ = ^{M * z}

I ……….(10) dimana M adalah momen lentur, I adalah momen inersia dan z adalah jarak dari sumbu netral dari penampang balok ke lokasi tegangan lentur pada arah tinggi dari balok.

Tegangan lentur maksimum (σmax) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan sebagai berikut

σ_max = ^M

S ……….(11) dimana S adalah modulus penampang.

Modulus penampang (S) seperti pada Persamaan 11, untuk penampang kapal dibagi menjadi dua, yaitu sebagai berikut:

S_d = ^I

z_d , untuk bagian deck……….(12) S_b =_z^I

b

, untuk bagian bottom……… ……….(13)

dimana S_d dan S_b adalah potongan penampang vertikal pada bagian deck dan bottom kapal, zd dan zb adalah jarak dari sumbu netral dari potongan penampang kapal ke deck atau bottom.

Pada teori balok, lambung kapal akan mengalami kekuatan-batas ketika tegangan lentur maksimum pada bagian yang tertekan mencapai kekuatan tekan batas, yaitu untuk deck pada saat sagging dan untuk bottom pada saat hogging. Kekuatan-batas akibat momen lentur untuk kapal dapat dihitung dengan Persamaan 14 dan 15 sebagai berikut:

M_US = S_d σ_ud , untuk deck……….(14)

(42)

M_UH = S_bσ_ub , untuk bottom……….(15) dimana M_US dan M_UH adalah kekuatan-batas momen lentur untuk sagging dan hogging dan σud dan σub adalah tegangan tekan batas untuk deck dan bottom kapal.

C.3. Metode Smith

Metode Smith digunakan oleh sebagian besar biro klasifikasi sebagai metode alternatif untuk menghitung kekuatan-batas akibat momen lentur vertikal.

Dengan metode Smith atau metode incremental iterative, perilaku nonlinear pada setiap unit dilakukan dengan menggunakan analisa hubungan tegangan regangan

Keuntungan metode Smith antara lain efesiensi perhitungan, secara efektf dapat digunakan untuk perhitungan kerusakan elemen struktur longitudinal, dapat dimodifikasi untuk perhitungan kekuatan akibat pengaruh rotasi sumbu netral akibat kerusakan atau pembebanan asimetrik.

Kekurangan dari metode Smith antara lain tidak dapat menghitung kerusakan transversal pada struktur, selalu mengasumsikan bentuk kegagalan antara elemen struktur, tidak dapat menghitung interaksi yang kompleks antara kegagalan lokal dan global atau redistribusi beban.

Prosedur analisa untuk semua jenis analisa dapat dirangkum sebagai berikut:

(43)

a. membagi potongan penampang menjadi elemen-elemen yang terdiri dari stiffener dan pelat terusan.

b. menentukan nilai tegangan regangan dari setiap elemen terutama tegangan luluh dan tegangan

c. menentukan nilai tangential axial pada setiap elemen dari kurva tegangan regangan.

d. menghitung posisi titik sumbu netral yG dan zG.

e. evaluasi potongan penampang terhadap sumbu netral

f. menghitung peningkatan nilai kelengkungan dan momen lentur yang tidak diketahui akibat kondisi tertentu.

g. menghitung peningkatan nilai regangan setiap elemen dari peningkatan nilai kelengkungan dan peningkatan nilai tegangan menggunakan kemiringan dari kurva tegangan regangan.

h. Tambahkan hasil peningkatan nilai kelengkungan dan momen lentur sama seperti tegangan regangan pada elemen-elemen dengan nilai kumulatifnya.

i. menghitung posisi sumbu netral untuk nilai kumulatif tegangan dan regangan.

j. Lanjutkan ke tahap incremental selanjutnya.

C.4. Metode NLFEA

Metode NLFEA adalah salah satu metode elemen hingga yang digunakan dan direkomendasikan oleh biro klasifikasi untuk menghitung kekuatan struktur kapal, disamping metode lainnya seperti teori balok,

(44)

metode pressumed stress distribution, ISUM dan ISFEM. Hughes dan Paik (2010), menghitung dan membandingkan kekuatan-batas struktur kapal dengan menggunakan metode teori balok, metode presumed stress distribution, NLFEA, ISUM dan ISFEM. Penelitian ini akan menggunakan metode NLFEA untuk menghitung kekuatan-batas longitudinal struktur kapal tanker baik pada kondisi utuh dan setelah mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan.

Perhitungan kekuatan-batas struktur dengan metode NLFEA perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut:

a. Tipe metode NLFEA

Kekuatan-batas momen lentur kapal pada kondisi utuh dan rusak dapat dianalisa dengan menggunakan 3 tipe metode NLFEA yaitu:

1. Analisa statis 2. Analisa quasi-statis 3. Analisa dinamis

Analisa statis dan analisa quasi statis banyak digunakan oleh para peneliti untuk menghitung kekuatan-batas struktur kapal.

b. Algoritma iterative solution

Tiga jenis algoritma iterative solution yang dapat digunakan pada metode NLFEA adalah algoritma Newton-Raphson, algoritma quasi Newton-Raphson dan algoritma resiko. Algoritma N-R dan quasi N-R dapat digunakan pada analisa statis dan analisa dinamis implisit.

(45)

Algoritma resiko hanya dapat digunakan pada analisa statis. Analisa dinamis eksplisit tidak menggunakan algoritma iterative solution.

c. Proses peningkatan beban

Pembebanan yang diaplikasikan pada metode NLFEA menggunakan proses peningkatan pembebanan. Dua jenis kontrol beban yang digunakan untuk mendapatkan nilai kekuatan-batas momen lentur kapal tanker yaitu kontrol kelengkungan dan kontrol momen.

Kontrol kelengkungan dilakukan dengan menggunakan rigid link pada kedua ujung model elemen hingga. Rigid link dihubungkan ke titik acuan pada sumbu netral. Peningkatan nilai kelengkungan diperoleh dengan menggunakan kecepatan akselerasi dan damping factor. Kedua ujung pada titik acuan diberikan beban momen.

Kontrol momen dilakukan dengan menggunakan rigid link pada salah satu ujung model elemen hingga dan ujung yang lainnya di-full constrain.

Ujung model yang menggunakan rigid link, diberikan momen lentur.

Reaksi pada ujung model yang di-constrain akan mencapai titik batas kekuatan dari struktur.

d. Pembebanan dan Kondisi Syarat Batas

Pembebanan dan kondisi syarat batas yang diaplikasikan pada model elemen hingga sangat tergantung pada jenis proses peningkatan beban yang digunakan. Kontrol klengkungan menggunakan kondisi syarat

(46)

batas dimana kedua ujung model diberikan rigid link dengan pembebanan seperti pada Gambar 16.

Gambar 16. Kondisi syarat batas untuk kontrol kelengkungan (Ship Structure Committee, 2015)

Kontrol momen menggunakan kondisi syarat batas dimana satu ujung model diberikan rigid link dan diberikan beban pada titik acuan pada sumbu netral. Ujung yang lainnya di-full constrain tanpa diberikan beban lentur seperti pada Gambar 17.

Gambar 17. Kondisi syarat batas untuk kontrol momen (Ship Structure Committee, 2015)

(47)

e. Ketidaksempurnaan Geometrik

Selama fabrikasi struktur kapal (pemotongan, rolling, pembentukan, pengelasan dan perlakuan panas) terjadi ketidaksempurnaan geometri dan tegangan sisa yang dapat mempengaruhi kekuatan batas struktur.

Metode NLFEA dapat mengkondisikan ketidaksempurnaan geometrik tersebut.

f. Spesifikasi Material

Kurva tegangan regangan dari material yang digunakan pada model elemen hingga harus tersedia. Kurva tegangan regangan sangat menentukan nilai kekuatan-batas dari struktur kapal. Penelitian ini menggunakan spesifikasi material pada Tabel 3, serta kurva tegangan regangan seperti pada Gambar 18.

Tabel 3. Spesifikasi material (Ship Structure Committee, 2015)

Spesifikasi Material Jenis Material

AH27 AH36

Density (kg/m³)

Modulus Young (N/mm²) Poisson’s Ratio

Yield Strength Tangent Modulus

7850 7850

210000 0,3 290 625

210000 0,3 370 675

Material AH27 dan AH36 merupakan material khusus untuk marine.

Modulus elastisitas sebesar 210000 N/mm², rasio poisson 0,3 dan

(48)

tegangan luluh AH27 sebesar 290 N/mm, AH37 sebesar 370 N/mm serta tangent modulus AH27 sebesar 625 dan AH37 sebesar 675.

Gambar 18. Model material bilinear isotropic hardening (Ship Structure Committee, 2015)

g. Meshing

Ukuran dan kualitas meshing sangat penting untuk membandingkan hasil perhitungan antara metode NLFEA dan metode linear FEA. Sebelum melakukan analisa dengan metode NLFEA dalam skala besar perlu untuk melakukan studi mesh convergence. Bagian model yang diperkirakan akan mengalami tegangan yang besar sebaiknya di-meshing dengan ukuran yang lebih kecil untuk dapat memperlihatkan bentuk kegagalan dengan lebih jelas dan akurat. Semakin kecil nilai meshing maka perangkat komputer yang digunakan harus memiliki spesifikasi yang tinggi. Dalam penelitian ini, ukuran meshing yang digunakan sebesar 500

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

Tegangan, N/mm2

Regangan

AH27 AH36

(49)

mm dengan bentuk quad mapped. Gambar 19 menunjukkan model midship tanker yang telah di-meshing.

Gambar 19. Model midship tanker yang telah di-meshing (Hasil Olahan, 2017)

h. Tipe Elemen

Semua pelat yang digunakan pada penelitian ini menggunakan tipe Shell 181 (quadrilateral elements).

C.5. Tegangan Ijin

Modulus penampang tidak boleh kurang dari nilai formula yang dikeluarkan oleh IACS (2016) untuk kapal dengan panjang tidak kurang dari 150 m sebagai berikut:

Sp=^M^t

σp×10³ m³ (16)

(50)

dimana Sp adalah modulus penampang ijin, Mt adalah momen lentur total, σ_p adalah tegangan lentur ijin sebesar 175/k (N/mm²) dengan nilai k sebesar 1,0 (mild steel), 0,93 (grade AH27), 0,78 (Grade AH32), 0,72 (Grade AH36) dan 0,68 (Grade AH40).

Momen inersia ijin bagian midship tidak boleh kurang dari nilai formula yang dikeluarkan oleh IACS (2016) untuk kapal dengan panjang tidak kurang dari 150 m sebagai berikut:

I_min=3CL³B(C_b+0,7), m⁴ (17)

D. Kerangka Konseptual

Kerangka konseptual yang digunakan pada penelitian ini berdasarkan pada analisa hubungan antara variabel-variabel terhadap kekuatan struktur kapal tanker yang diakibatkan oleh kandas dan tubrukan. Kekuatan struktur kapal tanker diukur berdasarkan pada kekuatan-batas momen lentur dan tegangan kerja yang terjadi pada setiap elemen struktur kapal. Nilai kekuatan-batas yang terjadi akan dibandingkan dengan nilai kekuatan-batas dari metode Smith sedangkan tegangan kerja dibandingkan dengan nilai tegangan ijin standar kelas kapal yang akan dijadikan sebagai sampel penelitian.

Kerusakan struktur kapal tanker diakibatkan oleh kandas dan tubrukan diasumsikan dengan menghilangkan semua elemen pada area kerusakan dari perhitungan kekuatan-batas berdasarkan aturan DNV GL (2016). Beberapa variabel yang mempengaruhi perhitungan kekuatan

(51)

struktur kapal yaitu dimensi struktur, spesifikasi material, kondisi syarat batas dan beban yang bekerja pada elemen tersebut.

Perhitungan kekuatan-batas struktur kapal pada penelitian menggunakan aplikasi ANSYS yang mengimplementasikan metode NLFEA pada proses analisa dan diharapkan dapat diperoleh nilai tegangan pada setiap titik pada elemen lebih akurat. Kerangka pemikiran yang akan diteliti, selengkapnya dapat dilihat pada kerangka konseptual peneitian sebagaimana seperti Gambar 20.

Gambar 20. Kerangka Konseptual (Hasil Olahan, 2017)

E. Defenisi Operasional

Berdasarkan berbagai faktor ataupun variabel yang berkaitan dengan penelitian ini, maka untuk lebih memperjelas deskripsi variabel tersebut dapat didefenisikan sebagai berikut:

Tanker Rules/

Guidelines Kerusakan:

Collision, Grounding

Asumsi Lokasi Kerusakan

Pembebanan

Metode NLFEA Respon Struktur Kekuatan

Batas

(52)

1. Kekuatan-batas momen lentur vertikal adalah kekuatan-batas struktur terhadap momen lentur vertikal sebelum mengalami collapse total.

Nilai kekuatan-batas momen lentur vertikal dihitung menggunakan metode NLFEA.

2. Momen lentur batas vertikal adalah penjumlahan momen lentur vertikal pada air tenang dan momen lentur vertikal pada kondisi bergelombang dengan formulasi yang ditetapkan oleh biro klasifikasi.

3. Metode NLFEA adalah metode elemen hingga nonlinear yang digunakan untuk menghitung kekuatan-batas struktur kapal.

4. Kerusakan akibat kandas adalah kerusakan yang terjadi akibat kapal yang mengalami kandas. Persentase kerusakan akibat kandas dalam penelitian ini dibagi menjadi 4 yaitu:

a. Kerusakan 10%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian bottom kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan sebesar 1/20 dari lebar kapal atau dua meter (mana yang lebih kecil) dan lebar kerusakan sebesar 10% dari lebar kapal.

b. Kerusakan 25%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian bottom kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan sebesar 1/20 dari lebar kapal atau dua meter (mana yang lebih kecil) dan lebar kerusakan sebesar 25% dari lebar kapal.

c. Kerusakan 40%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian bottom kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan

(53)

sebesar 1/20 dari lebar kapal atau dua meter (mana yang lebih kecil) dan lebar kerusakan sebesar 40% dari lebar kapal.

d. Kerusakan 55%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian bottom kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan sebesar 1/20 dari lebar kapal atau dua meter (mana yang lebih kecil) dan lebar kerusakan sebesar 55% dari lebar kapal.

5. Kerusakan akibat tubrukan adalah kerusakan pada salah satu sisi kapal yang diakibatkan tubrukan dengan kapal lain. Persentase kerusakan akibat tubrukan dalam penelitian ini dibagi menjadi 4, yaitu:

a. Kerusakan 10%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian sisi lambung kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan sebesar 10% dari tinggi kapal dan lebar kerusakan sebesar B/16 atau lebih kecil dari jarak kulit dalam dan kulit luar lambung kapal.

b. Kerusakan 20%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian sisi lambung kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan sebesar 20% dari tinggi kapal dan lebar kerusakan sebesar B/16 atau lebih kecil dari jarak kulit dalam dan kulit luar lambung kapal.

c. Kerusakan 40%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian sisi lambung kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan sebesar 40% dari tinggi kapal dan lebar kerusakan

(54)

sebesar B/16 atau lebih kecil dari jarak kulit dalam dan kulit luar lambung kapal.

d. Kerusakan 60%, yaitu kerusakan yang terjadi pada bagian sisi lambung kapal dengan dimensi kerusakan meliputi tinggi kerusakan sebesar 60% dari tinggi kapal dan lebar kerusakan sebesar B/16 atau lebih kecil dari jarak kulit dalam dan kulit luar lambung kapal.