Abstrak—Pembuatan kapal kayu di Indonesia pada umumnya masih bersifat tradisional. Selain itu kayu jati masih menjadi favorit sebagai bahan utama untuk pembangunan kapal kayu,khususnya untuk gading kapal. Namun,dikarenakan semakin langkahnya kayu jati dan semakin mahalnya harga di pasaran maka perlu dilakukan upaya untuk mencari material pengganti. Selain itu untuk mengolah kayu agar dapat diaplikasikan untuk bentuk konstruksi yang melengkung butuh tenaga ahli yang berpengalaman. Sehingga dalam tugas akhir ini timbul pemikiran untuk membuat prototype alat untuk menghasilkan gading kapal agar tidak membutuhkan tenaga kerja yang berpengalaman dalam menghasilkan gading ini.
Didalam penelitian ini material yang digunakan adalah laminasi bambu untuk gadingnya. Laminasi bambu terdiri dari bilah- bilah yang nantinya akan direkatkan menjadi satu lapisan dan kemudian akan dibuat laminasi dari beberapa lapisan tersebut yang akan diaplikasikan kebentuk gading kapal [4]. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik (Tensile Test) dengan menggunakan standar pengujian SNI. SNI Code yang digunakan adalah SNI 03-3399-1994 untuk pengujian tarik.
Nilai kuat tarik rata-rata diambil dari 2 spesimen yaitu sebesar 86,54 MPa. Kemudian dilakukan pemodelan menggunakan software Ansys untuk mengetahui perbandingan tegangan dan lenturan antara gading berbahan kayu jati dan bambu laminasi.
Kata Kunci—Ansys, Bambu, Gading, Kapal Kayu, Laminasi Bambu
I. PENDAHULUAN
ada umumnya kapal perikanan di Indonesia pembuatannya masih secara tradisional. Dan kayu yang banyak masih menggunakan kayu ulin ataupun kayu jati sebagai material utamanya. Hal ini dikarenakan sifat dari kedua jenis kayu tersebut. Kayu ulin memiliki sifat unik yang menjadikan kekuatan/kekerasan kayu bertambah ketika terkena air. Sedangkan untuk kayu jati memiliki kekuatan yang relatif lebih besar daripada jenis kayu lain di Indonesia.
Namun seiring berjalannya waktu, kayu ulin dan kayu jati semakin sulit untuk dicari karena semakin sedikitnya sumberdaya yang ada untuk penggunaan jumlah yang besar.
Untuk mengatasi hal diatas, galangan diharuskan untuk mencari material lain yang memiliki kekuatan yang baik dan harga yang lebih murah atau minimal sama dengan kayu.
Dalam penelitian saat ini laminasi bambu digunakan sebagai material alternatif sebagai pengganti kayu.
Selain itu pembangunan kapal kayu secara tradisional di Indonesia masih belum efisiensi serta efektif terutama pada penggunaan material kapal,salah satunya gading kapal yang relatif berbentuk melengkung. Pada umumnya para pekerjanya tidak menggunakan perencanaan konstruksi dan gading tersebut dibuat dengan memilih kayu yang bentuknya sudah melengkung sesuai desain sehingga tidak perlu perlakuan khusus. Bila kayu tersebut tidak melengkung maka dipilih kayu yang masih muda saat ditebang dan mengalami kelengkungan bila sudah kering. Setelah proses pemilihan lengkungan kayu yang hampir sama dengan yang diinginkan kemudian dilanjutkan dengan proses pemotongan kayu sesuai lengkung yang diinginkan. Langkah ini menimbulkan keakuratan untuk sebuah gading yang dihasilkan bisa tidak sesuai karena butuh tenaga ahli yang berpengalaman untuk menghasilkan gading dengan cara ini. Seperti yang dijelaskan pada penelitian yang telah dilakukan Ima Kusumanti yang berjudul Tingkat Pemanfaatan Material Kayu Pada Pembuatan Gading-Gading di galangan Kapal Rakyat UD. Semangat Untung, Desa Tanah Beru, Bulukumba, Sulawesi Selatan [2]. Padahal sifat gading kapal dalam konstruksi kapal sangat penting untuk rangka pada kapal. Hal ini membuat penulis ingin melakukan inovasi untuk membuat prototyepe alat yang dapat mempermudah pembuatan gading kapal kayu. Sehingga penulis melakukan penilitian yang berjudul ”Rancang Bangun Peralatan untuk Membuat Gading Kapal Berbahan Laminasi Bambu”
II. URAIANPENELITIAN
Pada penelitian ini,langkah pertama yang dibuat adalah merancang dan membuat matras dan ragum untuk melaminasi bambu dan dibentuk gading kapal sesuai dengan linesplan yang diinginkan. Linesplan yang digunakan dari kapal ikan 15GT. Pengerjaan awal dimulai dengan proses persiapan material,dan bahan. Material yang digunakan untuk matras adalah pelat besi berdimensi 1800 mm x 2000 mm x 10 mm 1 buah. Untuk ragum material yang digunakan pelat berdimensi 100 mm x 50 mm 20 lembar dan 70 mm x 40 mm sebanyak 10 lembar, assbar berdiameter 3 cm sepanjang 30 cm dan assbar berdiameter 1,2 cm sepanjang 1 meter sebanyak 2 buah, studbolt berdimensi M12 x 1,75,nut.
RANCANG BANGUN PERALATAN UNTUK MEMBUAT GADING KAPAL BERBAHAN LAMINASI BAMBU
Irfan Murtadlo, Heri Supomo
Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
E-mail: herisupomo@na.its.ac.id
P
Untuk ragum semua digabungkan sehingga menjadi seperti gambar dibawah ini.
Gambar 3.1 Ragum yang sudah jadi
Dan untuk matras hanya dilakukan proses pemotongan dengan sistim ekor burung dan dilubangi dengan bor.
Dibawah ini adalah gambar matras yang sudah jadi. Satuan dari dimensi matras dan ragum adalah millimeters (mm)
Gambar 3.2 Matras yang sudah jadi.
Dan dibawah ini adalah detail dari matras diatas
Gambar 3.3 Detail A. Gambar 3.4 Detail B
Setelah matras dan ragum selesai langkah berikutnya menyipkan bambu untuk dibuat gading kapal. Untuk spesimen uji diambil dari gading laminasi bambu yang telah selesai dan untuk sistem pelapisan bilah dengan metode batu bata atau carvel. Bambu petung dan lem epoxy sebagai perekatnya. Bambu betung dalam bentuk lonjoran dibelah
menjadi bilah-bilah yang kemudian dibentuk dengan bantuan bench-saw dan mesin planner. Bilah yang dibutuhkan memiliki dimensi 3000 mm x 30 mm x 5mm. Setelah bilah dibuat, dilakukan penyusunan lapisan dari bilah-bilah tersebut seperti gambar 3.5.
Gambar 3.5 Penampang Melintang Bilah
Gambar 3.5 menunjukkan cara menyusun bilah untuk membuat gading laminasi bambu. Gading laminasi nantinya akan dipotong 460mm dan dibuat menjadi 3 spesimen pengujian. Setelah penyusunan bilah, dilakukan pengeleman dan pembebanan pada alat press. Kemudian dilakukan pembentukan spesimen dengan untuk pengujian tarik.
Pengujian tarik pada Tugas Akhir ini menggunakan Standar SNI dengan Code SNI 03-3399-1994 untuk uji tarik.
Gambar 3.6 Ukuran dan Cara Pembebanan Spesimen Uji Tarik
Pada gambar 3.6 dapat dilihat bahwa spesimen uji tarik memiliki bentuk yang ditiruskan pada bagian tengah dengan dimensi yang telah ditentukan oleh SNI.
Setelah pengujian selesai dan didapat data beban maksimal pengujian, maka dilakukan analisis secara kekuatan tarik.
Selain itu juga dilakukan pemodelan menggunakan software ansys untuk mengetahui daerah pada gading yang memilki tegangan paling tinggi dan lendutan paling tinggi. Dan dibandingkan antara gading berbahan kayu jati dengan gading berbahan laminasi bambu.
III. HASILDANPEMBAHASAN
A. Analisis Teknis dan Pembahasan
Setelah dilakukan pengujian tarik dan tekan, maka didapat hasil mechanical properties bilah bambu. Hasil pengujian
memberikan nilai gaya beban maksimal yang dapat diterima spesimen pada pengujian. Dengan menggunakan formula hitung dibawah ini :
P = σ x A
Dimana σ = Kuat tarik atau kuat tekan (KN/mm2) P = Beban (KN)
A = Luas penampang spesimen (mm2)
Didapatkan nilai tegangan maksimum pada tiap-tiap spesimen. Nilai-nilai tegangan tersebut kemudian dirata-rata.
Tabel 3.1 dibawah ini menunjukkan hasil perhitungan tegangan maksimum pada uji tarik dimana untuk mengambil nilai tegangan tariknya digunakan nilai rata-rata dari 2 spesimen yang diujikan.
Tabel.3.1 Hasil Pengujian Tarik Specimen Tegangan (N/mm2)
1 78,95356723
2 95,12352
Rata-rata 86,54
Semua variasi spesimen dihitung dengan formula dan ditabelkan seperti pada tabel 3.1 diatas. Nilai yang diambil merupakan nilai rata-rata dari ketiga spesimen.
B. Perhitungan Biaya Pembuatan Alat Pencetak Gading
Untuk pembuatan matras dan ragum pencetak gading ini semua hal untuk membuat alat pencetak gading beserta
ragumnya memerlukan biaya dan biaya tersebut dibagi sebagai hal berikut ini :
1. Perhitungan Biaya Material
Biaya material ini adalah biaya dimana material pokok untuk membuat matras pencetak gading beserta material komponen pembuatan ragum yang akan dibuat untuk tugas akhir ini dicantumkan dalam tabel3.2 dibawah ini.
Tabel 3.2 : Perhitungan Biaya Material
No Material Dimensi Berat Jumlah Harga
1 Pelat 1800x2000x10 275 1 2.750.000
2 Pelat 100x50x10 0,38 20 76.000
3 Pelat 70x40x8 0,17 10 17.000
4 Studbolt M12x1,75 0,9 4 40.800
5 Assbar Ø12 0,86 3 51.000
6 Assbar Ø30 5,3 1 30.000
7 Nut M12x1,75 15set 90.000
Biaya total dari tabel 3.2 adalah Rp 3.054.800,00
2. Biaya Konsumabel
Setalah biaya material dihitung,perhitungan berikutnya adalaha biaya konsumable. Biaya konsumable adalah pada saat proses pengerjaan pembuatan untuk alat pencetak gading
beserta ragum yang dikerjakan membutuhkan bahan-bahan yang sifatnya dapat habis pada saat pelaksanaan pembuatan alat ini berlangsung. Dan tabel 3.3 adalah macam-macam bahan beserta perinciannya.
Tabel 3.3 : Perhitungan Biaya Konsumabel
No Material Dimensi jumlah Harga /satuan
Harga total
1 Kawat las 5kg 23.900 119.500
2 Batu gerinda 5 12.000 60.000
3 Mata bor tab M12x1,75 1 220.000 220.000
4 Mata bor Ø12 1 240.000 240.000
5 Mata bor Ø13 1 270.000 270.000
6 Mata bor Ø10 1 200.000 200.000
Biaya total dari tabel 3.3 adalah Rp 1.109.500,00
3. Biaya Tenaga Kerja
Biaya tenaga kerja disini digunakan pada saat jenis tenaga kerja yang digunakan untuk mengerjakan alat pencetak gading beserta ragumnya. Tabel 3.4 menjelaskan tentang jenis tenaga kerja,jumlah pekerja yang mengerjakan,waktu tenaga kerja untuk mengerjakan dan biaya pekerja untuk perjamnya.
Tabel 3.4 : Perhitungan Biaya Tenaga Kerja
No Tenaga Kerja Jumlah
pekerja Waktu Harga/jam Harga total
1 Welder 1 3 22.500 67.500
2 Fitter 2 3 18.750 112.500
3 Helper 2 2 12.500 50.000
Biaya total dari tabel 3.4 adalah Rp 230.000,00
4. Biaya Penggunaan Mesin
Biaya mesin digunakan pada saat pengerjaan alat pencetak gading dan ragum ini dibuat menggunakan berbagai macam mesin yang digunakan di PT Lintech Duta Pratama. Tabel 3.5 dibawah ini dijelaskan tentang mesin yang digunakan,jumlah pekerja yang mengoperasikan,waktu pengoperasian mesin,berat barang yang diproses bergantung jenis mesinnya,dan harga mesin per jam serta harga totalnya.
Tabel 3.5 : Perhitungan Biaya Penggunaan Mesin
No Jenis Mesin
T.
kerja Waktu Berat Harga satuan
Harga total
1 SMAW 1 3 4000/j 12.000
2 CNC 1 1 275 500/kg 137.500
3 Gerinda 1 2 10 300/kg 3.000
4 Bor 1 2 4 300/kg 1.200
5 Bubut 1 2,5 7 500/kg 3.500
6 Gergaji 1 1 7 200/kg 1.400
Biaya total dari tabel 3.5 adalah Rp 158.600,00
5. Biaya Transportasi
Biaya transportasi meliputi penyewaan sebuah mobil pick up untuk mengangkut material yang akan dibuat untuk alat pencetak gading beserta ragumnya. Untuk biaya transportasi adalah sebagai berikut ini:
Tempat pembelian material menuju jurusan teknik
perkapalan seharga : Rp 100.000,00 : Rp 100.000,00
Jurusan teknik perkapalan menuju PT Lintech Duta Pratama (PP) : Rp 200.000,00
Jadi total biaya yang dikeluarkan untuk biaya transportasi adalah Rp 300.000,00
6. Biaya Total
Biaya total dimana untuk menghasilkan alat pencetak gading ini semua biaya yang berhubungan dengan pembuatan alat ini dijumlahkan.
Biaya material : Rp 3.054.800,00 Biaya konsumabel : Rp 1.109.500,00 Biaya tenaga kerja : Rp 230.000,00 Biaya mesin : Rp 158.600,00 Biaya transportasi : Rp 300.000,00
Total : Rp 4.822.900,00
C. Perbandingan Alat Pencetak Gading dengan Cara Tradisional
Perbandingan yang didapat ialah bila menggunakan cara tradisional tingkat keakurasian dalam pembuatan gading kapal bergantung dari bentuk pohon yang dipilih dan keahlian dari pengrajin kapal tersebut,yang sebelumnya diteliti oleh Ima Kusumanti [2]. Tingkat keakurasian pada pembangunan pada kapal kayu yang dibangun digalangan Bulukumba yang sebelumnya diteliti oleh saudari Ima Kusumawati hanya 86,28% dan bila menggunakan cara ini kayu yang dipilih harus dipilih lebih besar agar pada saat pengurangan untuk bagian yang melengkung masih memenuhi. Untuk alat pencetak gading ini tidak harus mempunyai keahlian yang seperti dilakukan pada pembangunan kapal kayu secara tradisional,sehingga pengoperasiannya mudah,kemudian tidak membutuhkan dimensi kayu yang besar,sehingga untuk alternatif pengganti kayu jati atau kayu yang mulai langkah alat ini dapat menggunakan material bambu yang dibentuk menjadi bilah atau dengan kata lain tidak membutuhkan dimensi batang kayu yang besar.
D. Perhitungan Beban yang Terjadi pada Kapal
Untuk pengerjaan tugas akhir ini pada pembebanan perhitungannya menggunakan regulasi BKI volume II tahun 2006,section IV [1]. Dan dibawah ini adalah ukuran utama kapal:
• Rule Length (L)
Merupakan jarak satuan dalam satuan meter (m) dari linggi haluan dengan garis muat pada saat summer load sampai pada rudder stock. Secara matematis Rule Length adalah,96%Lwl < L < 97%Lwl. Sesuai data kapal yang dimilkimaka:
L=14,76meter
• Perhitungan Cb menggunakan Froud Number
Fno =
= 1,8/(9,81xL)0,5 = 0,152
Menurut Jensen (1994)
Cb = -4,22 + 27,8.√Fn - 39,1.Fn + 4,66. Fn³ untuk 0,15
< Fn < 0,32 = 0,692
Tabel 3.6: dimensi ukuran utama kapal15GT
Untuk rumus yang digunakan adalah:
Beban dinamis
P0 = 2,1 . (CB + 0,7). C0 . CL .f . CRW [kN/m2]
P01 = 2,6 . (CB + 0,7). C0 . CL [kN/m2]
Beban sisi pada lambung kapal dibawah garis air PS = 10 (T - Z) + P0 x CF x (1 + Z / T) [kN/m2]
PS1 = 10 (T - Z) + P01 x [1 + (Z/T)(1+(Z/T))] x 2(|y|/B) [kN/m2]
Beban sisi pada lambung kapal diatas garis air PS = 20 x P0 x CF / (10 + Z - T) [kN/m2]
PS2 = (P01 x 20 / (5 + Z - T)) x (|y|/B) [kN/m2]
Beban dibawah lambung kapal PB = 10 . T + Po . CF [kN/m2]
Nilai beban diatas sebagai berikut ini:
P0 = 3,12 [kN/m2]
P01 = 6,88 [kN/m2]
Jenis Kapal Kapal ikan
Length water line (LWL) 15,4 meter Length between perpendiculars (Lpp) 14,8meter Breadth Moulded (B) 3,5meter
Depth Moulded (H) 1,4meter
Design Draft (T) 0,86meter
Vs 3,6 knot = 1,8m/s
G 9,8m/s2
+
Beban sisi dibawah garis air:
PS = 6,87 [kN/m2]
PS1 = 18,00 [kN/m2]
Beban sisi diatas garis air:
PS = 5,7 [kN/m2]
PS2 =36,29 [kN/m2]
Dari jumlah keempat Ps diambil nilai Ps yang terbesar,sehingga
Ps = 36,29 [kN/m2]
Dan beban untuk dimasukkan pada software Ansys adalah PB dan PS.
E. Analisis Model Gading dengan Software Ansys
Analisis ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan kekuatan antara kayu jati solid yang dibentuk gading dengan bambu laminasi yang dibentuk gading dan dilakukan pengurangan dimensinya. Berikut ini adalah data untuk menjalankan program ansys dan hasilnya,tercantum pada tabel 3.7 dan tabel 3.8 dibawah ini. Untuk nilai Modulus Elastisitas,density dari bambu laminasi dan kayu jati didapatkan dari penelitian sebelumnya yaitu dari dari disertasi Bapak Akhmad Basuki Widodo yang merupakan mahasiswa dari Program Pasca Sarjana (Doktoral) Institut Teknologi Sepuluh Nopember dengan judul Karakterisasi Material Laminasi Kayu Jati (Tectona grandis L.f) dan/atau Bambu Betung (Dendrocalamus asper) Untuk Penggunaan Struktur Kapal yang disusun tahun 2007 [3].
Tabel 3.7 Data untuk menjalankan software Ansys Jenis Material Kayu Jati Solid Bambu Laminasi
MOE (N/mm2) 103000 117110
Density (kg/m3) 700 810
Dimensi (mm) 110 x 65 91 x 65
Beban sisi (kN/m2) 36,29 36,29
Beban alas (kN/m2) 11,72 11,72
MOE : Modulus of Elastisitas atau Young’s Modulus of Elastisitas
Density : Berat jenis
Tabel 3.8 Hasil dari software Ansys
Jenis Material Kayu Jati Solid Bambu Laminasi
SM (MPa) 7,2 4,5
LM (m) 0,072654 0,021598
SM : Stress Max LM : Lenturan Max
Gambar 3.7: hasil tegangan Von mises pada kayu jati
Gambar 3.8 : hasil displacement pada kayu jati
Gambar 3.9 : hasil tegangan Von mises pada bambu laminasi
Gambar 3.10 : hasil displacement pada bambu laminasi
Dari hasil analisis dapat dibahas pengaruh yang terjadi baik faktor material properties dan perbedaan dimensi dari gading. Disini juga akan dibahas sebab akibat dari hasil lenturan dan konsentrasi tegangan yang terjadi,yaitu:
• Fungsi displacement dipengaruhi oleh jumlah dimensi elemen. Oleh karena itu,perbedaan dimensi elemen akan mempengaruhi nilai gaya titik. Karena pada bambu density dan modulus elastisitasnya lebih tinggi. Yaitu Modulus elastisitas 117110 N/mm2 dan density 810kg/m3. Untuk kayu jati solid modulus elastisitasnya adalah 103000 N/mm2 dan density 700kg/m3. Selain itu dimensi bambu
memang lebih kecil daripada kayu jati solid. Dapat dilihat pada tabel 3.7 diatas.
• Kedua besarnya lenturan berbanding lurus dengan besarnya konsentraasi tegangan. Semakin besar lenturan maka semakin besar konsentrasi tegangan,hal tersebut dapat dilihat dari hasil pada tabel3.8 diatas. Untuk kayu jati pada gambar 3.8 lenturan maksimal lebih besar dari pada bambu terlihat pada gambar3.10 secara visual memang Nampak. pada gambar 3.7 konsentrasi tegangan kayu jatu Solid lebih besar dari konsentrasi tegangan bambu laminasi terlihat pada gambar 3.9. Hal ini juga dipengaruhi oleh Modulus elastisitas dan density
IV. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Alat pencetak gading ini sangat efektif dan dapat menghasilkan gading dengan tingkat keakurasian yang lebih baik daripada cara pembentukan gading secara tradisional.
Selain itu tidak membutuhkan keahlian khusus untuk mengoperasikan alat ini.
2. Hasil Gading dari alat pencetak gading ini sangat memenuhi syarat untuk konstruksinya. Untuk uji tarik bambu laminasi memilki nilai yang lebih tinggi yaitu untuk rata-rata dari 2spesimen yang diambil dari gading ini adalah 86,54 N/mm2. Bahkan ketika dimodelkan untuk ukuran dimensi yang sama bila dibandingkan antara material bambu laminasi dengan kayu jati solid kekuatan konstruksi bambu laminasi lebih bagus dan tinggi. Sehingga ukuran konstruksi gading berbahan laminasi bambu bisa dikurangi 17,273% dan berdampak pada konstruksi kapal tersebut sehingga kapal akan semakin ringan dan biaya produksi semakin mengecil.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Allah SWT, dosen pembimbing yang telah memberikan waktu dan pemikirannya dalam membantu menyelesaikan penelitian ini, yaitu bapak Ir. Heri Supomo M.Sc. Tidak lupa ucapan terimakasih pada kedua orang tua yang memberikan dukungan dalam hal apapun. Terimakasih yang teramat sangat untuk Andika Prabowo dan Sufian Imam Wahidi yang selalu menjadi teman ketika mengerjakan penelitian ini.
Tidak lupa juga terima kasih sebesar-besarnya untuk PT Lintech Duta Pratama yang selalu membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Dan terima kasih untuk semua orang yang sudah banyak membantu penulis dalam segala hal dan tidak dapat disebutkan.
DAFTARPUSTAKA
[1] Biro Klasifikasi Indonesia. (2006) Vol II For Construction Hull. Section IV
[2] Kusumanti,Ima. (2009). Tingkat Pemanfaatan Material Kayu pada Pembuatan Gading-Gading di Galangan Kapal
Rakyat UD Semangat Untung, desa Tanah Beru,Bulukumba, Sulawesi Selatan.Skripsi. Institut Pertanian Bogor,Bogor.
[3] Widodo, Akhmad Basuki. (2008). Karakterisasi Material Laminasi Kayu Jati (Tectona Grandis L.F) dan/atau Bambu Betung (Dendrocalamus Asper) Untuk Penggunaan Struktur Kapal. Thesis. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
[4] Widodo,Akhmad Basuki dan Rosyid, D.M. (2009).
Komposit Bambu untuk Aplikasi Struktur. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
