Oleh : Fadhila Sahari Dosen Pembimbing : Budianto, ST. MT.

Oleh :

Fadhila Sahari 6108 030 028

Dosen Pembimbing : Budianto, ST. MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK PERENCANAAN DAN KONSTRUKSI KAPAL JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA SURABAYA

2011

1. PT. Berau Coal adalah satu dari lima tambang batubara utama di Indonesia.

2. Target shipment mengalami penambahan

pada tiap tahunnya.

1. Bagaimana mendapatkan perhitungan modulus yang tepat pada geladak ?

2. Berapa tegangan maksimum yang terjadi

pada geladak berdasarkan beban dari alat

berat grab, wheel loader, dan dozer ?

1. Analisa kekuatan struktur geladak memakai software MSC. Patran.

2. Analisa kekuatan geladak terletak pada daerah haluan kapal tepatnya pada main deck antara frame 69 sampai dengan frame 96.

3. Analisa dilakukan dengan pembebanan pada bengkel

geladak secara bergantian. Alat berat berupa grab dengan

berat 4,5 ton terletak pada tepi/ pinggir bengkel, wheel

loader dengan berat 18 ton terletak di bagian tengah

bengkel, dan dozer dengan berat 7 ton terletak pada

bagian tepi/ pinggir bengkel geladak.

1. Di dapatkan sebuah komposisi struktur geladak accommodation barge yang layak untuk di jadikan dasar pembangunan.

2. Mendapatkan perhitungan modulus yang tepat

pada bagian konstruksi geladak.

1. Mengetahui tegangan maksimum yang terjadi pada struktur geladak agar dapat mengangkut jumlah muatan berat yang telah di analisa.

2. Mendapatkan letak pembebanan komponen

pada struktur geladak yang tepat.

Mulai

Perumusan masalah

Studi literartur

Perhitungan dan pemilihan material

Mendeskripsikan komponen struktur

Mengumpulkan data

FEM

Analisa model

Kesimpulan dan saran

Selesai Lihat Diagram Alir a

YA

Tidak

Mulai

Import gambar dari auto cad

Material

Properties

Element

Boundary condition

Load (force)

Load case

Analisa

Hasil

 Tipe kapal : self-propelled accommodation barge

 Sistem konstruksi : campuran

 Ukuran utama

Lpp : 53 meter

Lwl : 54,26 meter

Loa : 55 meter

B : 15 meter

H : 3,2 meter

T : 2,3 meter

Cb : 0,89

Cm : 0,97

Cp : 0,94

Displacement : 1616,072 ton

Vs : 6 Knots

 Spesifikasi Material

Jenis material : mild steel Yield stress : 235 N/mm ² Tensile strength : 400 N/mm ² Material factor : 1

Safety factor load : 1,5

 Kapal self-propelled accommodation barge memakai profil L dan profil T.

a. Profil T

b. Profil L

a b

Perhitungan profil T secara melintang

Input Web Frame

Al = 1000 mm

At = 10 mm

Bl = 10 mm

Bt = 400 mm

Cl = 100 mm

Ct = 10 mm

Dimana:

Y₁= At / 2 (cm) A₁= Al x At (cm²) Y₂= At + (Bt / 2) (cm) A₂= Bl x Bt (cm²) Y₃= At + Bt + (Ct /2) (cm) A₃= Cl x Ct (cm²)

Ay₁= A₁x Y₁ (cm³) lo 1= Al x At³ /12 (cm⁴) Ay₂= A₂x Y₂ (cm³) lo 2= Bl x Bt³ /12 (cm⁴) Ay₃= A₃x Y₃ (cm³) lo 3= Cl x Ct³ /12 (cm⁴)

Dimana :

Al : Panjang plat ikut (mm) At : Tebal plat ikut (mm)

Bl : Tebal web (mm)

Bt : Panjang web (mm) Cl : Panjang flange (mm) Ct : Tebal flange (mm)

No Item Dimension y A Ay Ay₂ lo

(cm) (cm) (cm) (cm²) (cm³) (cm⁴) (cm⁴)

1 A 100.00 x 1.00 0.50 100.00 50.00 25.00 8.33

2 B 1.00 x 40.00 21.00 40.00 840.00 17640.00 5333.33 3 C 10.00 x 1.00 41.50 10.00 415.00 17222.50 0.83

Total 150.00 1305.00 34887.50 5342.50

 Result of T profile

Neutral axis, from bottom (yG) = total Ay/ total A

= 8,70 cm

Inertia = total Ay

₂

+ total lo

= 40230,00 cm

⁴

Inertia Total = Inertia – A x (yG

²

)

= 28876,50 cm

⁴

Wbot = Inertia total/ yG

= 3319,14 cm

³

Wbot Total = Wbot x 3 (profil T)

= 9957,4138 cm

³

Wtop = Inertia total/ (At + Bt + Ct – yG)

= 867,16 cm

³

Wtop Total = Wtop x 3 (profil T)

= 2601,4865 cm

³

Perhitungan profil L secara melintang

Input Main Frame

Al = 1000 mm

At = 10 mm

Bl = 8 mm

Bt = 75 mm

Cl = 75 mm

Ct = 8 mm

Dimana:

Y₁= At / 2 (cm) A₁= Al x At (cm²) Y₂= At + (Bt / 2) (cm) A₂= Bl x Bt (cm²) Y₃= At + Bt + (Ct /2) (cm) A₃= Cl x Ct (cm²)

Ay₁= A₁x Y₁ (cm³) lo 1= Al x At³ /12 (cm⁴) Ay₂= A₂x Y₂ (cm³) lo 2= Bl x Bt³ /12 (cm⁴) Ay₃= A₃x Y₃ (cm³) lo 3= Cl x Ct³ /12 (cm⁴)

Dimana :

Al : Panjang plat ikut (mm) At : Tebal plat ikut (mm)

Bl : Tebal web (mm)

Bt : Panjang web (mm) Cl : Panjang flange (mm) Ct : Tebal flange (mm)

No Item Dimension y A Ay Ay₂ lo

(cm) (cm) (cm) (cm²) (cm³) (cm⁴) (cm⁴)

1 A 100.00 x 1.00 0.50 100.00 50.00 25.00 8.33

2 B 0.80 x 7.50 4.75 6.00 28.50 135.38 28.13

3 C 7.50 x 0.80 8.90 6.00 53.40 475.26 0.32

Total 112.00 131.90 635.64 36.78



Result of L profile

Neutral axis, from bottom (yG) = total Ay/ total A

= 1,18 cm

Inertia = total Ay

₂

+ total lo

= 672,41 cm

⁴

Inertia Total = Inertia – A x (yG

²

)

= 517,08 cm

⁴

Wbot = Inertia total/ yG

= 439,07 cm

³

Wbot Total = Wbot x 24 (profil L)

= 10537,562 cm

³

Wtop = Inertia total/ (At + Bt + Ct – yG)

= 63,66 cm

³

Wtop Total = Wtop x 24 (profil L)

= 1527,8712 cm

³



Total hasil profil

1). Total Wbot= Wbot (profil T) + Wbot (profil L)

= 9957,4138 cm

³

+ 10537,562 cm

³

= 20494,9758 cm

³

2). Total Wtop = Wtop (profil T) + Wtop (profil L)

= 2601,4865 cm

³

+ 1527,8712 cm

³

= 4129,3577 cm

³

Perhitungan profil L

Input Web Frame

Al = 1500 mm

At = 10 mm

Bl = 10 mm

Bt = 300 mm

Cl = 100 mm

Ct = 10 mm

Dimana:

Y₁= At / 2 (cm) A₁= Al x At (cm²) Y₂= At + (Bt / 2) (cm) A₂= Bl x Bt (cm²) Y₃= At + Bt + (Ct /2) (cm) A₃= Cl x Ct (cm²)

Ay₁= A₁x Y₁ (cm³) lo 1= Al x At³ /12 (cm⁴) Ay₂= A₂x Y₂ (cm³) lo 2= Bl x Bt³ /12 (cm⁴) Ay₃= A₃x Y₃ (cm³) lo 3= Cl x Ct³ /12 (cm⁴)

Dimana :

Al : Panjang plat ikut (mm) At : Tebal plat ikut (mm)

Bl : Tebal web (mm)

Bt : Panjang web (mm) Cl : Panjang flange (mm) Ct : Tebal flange (mm)

No Item Dimension y A Ay Ay2 lo

(cm) (cm) (cm) (cm²) (cm³) (cm⁴) (cm⁴)

1 A 150.00 x 1.00 0.50 150.00 75.00 37.50 12.50

2 B 1.00 x 30.00 16.00 30.00 480.00 7680.00 2250.00

3 C 10.00 x 1.00 31.50 10.00 315.00 9922.50 0.83

Total 190.00 870.00 17640.00 2263.33

 Result of L profile

Neutral axis, from bottom (yG) = total Ay/ total A

= 4,58 cm

Inertia = total Ay

₂

+ total lo

= 19903,33 cm

⁴

Inertia Total = Inertia – A x (yG

²

)

= 15919,65 cm

⁴

Wbot = Inertia total/ yG

= 3476,70 cm

³

Wbot Total = Wbot x 6 (profil L)

= 20860,23 cm

³

Wtop = Inertia total/ (At + Bt + Ct – yG)

= 580,56 cm

³

Wtop Total = Wtop x 6 (profil L)

= 3483,3781 cm

³

Perhitungan deck long

Input Deck Long

Al = 1000 mm

At = 10 mm

Bl = 8 mm

Bt = 75 mm

Cl = 75 mm

Ct = 8 mm

Dimana:

Y₁= At / 2 (cm) A₁= Al x At (cm²) Y₂= At + (Bt / 2) (cm) A₂= Bl x Bt (cm²) Y₃= At + Bt + (Ct /2) (cm) A₃= Cl x Ct (cm²)

Ay₁= A₁x Y₁ (cm³) lo 1= Al x At³ /12 (cm⁴) Ay₂= A₂x Y₂ (cm³) lo 2= Bl x Bt³ /12 (cm⁴) Ay₃= A₃x Y₃ (cm³) lo 3= Cl x Ct³ /12 (cm⁴)

Dimana :

Al : Panjang plat ikut (mm) At : Tebal plat ikut (mm)

Bl : Tebal web (mm)

Bt : Panjang web (mm) Cl : Panjang flange (mm) Ct : Tebal flange (mm)

No Item Dimension y A Ay Ay₂ lo

(cm) (cm) (cm) (cm²) (cm³) (cm⁴) (cm⁴)

1 A 100.00 x 1.00 0.50 100.00 50.00 25.00 8.33

2 B 0.80 x 7.50 4.75 6.00 28.50 135.38 28.13

3 C 7.50 x 0.80 8.90 6.00 53.40 475.26 0.32

Total 112.00 131.90 635.64 36.78

 Result of deck long

Neutral axis, from bottom (yG) = total Ay/ total A

= 1,18 cm

Inertia = total Ay

₂

+ total lo

= 672,41 cm

⁴

Inertia Total = Inertia – A x (yG

²

)

= 517,08 cm

⁴

Wbot = Inertia total/ yG

= 439,07 cm

³

Wbot Total = Wbot x 24 (profil L)

= 10537,562 cm

³

Wtop = Inertia total/ (At + Bt + Ct – yG)

= 63,66 cm

³

Wtop Total = Wtop x 24 (profil L)

= 1527,8712 cm

³

Web Frame

L = 2500 mm

L² = 6250000 mm²

L² = 6,25 m²

q = 73,575 kN/m² q = 73575 N/m² M = 1/12 q L²

M = 38320,31 N/m

σ

yield

= 235 N/mm²

σ

izin

=

σ yield/

(Sf x k)

σ

izin

= 235/ (1,5 x 1) N/mm² σ

izin

= 156,67 N/mm² σ

u

= 400 N/mm²

σ = M/ W W = M/ σ

W = 244597,74 mm³ W = 244,60 cm³

W = 300x100x10

web frame

Untuk beban 73,575 kN/m

²

dengan actual modulus yang diminta adalah 244,60 cm

³

,

sedangkan pada actual modulus yang di desain adalah 580 cm

³

. Jadi perhitungan modulus

tersebut tepat pada geladak.

Deck Long

L = 1500 mm

L² = 2250000 mm²

L² = 2,25 m²

q = 44,145 kN/m² q = 44145 N/m² M = 1/12 q L²

M = 8277,19 N/m

σ

yield

= 235 N/mm²

σ

izin

=

σ yield/

(Sf x k)

σ

izin

= 235/ (1,5 x 1) N/mm² σ

izin

= 156,67 N/mm² σ

u

= 400 N/mm²

σ = M/ W W = M/ σ

W = 52833,11 mm³ W = 52,83 cm³ W = 75x75x8

deck long

Untuk beban 44,145 kN/m

²

dengan actual modulus yang diminta adalah 52,83 cm

³

,

sedangkan pada actual modulus yang di desain adalah 63,66 cm

³

. Jadi perhitungan modulus

tersebut tepat pada geladak.

Berat total grab = 4,5 ton Panjang bengkel = 13,5 meter Panjang = 7 meter Lebar bengkel = 15 meter

Lebar = 2 meter

Letak = tepi/ pinggir geladak

Geladak untuk menyangga grab mempunyai tegangan maksimum sebesar 7,07 N/mm

²

, dan mengalami deformasi sebesar 3,04x10

^-1

mm .

Rumus :

Tegangan ijin material = yield/ (Sf x k)

= 235/ ( 1,5 x 1)

= 156,67 N/mm

²

Tegangan maksimum beban < Tegangan ijin material

7,07 N/mm

²

< 156,67 N/mm

²

Berat total wheel loader = 18 ton Lebar = 3 meter

Panjang = 5 meter Letak = tengah (centre) geladak

Setelah dilakukan analisa, geladak yang menerima beban dari wheel loader memiliki tegangan maksimum sebesar 2,37x10

¹

N/mm

²

, dan mengalami deformasi sebesar 1,48 mm.

Tegangan maksimum beban < Tegangan ijin material

2,37x10

¹

N/mm

²

< 156,67 N/mm

²

Berat total = 7 ton Lebar = 3,8 meter

Panjang = 5 meter Letak = tepi/pinggir geladak

Tegangan maksimum beban < Tegangan ijin material 3,68x10

¹

N/mm

²

< 15,67 N/mm

²

Geladak mampu menahan beban dari dozer dengan tegangan maksimum sebesar 3,68x10

¹

N/mm

²

, dan tidak melebihi dari tegangan ijin material.

Geladak juga mengalami deformasi

sebesar 1,42x10

¹

mm.

Berdasarkan pada perhitungan modulus pada deck dan analisa alat berat terhadap bengkel geladak, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1.

Pada deck menggunakan Profile L dan deck long. Web frame berupa profil L di dapatkan actual modulus yang diminta adalah 244,60 cm

³

, sedangkan actual modulus yang di desain adalah 580 cm

³

. Sedangkan, pada deck long actual modulus yang diminta adalah 52,83 cm

³

, sedangkan actual modulus yang di desain adalah 63,66 cm

³

2.

Bengkel geladak mampu menyangga alat berat Grab sebesar 4,5 ton dengan

tegangan maksimum sebesar 7,07 N/mm

²

, untuk bengkel yang menerima beban

dari wheel loader dengan berat 18 ton memiliki tegangan maksimum sebesar

2,37x10

¹

, dan pada bengkel yang menyangga dozer dengan berat 7 ton

memiliki tegangan maksimum sebesar 3,68x10

¹

.