1
“ANALISA TEGANGAN GESER PADA STRUKTUR KAPAL BULK CARRIER”
Totok Yulianto, S.T, M.T*, Nevi Eko Yuliananto***Staf Pengajar Jurusan Teknik Perkapalan **Mahasiswa Jurusan Teknik Perkapalan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Sukolilo-Surabaya 60111
ABSTRAK
Dalam penelitian ini, dilakukan perhitungan tegangan geser secara analisa manual dan metode elemen hingga sesuai dengan regulasi common structural rules (CSR) bulk carriers. Pemodelan elemen hingga untuk perhitungan tegangan geser menggunakan software MSC PATRAN sebagai pre processor dan MSC NASTRAN sebagai processor. Kapal yang dijadikan studi kasus adalah kapal bulk carrier 8665 DWT dengan L =111.41 m. Karena panjang kapal lebih dari 90 m (L ≥ 90 m), dilakukan pemeriksaan kekuatan kapal dari kriteria tegangan geser yang disyaratkan oleh regulasi CSR bulk carriers, yakni 120/k N/mm2 (153.8462 N/mm2). Hasil dari penelitian ini adalah terdapat bagian konstruksi yang mengalami tegangan geser terbesar yang melebihi kriteria, yakni : pada posisi pelat sisi tegangan geser menjadi 818 N/mm2 terjadi pada kondisi pembebanan-5/ Deepest Ballast R1 (hogging), pada posisi center girder tegangan geser menjadi 186 N/mm2 terjadi pada kondisi pembebanan-6/ Multi Port-3 H1 (sagging) dan kondisi pembebanan-13/ Heavy Ballast H1 (sagging), pada posisi side girder 3500 tegangan geser menjadi 186 N/mm2 terjadi pada kondisi pembebanan-13/ Heavy Ballast H1 (sagging). Pada konstruksi yang teganganya melebihi batas dilakukan penebalan pelat, yakni : pada posisi pelat sisi tegangan geser menjadi 115 N/mm2 setelah penebalan pelat 24 mm. Pada posisi center girder tegangan geser menjadi 93.4 N/mm2 setelah penebalan pelat 29 mm. Pada posisi side girder 3500, tegangan geser menjadi 92.6 N/mm2 setelah penebalan pelat 28.8 mm. Perbedaan terjadi karena analisa dengan metode elemen hingga, dipengaruhi EDW/ Equivalent Design Wave (beban H, F, R, P) atau gabungan antara variasi beban gelombang dan variasi beban muatan. Sedangkan analisa dengan perhitungan manual, hanya dipengaruhi oleh variasi muatan (loading pattern) yang diselesaikan mulai dari penyebaran berat kapal, kekuatan memanjang, shear flow, yang akhirnya didapatkan besarnya shear stress pada penampang yang mengalami shear force terbesar.
Kata kunci : CSR, bulk carrier, tegangan geser.
1. PENDAHULUAN.
Dalam bidang kekuatan struktur kapal, kita perlu memperhitungkan tegangan maksimum yang terjadi pada kapal Bulk Carrier. Karena kapal bulk carrier merupakan kapal full displacemen dengan muatan curah sehingga perlu adanya perhatian khusus dalam analisa tegangan geser. Tegangan disini bisa diakibatkan karena gaya lintang (shear force) dan momen puntir (torsi).
Selain itu, dalam penelitian ini, diambil studi kasus untuk kapal Bulk Carrier 8665 DWT dengan L = 111.41 m. Karena panjang kapal lebih dari 90 m ( L ≥ 90 m), dilakukan pemeriksaan kekuatan kapal dari kriteria tegangan geser yang disyaratkan oleh regulasi Common Structural Rules for Bulk Carrier. Yang kedua, desain konstruksi yang telah ada belum tentu memenuhi sebelum dilakukan pemeriksaan tegangan geser ijin dengan berdasarkan CSR.
Dalam pemodelan FE analisys software yang dipakai adalah MSC PATRAN sebagai Pre Processor dan MSC NASTRAN sebagai Processor.
Beberapa tujuan dalam penelitian ini adalah menentukan tegangan geser pada shear force dan momen torsi maksimum, membandingkan tegangan geser perhitungan manual dan FE analisys dengan tegangan geser yang diijinkan oleh CSR, Mendapatkan alternatif dalam merancang konstruksi kapal apabila mengalami tegangan geser yang melebihi persyaratan CSR.
2. TINJAUAN PUSTAKA.
Model elemen hingga yang baik secara umum dapat memberikan hasil untuk evaluasi kekuatan dari konstruksi. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan model 3 dimensi pada daerah tengah kapal (midship section). Langkah-langkah permodelan perhitungan metode elemen hingga untuk konstruksi pada tengah kapal (midship section) dari bulk carrier sesuai dengan regulasi Common Structural Rule for Bulk Carrier.
2 2.1 Lingkup Model.
Menurut CSR for Bulk Carrier Chapter 7, section 2, 2.2.1 memberikan informasi bahwa pemodelan kapal dilakukan pada tiga cargo hold yang berada di tengah kapal beserta ke empat sekat melintang dan stoolnya termasuk juga web frame dan semua bentuk konstruksi yang ada pada bagian tersebut. Pemodelan dilakukan secara utuh baik sisi port side atau star board karena pembebanan yang ada pada regulasi ini tidak simetris.
2.2 Kondisi Batas.
Sesuai dengan regulasi CSR untuk
kondisi batas diberikan pada independent point
di kedua ujung model sesuai dengan tabel 1 dan
tabel 2
(Sumber : CSR Bulk Carriers).
Independent point adalah titik pusat grafitasi
dari model pada daerah tersebut. Untuk node
yang berada disekeliling independent point
didefenisikan sebagai rigid link.
Tabel 1. Rigid Link pada kedua ujung model.
Tabel 2. Independent Point pada kedua ujung model.
2.3 Shear Stress pada Penampang MultiCell (Owen, F,Huges. 1983).
Secara umum, shear stress dapat didefinisikan ke dalam persamaan 1:
Dimana,
Q : shear force
I : momen inersia penampang t : tebal pelat
y : jarak titik berat luasan sampai sumbu netral axis
s : panjang pelat yang ditinjau
Setiap penampang tertutup dirubah menjadi penampang terbuka dengan memotong pada salah satu ujung dari penampang tertutup tersebut. Tiap cabang shear flow 0 pada ujung cabangnya. Moment pertama m dapat dihitung dengan persamaan 2 untuk membedakan nilai m dengan cut section diberikan simbol m*.
Sehingga besarnya nilai dari shear flow disimbolkan sebagai q* menjadi.
Dan luasan shear flow untuk koreksi shear flow untuk satu komponen penampang tertutup dapat diselesaikan dengan cara simpson, sebagai berikut :
∫(q*/t) ds = ∑(q*.fs).s / 3.t
Koreksi shear flow untuk satu komponen tertutup adalah :
∫(1/t)ds
Sehingga koreksi shear flow keseluruhan komponen tertutup dapat diselesaikan dengan integral tertutup.
∮(1/t)ds
Dan luasan shear flow untuk koreksi shear flow untuk keseluruhan komponen penampang tertutup dapat diselesaikan dengan cara integral tertutup, sebagai berikut :
∮(q*/t)ds
Sehingga dari persamaan 7 dan 8 menjadi persamaan shear flow koreksi untuk suatu penampang tertutup: (9)
∮(q1/t)ds + ∮(q2/t)ds + … + ∮(qN/t)ds = -∮(q*/t)ds Kemudian dilakukan penjumlahan antara shear flow sebelum koreksi (pers.4) dan shear flow koreksi (pers.9), menjadi :
Apabila arah shear flow sebelum koreksi berlawanan dengan arah shear flow koreksi, maka tanda (+) menjadi (-).
2.4 Shear Stress akibat Momen Torsi (Owen, F, Huges. 1983).
Yang perlu diketahui untuk perhitungan tegangan geser akibat torsi adalah, bahwa sudut puntir (θ’) disemua komponen konstruksi adalah (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (10)
3 sama. Pada umumnya torsi di setiap penampang terbuka atau tertutup berasal dari persamaan turunan pertama dari θ’ = dθ/dx.
Open Section.
persamaan konstanta torsional St. Venant ditunjukkan ke dalam persamaan sebagai berikut :
(11) (12) Dimana, Lm adalah lebar pelat yang dianalisa pada penampang melintang kapal. Dan t adalah tebal pelat yang dianalisa. Shear stress di setiap titik adalah maksimum pada permukaan terluar dan nol (0) pada pertengahan tebal.
Close Section.
Persamaan sudut puntir untuk ditunjukkan ke dalam persamaan sebagai berikut :
(13) Shear flow untuk momen torsi didapat dari persamaan sebagai berikut :
(14) Sehingga, didapat shear stress dengan persamaan
(15)
3. METODOLOGI.
Dalam penelitian ini digunakan metode analisa secara manual dan analisa elemen hingga yang tahapan-tahapannya adalah sebagai berikut:
Studi literature.
Studi kasus pada kapal Bulk Carrier dengan kapasitas muatan 8665 DWT.
Analisa pemodelan elemen hingga dengan model 3 ruang muat kapal.
Analisa dengan perhitungan manual. Perhitungan kekuatan memanjang.
Perhitungan momen torsi digunakan rumus pendekatan berdasarkan BKI dan CSR yang terbesar diambil.
Dari momen torsi dan shear force didapatkan tegangan geser yang didapat dari rumus Owen F. Huges (1983).
Kemudian dari hasil analisa FEM dan Manual dibandingkan dengan tegangan geser yang diijinkan oleh CSR.
4. PEMBEBANAN ELEMEN HINGGA.
Desain kondisi pembebanan elemen hingga pada Common Structural Rules for Bulk Carrier (chapter 4, Appendix 2) mempunyai 26 macam kondisi pembebanan untuk analisa kekuatan memanjang.
Disetiap kondisi pembebanan dipengaruhi oleh ekivalen desain gelombang atau equivalent design wave (EDW) yaitu besarnya harga gaya tekan yang diterima konstruksi kapal (hull girder) akibat respon dari gelombang air laut. EDW mempunyai empat macam kondisi yaitu
EDW ”H” adalah kondisi dimana gelombang reguler yang berlawanan dengan arah layar kapal menyebabkan vertikal bending momen maximum. Terdiri dari H1 untuk sagging dan H2 untuk hogging
EDW ”F” adalah kondisi dimana gelombang reguler yang searah dengan arah layar kapal menyebabkan vertikal bending momen maximum. Terdiri dari F1 untuk sagging dan F2 untuk hogging.
EDW ”R” adalah kondisi dimana gelombang reguler mengakibatkan roll maximum. Terdiri dari R1 untuk sagging dan R2 untuk hogging. EDW ”P” adalah kondisi dimana gelombang reguler mengakibatkan tekanan hidrostatik pada garis air maximum. Terdiri dari P1 untuk sagging dan P2 untuk hogging.
4.1 Beban Eksternal Air Laut.
Total dari beban tekan luar dalam kN/m2 adalah akumulasi dari tekanan hidrostatik dan tekanan hidrodinamika yang dipengaruhi oleh load case H1, H2, F1, F2, P1, P2, R1 dan R2.
P = Ps + Pw Dimana,
Ps : Tekanan Statis Air Laut Pw : Tekanan Dinamis Air Laut
Beban tekan hidrostatik dapat dihitung dengan persamaan pada tabel 3 berikut:
Tabel 3. Persamaan Tekanan Hidostatik.
3 3 m L t J J t T . S i i t dS q GA ... 2 1 2 2 4 1 T A q i i i t q (16)
4 Sedangkan tekanan hdrodinamika terdiri dipengaruhi oleh ekivalen desain gelombang H, F, R dan P. Sehingga persamaannya sebagai berikut : Tekanan Hidrodinamika untuk Load Cases H1 & F2.
Tekanan hidrodinamika pH dan pF untuk load case H1, H2, F1 dan F2 dalam satuan kN/m2 dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini :
Tabel 4. Persamaan Tekanan Hidrodinamika H dan F.
Dimana,
(17) |2y|/B ≤ 1.0 dan z adalah lebih kecil daripada TLC
Tekanan Hidrodinamika untuk Load Case R1. Tekanan hidrodinamika untuk load case R1 disetiap titik pada lambung kapal dibawah garis air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini :
(18) Tekanan Hidrodinamika untuk Load Case P1. Tekanan hidrodinamika untuk load case P1 dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini :
Tabel 5. Persamaan Tekanan Hidrodinamika P1.
(19) 4.2 Beban Internal untuk Muatan Kering.
Total dari beban tekan ruang muat dalam kN/m2 adalah akumulasi dari tekanan ruang muat
pada kondisi air tenang dan tekanan ruang muat yang dipengaruhi oleh load case H1, H2, F1, F2, P1, P2, R1 dan R2.
(20)
Dimana,
Pcs : beban tekan ruang muat pada kondisi air tenang, kN/m2.
Pcw : beban tekan ruang muat pada kondisi air gelombang, kN/m2.
Untuk menghitung besarnya beban tekan (Pcs) pada ruang muat pada kondisi air tenang adalah dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
(21) Beban tekan ruang muat (Pcw) pada kondisi desain gelombang dalam kN/m2, dapat
dihitung dengan persamaan berikut : Untuk Load case H :
(22) Untuk Load case F :
(23) Untuk Load cases R dan P :
(24) 4.3 Beban Internal Cairan pada Tangki.
Seperti halnya beban tekan ruang muat, beban tekan pada tangki merupakan penjumlahan dari tekanan cairan tangki pada kondisi air tenang dan tekanan cairan tangki saat kapal dipengaruhi oleh desain gelombang, load case H1, H2, F1, F2, P1, P2, R1 dan R2. Untuk cairan yang dimaksud bisa berupa ballast, air tawar, bahan bakar tergantung dengan fungsinya.
Pb = Pbs + Pbw Dimana,
pBS : Beban tekan cairan pada tangki kondisi
air tenang, kN/m2.
pBW : Beban tekan cairan pada tangki kondisi
gelombang, kN/m2.
Beban tekan cairan pada tangki pada kondisi air tenang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
(26) (27) Beban tekan cairan pada tangki pada kondisi air gelombang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
Untuk load case H :
(28) (25)
5 Untuk load case F :
Pbw = 0 Untuk load cases R dan P :
(29) Semua harga beban tekanan diatas akan di-inputkan kedalam FE model sesuai dengan loading pattern.
5. PEMBEBANAN ANALISA MANUAL.
Selain dilakukan analisa dengan pemodelan elemen hingga, dilakukan analisa dengan perhitungan manual baik itu tegangan geser akibat gaya geser (shear force) dan momen torsi. Dalam perhitungan analisa manual ini, digunakan kondisi pembebanan berdasarkan regulasi CSR bulk carrier chapter 4, appendix 2.
5.1 Tegangan geser akibat gaya geser (shear
force).
Berdasarkan penjelasan bab 2 mengenai kekuatan memanjang kapal, maka diperoleh hasil shear force dan bending momen. Untuk perhitungan kekuatan memanjang digunakan bantuan software hydromax, bertujuan untuk mengetahui kondisi keseimbangan kapal/ trim kapal pada setiap kondisi pembebanan muatan. Dalam software tersebut, di-inputkan distribusi berat dan titik berat kapal total (LWT+DWT) di setiap pembagian station.
Pola pembebanan SlackLoad.
Berdasarkan CSR bulk carrier, pada kondisi ini semua ruang muat terisi penuh dengan massa jenis muatan sesuai desain 1.35 ton/m3 dengan massa
muatan tiap ruang muat tetap. Dalam hal ini, pada ruang muat 4 diisi muatan dengan kuantitas 50% dari massa muatan penuh ruang muat 4.
Tabel 6. Massa muatan LC Slack load.
CH M ρc ton ton/m^3 CH1 933.8392 3 CH2 1867.678 3 CH3 1867.678 3 CH4 1830.804 3 CH(total) 6500 3
Gambar 1. Ilustrasi pembebanan LC slack load.
Shear force maksimum terjadi pada daerah 25.334 m dari AP (station 10).
Qsw-max = -1883.8 kN pada 25.334 m dari AP. Qwv = -6073.800616 kN pada x/L = 0.25 (untuk negative shear force).
QT = Qsw-max + Qwv
= -1883.8 + -6073.800616 = -7957.6 kN pada x/L = 0.25
Shear Flow sebelum Koreksi.
Perhitungan Shear flow dilakukan pada setengah model (karena simetris). Shear flow pada penampang tertutup (close section) dihitung dengan terlebih dahulu memotong penampang sehingga menjadi penampang terbuka (open section).
Gambar 2. Perjanjian tanda.
Tabel 7. Tabulasi shear flow sebelum koreksi.
6 Shear Flow Koreksi.
Kemudian dari cut cell tersebut dikoreksi untuk penampang tertutup, kecuali pada penampang yang memang terbuka (misal : pelat sisi) tidak perlu dilakukan koreksi untuk penampang tertutup.
Tabel 8. Tabulasi shear flow koreksi.
Gambar 4. Plot shear flow koreksi.
Sehingga dengan cara perhitungan yang sama, diperoleh nilai shear flow koreksi di setiap penampang (cincin) tertutup:
Shear Flow Total.
Setelah dilakukan perhitungan shear flow untuk potongan penampang terbuka dan koreksi untuk penampang tertutup, diperoleh shear flow total :
Tabel 9. Tabulasi shear flow total.
Gambar 5. Plot shear flow total.
Untuk pola pembebanan yang lain, perhitungan shear flow dilakukan dengan cara yang sama. 5.2 Tegangan Geser akibat Momen Torsi.
Untuk perhitungan momen torsi maksimum digunakan persamaan Mwtmax (BKI sect 5, 3.5), persamaan Mwt (BKI sect 5, 3.5) dan persamaan Mwt (CSR Bulk carrier) yang terbesar diambil sebagai nilai Mx (momen torsi). Penampang yang dilakukan analisa adalah daerah midship section.
Dalam tugas akhir ini dihitung horizontal shear flow karena sebagai dasar untuk mendapatkan shear center, yaitu titik dimana sebagai acuan lengan dari horizontal shear force (ez), sedangkan lengan dari vertikal shear force (ey) adalah 0 karena penampang adalah simetri. Atau dapat diartikan titik pertemuan Vy dan Vz.
Sehingga dari hasil horizontal shear flow diatas, dapat dicari letak shear center.
7 Shear stress torsional dapat dihitung dengan terlebih dahulu mencari sudut puntir (α), dimana sudut puntir di setiap komponen konstruksi adalah sama.
Gambar 6. Perjanjian tanda.
Tabel 11. Tabulasi shear flow torsi (total).
6. ANALISA DAN PEMBAHASAN.
Sesuai dengan metodologi pada bab 3, pembebanan pada penelitian ini dilakukan dengan 2 (dua) metode, yaitu FE analysis dan analisa manual. Hasil tegangan geser (shear stress) dari kedua pembebanan tersebut akan dilakukan pemeriksaan tegangan geser yang diijinkan CSR bulk carriers.
6.1 Kriteria Diterima Konstruksi untuk Tegangan Geser.
Tegangan ijin untuk analisa konstruksi kapal tidak boleh melebihi dari 120/k N/mm2.
Sehingga tegangan ijin untuk konstruksi kapal Bulk Carrier 8665 DWT adalah :
τ = 120/0.78 = 153.8462 N/mm2
6.2 Analisa Model Elemen Hingga.
Setelah model elemen hingga diberikan pembebanan dan kondisi batas yang ditentukan oleh regulasi CSR bulk carriers, maka kita dapat melakukan analisa dengan software Nastran 2010, yakni :
Tabel 12. Hasil analisa elemen hingga.
Dari hasil analisa diatas dilakukan penambahan ketebalan pada konstruksi yang tidak memenuhi kriteria . Penggantian ketebalan yakni sebagai berikut :
8 Tabel 13. Analisa penguatan konstruksi.
6.3 Analisa perhitungan shear stress dengan manual.
Dilakukan analisa dengan melakukan pemeriksaan tegangan geser yang diijinkan oleh regulasi CSR bulk carrier, dengan batas ijin sebesar 153.8462 N/mm2.
Pola Pembebanan Slack Load.
Evaluasi dari hasil analisa Perhitungan manual shear stress adalah tidak ada bagian konstruksi yang melebihi batas criteria yang diijinkan CSR Bulk Carrier. Shear stress terbesar pada bagian pelat sisi, sebesar 48.977 N/mm2.
Tabel 14. Pemeriksaan Shear stress. q Shear Stress (τ) Criteria (N/mm2) CSR (153.8462 N/mm2) q1-2 2.96E+00 accepted 3.06E+00 accepted 9.01E+00 accepted q2-3 6.43E+00 accepted 9.85E+00 accepted 1.32E+01 accepted
Untuk pola pembebanan lainnya, dilakukan cara yang sama seperti diatas.
Shear Stress akibat Moment Torsi.
Dalam analisa ini, terdapat bagian konstruksi bulk carrier yang mengalami tegangan geser yang melebihi batas pada daerah bukaan palkah sebesar 232.4537 N/mm2. Sehingga perlu penguatan
konstruksi pada daerah bukaan palkah tersebut. Tabel 15. Shear stress sebelum penguatan.
9 6.4 Analisa Perbandingan Shear Stress Manual
dan Metode Elemen Hingga.
Sesuai yang telah dijelaskan pada bab 3 sebelumnya, bahwa dalam penelitian ini setelah mendapatkan hasil dari shear stress dengan analisa manual dan shear stress analisa elemen hingga. Maka, selanjutnya dilakukan analisa perbandingan dari kedua hasil tersebut. Sehingga, dari perbandingan kedua hasil tersebut akan didapatkan beberapa perbedaan yang mengakibatkan besarnya shear stress berbeda.
Tabel 17. Analisa perbandingan.
Dari tabel hasil perbandingan diatas, dapat diketahui bahwa shear stress hasil analisa metode elemen hingga lebih besar atau ekstrim daripada analisa secara manual. Hal ini dikarenakan pembebanan elemen hingga yang disyaratkan oleh
regulasi CSR lebih ekstrim. Pembebanan pada CSR dipengaruhi oleh EDW (ekivalen desain wave), sehingga lebih bersifat dinamis. Selain itu, kondisi pembebanan elemen hingga lebih banyak yakni 26 kondisi pembebanan. Sedangkan kondisi pembebanan analisa manual sebanyak 14 kondisi pembebanan. Perbedaan kondisi pembebanan ini terjadi karena untuk pembebanan elemen hingga dipengaruhi EDW (beban H, F, R, P) atau gabungan antara variasi beban gelombang dan variasi beban muatan sedangkan pembebanan analisa manual hanya dipengaruhi oleh variasi muatan (loading pattern) yang diselesaikan mulai dari penyebaran berat kapal, kekuatan memanjang, shear flow, yang akhirnya didapatkan besarnya shear stress pada penampang yang mengalami shear force terbesar. Namun, kesamaan dari kedua metode tersebut adalah dari semua kondisi pembebanan, bagian konstruksi yang mengalami tegangan geser terbesar adalah pada bagian pelat sisi. Hal ini dikarenakan, pelat sisi merupakan bagian konstruksi yang terbuka (open section), sehingga tidak ada pengurangan koreksi shear flow untuk penampang terbuka. Selain itu kapal Bulk Carrier 8665 DWT ini dirancang dengan single skin, sehingga apabila dikenai beban ekstrim maka akan terjadi shear stress terbesar.
7. KESIMPULAN.
Dari hasil perhitungan menggunakan metode elemen hingga dengan permodelan dan analisa perhitungan manual, pembebanan dan kondisi batas sesuai dengan ketentuan Common Structural Rule for Bulk Carriers dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
a. Perbedaan yang terjadi antara analisa metode elemen hingga berdasarkan CSR bulk Carriers dan analisa perhitungan manual, terjadi karena perbedaan jenis pembebanan.
b. Untuk analisa dengan metode elemen hingga, dipengaruhi EDW (beban H, F, R, P) atau gabungan antara variasi beban gelombang dan variasi beban muatan.
c. Untuk analisa dengan perhitungan manual, pembebanan analisa manual hanya dipengaruhi oleh variasi muatan (loading pattern) yang diselesaikan mulai dari penyebaran berat kapal, kekuatan memanjang, shear flow, yang akhirnya didapatkan besarnya shear stress pada penampang yang mengalami shear force terbesar. Sehingga, analisa dengan perhitungan manual tidak sesuai lagi digunakan dalam analisa tegangan geser ini.
10 d. Untuk analisa dengan metode elemen hingga,
terdapat bagian konstruksi yang mengalami tegangan geser terbesar yang melebihi criteria regulasi CSR bulk carrier, yakni :
Pada posisi pelat sisi, tegangan geser menjadi 818 N/mm2 terjadi pada kondisi
pembebanan-5/ Deepest Ballast R1 (hogging).
Pada posisi center girder, tegangan geser menjadi 186 N/mm2 terjadi pada kondisi
pembebanan-6/ Multi Port-3 H1 (sagging) dan kondisi pembebanan-13/ Heavy Ballast H1 (sagging).
Pada posisi side girder 3500, tegangan geser menjadi 186 N/mm2 terjadi pada kondisi
pembebanan-13/ Heavy Ballast H1 (sagging). e. Untuk analisa tegangan geser akibat beban gaya lintang (shear force) dengan perhitungan manual, tidak terdapat bagian konstruksi yang mengalami tegangan geser terbesar yang melebihi criteria regulasi CSR bulk carrier. Tegangan geser terbesar pada posisi pelat sisi sebesar 94.547 N/mm2 tejadi pada kondisi
pembebanan-8 (Multi port-4).
f. Untuk analisa tegangan geser akibat beban momen torsi dengan perhitungan manual, terdapat bagian konstruksi yang mengalami tegangan geser terbesar yang melebihi criteria regulasi CSR bulk carrier, yakni :
Pada posisi pelat geladak utama, pelat ambang palkah, dan pelat topside, tegangan geser menjadi 232.454 N/mm2.
Pada posisi pelat lajur sisi atas, tegangan geser menjadi 193.711 N/mm2.
Pada pelat lajur bilga, tegangan geser menjadi 192.938 N/mm2.
g. Untuk analisa dengan metode elemen hingga, pada konstruksi yang mengalami tegangan geser melebihi batas criteria CSR dilakukan penebalan pelat sehingga tegangan geser turun menjadi :
Pada posisi pelat sisi, tegangan geser menjadi 115 N/mm2 setelah penebalan pelat 24 mm
terjadi pada kondisi pembebanan-5/ Deepest Ballast R1 (hogging).
Pada posisi center girder, tegangan geser menjadi 93.4 N/mm2 setelah penebalan pelat
29 mm terjadi pada kondisi pembebanan-6/ Multi Port-3 H1 (sagging) dan kondisi pembebanan-13/ Heavy Ballast H1 (sagging). Pada posisi side girder 3500, tegangan geser menjadi 92.6 N/mm2 setelah penebalan pelat
28.8 mm terjadi pada kondisi pembebanan-13/ Heavy Ballast H1 (sagging).
h. Untuk analisa tegangan geser akibat beban momen torsi, pada konstruksi yang mengalami tegangan geser melebihi batas criteria CSR dilakukan penebalan pelat sehingga tegangan geser turun menjadi :
Pada posisi pelat geladak utama, pelat ambang palkah, dan pelat topside, tegangan geser menjadi 72.324 N/mm2 setelah
penebalan pelat 30 mm.
Pada posisi pelat lajur sisi atas, tegangan geser menjadi 80.36 N/mm2 setelah
penebalan pelat 27 mm.
Pada pelat lajur bilga, tegangan geser menjadi 64.664 N/mm2 setelah penebalan
pelat 36 mm.
i. Dari analisa hasil tegangan geser secara keseluruhan, pembebanan yang disyaratkan oleh regulasi CSR dapat menghasilkan desain konstruksi kapal yang lebih kuat dan lebih aman untuk berlayar pada kondisi ekstrim (Samudra Atlantik Utara).
8. DAFTAR PUSTAKA.
IACS. (2010). “IACS Common Structural Rules for Bulk Carriers”. UK, 1 July 2010. RINA, Italy.
BKI, (2009). “Edition 2008 Volume II –Rules for Hull”, Biro Klasifikasi Indonesia, Indonesia.
Faires, V. M, (1965). “Design of Machine Elements”, MacMillan Company, USA. Hughes, F.O. (1983). “Ship Structural Design”.
John Wiley & Son, New York.
Kyokai, N. (2002). “Guidelines for Bulk Carrier Structure”, ClassNK, Japan.
Rawson, K.J., Tupper, E.C. (1994). “Basic Ship Theory”, fourth edition, Longman Scientifice Technical, USA.
Riyadi, S. (2006). “Analisa Hull Girder pada Kapal Box Shape Bulk Carrier (BSBC) 50.000 DWT Menggunakan Metode Elemen Hingga”, Tugas Akhir, ITS, Surabaya. Zakky, A. (2008). “Perkiraan Umur Konstruksi
Kapal dengan Analisa Fatigue: Study Kasus pada Kapal Bulk Carrier 50.000 DWT”, Tugas Akhir, ITS, Surabaya.
