4 KAJIAN STRUKTUR KAPAL
4.1. Pendahuluan 4.1.1. Latar Belakang
Struktur bangunan harus memenuhi syarat kekuatan, kekakuan dan stabilitas. Struktur kapal yang menerima semua gaya luar dan gaya dalam yang bekerja pada kapal tersebut.
Gaya dalam yang bekerja pada struktur kapal yaitu 1) Beban tetap terdiri dari
(1) Muatan tetap yaitu berat sendiri kapal, berat alat tangkap, berat perlengkapan keselamatan dan kesehatan
(2) Muatan sementara antara lain 1} Berat perbekalan.
2} Berat nelayan atau penumpang kapal. 3} Berat bahan bakar : minyak oli 910 kg/m3. 4} Berat air tawar :1000 kg/m3.
5} Berat es.
6} Hasil tangkapan.
2) Beban sementara yaitu beban tetap ditambah ombak.
Dari studi pustaka menunjukkan memperkirakan berat kapal ringan (pendekatan awal). Dengan cubic number (CUNO) dinyatakan LOA/WLL =12,5 m CUNO diperkirakan =95 m3. berdasarkan tersebut maka :
(1) Perlengkapan = 50 kg /m3 CUNO (2) Machinery =15 kg /m3 CUNO
Tambahan berat yang biasa diiizinkan 7-10%. Berat lainnya dapat dinilai : (1) BBM: konsumsi keseluruhan 0,19 kg/HP/jam dan 100HP/motor
diasumsikan untuk fishing trip 10 hari. Sehingga jumlah total =4560 kg (4-5 ton).
(2) Air bersih : 10 l/orang /hari jumlah jadi berat air bersih 500 l=0,5 ton. (3) Persediaan (Provision) :5kg/orang /hari. Total jadi 250 kg .
(5) Alat tangkap dinyatakan 0,5 ton.
(6) Hasil tangkapan 0,5 t/m3, beban diterima gading-gading. (7) Es : 5 ton pada saat berangkat, beban diterima gading-gading. (8) Perbekalan untuk mesin, beban diterima gading-gading. (9) Mesin dan perlengkapan mesin, beban diterima gading-gading.
Peralatan merupakan keperluan yang menjadi satu kesatuan dengan kebutuhan nelayan Power take-offs dan winch drives : medium dan high
pressure system 105-210 kgf/cm2 digunakan paling banyak pada kapal
ikan 30-120 t, 100-600 HP.Di Asia Tenggara pukat cincin menggunakan 18,5 m,120HP, ukuran 200-400 m dan dalam 30-60m. Capstan (jangkar). Berat jangkar 270-1000 gram. Pada pukat cincin digunakan bumb langsung diterima gading-gading.
Gaya luar yang terjadi pada kapal yaitu : 1) Hantaman ombak karena kecepatan ombak. 2) Angin (resistant).
3) Gaya keatas / apung dari air laut.
Uraian dari ketiga gaya tersebut diatas adalah :
1) Gaya ombak, angin = massa air dikali percepatan gelombang. Percepatan adalah turunan (differential ) dari kecepatan. Berdasarkan data Juni 2004 kecepatan angin di Lampulo Aceh berkisar 6.15 knot . T = 6,7 detik, tinggi gelombang 1,5 m sehingga gaya pada struktur kapal 1023 kg/m.
2) Analisis gaya apung didapat dari ρg∑Adz, ∑Adz adalah volume di bawah air,ρ adalah berat jenis 1,03 ton/m3 = 1030 kg /m3, g adalah percepatan gravitasi = 9,8 m /det2. Besarnya gaya apung adalah 388114,3 kg.
Gaya pada kapal dibagi dua yaitu :
1) Statik : Gaya konstan karena rencana struktur kapal, perlengkapan dan peralatan atau beban kapal berlayar. Biasanya distribusi berat, distribusi gaya apung, berat waktu melakukan perjalanan (BBM, air,gudang, es, ikan dll).
2) Dinamik disebabkan gelombang, benturan oleh beban luar atau gaya mesin yang fluktuatif. Biasanya slamming, pounding (pukulan) dan
panting ( hentakan).
(1) Yang disebabkan pergerakan vessel antar gelombang pitch, heave,
roll, benturan badan kapal, deck.
(2) Gelombang, mendarat dan penarikan /peletakan alat tangkap dan penurunan ikan, benturan dengan kapal lain dan dermaga.
(3) Abrasi menyebabkan alat tangkap yang digerakan, angkur. (4) Vibrasi menyebabkan mesin utama dan perlengkapan.
Dalam penelitian ini dihitung hanya gaya statik.
Pengurangan volume struktur kayu kapal eksisting yang diganti struktur beton dihitung selisih biaya pengurangan harga kayu / m3 dan biaya penambahan beton / m3. Kapal selesai tuntas dikerjakan sekitar 4 bulan dengan jumlah tenaga tidak tetap antara 5 sampai 10 orang. Beton digunakan pada gading-gading, lunas, linggi buritan dan linggi poros. 4.1.2. Tujuan
Mengkaji struktur gabungan beton dan kayu termasuk pembesian dan sambungan sebagai struktur alternatif pada kapal pukat cincin.
4.1.3. Manfaat
Manfaat bagi ilmu struktur kapal adalah mengetahui dimensi struktur beton, struktur alternatif dan struktur kayu yang dapat dikembangkan dan diharapkan sebagai bahan acuan standar kapal penangkapan ikan.
4.1.4. Lingkup Penelitian
Bentuk kapal dan dimensi struktur kapal dari data sekunder dan primer digunakan untuk struktur kayu sedangkan dimensi struktur beton bertulang dihitung dengan berat total hampir sama dengan struktur eksisting. Struktur alternatif dihitung dan dianalisis dengan melakukan simulasi dengan SAP 2000, hasil simulasi tersebut untuk mengontrol kekuatan stuktur, sambungan dan pembesian. Selain itu dihitung perbedaan biaya dan waktu antara struktur alternatif dan struktur kapal eksisting berdasarkan pengalaman penulis dibidang konstruksi selama di Aceh.
4.2. Metode Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama 4 bulan yakni dari bulan Agustus 2006 sampai dengan November 2006 di :
3) Pelabuhan Lampulo Banda Aceh.
4) Galangan Kapal Rakyat di Lampulo Banda Aceh. 5) Pelabuhan Muara Angke Jakarta.
6) Direktorat Kapal Pengkapan Ikan. Departemen Kelautan dan Perikanan 7) Biro Klasifikasi Indonesia Jakarta
Menggunakan alat pengukur antara lain meteran, penggaris siku, benang dan paku selain itu alat dokumentasi yaitu tustel / handicam
4.2.1 Pengumpulan Data
Data sekunder dikumpulkan dari penelitian terdahulu yaitu dari tesis, disertasi dan studi kapal dari laporan konsultan Departemen Kelautan dan Perikanan, sedangkan data primer dilakukan langsung ke pelabuhan Lampulo, Muara Angke serta galangan kapal rakyat di Lampulo dengan melihat dan mengukur dimensi struktur kapal. Data yang dikumpulkan bentuk dan dimensi kapal, dimensi lambung, gading-gading, balok deck, galar, linggi
4.2.2 Variabel Data
Variable data yang digunakan adalah :
1) Beban mati (DL) yaitu berat sendiri dan berat beban yang tidak bergerak. 2) Beban hidup (LL) yaitu beban yang bergerak
3) Beban Ombak (WL)
4) Menggunakan data kapal eksisting.
Analisis gelombang berdasarkan data Juni 2004 di Lampulo dengan kecepatan angin 6, 15 knot, gaya ombak 1023,94 kg/m2
4.2.3 Analisis Data
Pembebanan berdasarkan variasi :
1) Beban tetap dengan kombinasi 1,2 DL + 1,6 LL digunakan pada analisis struktur dalam penelitian ini karena kombinasi 1,2 DL + 1,6 LL lebih besar dibandingkan
kombinasi beban tetap 1,4 DL atau 1,2DL + 1 LL yang merupakan standar beban tetap SNI Kayu No 5-2002 dan SNI beton No 3-2487-2002
2) Beban sementara terdiri dari beban tetap ditambah beban gelombang dengan kombinasi 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL. Namun demikian beban gelombang belum ada pada stándar SNI, sehingga beban gelombang (0,9WL) dalam analisis struktur dipertimbangkan sebagai nilai antara kombinasi 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 E (gempa) pada beban sementara pada SNI beton No 3-2487-2002 dan kombinasi beban 1,2 DL + 1,6 LL + 0,8 W (angin) pada struktur kayu.SNI No-5-2002.
Perkiraan biaya dan waktu berdasarkan data proyek konstruksi di Aceh dengan menggunakan kayu kelas I atau II dan perkiraan biaya beton K350 demikian juga harga pembesian dan penulangan.
Metodologi studi kasus digunakan untuk mengeksplorasi struktur berdasarkan prinsip-prinsip mekanika teknik. Dalam menganalisis struktur digunakan instrumen sebagai berikut :
5) Tegangan izin, defleksi / lendutan izin untuk struktur kapal. Hasil simulasi
komputer diperiksa terhadap tegangan izin sesuai SNI beton No 3-2487-2002 dan SNI No.5-2002 dengan rumus :
(2) Beton
Perencanaan penampang terhadap geser ø Vu > Vn. Vu adalah gaya geser terfaktor, Vn=Vc + Vs. Vn adalah kuat geser nominal, Vc adalah kuat geser nomnal yang disumbangkan beton sedangkan Vs adalah kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser. Untuk komponen struktur yang dibebani lentur dengan tekan aksial dimana kuat rencana φPn < 0,10 f’c Ag.
φPn (max) = 0,80 φ [0,85 fc (Ag-Ast) + fy Ast
Lendutan yang menahan atau disatukan dengan komponen non struktur yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar lb/480, bbatas lendutan boleh dilampaui bila langkah pencegahan kerusakan terhadap komponen yang disatukan telah dlakukan. Lendutan yang menahan atau disatukan dengan komponen non struktur yang mungkin tidak akan rusak oleh lendutan yang besar ld/240, dbatasan ini boleh dilampaui bila ada lawan lendut yang
disediakan sedemikian hingga lendutan total dikurangi lawan lendut tidak melebihi batas lendutan yang ada.
(3) Kayu
Pu < λφc P’
Dengan Pu adalah gaya tekan terfaktor, λ adalah faktor waktu yaitu 0,8 jika beban hidup dari ruang umum, φc = 0,90 adalah faktor tahanan tekan sejajar serat, dan P’ adalah tahanan terkoreksi. Dengan
R’ adalah tahanan terkoreksi, R adalah tahanan acuan, Ci adalah faktor-faktor terkoreksi. Tahanan rencana dihitung untuk setiap keadaan batas yang berlaku sebagai hasil kali antara tahanan terkoreksi, R’, faktor tahanan, φ, dan faktor waktu, λ. Tahanan rencana harus sama dengan atau melebihi beban terfaktor, Ru:
Ru ≤ λφ R’
Dengan R’ adalah tahanan terkoreksi untuk komponen struktur, elemen, atau sambungan, seperti tahanan lentur terkoreksi, M’, tahanan geser terkoreksi, V’, dan lain-lain. Begitu pula Ru diganti dengan Mu, Vu, dan sebagainya untuk gaya-gaya pada komponen struktur atau sambungan.
T’ = Ft’An
Dengan Ft’ adalah kuat taris sejajar serat terkoreksi dan An adalah luas penampang netto.
6) Gaya izin baut untuk menghitung jumlah baut dengan memperhatikan syarat tiga kali diameter jarak antar baut.
7) Pembesian ulir mutu BJTD 30 untuk pembesian utama sedangkan sengkang BJTP 24 dihitung dengan memperhatikan jarak pembesian minimal 2,5 cm dan selimut minimal 3 cm.
Selain dari sisi struktur , untuk mengetahui perbedaan biaya dan waktu pembuatan kapal kayu dan kapal alternatif maka dilakukan pengamatan langsung di galangan kapal rakyat di Lampulo dan pengalaman pada konstruksi kayu dan beton di Aceh.
Sesuai tata cara perencanaan konstruksi kayu Indonesia ( NI–5-2000). Lendutan strukur bangunan akibat berat sendiri dan muatan tetap dibatasi yaitu:
1) Untuk balok-balok pada truktur bangunan yang terlindung, lendutan maksimum, fmax < 1/300 l.
2) Untuk balok-balok pada struktur bangunan yang tidak terlindung, lendutam maksimum, fmax < 1/400 l.
3) Untuk balok-balok pada konstruksi kuda-kuda, antara lain gording dan kasau, lendutan maksimum, fmax < 1/200 l.
4) Untuk struktur rangka batang yang tidak terlindung, lendutan maksimum, fmax < 1/700 l.
Yang mana l adalah panjang bentang bersih.
Perkiraan biaya dan waktu harus dikaji lagi bila akan dibuat tipologi kapal pukat cincin yang akan operasional.
4.2.3.1. Pendekatan Material Komponen Kapal
Bila dominan gaya tekan menggunakan beton bertulang misalkan linggi haluan sedangkan dominan gaya tarik dan untuk bagian yang mudah kena karang digunakan kayu misalkan lambung menggunakan kayu. Penggunaan beton bertulang mutu tinggi K350 dimaksud supaya watertight dan tahan terhadap benturan karang terutama pada lunas. Material beton dan kayu mempunyai tegangan yang diizinkan sebagai acuan dalam menganalisis kebutuhan pembesian, sambungan dan dimensi elemen struktur.
Perkiraan biaya kayu terpasang mutu kelas I-II enam juta rupiah.sedangkan beton K350 dengan pembesian dan acuan multipleks tergantung jumlah kg baja dalam m3 beton.
Waktu pelaksanaan tergantung metode pelaksanaan yang dilakukan dan perkiraan berdasarkan volume beton dan volume kayu. Pelaksanaan kapal kayu yang diamati di galangan kapal rakyat sekitar empat bulan. Sedangkan kapal alternatif .diperkirakan sekitar dua bulan mengingat metode pelaksanaan pengecoran dapat dilakukan sekaligus terutama dalam satu molen harus langsung dicor. Untuk gading-gading kira-kira lima kali pembuatan beton sedangkan lunas dan linggi juga lima kali
pembuatan beton karena volume molen beton yang tersedia dipasaran 0,5 m3 dan 0,8 m3.
4.2.3.2. Pendekatan Struktur
Pendekatan struktur berdasarkan sifat material beton dan kayu yang memiliki karakter berbeda yaitu beton lebih kuat menahan tekan sedangkan kayu lebih kuat mendapat gaya tarik, sehingga dibatasi oleh tegangan izin lentur, geser, axial dan defleksi. Sedangkan sambungan dan pembesian / tulangan dibatasi oleh gaya izin yang dapat diterima baut dan pembesian, selain itu dibatasi jarak yang harus dipenuhi antar baut dan jarak antar sambungan. Metode analisis struktur dengan bantuan package program. Dalam memasukkan / input ke package program dibuat 2 katagori sebagai berikut :
1) Berat sendiri dimasukkan pada masing-masing (shell) yaitu lambung dan rangka kapal sedangkan beban hidup yaitu muatan dan awak kapal dimasukkan pada gading-gading.dan balok deck.
2) Beban hidup dan beban mati dimasukkan pada struktur kapal (gading-gading, linggi dan lunas) disebut frame.
Masing-masing dimasukkan dua variasi pembebanan dan 2 kondisi yaitu : 1) 1,2 DL + 1,6 LL :
(1) Pulang dengan muatan 100%. (2) Berangkat dengan bekal penuh. 2) 1,2 DL + 1,6 LL +0,9 WL
(1) Pulang dengan muatan 100% (2) Berangkat dengan bekal penuh
Ketentuan yang dimasukkan package program kedua katagori adalah : 1) Struktur kayu pada 1/5 panjang dari linggi haluan sesuai dengan kondisi
eksisting kapal pukat cincin baik linggi maupun gading-gading. Struktur pada 4/5 panjang dari linggi buritan dibuat desain dari beton bertulang pada gading-gading, linggi buritan dan lunas.
2) Pada struktur kapal dimasukkan dimensi struktur, properties data, tumpuan (restraint), beban atau gaya yang akan dialami kapal pada
3) Semua input dimasukkan dan di run. Hasil run (output) diperiksa bentuk struktur, ouput gaya, tegangan (lentur, torsi, momen, axial), deflection. 4) Output package program digunakan untuk menghitung dan memeriksa
dimensi kapal, pembesain struktur beton dan menghitung sambungan.
Kapal pukat cincin di Aceh kayu yang digunakan untuk gading-gading kelas kuat II, lunas dan linggi kayu kelas kuat I misalkan kayu damar. Kapal alternatif dengan gading-gading beton jarak satu meter dan lambung lebar 4 cm tinggi 20 cm kelas kuat II diperhitungkan menahan ombak.
4.2.3.3. Analisis tiga dimensi dengan package program
Metode analisis dengan memberi beban yang bekerja pada elemen struktur dan beban tersebut terdistribusi oleh package program menurut kekakuan. Hasil output komputer dengan struktur tiga dimensi yang di run pada package program yaitu momen, geser, axial dan tegangan. Gaya di periksa terhadap tegangan yang diizinkan dari material yang digunakan Dalam memasukkan data beban ke komputer maka perlu diperhatikan hal-hal berikut :
1) Lanes plane : sesuai dengan bentuk kapal pukat cincin eksisting. 2) Beban akibat berat sendiri kapal dan muatan.
3) Berat sendiri dimasukkan sebagai beban tetap. 4) Berat kapal berangkat dengan bekal penuh. 5) Kapal pulang dengan hasil tangkapan penuh.
Untuk kapal pulang dengan hasil tangkapan setengah penuh dan kapal pulang dengan hasil tangkapan nihil tidak dimasukkan pada input package
program karena beban keadaan penuh, berangkat sudah memenuhi syarat
struktur maka semua kondisi dapat dipenuhi. 1) Struktur :
(1) Haluan : Linggi kayu lebar 25 cm, tinggi 35 cm (25/35). Gading-gading kayu lebar 10 cm, tinggi 15 cm (10/15). Papan lambung tebal 4 cm, tinggi 20 cm (4/20)
(2) Midship : Lunas beton lebar 17 cm, tinggi 50 cm (17/50). Gading-gading beton lebar 6 cm, tinggi 15 cm (6/15). Papan lambung tebal 4 cm, tinggi 20 cm (4/20)
(3) Buritan : Linggi beton lebar 15 cm, tinggi 25 cm (15/25). Gading-gading beton lebar 6 cm, tinggi 15 cm (6/15). Papan lambung tebal 4 cm, tinggi 20 cm (4/20)
2) Tumpuan pada lunas dengan translasi arah x,y,z ditahan.
Dimensi struktur kapal dimasukkan package program sesuai tabel 12. Tabel 12. Dimensi elemen struktur kapal
Material Gading-gading atas dan bawah (cm)
Linggi haluan & buritan (cm)
Lunas (cm) Kayu 8/15 &10/15 25/35 & 23/35 25/35 Beton (midship
s/d buritan
6/15 15/25 (buritan) 17/50
Penggunaan struktur kayu kelas II dan struktur beton K350 sesuai ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu Indonesia dan Tata Cara Perencanaan Beton Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung serta ketentuan dalam mekanika teknik menunjukkan
1) Tegangan lentur kayu kelas II yaitu Kuat izin lentur = 560 kg/cm2, Kuat izin geser = 61 kg/cm2.
2) Tegangan lentur beton σizin = 0,71√σbk=13,27 kg/cm2 , geser τizin = 1,78√σbk= 41,7 kg/cm2.
3) Gaya momen maximum yang diterima oleh balok kayu adalah Mmax = σizin dikali Inersia (Ix) dibagi y dan gaya geser maximum D = τ dikali lebar dikali inersia (Ix) dibagi statis momen (Sx).
4) Gaya momen maximum yang diterima oleh balok beton adalah Mmax = σizin dikali Inersia (Ix) dibagi y dan gaya geser maximum = τizin dikali lebar (b) dikali 7/8 tinggi untuk elastis atau 0,9 tinggi untuk ultimate.
Dalam memasukkan beban pada struktur kapal dalam kondisi kapal berangkat dengan bekal penuh dan kapal pulang dengan muatan penuh. Perhitungan tersebut sebagai berikut :
1) Kapal kosong hanya berat sendiri (BS) =172 kg/m2. Tiap gading-gading sepanjang gading- gading bawah= 86kg/m’. Berat sendiri balok deck = 12,5 kg/m2
2) Kapal berangkat dalam keadaan bekal penuh tabel 13.
Tabel 13. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Berangkat Bekal Penuh
3). Kapal pulang dengan muatan atau hasil tangkapan penuh sesuai tabel 14. Tabel 14. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Pulang Hasil
Tangkapan 100%
Haluan(kg/m2) Buritan (kg/m2) Midship (kg/m2)
Deck BS BS, mesin dan BBM 10%,
Kayu= 27.5+BS. Beton = 55 +BS BS,es 10%, Kayu=167,85 + BS Beton 167,85 +BS Lantai dasar BS, BS, awak kapal 100%, persediaan 10%, alat tangkap, Kayu=30+BS. Beton=60 +BS
BS,air bersih10%, bumb, hasill tangkapan 100%. Beton= 656+BS Gading-gading beton pada jarak satu meter maka diperhitung papan lambung tersebut kuat tidaknya menahan ombak dengan tumpuan satu meter. Papan lambung diperhitungkan terhadap gaya ombak 1023,9 kg/m2, sehingga setiap papan menerima gaya = 204,78 kg/m’. Maka momen = 25,6 kgm. Tegangan lentur yang terjadi = 85,33,25 kg/cm2 < σizin (560 kg/cm2) jadi papan lambung kuat untuk jarak gading-gading 1 m dengan tebal efektif 3 cm. Selain itu harus dihitung muatan tetap, sementara yang harus diterima oleh stuktur kapal. Perhitungan perataan muatan dengan asumsi awak dan persediaan dalam ruang awak kapal. Mesin dan BBM dibawah ruang awak kapal. Awak kapal berangkat dan pulang dalam keadaan kosong 3 orang di haluan.. Berat sendiri kapal = 172 kg/m2, total beton bila dimasukkan pada sekat sampai dengan buritan adalah -2405,7 kg. Bila digabung berat lunas dari sisa berat gading-gading, linggi dan lunas(kayu) = 4529,952 kg maka ukuran lunas = 0,5 m maka ukuran lunas bisa 17/50 berarti lunas dapat diperbesar
Haluan (kg/m2) Midship (kg/m2) Buritan (kg/m2) Deck BS, awak kapal 3
orang, Kayu= 28,2+ BS, Beton 56,25 +BS BS, air bersih 100%, boom, Kayu= (84+167)x0.5+BS. Beton 251 + BS
BS, awak kapal 2 orang, persediaan 100%, alat tangkap, Kayu 72=36+BS Beton=72 + BS
Lantai dasar
172 BS,es100%,Kayu=26 +BS. Beton =52 +BS
BS, mesin dan BBM 100%, Kayu = 150+BS Beton =300 + BS
menjadi 17/50 yaitu lebar 17 cm, timggi 50 cm (bila dari sekat ke belakang). Total beton bila dimasukkan pada sekat sampai dengan buritan adalah -1385,8 kg. Linggi buritan beton 13/25 lebar 13 cm, tinggi 25 cm. Bila digabung berat lunas dari sisa berat gading-gading, linggi dan lunas(kayu) = 3510.052 kg maka ukuran lunas = 3510.052 / (0.13x2500x21) =0.66 m, bila lebar 17 cm maka ukuran lunas bisa lebar 13 cm, tinggi 66 cm atau lebar 17 cm, tinggi 50 cm berarti lunas dapat diperbesar menjadi lebar 13cm, tinggi 66 cm atau lebar 17 cm, tinggi 50 cm (beton dari sekat ke belakang).
Analisis peggantian dimensi struktur kayu menjadi beton tidak menambah berat total kapal tersebut karena telah diperhitungkan sebagai berikut :
1) Gading-gading kayu 10/15 (BJ rata2 1,04) maka berat sendiri = 17,16 kg/m’ Gading-gading dari beton ukuran lebar 6 cm, tinggi 15 cm maka berat sendiri beton 22,5 kg/m’. Bila jarak gading2 beton 1m maka selisih berat kayu dan beton = 11,82 kg. Ukuran gading-gading 8/15 (BJ rata2 1,04) maka berat sendiri = 13,728 kg.
2) Linggi haluan kayu 25/35. Linggi buritan kayu 23/35.
(1) Bila beton dari midship ke buritan maka perhitngan berat sendiri kapal = 172 kg/m2 x gading-gading beton (gading-gading kayu 42), total beton bila dimasukkan pada sekat sampai dengan buritan adalah =-2405,7 kg. Bila lebar linggi dari 13 membesar 17 cm kearah bawah maka berat linggi beton 93,75.kg.
(2) Bila beton hanya pada midship maka perhitungan berat sendiri kapal = 172 kg/m2 x gading-gading beton (gading-gading kayu 22 ). Total beton bila dimasukkan pada sekat sampai dengan buritan adalah -1145,94 kg. Total berat linggi buritan kayu= 207,552 kg. Berat linggi beton 13/25 = 81,25 kg/m’. Selisih antara berat linggi kayu dan beton = 2,256 x (93,75-81,25) = 28,2 kg.
3) Lunas kayu 25/35. Lunas kayu = 91 kg/m’. Berat total lunas kayu =100 kg/m. Panjang lunas 21 m maka berat total lunas kayu 2100 kg. Linggi 23/35 = 83,72 kg/m’. Berat total linggi buritan = 92 kg/m’. Panjang linggi 2,256m.
(1) Bila beton dari midship ke buritan .Selisih antara berat linggi beton dan kayu adalah - 17,55 kg. Bila digabung berat lunas dari sisa berat gading-gading, linggi dan lunas (kayu) adalah 4488,2 kg maka ukuran lunas 0,65761 m, bila lebar 17 cm = 4488,2 / (0,17x2500x21) = 0,50288 maka digunakan lebar 17 cm , tinggi 65.cm.
(2) Bila beton hanya pada midship, selisih antara berat linggi beton dan kayu adalah = -21,875 kg. Bila digabung berat lunas dari sisa berat gading-gading, linggi dan lunas(kayu) = 3463, 93 kg maka ukuran lunas = 3463,93 / (0.13x2500x21) = 0,50754 m, bila lebar 17 cm maka lebar 13 cm, tinggi 50 cm atau lebar 17 cm, tinggi 39 cm. Total beban pada kapal sesuai tabel 15 sampai dengan tabel 18 adalah :
1) Kapal berangkat dalam keadaan bekal penuh.
Tabel 15. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Berangkat Bekal Penuh
Kondisi Haluan (kg) Midship (kg) Buritan (kg)
air bersih 100% 500/(3x2)=84
Awak kapal 100% 225/(2x2)=56,25 150
Persediaan 100% 400/(5,7x3)=24
Alat tangkap 100% 500/(1,5x2+5x2)=48
ES 100% 500/(3x2+1,5x2)=52
Mesin & perleng kapan 100% 100 BBM 100% 5100/(5,7x3)=300 Bumb 500/(1,5x2)=167 Hasiltangkapan 0% TOTAL 225(dek) 1500 (500+1000) 6150(550 +5600) 2) Kapal pulang dalam keadaan muatan atau hasil tangkapan 100%
Tabel 16. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Pulang Dengan Hasil Tangkapan 100%.
Kondisi Haluan(kg) Midship (kg) Buritan (kg)
Awak kapal 100% (150+225+25)/5,7x3)=30 Persediaan 10% 25 alat tangkap 100% 500(48) ES 10% 50/9=6 Mesin dan perlengkapan 100% 100+50/(5,7x3)=9 BBM 10% 50/(5,7x3)=3 Bumb 500(167) Hasil tangkapan 100% 15000/ (5,7x3+3x2)=650 TOTAL 15555 (555+15000) 1125 (425+700)
3) Kapal pulang dalam keadan muatan atau hasil tangkapan 50%
Tabel 17. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Pulang Dengan Hasil Tangkapan 50%
Kondisi Haluan(kg) Midship (kg) Buritan (kg)
air bersih 10% 5 (0,85) Awak kapal 100% 225+150+25 (30) Persediaan 10% 25 alat tangkap 100% 500(48) ES 10% 50(6) Mesin dan perlengkapan 100% 100+50(9) BBM 10% 50/(5,7x3)=3 Bumb 500(167) Hasil tangkapan 50% 7500/(5,7x3+3x2)= 325 TOTAL 12555(555+750) 1125(425+700)
4) Kapal pulang dengan hasil tangkapan 0%
Tabel 18. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Pulang Dengan Hasil Tangkapan 0 %
air bersih 10% 5 Awak kapal 100% 225=56,25 150+25/(5,7x3)=10, 3 Persediaan 10% 25 alat tangkap 100% 500 (48) ES 30% 50/9=17 Mesin dan perlengkapan 100% 100+50 (9) BBM10% 50/(5,7x3)=3 Bumb 500 (167) Hasil tangkapan 0% 0 TOTAL 225(dek) 555 (505 +50) 900 (200 +700) Data tersebut kemudian dianalisis dengan package program. Output
package program dianalisis :
1) Gaya yang terjadi pada lunas, linggi, gading-gading, kulit lambung. 2) Alternatif material pukat cincin.
3) Kekuatan, kekakuan, stabilitas, deformasi dan deflection.
4) Alternatif material pada lunas, linggi, gading-gading, kulit lambung
sesuai dengan gaya yang terjadi.
Dari data kapal yang digunakan untuk desain maka dilakukan analisis struktur dengan package program . Data yang dimasukkan antara lain :
(1) Material beton K350 untuk lunas, linggi belakang, gading-gading bagian tengah dan belakang.
(2) Gading-gading depan, linggi depan digunakan kayu kelas kuat dan kelas awet II.
(3) Lunas dengan translasi di tahan tetapi rotasi di lepas yaitu x,y,z,Øx,Øy,Øz = 1,1,1,0,0,0.
(4) Variasi pembebanan tiap katagori adalah (1) 1,2 DL + 1,6 LL
(2) 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL
(5) Yang dimasukkan package pogram adalah 1) Berangkat dengan Bekal penuh.
2) Pulang dengan hasil tangkapan penuh
Output package program struktur yang digunakan adalah : (3) Elemen forces area shell.
(4) Elemen forces –frames.
(5) Elemen stresses.
(6) Joint reaction.
(7) Joint displacement elemen stresses. 4.2.3.4 Tegangan Yang Terjadi Pada Struktur
Jalur (seaway) kapal dipertimbangkan serupa balok dengan dukungan dan beban distribusi. Dukungannya adalah gaya apung gelombang dan beban adalah berat struktur kapal dan muatan.
Sesuai tata cara perencanaan konstruksi kayu Indonesia (NI – 5-2002) Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan atas pemilahan secara mekanis pada kadar air 15%.
Tabel 19. Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan atas pemilahan secara mekanis pada kadar air 15%.
Kode mutu Modulus Elastisitas Lentur Ew Kuat lentur Fb Kuat tarik sejajar serat Ft Kuat tekan sejajar serat Fc Kuat Geser Fv Kuat tekan Tegak lurus Serat Fc⊥ E26 25000 66 60 46 6.6 24 E25 24000 62 58 45 6.5 23 E24 23000 59 56 45 6.4 22 E23 22000 56 53 43 6.2 21 E22 21000 54 50 41 6.1 20 E21 20000 56 47 40 5.9 19
Nilai tersebut diatas dapat dikali 1,3 karena factor Cr kayu masif= 1,15, Cf komponen struktur berpenampang persegi panjang yang terlentur terhadap sumbu diagonal.=1,4 . Cb = 0,95; φs = 0,85 adalah faktor tahanan stabilitas. Kayu kelas kuat II dan kelas awet II diperkirakan ekivalen dengan E21,E22 dan E23 maka nilai tegangan izin, muatan sementara (s) dikali 1,3 1) Kuat lentur 560 kg/cm2
2) Kuat tarik sejajar serat 500 kg/cm2(t), 650 kg/cm2 (s). 3) Kuat tekan sejajar serat 410 kg/cm2 (t), 533 kg/cm2 (s). 4) Kuat geser 61 kg/cm2.
5) Kuat tekan tegak lurus serat 200 kg/cm2.
Dari output package program didapat tegangan sebagai berikut :
1) Tegangan yang terjadi (lentur, geser, axial, torsi). untuk kayu dan beton 2) Tegangan izin (lentur, geser, axial, torsi). untuk kayu dan beton
Output menunjukkan seluruh struktur beton tdak melampaui tegangan izin sehingga struktur lunas, linggi dan gading-gading dimensi dan mutu beton memenuhi syarat. Sedangkan gading-gading kayu, linggi haluan memenuhi syarat dimensi dan mutu kayu. Sedangkan sebagian kecil balok deck dan galar tidak memenuhi syarat tegangan terutama pada buritan. Hal ini disebabkan beban tersebut terkonsentrasi pada area tertentu menyebabkan beban kg/m2 tinggi diterima oleh balok dan galar tersebut.
Sebagian kecil struktur kayu nilai kelangsingan yaitu LK/imin atau kL/r > 200. dengan LK adalah panjang tekuk sedangkan i =r adalah jari-jari gyrasi .k = koefisien tekuk.tergantung tumpuan yang diperhitungkan. Untuk mengatasi panjang tekuk diberi pengaku ntuk memperkecil panjang tekuk. 4.3. Hasil
4.3.1. Simulasi Komputer
Pada output elemen forces area shell dan elemen forces frames didapat momen, geser, axial.
Untuk mengetahui tegangan yang terjadi melampaui atau tidak tegangan izinnya dapat dilihat dari elemen stresses frame dan shell
Output komputer sesuai tabel antara lain :
1) Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL dengan output kg-cm. (1) Kondisi pulang dengan muatan 100%
1} Gaya pada lambung
Tabel 20. Hasil Simulasi Gaya pada Lambung dengan Muatan 100% Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL
/ batang Shell Haluan 751 10235,89 9715,66 11570,20 33,63 Midship238 70572,57 59595,53 129497 290,50 Buritan 192 54204,28 19353,29 249746 641,91> 533 Frame Haluan 751 6172,99 6480,24 7404,96 19,66 Midship238 75120,15 51390,49 81593,99 198,31 Buritan 192 36821,18 13167,3 249746 438,24 2} Gaya pada galar .
Tabel 21. Hasil Simulasi Gaya pada Galar dengan Muatan 100% Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL
Beban pada / batang
Momen(kgcm) Geser (kg) Axial (kg)Tegangan(kg/cm2)
Shell Haluan874 -2070 -221,6 1816,24 377,35 Midship848 9915 12,71 -57450,6 478,76<533 Buritan 890 8435 -43,93 -43872,8 501,183<533 Frame Haluan 874 1444 -155,67 1167,66 330,96 Midship 853 -4925 309,11 14955,57 109,84 Buritan 890 -5798 -340,07 29857,45 210,804 (2)Berangkat dengan bekal penuh.
1} Gaya pada lambung
Tabel 22. Hasil Simulasi Gaya pada Lambung dengan Bekal Penuh Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL
Beban pada / batang
Momen(kgcm) Geser(kg) Axial (kg)Tegangan(kg/cm2) Shell
Midship238 60603,85 101779,9 878,1 106,643 Buritan192 20852,58 54677,78 72525,1 217,955 Frame Haluan 751 12824,43 4047,04 667,72 17,75 Midship238 60727,97 101957,8 899,84 58,89 Buritan192 20349,97 80145,85 107380,1 72,41 2} Gaya yang diterima galar
Tabel 23. Hasil Simulasi Gaya pada Galar dengan Bekal Penuh Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL
Beban pada / batang
Momen (kgcm)Geser (kg) Axial (kg) Tegangan(kg/cm2)
Shell Haluan868 5422 -36,62 43872,1 10,04 Midship814 -4070 316,39 25679,08 190,93 Buritan887 9104 -10,96 48067,18 400,56 Frame Haluan868 -1689 -159,64 -1224,37 10,20 Midship814 -4068 316,39 25712,85 214,37 Buritan887 9111 91,11 48132,29 401,10
2) Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL dengan output kg-cm (1) Pulang muatan penuh
1} Gaya pada lambung
Tabel 24. Hasil Simulasi Gaya pada Lambung dengan Muatan 100% Variasi Pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL
Beban pada / batang
Momen(kg/cm) Geser (kg) Axial (kg)Tegangan(kg/cm2)
Shell
Haluan751 13886 64545 5629,9 25,2807
Midship238 70556 48238 76566 244,5
Buritan192 34619 12360 160042 405,165
Haluan751 8203,3 76,73 92,98 27,05
Midship238 83299 566,76 904,24 288,61
Buritan192 40849 145,76 1889,2 485,65>410 overstress 2} Gaya pada galar
Tabel 25. Hasil Simulasi Gaya pada Galar dengan Muatan 100% Variasi Pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL
Beban pada / batang
Momen(kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Tegangan(kg/cm2)
Shell Haluan 868 -14,57 -148,9 -1278 10,65 Midship814 -40,43 302,39 22911 190,93 Buritan887 74,46 -8,31 42978 358,15 Frame Haluan 868 656,56 -0,64 -1521 11,88 Midship814 4327,9 7,11 27072 179,15 Buritan 887 8768,4 -9,82 50732 330,95
Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL dengan output kg-cm (2) Berangkat dengan bekal penuh
1} Gaya pada lambung
Tabel 26. Hasil Simulasi Gaya pada Lambung dengan Bekal Penuh Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL.
Beban pada / batang
Momen(kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Tegangan(kg/cm2)
Shell Haluan847 1566,19 6472,34 55,1 -18,15 Midship411 -31351,65 120556,88 6751,53 52,48 Buritan195 71371,3 139058,03 74225,98 238,05 Frame Haluan847 1651,86 6630,59 -159,98 -17,44
Midship411 43053,35 71173,99 6868,43 -135,15
Buritan195 106121,02 99098,47 3208,23 274,07 2} Gaya pada galar
Tabel 27. Hasil Simulasi Gaya pada Galar dengan Bekal Penuh Variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL
Beban pada /batang
Momen (kgcm) Geser (kg)Axial (kg) Tegangan(kg/cm2)
Shell Haluan868 -16,58 146,95 -293,52 2,35 Midship814 43,96 6,62 26269,12 151,31 Buritan887 70,97 -8,88 2720,11 246,16 Frame Haluan868 -1506 -141,9 -1088,47 9,071 Midship814 -3592 281,29 23268,2 193,99 Buritan887 8297 -9,85 43525,24 362,71
4.3.2 Sambungan antara beton dan kayu
Perpaduan penggunaan material kayu dan beton untuk mengefisienkan penggunaan sumber alam yang terbatas dan memanfaatkan kelebihan masing-masing material dalam menghadapi atau menerima gaya yang bekerja pada kapal. Hubungan antara beton dan kayu harus kuat dan baik. Untuk menghasilkan sambungan yang kuat dan monolith maka baut untuk sambungan beton dan kayu dipasang sebelum beton dicor, sehingga untuk menyambung struktur kayu maka kayu tersebut terlebih dahulu dilubangi dan dipasang ulir atau kepala baut. Jumlah baut yang dipasang sebelum dicor disesuaikan dengan kebutuhan sambungan. Penggunaan beton K350 termasuk beton mutu tinggi, dianggap mudah didapat di berbagai tempat dan kedap air. Pada area yang akan dipasang baut maka sekitar area beton diberi pengikat dan penguat dengan memasang tambahan pembesian. Untuk mengurangi berat beton maka dilokasi yang gayanya relatif kecil maka beton bagian tengah dibuat hollow. Prinsip pengecoran harus tidak terputus pada pekerjaan berikut :
1) Lunas dan linggi belakang beton bertulang. 2) Gading-gading beton bertulang.
Sambungan beton dan kayu yang diperhatikan adalah : 1) Lunas dan linggi haluan kayu.
2) Galar dan gading-gading kayu. 3) Gading-gading dan lambung. 4) Lunas dan lambung.
5) Linggi buritan dan lambung.
Jarak antar baut sesuai dengan standar yaitu 3 kali diameter baut. Dalam hal ini penulis sudah memperhatikan tempat (kecukupan lokasi penyambungan) pada setiap sambungan. Panjang baut yang masuk beton dibuat lima centimeter atau minimal 1/3 dari tinggi beton dan hal ini dimasukkan juga pada perhitungan gaya izin cabut yang bisa diterima oleh baut. Pada sambungan beton dan kayu harus diperhatikan dengan baik supaya kerusakan bukan diakibatkan baut terlepas dari beton. Untuk menjaga menyatunya hubungan beton dan kayu maka kepala baut di pasang sebelum di diperhitungkan adalah :
1) Sambungan lambung kayu dengan gading-gading beton, galar kayu dan balok deck kayu sesuai detail I (gambar 15).
2) Sambungan baut pada lambung diisi latek (gambar 16).
3) Sambungan lunas beton dengan linggi kayu haluan dan lambung.sesuai detail II (gambar 17).
4) Sambungan lunas beton dengan linggi buritan beton dan linggi poros beton sesuai detail III (gambar 17).
5) Sambungan Lunas dengan Gading-gading Kayu (gambar 18).
Hasil perhitungan sambungan antara gading-gading beton dan lambung, sambungan gading-gading dan galar kayu dimensi lebar 8 cm, tinggi 15 cm dan sambungan lunas dan linggi haluan kayu dimensi lebar 25 cm, tinggi 35 cm diperhitungkan terhadap kayu (tampang satu kayu kelas kuat 2) yaitu:
S = 40 x d x bx (1-0,6 sin α ); atau S = 215 x d2 x (1-0,35 sinα)
Pgeser = π x d2 x 0,58σ’; Ptumpu= d x t x 1,35 σ’; dan Pcabut = π x d x L x 0,7 √σbk
Dimana : P adalah gaya yang dapat diterima satu baut pada beton S adalah gaya yang dapat diterima satu baut pada kayu b adalah lebar kayu
d adalah diameter baut
α adalah sudut kemiringan kayu L adalah panjang baut
σ’ adalah tegangan izin baut
σbk adalah tegangan beton karakteristik
Perhitungan gaya maksimum yang dapat diterima baut sesuai hasil perhitungan dibawah ini :
1) Sambungan antara gading-gading beton dan lambung (1) Terhadap Kayu
Merupakan sambungan tampang satu untuk kayu kelas 2 menggunakan D19. Maka gaya izin baut 505 kg.
Merupakan sambungan tampang satu untuk kayu kelas 2 menggunakan D13. Maka gaya izin baut 236 kg.
(2) Terhadap beton pakai baut St 37.
Terhadap beton gaya izin baut D19 dengan baut St 37 adalah : 1} P geser =10.528 kg.
2} P tumpu =16.416 kg. 3} P cabut =754 kg.
Terhadap beton gaya izin baut D13 dengan baut St 37 adalah : 1} P geser = 4928 kg.
2} P tumpu =11.232 kg. 3} P cabut = 418 kg.
Jarak antar baut sesuai dengan standar yaitu 3 kali diameter baut. Panjang baut yang masuk beton dibuat 5 cm atau minimal 1/3 dari tinggi beton.
Gaya izin yang digunakan disampaikan pada Tabel 28 Tabel 28. Gaya izin baut dalam satuan kg
4.3.2.1.Sambungan gading-gading dan lambung
1) Jumlah baut yang diperlukan pada kondisi kapal pulang dengan muatan 100% dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL sesuai tabel 29.
Tabel 29. Jumlah baut sambungan gading-gading dan lambung pada kondisi pulang dengan 100% dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL Beban pada / batang No.Titik Defleksi izin =0,3325 (cm) Momen
(kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Jumlah baut D 13
Jumlah baut D
19
Shell Axial
/momen Axial/ Momen Haluan 334 (375,376) 0,289 -3520 -290,3 2830,88 7 1 4 1 Midship 57 (63,64) 0,379 -717 -71,24 220,4 1 1 1 1 Buritan 512 (580,581) 0,283 -609 56,57 991,48 3 1 2 1 Frame Haluan 342-345 (387,388) 0,287 -5229 420,4 8 4091,7 10 1 6 1 Midship 36,57 (63,64) 0,259 -490 -45,88 187,68 1 1 1 1 Buritan 572 (647,648) 0,131 -1035 166,25 -632,54 2 1 1 1 2) Jumlah baut yang diperlukan pada kapal berangkat bekal penuh variasi
pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL sesuai tabel 30
Tabel 30. Jumlah baut sambungan gading-gading dan lambung pada kondisi kapal berangkat dengan bekal penuh dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL Struktur Gading-gading dan lambung Gading-gading dan galar
Lunas dan linggi haluan Lunas dan gading -gading kayu D13 D19 D13 D19 D13 D19 D13 D19 Kayu 236 505 166 505 236 505 239 350 Beton 1123,2 1641,6 1123,2 1641,6 1123,2 1641,6 1123,2 1641,6 Cabut beton 418 754 418 754 418 754 418 754
Beban pada / batang No.Titik Defleksi izin = 0,3325(cm) Momen (kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Jumlah baut D 13 Jumlah baut D 19 Shell Axial/ momen Axial/ momen Haluan 370 (415,416) 0,161 916 -30,81 2415,03 6 1 4 1 Midship 122 (135,137) 0,264 -349 -39,28 -53,61 1 1 1 1 Buritan 487 (550,552) 0,301 -1523 128,21 1069,61 3 1 2 1 Frame Haluan 370 (415,416) 0,15 914 -62,12 2449,03 6 1 4 1 Midship 122 (135,137) 0,194 -349 -39,28 -53,63 1 1 1 1 Buritan 487 (550,552) 0,28 -1524 128,21 1071,03 3 1 2 1 Dari dua kondisi tersebut maka sambungan digunakan baut 3 D 19, sedangkan kebutuhan baut karena gaya axial dapat dipegang pada tiap pertemuan gading-gading.
4.3.2.2 Sambungan gading-gading dan galar
Jumlah baut yang diperlukan pada kondisi kapal pulang muatan 100% dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL sesuai tabel 31.
Tabel 31. Jumlah baut sambungan gading-gading dan galar kondisi kapal pulang muatan 100% variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL. Beban pada / batang No.Titik Defleksi izin =0,3325 (cm) Momen
(kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Jumlah baut D 13
Jumlah baut D
19
Shell Geser/
momen Geser/ Momen Haluan 876 (403,424) 0,0274 -2360 225,4 1800,91 1 1 1 1 Midship 852 (38,63) 0,022 -6740 445,2 29176,6 6 1 3 1 Buritan 882 (541,560) 0,015 11980 445,3 66000,4 14 1 7 1
Frame Haluan 876 (403,424) 0,027 103 158,21 1129,53 1 1 1 1 Midship 852 (38,63) -0,015 -4750 312,61 19906,8 5 1 2 1 Buritan 882 (541,560) 0,01 8230 312,74 44957,2 10 1 5 1
Jumlah baut diperlukan pada kondisi kapal berangkat bekal penuh dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL sesuai tabel 32. Tabel 32. Jumlah baut sambungan gading-gading dan galar kondisi kapal
berangkat bekal penuh variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL Beban pada / batang No.Titik Defleksi izin =0,33(cm) Momen (kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Jumlah baut 13 Jumlah baut D19 Shell Geser/ momen Geser/ momen Haluan 870 (393,414) 0,019 -1628 -158,5 1326,04 1 1 1 1 Midship 814 (3,26) 0,015 -4070 316,39 25679,08 6 1 3 1 Buritan 887 (550,569) 0,025 9104 -10,96 48067,18 10 1 5 1 Frame Haluan 870 (393,414) 0,019 -1627 158,4 1341,85 1 1 1 1 Midship 814 (3,26) 0,017 -4068 316,4 25712,85 6 1 3 1 Buritan 887 (550,569) 0,024 9111 445,3 48142,61 10 1 5 1
Maka sambungan gading-gading dan galar menggunakan baut 3D13 4.3.2.3 Sambungan lunas dan linggi haluan kayu
Jumlah baut yang diperlukan pada kondisi kapal pulang muatan 100% variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL sesuai tabel 33 Tabel 33. Jumlah baut sambungan lunas dan linggi pada kondisi kapal
Digunakan baut 9 D 13 tertanam pada beton dan ditambahkan dynabolt 10 M 12 untuk kemudahan pelaksanaan selain menambah kekuatan.
4.3.2.4 Sambungan lunas dan gading-gading haluan kayu
Jumlah baut yang diperlukan pada kondisi kapal pulang muatan 100% variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL + 0,9 WL sesuai tabel 34 Tabel 34. Jumlah baut sambungan lunas dan gading-gading haluan kayu
pada kondisi kapal pulang muatan 100%
Digunakan baut 2 D 13 tertanam pada beton dan kayu
4.3.2.5. Gambar Kapal Pukat Cincin dan Detail I sampai III dan Potongan 4. Beban pada No.Titik. Defleksi(cm) Momen (kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Jumlah baut D13 Jumlah baut D 19 Shell Axial / geser Axial / geser Haluan 1073 ( 817,819) -0,059 -10300 1582,3 7695,81 19 1 11 1 frame Haluan 1073 ( 817,819) -0,040 -6944 1061,8 5321,42 13 1 8 1 Beban pada No.Titik. Defleksi(cm) Momen (kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Jumlah baut D13 Jumlah baut D 19 Shell Momen / geser Momen / geser Haluan 330 ( 364,371) -0,2086 3989 271,97 7474,66 2 2 2 1 frame Haluan 330 ( 364,371) -0,2683 3683 259,39 4592,18 2 2 2 1
Detail I adalah lambung kayu dengan gading-gading beton dan galar kayu Detail II adalah lunas beton, linggi haluan kayu dan lambung kayu. Detail III adalah lunas beton, linggi buritan beton dan linggi poros beton. Gambar 14. Rangka Kapal Pukat Cincin
Seluruh detail dan potongan pada gambar 15 s/d gambar 19 sesuai halaman
4.3.3 Pembesian Pada Struktur Beton
Struktur beton harus diberikan pembesian, walaupun pembesian minimal . Hal ini untuk mengatasi retak (crack). Sesuai SNI 5-2002 ”Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung” pembesian minimal setiap elemen struktur ditentukan sebagai berikut :
1) Pelat = 0,18% dari luas pelat/m2. 2) Balok = 0,035%.
3) Kolom 1%.
Sambungan beton dengan beton yang diperhatikan adalah 4) Panjang penyaluran pembesian (stek).
5) Panjang overlap pembesian. 6) Kesinambungan pengecoran. 7) Tidak berongga (padat).
Bila output package program /hasil perhitungan luas pembesian lebih kecil dari presentase yang ditentukan diatas maka pembesian yang digunakan luas minimal tersebut. Hasil output luas pembesian dan jumlah pembesian (tulangan ) utama menunjukkan pembesian yang diperlukan
sesuai tabel 35. dengan kondisi kapal pulang muatan 100% dengan variasi pembebanan 1,2DL+1,6LL+0,9WL.
Tabel 35. Luas dan jumlah pembesian lunas dan gading-gading Beban pada / batang Lunas. Tulangan Atas cm2) Lunas. Tulangan Bawah (cm2) Gading-gading &linggi buritan Tul.Atas (cm2) Gading-gading , linggi buritan Tul.Bawah(cm2) shell Haluan 643 0,0402 (1D16) 0,02011 (1 D16) Kayu Kayu Midship 655 0,22 (1 16) 0,11 (1 D16) 0,00455 (1 Ø 10 ) 0,002275(58) (1 Ø 10 ) Buritan 663 0,06 (1 D16) 0,03029 (1 D16) 0,6 (622) (1 Ø 10) 0,3 (622) (1 Ø 10) frame Haluan 643 0,01332 (1 D16) 0,00666 (1 D16) Kayu Kayu Midship 655 0,08591 (1 D16) 0,04284 (1 D16) 0,07081 (58) (1 Ø 10 ) 0,03533 (58) (1 Ø 10 ) Buritan 663 0,04649 (1 D16) 0,02321 (1 D16) 0,22 (1 Ø 10) 0,11 (1 Ø 10)
Maka pembesian gading-gading 2 D 13 (atas dan bawah) sengkang Ø8- 150, sedangkan pembesian lunas 3 D 16 (atas) dan 3 D 16 (bawah) sengkang Ø 8-100. Pembesian lunas, gading dan sambungan gading-gading dengan galar dan balok deck sesuai gambar 19.
4.3.4. Balok Kayu Yang Mengalami Overstress
Dari output SAP beberapa elemen mengalami overstress pada pembebanan : 1) Pulang hasil tangkapan penuh dengan beban mati, beban hidup, ombak
(1,2 DL+1,6 LL+0,9 WL) pada batang yang overstress dengan memasukkan sebagai shell.dan frame sesuai tabel 36.
Tabel 36. Batang yang overstress pada pulang hasil tangkapan penuh dengan memasukkan sebagai shell dan frame (1,2 DL+1,6 LL+0,9 WL)
Batang Shell dan frame Shell Frame
Poros buritan 629,630,1074,1076 967,968, 1078 Tidak ada Balok deck
dekat midship
782 Tidak ada Tidak ada
Galar antara buritan dan midship Tidak ada 811,812,813, 848,849,850 Tidak ada
Galar buritan Tidak ada 880,881,882, 883,886,887, 890,891 Tidak ada Balok Deck Buritan 1058 1016,1062, 1067 Tidak ada Balok atas buritan 837,914,1060,1086 ,1087,1088 789,825,1063, 1072,1085, 1089,1090, 1091 Tidak ada Buritan gading-gading ujung
Tidak ada Tidak ada 567
Balok lintang
midship
Tidak ada Tidak ada 721 Buritan
penghubung gading-gading
Tidak ada Tidak ada 916,917,918,919, 920,921,922,923, 927,929
2) Berangkat bekal penuh dengan beban mati, beban hidup, ombak (1,2
DL+1,6 LL+0,9 WL) pada batang dengan memasukkan sebagai shell dan frame sesuai tabel 37.
Tabel 37. Batang yang overstress pada berangkat bekal penuh penuh denganmemasukkan sebagai shell dan frame(1,2 DL+1,6 LL+0,9 WL).
Batang Shell dan frame Shell Frame
Poros buritan 629, 1074 Tidak ada Tidak ada Gading-gading
buritan belakang
520 Tidak ada Tidak ada Balok Atas Buritan Tidak ada 825 Tidak ada Buritan Penghubung
Gading-Gading
920,921,923 922 917
Balok Deck
Midship
782 Tidak ada Tidak ada
3) Pulang hasil tangkapan penuh dengan beban mati, beban hidup (1,2
DL+1,6 LL) dengan memasukkan sebagai sebagai shell dan frame sesuai tabel 38.
Tabel 38. Batang yang overstress pada pulang hasil tangkapan penuh dengan memasukkan sebagai shell dan frame(1,2 DL+1,6 LL)
Batang Shell dan frame Shell Frame
Buritan Gading-gading ujung
567 Tidak ada Tidak ada
Poros buritan 629,630 967,968, 1074,1076
Tidak ada Balok lintang
midship
Tidak ada 721 Tidak ada Balok deck midship
cantlever
782 Tidak ada Tidak ada Galar buritan 880,881,882 Tidak ada 883,886,887,891 Buritan penghubung gading-gading 916,918,919,92 0,921,922,923,9 27,928,929 Tidak ada 916
Buritan deck 1058 Tidak ada Tidak ada Balok atas buritan 837,914 Tidak ada 825,1060,1063 Balok atas galar
buritan
Balok lintang deck buritan
Tidak ada Tidak ada 791 Antara galar buritan
dan midship
Tidak ada Tidak ada 811,848,849 Poros buritan Tidak ada Tidak ada 967,968,1074,
1076
4) Berangkat hasil bekal penuh dengan beban mati, beban hidup (1,2
DL+1,6 LL) dengan memasukkan sebagai shell dan frame sesuai tabel 39.
Tabel 39. Batang yang overstress pada berangkat bekal penuh dengan memasukkan sebagai shell dan frame(1,2 DL+1,6 LL)
Batang Shell dan frame Shell Frame
Poros buritan 629,1074 Tidak ada Tidak ada Balok deck midship 782 Tidak ada Tidak ada Gading-gading
buritan belakang
Tidak ada Tidak ada 520 Balok lintang deck
buritan
Tidak ada Tidak ada 791
Galar buritan Tidak ada Tidak ada 880,881,882,883 ,887,890 Penghubung
gading-gading pada buritan (sambungan antar lambung)
Tidak ada Tidak ada 917,918,919,920 ,921,922,923
Balok atas buritan Tidak ada Tidak ada 825,837,914 Balok atas galar
buritan
Tidak ada Tidak ada 1086,1087,1088
Volume kayu yang dibuat alternatif beton dihitung dan dibandingkan maka volume masing-masing dihasilkan sebagai berikut :
1) Beton pada gading-gading, lunas, linggi buritan dan linggi poros dihasilkan volume sebagai berikut :
(1) Gading-gading 2,44 m3. (2) Lunas depan 0,21 m3. (3) Lunas belakang 2,14 m3. (4) Linggi buritan 0,19 m3.
2) Volume kayu hasil perhitungan sebagai berikut (1) Gading-gading 4,06 m3.
(2) Lunas 2,35 m3. (3) Linggi buritan 0,47 m3.
Perkiraan biaya kapal alternatif dengan kapal kayu dibandingkan tetapi bukan keseluruhan kapal tetapi bagian struktur kapal yang dibuat alternatif yang dibandingkan dengan struktur kapal sebenarnya. Perkiraan biaya tersebut sesuai tabel 40.
Tabel 40. Perkiraan Biaya Struktur Kapal Eksisting dan Kapal Alternatif No Kapal Alternatif (Rp),harga 2006 Kapal kayu (Rp) , harga 2006 Selisih (Rp) Keterangan 1 21.837.327 39.280.253 17.445.926 tanpa alat sambung 2 39.491.951 64.672.121 25.180.170. dengan alat sambung
4.4. Uji Model Sambungan
Model suatu struktur harus dilakukan analisis yang mendalam dan diimbangi oleh kelengkapan alat uji di laboratorium. Hal yang umum dilakukan adalah melakukan simulasi dari bentuk, material, dimensi yang sesungguhnya dan dibandingkan dengan uji model dengan alat uji di laboratorium. Saat ini penulis tidak melakukan hal tersebut, tetapi diharapkan lain waktu dapat dilakukan, mengingat waktu yang dibutuhkan untuk
melakukan analisis tersebut cukup lama +/- lima tahun dan alat uji model di laboratorium belum tersedia. Membuat model harus memperhatikan koefisien material, koefisien gaya dan koefisien geometri. Karena model yang sesuai dengan ukuran sebenarnya belum mendapatkan formulanya, maka dibuat dua detail sambungan yang akan dilakukan uji kekedapannya. Problem pada kapal kayu yang ada (eksisting) sampai saat ini tidak mungkin kedap total, tetapi untuk mengatasi masuknya air laut dari celah kayu saat ini diatasi dibagian lambung diberi lapisan seng, dicat dengan ter warna hitam sampai batas draft. Model yang diwujudkan adalah 2 (dua) sambungan yaitu :
1) Sambungan lunas dengan gading-gading kayu dan lambung.
2) Sambungan gading-gading beton dengan galar kayu dan balok deck kayu.
Alat uji untuk kekuatan sambungan dan getaran untuk bentuk sambungan kapal belum ada walaupun dibuat sambungan yang relatif simpel. Yang dapat dilakukan adalah membuat model sambungan agar menjadi contoh sambungan dari kapal alternatif dan di uji sampai seberapa jauh tingkat kekedapannya.
Alat uji standar yang tersedia antara lain :
1) Uji tekan beton berbentuk kubus 15x15x15 cm, selinder tinggi 30 cm, diameter 15 cm.
2) Uji lentur balok beton panjang 50 cm, tebal 15 cm, lebar 15 cm dengan gaya P 20 KN atau 2 ton.
3) Uji lentur balok beton panjang 60 cm, tebal 15 cm, lebar 15 cm dengan gaya P 150 KN atau 15 ton.
4) Uji susut beton dengan benda uji ukuran panjang 50 cm lebar 10 cm, tinggi 10 cm.
5) Uji tarik baja tulangan. 6) Uji tekuk metal.
7) Uji impermeabilitie beton dengan bentuk benda uji beton silinder diameter 15 cm, tinggi 30 cm.
8) Uji lentur balok kayu lebar 8 cm tebal 15 cm.
Sambungan pada struktur kapal belum ada bentuk yang memadai untuk diuji maka diharapkan kemudian hari ada alat uji sesuai dengan bentu sambungan yang dapat memenuh kriteria sebagai berikut :
1) Kekuatan terhadap lentur, geser, axial tarik, axial tekan dan torsi. 2) Kekuatan terhadap kejut, fatique (kelelahan), pukulan benda tajam. 3) Damping (peredaman).
4) Kekedapan
4.5. Kesimpulan
Dari hasil perhitungan dan output komputer menunjukkan hal-hal berikut :
1) Material kayu kelas II dan beton K 350 memenuhi syarat dan mudah didapat Beton K350 digunakan karena masih bisa dibuat dengan molen / mixer .dengan memperhatikan mutu material dan kebersihan mateial antara lain batu pecah, pasir dan semen yang sesuai standar SNI material beton.
2) Gaya luar dengan memperhitungkan ombak berdasarkan data dari Lampulo Juni 2004 dibuat dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL.+ 0,9 WL dan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL dengan memasukkan berat sendiri pada masing-masing elemen struktur. (diberi istilah shell) dan dimasukkan pada struktur (gading-gading, balok deck) dengan istilah frame menunjukkan hasil sebagai berikut :
(1). Pada lambung
1} Kapal pulang dengan muatan 100% ,di bagian haluan, midship tegangan tidak melampaui yang dizinkan, lambung buritan tegangan pada sumbu x (S11) ada yang melampaui tegangan yang diizinkan tetapi hanya sedikit.
2} Kapal berangkat dengan bekal penuh, di bagian haluan, midship dan buritan tegangan tidak melampaui yang dizinkan.
3) Gaya luar dengan memperhitungkan, ombak berdasarkan data dari Lampulo Juni 2004 dibuat variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL.+ 0,9
WL dengan memasukkan berat sendiri pada masing-masing elemen struktur (diberi istilah shell) dan struktur gading-gading dan balok deck (diberi istilah frame) menunjukkan hasil pada batang yang mengalami
overstress sebagai berikut :
(1) Kapal pulang dengan muatan 100% 1} Poros buritan 4 batang.
2} Balok deck dekat midship 1 batang. 3} Balok deck buritan 1 batang. 4} Balok atas buritan 6 batang. (2) Kapal berangkatdengan bekal penuh
1} Buritan penghubung gading-gading 2 batang. 2} Gading-gading buritan belakang 1 batang. 3} Buritan penghubung gading-gading 3 batang. 4} Balok deck midship 1 batang.
4) Gaya luar dengan memperhitungkan ombak berdasarkan data dari Lampulo Juni 2004 dibuat dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL.+ 0,9 WL dengan memasukkan berat sendiri pada masing-masing elemen struktur. (diberi istilah shell) menunjukkan hasil pada batang yang mengalami overstress sebagai berikut :
(1) Kapal pulang dengan muatan 100%. 1} Poros buritan 3 batang.
2} Galar antara buritan dan midship 6 batang. 3} Galar buritan 8 batang.
4} Balok deck buritan 3 batang. 5} Balok atas buritan 8 batang. (1) Kapal berangkatdengan bekal penuh
1} Balok atas buritan 1 batang.
2} Buritan penghubung gading-gading 1 batang.
5) Gaya luar dengan memperhitungkan ombak berdasarkan data dari Lampulo Juni 2004 dibuat dengan variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL.+ 0,9 WL dengan memasukkan berat sendiri dan muatan tetap dan
sementara pada gading-gading dan balok deck (diberi istilah frame). menunjukkan hasil pada batang sebagai berikut :
(1) Kapal pulang dengan muatan 100%. 1} Buritan gading-gading ujung 1 batang. 2} Balok lintang midship 1 batang.
3} Buritan penghubung gading-gading 10 batang. (2) Pada kondisi berangkatdengan bekal penuh
1} Buritan penghubung gading-gading 1 batang.
6) Pulang hasil tangkapan penuh dengan beban mati, beban hidup (1,2 DL+1,6 LL) pada batang dengan memasukkan sebagai shell dan frame (1). Kapal pulang dengan muatan 100%
1} Buritan gading-gading ujung 1 batang. 2} Poros buritan 2 batang.
3} Balok deck midship cantlever 1 batang. 4} Galar buritan batang 3 batang.
5} Buritan penghubung gading-gading 9 batang. 6} Buritan deck 1 batang.
7} Balok atas buritan 2 batang. 8} Balok atas galar buritan 2 batang. (2) Kapal berangkat dengan bekal penuh
1} Poros buritan 2 batang..
2} Gading-gading buritan belakang 1 batang. 3} Buritan penghubung gading-gading 3 batang. 4} Balok deck midship 1 batang.
7) Pulang hasil tangkapan penuh dengan beban mati, beban hidup (1,2 DL+1,6 LL) pada batang dengan memasukkan sebagai shell
(1). Kapal pulang dengan muatan 100%. 1} Poros buritan 4 batang.
2} Balok lintang midship 1 batang. (2) Kapal berangkat dengan bekal penuh.
8) Pulang hasil tangkapan penuh dengan beban mati, beban hidup (1,2 DL+1,6 LL) dengan memasukkan sebagai frame
(1). Kapal pulang dengan muatan 100%. 1} Balok memanjang deck haluan 1 batang. 2} Galar antara buritan dan midship 3 batang. 3} Galar buritan 4 batang.
4} Buritan penghubung gading-gading 1 batang. 5} Poros buritan 4 batang.
6} Balok atas buritan 3 batang. 7} Balok atas galar buritan 2 batang. (2) Kapal berangkat dengan bekal penuh
1} Gading-gading buritan belakang 1 batang. 2} Balok memanjang deck haluan 1 batang. 3} Galar buritan 6 batang.
4}Buritan penghubung gading-gading merupakan sambungan antar lambung 7 batang.
5} Balok atas buritan 3 batang. 6} Balok atas galar buritan.
9) Sambungan dengan baut diameter 19 dan 13 hal ini dimaksudkan pada struktur rangka dengan gaya yang diterima besar menggunakan diameter 19 agar tidak terlalu banyak karena lokasi tidak memadai. 10) Persyaratan pembesian pada beton masing memenuhi syarat SNI yaitu
dengan jarak antara pembesian minimal 2,5 cm dan selimut beton lebih dari 3 cm. Demikian persyaratan baut masih memenuhi syarat yaitu minimal diameter baut.
11) Uji model dari bentuk sesungguhnya kapal alternatif belum dapat dibuat karena keterbatasan waktu untuk melakukan analisis dan alat ujinya. 12) Uji sambungan dilakukan hanya pada tingkat kekedapan terhadap
Biaya dan waktu pelaksanaan kapal eksisting lebih mahal dan lebih lama dibandingkan dengan biaya dan waktu kapal alternatif, ditunjukkan oleh hal-hal berikut :
1) Volume kayu lebih besar dari valume beton sedangkan harga kayu 1 m3 tepasang mutu kelas I-II enam juta rupiah sedangkan beton K350 dengan pembesian dan acuan multipleks sekitar dua juta rupiah.atau lebih tergantung jumlah baja kg setiap m3 beton.
2) Waktu pelaksanaan kapal eksisting empat bulan, sedangkan waktu pelaksanaan tergantung metode pelaksanaan yang dilakukan. Pelaksanaan kapal tiap elemen saling menunggu yang dimaksud ketergantungan satu elemen dengan elemen lain, sedangkan pelaksanaan kapal alternatif dengan beton precast yaitu beton dicetak sekaligus dengan baut / angkur sudah terpasang dan langsung dipasang .
