70
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 . (4) Awak kapal : 75 kg/orang, jadi berat 5 orang = 375 kg.
71
(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).
72
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 struktur beton, struktur alternatif dan struktur
kayu
dikembangkan dan diharapkan sebagai bahan acuan
dimensi
yang dapat 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.
73
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
74
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 φ Pn < 0,10 f’c Ag.
φ Pn (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
75
disediakan sedemikian hingga lendutan total dikurangi lawan lendut tidak melebihi batas lendutan yang ada. (3) Kayu
Pu < λ φc 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.
76
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 gadinggading kira-kira lima kali pembuatan beton sedangkan lunas dan linggi juga lima kali
77
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 (gadinggading, 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
package program.
78
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). Gadinggading 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). Gadinggading beton lebar 6 cm, tinggi 15 cm (6/15). Papan lambung tebal 4 cm, tinggi 20 cm (4/20)
79
(3) Buritan : Linggi beton lebar 15 cm, tinggi 25 cm (15/25). Gadinggading 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 Kayu
Gading-gading atas Linggi haluan & Lunas dan bawah (cm)
buritan (cm)
(cm)
8/15 &10/15
25/35 & 23/35
25/35
15/25 (buritan)
17/50
Beton (midship 6/15 s/d buritan
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
80
2) Kapal berangkat dalam keadaan bekal penuh tabel 13. Tabel 13. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Berangkat Bekal Penuh
Deck
Haluan (kg/m2)
Midship (kg/m2)
Buritan (kg/m2)
BS, awak kapal 3
BS, air bersih 100%,
BS, awak kapal
orang,
boom,
persediaan 100%, alat tangkap,
Kayu=
Kayu=
28,2+ BS, Beton
(84+167)x0.5+BS.
56,25 +BS
Beton 251 + BS
2 orang,
Kayu 72=36+BS Beton=72 + BS
Lantai 172
BS,es100%,Kayu=26
BS, mesin dan BBM 100%, Kayu
dasar
+BS. Beton =52 +BS
= 150+BS Beton =300 + BS
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) Deck Lantai dasar
BS BS,
Midship (kg/m2)
BS, mesin dan BBM 10%,
BS,es 10%, Kayu=167,85
Kayu= 27.5+BS. Beton = 55 +BS
+ BS Beton 167,85 +BS
BS,
BS,air bersih10%, bumb,
awak
kapal
100%,
persediaan 10%, alat tangkap,
hasill tangkapan 100%.
Kayu=30+BS. Beton=60 +BS
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
81
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.
82
(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)
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
100
BBM 100%
5100/(5,7x3)=300
Bumb
500/(1,5x2)=167
Hasiltangkapan 0%
225(dek)
1500 (500+1000)
6150(550 +5600)
air bersih 100%
kapan 100%
TOTAL 2)
Kapal pulang dalam keadaan muatan atau hasil tangkapan 100% Tabel 16. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Dengan Hasil Tangkapan 100%.
Kondisi air bersih 10%
Haluan(kg)
Midship (kg) 5 /(3x2)=0,85
Buritan (kg)
Pulang
83
Awak kapal 100%
(150+225+25)/5,7x3)=30
Persediaan 10%
25
alat tangkap 100%
500(48)
ES 10%
50/9=6
100+50/(5,7x3)=9
BBM 10%
50/(5,7x3)=3
Bumb
500(167)
Hasil tangkapan 100%
15000/
Mesin
dan
perlengkapan 100%
(5,7x3+3x2)=650
TOTAL
15555
1125 (425+700)
(555+15000)
3) Kapal pulang dalam keadan muatan atau hasil tangkapan 50% Tabel 17. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Dengan Hasil Tangkapan 50% Haluan(kg)
Kondisi
Midship (kg)
Pulang
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)
100+50(9)
BBM 10%
50/(5,7x3)=3
Bumb
500(167)
Hasil tangkapan 50%
7500/(5,7x3+3x2)=
Mesin
dan
perlengkapan 100%
325
TOTAL
12555(555+750)
1125(425+700)
4) Kapal pulang dengan hasil tangkapan 0% Tabel 18. Perhitungan Penyebaran Beban Kondisi Kapal Dengan Hasil Tangkapan 0 % Kondisi
Haluan(kg)
Midship (kg)
Pulang
Buritan (kg)
84
air bersih 10% 225=56,25
Awak kapal 100%
5
150+25/(5,7x3)=10, 3
Persediaan 10%
25
alat tangkap 100%
500 (48)
ES 30%
50/9=17
Mesin
dan
100+50 (9)
perlengkapan 100% BBM10%
50/(5,7x3)=3
Bumb
500 (167)
Hasil tangkapan 0%
0
225(dek)
555 (505 +50)
900 (200 +700)
TOTAL
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.
85
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%.
E26
Modulus Elastisitas Lentur Ew 25000
E25
66
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
Kode mutu
Kuat tekan Kuat sejajar Geser serat Fv Fc 46 6.6
Kuat tekan Tegak lurus Serat Fc⊥ 24
Kuat tarik sejajar serat Ft 60
Kuat lentur Fb
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
86
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 Beban pada Momen(kgcm) Geser (kg) Axial(kg) Tegangan /cm2)
87
/ 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
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
641,91> 533
Frame
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 Momen(kgcm) Geser (kg) Axial (kg)Tegangan(kg/cm2) / batang
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
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
Frame
(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 / Momen(kgcm) Geser(kg) Axial (kg)Tegangan(kg/cm2) batang
Shell Haluan 751
12961,74
4143,69
707,06
-58,95
88
Midship238
60603,85
101779,9
878,1
106,643
Buritan192
20852,58
54677,78
72525,1
217,955
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
Frame
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 Momen (kgcm)Geser (kg) Axial (kg) Tegangan(kg/cm2) / batang
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
Haluan868
-1689
-159,64
-1224,37
10,20
Midship814
-4068
316,39
25712,85
214,37
Buritan887
9111
91,11
48132,29
401,10
Frame
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 / Momen(kg/cm) Geser (kg) Axial (kg)Tegangan(kg/cm2) batang
Shell Haluan751
13886
64545
5629,9
25,2807
Midship238
70556
48238
76566
244,5
Buritan192
34619
12360
160042
405,165
Frame
89
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 Momen(kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Tegangan(kg/cm2) / batang
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
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
Frame
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 Momen(kgcm) Geser (kg) Axial (kg) Tegangan(kg/cm2) / batang
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
1651,86
6630,59
-159,98
-17,44
Frame Haluan847
90
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 padaMomen (kgcm) Geser (kg)Axial (kg) Tegangan(kg/cm2) /batang
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
Haluan868
-1506
-141,9
-1088,47
9,071
Midship814
-3592
281,29
23268,2
193,99
Buritan887
8297
-9,85
43525,24
362,71
Frame
4.3.2 Sambungan antara beton dan kayu Perpaduan penggunaan material kayu dan beton untuk mengefisienkan penggunaan sumber alam yang terbatas dan memanfaatkan kelebihan masingmasing 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 :
91
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) dan terhadap beton, gaya izin diambil nilai yang kecil dari
92
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
93
Gading-gading Struktur dan lambung
Kayu Beton
Gading-gading dan galar
Lunas dan linggi Lunas dan haluan gading -gading kayu D13 D19 D13 D19
D13
D19
D13
D19
236
505
166
505
236
505
239
350
1641,6
1123,2
1641,6
1123,2
1641,6
754
418
754
1123,2 1641,6 1123,2
Cabut 418 754 418 754 418 beton 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 Momen Geser Axial Defleksi izin (kgcm) (kg) (kg) =0,3325 (cm)
Axial Axial/ /momen Momen
Shell Haluan 334 Midship 57 Buritan 512 Frame Haluan 342-345
2)
Jumlah Jumlah baut D baut D 13 19
(375,376) 0,289
-3520
-290,3 2830,88
7
1
4
1
(63,64) 0,379 (580,581) 0,283
-717
-71,24
220,4
1
1
1
1
-609
56,57 991,48
3
1
2
1
(387,388) 0,287
-5229
420,4 4091,7 8
10
1
6
1
(63,64) -490 -45,88 187,68 1 1 1 1 Midship 0,259 36,57 (647,648) -1035 166,25 -632,54 2 1 1 1 Buritan 0,131 572 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
94
Beban No.Titik Momen Geser pada / Defleksi izin (kgcm) (kg) batang = 0,3325(cm) Shell Haluan 370 Midship 122
(415,416) 0,161 (135,137) 0,264
Buritan 487
(550,552) 0,301
Axial (kg)
Jumlah baut D 13 Axial/ momen
Jumlah baut D 19 Axial/ momen
916
-30,81 2415,03
6
1
4
1
-349
-39,28
1
1
1
1
3
1
2
1
-1523
-53,61
128,21 1069,61
Frame (415,416) 914 -62,12 2449,03 6 1 4 Haluan 0,15 370 -349 -39,28 -53,63 1 1 1 Midship (135,137) 0,194 122 (550,552) -1524 128,21 1071,03 3 Buritan 1 2 0,28 487 Dari dua kondisi tersebut maka sambungan digunakan baut 3
1 1
1 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 No.Titik Momen Geser pada / Defleksi izin (kgcm) (kg) batang =0,3325 (cm) Shell Haluan 876 Midship 852 Buritan 882
(403,424)
Axial (kg)
Jumlah baut D 13 Geser/ momen
Jumlah baut D 19 Geser/ Momen
-2360
225,4
1800,91
1
1
1
1
-6740
445,2 29176,6
6
1
3
1
11980
445,3
66000,4 14
1
7
1
0,0274
(38,63) 0,022
(541,560) 0,015
95
Frame 103 158,21 1129,53 1 1 1 1 Haluan (403,424) 0,027 876 -4750 312,61 19906,8 5 1 2 1 (38,63) Midship -0,015 852 8230 312,74 44957,2 10 1 5 1 Buritan (541,560) 0,01 882 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 No.Titik pada / Defleksi izin batang =0,33(cm) Shell Haluan 870 Midship 814 Buritan 887 Frame
(393,414)
Haluan 870 Midship 814 Buritan
(393,414)
887
0,019 (3,26)
0,015 (550,569)
0,025
0,019 (3,26)
0,017 (550,569)
0,024
Momen Geser (kgcm) (kg)
Axial (kg)
1326,04
Jumlah baut 13 Geser/ momen
Jumlah baut D19 Geser/ momen
-1628
-158,5
1
1
1
1
-4070
316,39 25679,08 6
1
3
1
9104
-10,96
48067,18 10
1
5
1
-1627
158,4
1341,85
1
1
1
1
-4068
316,4 25712,85 6
1
3
1
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 pulang muatan 100%
96
Beban pada
No.Titik.
Momen Geser
Defleksi(cm) (kgcm) (kg)
Axial
Jumlah
(kg)
baut D13 baut D 19
Shell Haluan
1073 frame Haluan
1073
Jumlah
Axial
Axial
/ geser
/ geser
( 817,819) -0,059
-10300
1582,3 7695,81
19
1
11
1
( 817,819) -0,040
-6944
1061,8 5321,42
13
1
8
1
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% Beban pada
No.Titik.
Momen Geser
Defleksi(cm) (kgcm) (kg)
Jumlah
(kg)
baut D13 baut D 19
Shell Haluan
( 364,371)
330 frame
-0,2086
Haluan
( 364,371)
330
-0,2683
Jumlah
Axial
Momen
Momen
/ geser
/ geser
3989
271,97 7474,66
2
2
2
1
3683
259,39 4592,18
2
2
2
1
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.
97
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
98
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
Lunas. / Tulangan
Lunas.
Gading-gading
Gading-gading ,
Tulangan
&linggi buritan linggi buritan
Atas cm2) Bawah (cm2) Tul.Atas (cm2)
Tul.Bawah(cm2)
Haluan
0,0402
0,02011
Kayu
Kayu
643
(1D16)
(1 D16)
Midship
0,22
0,11
0,00455
655
(1 16)
(1 D16)
(1 Ø 10 )
0,002275(58) (1 Ø 10 )
Buritan
0,06
0,03029
663
(1 D16)
(1 D16)
0,6 (622) (1 Ø 10)
0,3 (622) (1 Ø 10)
Haluan
0,01332
0,00666
Kayu
Kayu
643
(1 D16)
(1 D16)
Midship
0,08591
0,04284
0,07081 (58)
0,03533 (58)
655
(1 D16)
(1 D16)
(1 Ø 10 )
(1 Ø 10 )
Buritan
0,04649 (1 D16)
0,02321
0,22 (1 Ø 10)
0,11
batang
shell
frame
663
(1 D16)
(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-gading dan sambungan gadinggading 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.
99
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
Poros buritan
629,630,1074,1076 967,968, 1078 Tidak ada
Balok
deck 782
Shell Tidak ada
Frame Tidak ada
dekat midship Galar buritan
antara Tidak ada dan
811,812,813, Tidak ada 848,849,850
midship Galar buritan
Tidak ada
880,881,882, Tidak ada 883,886,887, 890,891
Balok
Deck 1058
Buritan Balok
1016,1062,
Tidak ada
1067 atas 837,914,1060,1086 789,825,1063, Tidak ada
buritan
,1087,1088
1072,1085, 1089,1090, 1091
Buritan
Tidak ada
Tidak ada
567
lintang Tidak ada
Tidak ada
721
Tidak ada
Tidak ada
916,917,918,919,
gading-gading ujung Balok
midship Buritan penghubung
920,921,922,923,
gading-gading
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).
100
Batang
Shell dan frame
Shell
Frame
Poros buritan
629, 1074
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
825
Tidak ada
922
917
Tidak ada
Tidak ada
Gading-gading
520
buritan belakang Balok Atas Buritan
Tidak ada
Buritan Penghubung 920,921,923 Gading-Gading Balok
Deck
782
Midship 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)
Shell dan frame
Batang Buritan
Gading- 567
Shell Tidak ada
Frame Tidak ada
gading ujung Poros buritan
629,630
967,968,
Tidak ada
1074,1076 Balok
lintang Tidak ada
721
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
883,886,887,891
Tidak ada
916
midship Balok deck midship 782
cantlever Galar buritan
880,881,882
Buritan penghubung 916,918,919,92 gading-gading
0,921,922,923,9 27,928,929
Buritan deck
1058
Tidak ada
Tidak ada
Balok atas buritan
837,914
Tidak ada
825,1060,1063
Tidak ada
1086,1089
Balok buritan
atas
galar 1087,1088
101
Balok lintang deck
Tidak ada
Tidak ada
791
Tidak ada
Tidak ada
811,848,849
Tidak ada
Tidak ada
967,968,1074,
buritan Antara galar buritan dan midship Poros buritan
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 dengan memasukkan sebagai shell dan frame(1,2 DL+1,6 LL) Batang
Shell dan frame Shell
penuh
Frame
Poros buritan
629,1074
Tidak ada
Tidak ada
Balok deck midship
782
Tidak ada
Tidak ada
Gading-gading
Tidak ada
Tidak ada
520
Balok lintang deck Tidak ada
Tidak ada
791
Tidak ada
880,881,882,883
buritan belakang buritan Galar buritan
Tidak ada
,887,890 Penghubung
Tidak ada
Tidak ada
gading-gading pada
917,918,919,920 ,921,922,923
buritan (sambungan antar lambung) Balok atas buritan Balok
atas
Tidak ada
Tidak ada
825,837,914
galar Tidak ada
Tidak ada
1086,1087,1088
buritan 4.3.5. Perkiraan Biaya Kapal Kayu dan Kapal Alternatif.
102
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 Kapal kayu (Rp) , Selisih (Rp)
Keterangan
(Rp),harga 2006 harga 2006 tanpa alat sambung
1
21.837.327
39.280.253
17.445.926
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
103
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. 9) Uji frekwensi beton diameter 215 mm, tinggi 200 mm.
104
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 Lampulo Juni 2004 dibuat dengan
ombak berdasarkan data dari
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
105
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 berangkat dengan 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 Lampulo Juni 2004 dibuat dengan
ombak berdasarkan data dari
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 berangkat dengan bekal penuh 1} Balok atas buritan 1 batang. 2} Buritan penghubung gading-gading 1 batang. 5)
Gaya luar dengan memperhitungkan Lampulo Juni 2004 dibuat dengan
ombak berdasarkan data dari
variasi pembebanan 1,2 DL + 1,6
LL.+ 0,9 WL dengan memasukkan berat sendiri dan muatan tetap dan
106
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 berangkat dengan 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. 1} Tidak ada yang overstress.
107
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 semprotan air tekanan tinggi dan ternyata mengalami sedikit rembesan.
108
Biaya dan waktu pelaksanaan kapal eksisting lebih mahal dan lebih lama dibandingkan dengan biaya dan waktu kapal alternatif, ditunjukkan oleh halhal 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 .
