BAB III HASIL PERHITUNGAN DESIGN TANKI. Steel Tanks for Oil Storage Edisi kesepuluh, November Hasil perhitungan

BAB III HASIL PERHITUNGAN DESIGN TANKI

Semua perhitungan dalam tanki ini mengacu pada API standart 650 “Welded Steel Tanks for Oil Storage” Edisi kesepuluh, November 1988. Hasil perhitungan merupakan peraturan minimum, namun dalam pelaksanaan pembangunan tanki dapat menggunakan dimensi ataupun grade material yang lebih tinggi dengan mempertimbangkan faktor yang dipengaruhi oleh perubahan ini.

3.1. Data Umum Perencanaan Design code

: API 650-10th Edition

Type of tank

: above ground welded steel tank

Service (liquid contents)

: Bahan bakar minyak (solar)

Nominal capacity

: 70,000 liter.

Roof type

: Fixed support cone roof

Tank diameter(D)

: 3800 mm (3.8 m)

Tank height (H)

: 6000 mm (6 m)

Liquid Specific Grafity (G)

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

: 0.84

34 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Corrosion allowance (CA) Bottom plate

: 3.00 mm

Shell plate

: 3.00 mm

Roof plate

: 1.00 mm

Wind Speed (V)

: 100 mph

Seismic Use Group (V)

: Zona 0.08

Joint Efficiency

: 0.85

Material specification

: ASTM A 36

Allowable Stress for design condition (Sd)

: 160 MPa

Allowable Stress for hydrostatic condition (St)

: 171 MPa

3.2. Perhitungan Shell Plate Ketebalan minimum shell plate ditentukan menurut persyaratan pada Table A-4a. Untuk diameter tanki 3.8 m, termasuk dalam range diameter tanki antara < 15ft (4.5 m), maka tebal minimum Shell Plate yang diinginkan adalah 5mm. Susunan plat dinding dapat dilihat pada gambar 4.1. dimana lapisan pertama (1st course) merupakan lapisan yang terletak tepat diatas annular plate dan memiliki ketebalan yang lebih besar dibandingkan lapisan-lapisan diatasnya. Sedangkan lapisan dinding teratas (4th course) merupakan lapisan dengan ketebalan terkecil namun tidak lebih kecil dari tebal minimum yang diisyaratkan.

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

35 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Gambar 3.1. Shell plate courses

Hasil perhitungan ketebalan mimimum Shell Plate dari lapisan paling bawah sampai bagian teratas dengan memakai metode one-foot method yang ditentukan berdasarkan dua kondisi cairan sebagai berikut : H

= 6000 mm

D

= 3800 mm

H L = 5800 mm ( tinggi level liquid ) h1

= 1.524 m ( lebar plat )

Maka : Hd = H L + P : ( 9.8 x G ) = 5.80 + 0.3 : ( 9.8 x 0.84 ) = 5.84 m Untuk Hd = Ht sebagai ukuran tinggi dari tanki

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

36 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

a. Berdasarkan cairan yang direncanakan yaitu solar, dihitung menggunakan persamaan (2.6) : td 

4.9 D( H d  0.3)G  CA ES d

 1st course :

4.9 D( H d  0.3)G  CA ES d

t1  

4.9 x3.8(5.84  0.3)0.84 3 0.85 x160

t1 = 3.64 mm 1st shell course yang dipakai 8mm.  2nd course : Hd = H L – h1 = 5.84 -1.52 = 4.32 2nd course :

4.9 D( H d  0.3)G  CA ES d

t2 

4.9 x3.8(4.32  0.3)0.84 3 0.85 x160



t2 = 3.47 mm 2nd shell course yang dipakai 8mm.  3rd course : Hd = H L – h1 – h2 = 5.84 -1.52 – 1.52 = 2.8 3rd course :

4.9 D( H d  0.3)G  CA ES d

t3  

4.9 x3.8(2.8  0.3)0.84 3 0.85 x160

t3 = 3.29 mm 3rd shell course yang dipakai 6 mm.  4th course : 4th course:

Hd = H L – h1 – h2– h3 = 5.84 -1.52 – 1.52 – 1.52 = 1.28 t4  

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

4.9 D( H d  0.3)G  CA ES d 4.9 x3.8(1.28  0.3)0.84 3 0.85 x160

37 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

t4 = 3.11 4th shell course yang dipakai 6 mm. Disini kita menggunakan tebal minimum plat A 36 sebesar 6 mm sesuai standart di pasaran. b. Berdasarkan hydrotest yaitu kondisi dimana tanki berisi air, dihitung menggunakan persamaan (2.7) : tt 

 1st course : t1 

4.9 D ( H t  0.3) St

4.9 D ( H t  0.3) St



4.9 x3.8(5.80  0.3) 171

t1 = 0,50 mm 1st shell course yang dipakai 8mm.  2nd course Ht = H - hl = 6.00 -1.52 = 4.48 2nd course :

t2  

4.9 D ( H t  0.3) St

4.9 x3.8(4.48  0.3) 171

t2 = 0.46 mm 2nd shell course yang dipakai 8 mm.  3rd course Ht = H - hl - h2= 6.00 -1.52 – 1.52= 2.96 3rd course :

t3  

4.93D ( H t  0.3) St 4.9 x3.8(2.96  0.3) 171

t3 = 0.30mm 3rd shell course yang dipakai 6 mm

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

38 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

 4th course Ht = H - hl - h2= 6.00 -1.52 – 1.52 – 1.52 = 1.49 4th course :

t4  

4.9 D ( H t  0.3) St

4.9 x3.8(1.49  0.3) 171

t4 = 0.12 mm th

4 shell course yang dipakai 6 mm.

Dari hasil kedua perhitungan diatas diambil tebal plat yang paling besar nilainya untuk tebal pelat dinding yang akan digunakan yaitu : 1st course : t1 = 8 mm 2nd course : t2 = 8 mm 3rd course : t3 = 6 mm 4th course : t4 = 6 mm

Table 3.1. Berat total Shell Plate (Wshe)

Cicumferencial mm

Surfacearea m²

Weight kg

1524.0

11957.1

18.2

1144.4

8

1524.0

11957.1

18.2

1144.4

Course #3

6

1524.0

11950.8

18.2

857.8

Course #4

6

1524.0

11950.8

18.2

857.8

72.8

4004.4

N0.

Description

Nom.Thk mm

1

Course #1

8

2

Course #2

3 4

Total

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

Width mm

6096.0

39 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

3.3. Perhitungan Top Angel Diameter tangki yang direncanakan sebesar 3.8 m kurang dari 11m maka digunakan profil siku untuk top angel tidak kurang dari 51x51x4.8 mm sesuai dengan yang diisyaratkan API Std 650 Pasal 3.1.5.9.e, dimana yang dipilih profil siku L 50x50x6mm. Radius dari top angel = 1974 mm Berat per unit

= 4.43 kg

Minimum panjang dari diameter tanki dari top angel Lg Lg = 2ΠR , maka : Lg = 2 x 3.14 x 1974 = 12,397 mm Estimasi berat top angel keseluruhan : Lg /1000 x berat top angel per unit = 12,397 / 1000 x 4,43 = 54.92 kg/m

3.4. Perhitungan Ketebalan Pelat Dasar Tanki (Bottom and Annular Plate) Untuk tebal minimum Bottom Plate diambil 6 mm sesuai API 650 3.4.1, sedangkan untuk tebal annular plate tebal minimum pelatnya ditentukan menggunakan API STD 650 Tabel 3.1 dengan dua parameter yang harus diketahui yaitu : a. Tebal shell course yang pertama, t = 8 mm b. Hydrostatic test stress pada shell course pertama : 4.9 D ( H t  0.3) 4.9 x3.8(5.84  0.3)   0.60mm St 171

1st shell course yang dipakai 8 mm.

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

40 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Dari Tabel 3.1. (pada kolom ≤ 190 MPa) didapat tb = 6 mm atau ¼ inc = 6.35, maka : tb

= 6.35 mm

CA

= 3 mm + tb min =

9.35 mm

jadi tebal minimum bottom dan annular plate yang digunakan adalah 9.5 mm. OD btm = 4500 m  Rb (Radius of bottom) = 2250 Bottom plate slope  = 0.48 ͦ Estimasi berat bottom plate : Wb = Π x Rb² x t x p : cos 0.48 = 3.14 x 2250² x 9.5 x 7.85E-06 : cos 0.48 =1,185.50 kg

3.5. Perhitungan Intermediate Wind Girder Mencari tinggi maximum dari unstiffener shell, H1 dengan tuniform = ttop course, dimana tebal minimal shell yaitu 6 mm sesuai dengan yang diisyaratkan API Std 650 Pasal 3.9.3.1 maka : H1 = 9.47t (

t 3 ) D

= 9.47 x6 (

6 3 )  9.47 x 6 x 1.98 = 112.73 m = 112,730 mm 3.8

Pemeriksaan perlu atau tidaknya menggunakan Intermediate Wind Girder , dimana hasil perhitungan tinggi dari transformed shell diperlihatkan dalam Tabel 4.2. di bawah ini :

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

41 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

W

tr

W (

t t

uniform 5

)

actual

HE = ∑Wtr Table 3.2. Perhitungan tinggi dari transformed shell

Shell plate

W (mm)

Tuniform

Tactual

HE (mm)

1st

1524

8

6

3,128.47

2nd

1524

8

6

3,128.47

3rd

1524

6

6

1,524.0

4th

1524

6

6

1,524.0

course

∑Wtr = 9304.9 mm

Dari hasil perhitungan diatas didapat HE = 9304.9 mm < H1 = 112.730 mm, maka tidak diwajibkan memasang Intermediate Wind Girder. Minimum section modulus dari intermediate wind girder yang diwajibkan ditetapkan dengan persamaan (2.5) sebagai berikut : Z = D²H1/17

(2.5)

3.8 2 (112.73) Z =95.75 m³ = 9,575 cm³ 17

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

42 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

3.6. Perhitungan Atap (Roof) Tipe atap yang digunakan yaitu supported cone roof yang terdiri dari pelat atap, rafter, dan kolom. Dengan slope atap 1 : 12 maka α = 4.76°. Corrosion allowance yang diberikan untuk pelat atap sebesar 3.00 mm. Tebal roof = 6mm R = 1974 mm 

Ɵ = 4.76 ͦ

Maka R dev = R : cos Ɵ = 1974 : cos 4.76 = 1981 mm Ddev = 2.R =2 x 1981 = 3962 mm Cr = 2Πr = 3.14 x 1974² mm= 12,397 mm ß = 2 x Cr : Ddev = 2 x 12,397 : 3962 = 6.26 rad ( 358 ͦ ) Y = 360 – 358 = 2 ͦ

Gambar 3.2 perhitungan Roof

A = ( ß : 360) x Π : 4 x 3.962² mm

= (358 : 360 ) x 3.14 : 4 x 3.962² mm = 12,254,035 mm

Berat Roof Wr = A x t x p = 12,254,035 x 6 x 7.85E-06 = 577 kg dimana : p = 7.85E-06 kg/mm² (density stell A 36) berat dari weld of weld (W weld) = 2 % x Wr = 0.02 x 577 = 11.54 kg

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

43 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Total berat roof = Wr + W weld = 577 + 11.40 = 588 kg

3.6.1 Menentukan ketebalan Roof Plate t

Ketebalan Roof Plate :

3 inch  4.76mm 16

CA

= 1.00 mm + tmin = 5.76 mm ~ 6 mm

Jadi tebal minimum roof plate yang digunakan adalah 6.00 mm.

3.6.2 Design Pembebanan Roof Plate Beban yang diterima oleh atap terdiri dari : Beban hidup ( Wl ) : 25 lb/ft² = 122 kg/m² ( API 650 pasal 3.10.2.1 ) Beban mati Wd = Wr : A = 577 : 11.34 = 50.88 kg/m² dimana : A = Π : 4 x D² = 3.14 /4 x 3.8² = 11.34 m² Total roof load Wt = Wl + Wd = 122.1 + 50.88 = 172.98 kg/m²

3.6.3 Perhitungan Rafter Rafter terbuat dari profil baja yang merupakan rangka atap tangki. Rafter harus diatur sedemikian hingga pada outer ring jarak rafter tidak lebih dari 2π m (6.28 m), Rafter yang digunakan profil baja C 100 x 50 x 5 mm. Design live load rafter (Wl) = 122 kg/m² Design live load rafter Wd = 89.60 kg/m² Wd didapat dari berat roof + berat nozzle roof dan platform: penampang (A). 588 kg + 504 kg : (12,254,035 : 1,000,000 m²) = 1092 : 12.25= 89.14 kg/m² Total Rafter load Wt = Wl + Wd = 122.1 + 89.14 = 211.24 kg/m²

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

44 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Material Rafter A 36 Minimum yield stress , Fy = 36,000 PSI ( 2530.8 kg/cm² ) Allowable bending stress, σb = 0.66 x Fy = 0.66 x 2530.8 = 1670.3 kg/cm² Allowable comp. stress,

σc = 0.6 x Fy = 0.6 x 2530.8 = 1518.5 kg/cm²

Rafter size 100 x 50 x 5 mm Weight per unit length ( Wr ) = 9.36 kg/m Dimana Wr' = Wr : cos Ɵ = 9.36 : 4.76 = 9.33 kg/m Section modulus Z = 23.76 cm³ Cross section area A = 10,84 cm² Weight of center drum (Wcd) = 20 kg Inside radius of tank, r = 2000 mm Inside radius of center drum, rd = 261.5 mm Thikness roof = 6 mm Rafter shell inner spacing dari titik tengah tanki berdasarkan API Std 650 Pasal 3.10.4.4 sebesar 1.7m (1700 mm) dan rafter shell outer spacing (I) dari dalam tanki tidak lebih dari 0.6 Π m ( 1.88 m). Jumlah rafter yang digunakan 12 batang. n = 2 x Π x r : I = 2 x 3.14 x 2000 : 1885 = 7 Nos  digunakan 12 Nos inner spacing ( Is ) = 2Π x 262 :12 =137 mm outer spacing ( Os ) = 2Π x 2000 : 12 = 1047 mm Jarak antara rafter a 

D  3.8   1.7 m= 1.7 m ≤ 0.6 Π m (1.8 m) (OK) n 7

Panjang rafter Rl = (r – rd) : cos Ɵ = (2000 - 261.5) : 4.76 = 1,744 mm.

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

45 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

L1 = 3188.5 mm L = 3450 mm

L2 = 261.5 mm α = 30

w2 w1 B A

F2

F1

RB

RA

Beban dari tiap rafter :

Gambar 3.3 perhitungan Rafter

a. Beban dari roof + rafter W1 = ( 2Π x L2 x Wt ) : n + 9.36 = (2 x 3.14 x 0.26 x 211 ) : 12 +9.36 = 38.07 kg/m b. Beban dari roof W2 = ( 2Π x L1 x Wt ) : n = (2 x 3.14 x 3.18 x 211 ) : 12 = 351.15 kg/m

Gambar 3.4 perhitungan center ring

Beban center ring dan crown plate : F3 = ( Π x L2² x Wt + Wcd) = (3.14 x 0.26² x 211.24 + 20) = 64.84 kg

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

46 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Pembagian beban :  F1 = W1 x L1 = 38 x 3.19 = 121.22 kg  F2 = W2 x L1 : 2= 351 x 3.19: 2 = 559.85 kg  Σ MB = 0 RAL1 

RA= (



2 F2 H F1 L1  0 3 2

F1 L1 2 F2 L1 1  ) 2 3 L1

F1 2 F2 121.22 2 x559.85     60.61  373.23  433.84kg 2 3 2 3

 Fy = 0 RA + RB – F1 – F2 = 0 RB = F1 + F2 – RA = 121.22 + 559.85 – 433.84 = 247.23 kg

3.6.4 Perhitungan Kolom Data-data : D = 3800 mm Ri = 1900 mm H = 6000 mm Ɵ = 4.76 ͦ Center column H – 150 x150 x 7/10 (asumsi) Berat per unit length ( W) = 31.5 kg/m Radius ( r ) = 37.5 mm Cross section area dari beam A = 40.14 cm² Material column A 36 Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

47 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Minimum yield stress , Fy = 36,000 PSI ( 2530.8 kg/cm² ) Modulus Elastisitas

E = 3E+07 PSI

Perhitungan panjang dan beban pada pusat column :  Height of center column, L = H + (Ri .Tan Ɵ) = 6000 + (1900 x tan 4.76 ) = 6158 mm  F = n x RB + F3 = 12 x 247.23 + 64.84 = 3,031.60 kg Untuk mengetahui tegangan yang diijinkan sesuai API Std 650 Pasal 3.10.3.4 pada kolom yang digunakan untuk tanki penyimpanan : Maksimum ratio L : r tidak lebih dari 180 Ratio L : r = 6158 : 38 = 164.22 Cc =

2 2 E = Fy

2 x3.14 2 x3E  07  128.19 36000

Untuk L : r tidak lebih dari Cc : 2   12 x  xE  12 x3.14 2 x 29500000   23( L : r ) 2   23(242.45 : 1.48) 2     Fa =  = 7231.76 psi (508.39 kg/cm²) L  242.45    1.6  200r  1.6  200 x1.48 

dimana : L = 242.45 inc =6,158 mm r = 1.48 inc = 37.59 mm maka tegangan tekanan sebenarnya pada center column : f = { f + (L x W) } : A = {64 + (6.16 x 31.5)}: 40.14 = 6.4 kg/cm² < 508.4 kg/ cm²  OK

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

48 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

3.7 Pemeriksaan Terhadap Uplift Pada API Std 650 Appendix F ditentukan bahwa harus dilakukan pemeriksaan pada daerah pertemuan antara bagian shell, roof, dan top angle. Tekanan internal dapat dihitung menggunakan persamaan (2.12) dibawah ini: P

1.1 Atan    0.08t D2

h

Digunakan profil siku L 50 x 50 x 6 mm untuk top angle diperoleh data

Gambar 3.5 perhitungan compression Rings sebagai berikut : Rc = 1900 mm

th = 6 mm

Ø = 4 76°

ta = 9 mm

tc = 6 mm

A1 ( cross section of angle ) = 11.40 cm² A2 ( cross section area of shell )  Wc = 0.6  (Rc x tc) = 0.6 x (1900 x 6) = 64.06 mm = 6.4 cm² A3 ( cross section area of roof )  Wh x th = 11.12 x 0.6 = 6.67 cm²

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

49 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Dimana Wh adalah nilai minimum roof :

R2 

R 1900   22,896.49mm sin sin 4.760

Wh = 0.3 x (R2 x th) = 0.3 x ( 22,896.49 x 6 ) =111.19 mm Nilai A = A1 + A2 +A3 = 11.40 + 6.4 + 6.67 = 24.47 cm² Internal Pressure uplift :

P

1.1 Atan    0.08t

P

1.12447 tan 4.76  0.08t

D2

3 .8 2

h

h

=15.52 + 0.48 = 16 kPa

Tekanan uplift tanki 16 kPa < 18 kPa tekanan uplift tanki dari berdasarkan API STD 650, maka tangki aman sehingga tidak perlu diberi angker.

3.8

Perhitungan Stabilitas Terhadap Beban Angin

a.

Berdasarkan API Standart 650, Pasal 3.11. Beban berdasarkan kecepatan angin V = 100 mil/jam menurut API Std 650

8th Edition Pasal 3.11.1, adalah : Beban angin Ps = 0.86 kPa (88 kg/m² = 880 N/m²) → untuk permukaan selinder Pc = 0.72 kPa (73 kg/m² = 730 kg/m²) → untuk permukaan kerucut

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

50 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Gambar 3.6 Overturning akibat beban angin

Design wind Pressure : Untuk silinder Pds = f x Ps = 0.16 x 880 = 140.80 N/m² (14.08 kg/m²) Untuk kerucut Pdc = f x Pc = 0.16 x 730 = 116.80 N/m² (11.68 kg/m²) Keterangan : HT = 6000 mm OD = 3800 mm Ɵ = 4.76 ͦ Hr = 158 mm Projection area tank : a. Pada shell : As = OD x Hs = 3800 x 6 = 22,800 mm² = 22.88 m² b.

Pada roof : Ar = OD x Hr : 2 = 3800 x 0,158 :2 = 300.20 mm² = 0.30 m² Beban angin :

a. Pada shell : Fs = Pds x As = 14.08 x 22.88 = 322.15 kg/m² Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

51 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

b. Pada roof : Fr = Pdc x Ar = 11.68 x 0.30 = 3.5 kg Total wind load : Fw = Fs + Fr = 322.15 + 3.5 = 325.65 kg/m² Dari dua perhitungan diatas diambil momen terbesar yaitu : M = (F x HT) + Fr (HT + Hr : 3) = (325.65 x 6) + 3.5(6 + 0.15 : 3) = 1953.90 + 7 = 1960.90 kg/m² Pemeriksaan terhadap stability for overtuning akibat beban angin : Wshell = 4004 kg/m² Wroof = 172.36 kg /m² Wrafter = 211.70 kg /m² Wtop angle = 54.92 kg /m² Jadi Wt = Wshell + Wroof + Wrafter + Wtop angle = 4004 + 172.36 + 211.70 + 54.92 = 4,442.98 kg/m² Momen tahanan dicari menggunakan pers. (2.9) sebagai berikut : M

2 WtD 2  4442.98 x3.8  2 ( )    5627.77kg / m 3 2 3 2 

1960.90 Kg/m² ≤ 5627.77 kg/m²

(OK)

Maka tangki aman tidak perlu diangker.

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

52 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

3.9

Perhitungan Stabilitas Terhadap Beban Gempa (API Std 650)

1.

Terhadap momen guling (overturning moment) Koefisien zona gempa : 2, dari table E-1 didapatkan :

Z = 0.08 Imfortance factor : I = 1 Latera force coefficient : C1 = 12 Keterangan : H = 6000 mm OD = 3800 mm Ɵ = 4.76 ͦ Hr = 158 mm tb = 6 mm Ws ( berat shell tank) = 4004 kg Wr (berat roof tank) = 577 kg Faktor D : H = 3.8 : 6 = 0.63

Dengan menggunakan gambar 2.7 didapat nilai k = 0.578, maka natural period first sloshing, T dapat dicari menggunakan persamaan sebagai berikut :

T  k ( D 0.5 )  1.81x0.578(3.80.5 )  2.04 det ik Untuk nilai S diambil sebesar 1.5 dapat dilihat dalam Tabel E-2 dimana tipe tanah belum diketahui. Apabila :

T  4.5makaC1 

0.75S 0.75x1.5   0.55 T 2.04

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

53 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

T  4.5makaC2 

3.755S 3.75x1.5   1.35 T2 2.042

Untuk menentukan nilai W1X1 dan W2X2 menggunakan gambar 2.8 dan gambar 2.9, dimana nili D/H=0.63 dan WT = π: 4(D²) x HL x p x G = 3.14 x 4 x 3.8² x 5.8 x 1000 x 0.84 = 55,226.07 kg Maka didapat :

W1  0.86  W1  0.86x55,226.07  47,494.42kg WT W2  0.15  W2  0.15x55,226.07  828.91kg WT X1  0.43  X 1  0.43x6  2.58m H X2  0.82  X 2  0.82x6  4.92m H Dengan menggunakan persamaan 2.13 dapat dihitung momen guling akibat gaya gempa pada bagian bawah dinding pelat sebagai berikut : M = ZI(C1WsXs + C1WrHt + C1W1X1 + C2W2X2) M = 0.08 x 1.0x [(0.55x4004x3.03) +(0.55x577x6) (0.55x47,494.42x2.58) +(1.35x828.91x4.92) = 533.81 + (1904) + (67,394.58) +(5,505.62) = 75,338.01 Kg-m = 738,813.5 N-m

2.

Tahanan terhadap guling (resistence to overturning) Keteebalan bottom plate : tb = 6.35 mm Minimum yield strength : Fby = 36,000 PSI (248 MPa) Spesifik gravity cairan (solar) : G = 0.84 Tinggi tangki : H = 6000 mm ( 6 m )

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

54 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Batasan dari berat cairan yang digunakan untuk menahan uplift, 196GHD = 196 x 0.84 x 6 x 3.8 = 3,753.79 kg/m Berat isi tangki untuk menahan overturning

wL  99tb FbyGH wL  99x6.35x 248x0.84x6 = 22,225.42 N/m = 2,266 kg/m = 2,266.36 kg/m < 3,753.79 kg/m

3.

(OK)

Tekanan Dinding (Shell Compression)

wt 

Ws  Wr  Wf 4004  577  345   4998.52 kg/m D 3.14x3.8

Jika,

M [(D (wt  wL )] 2

75,388.01  0.721  0.785 [(3.8 (4998.52  2,266.36)] 2

Maka b  wt 

1.273M D2

 4998.52 

4.

1.273x75,338.01  11,633.16 kg/m 3.82

Maximum Allowable Shell Compression Tebal bottom shell course tanpa CA : t = 6.35 mm Maximum gaya tekan longitudinal pada dinding yang terjadi

fa 

b 11,633.16   73.87MPa 1000t 1000x6.35

GHD2 Jika, < 44 t2 0.84x6 x3.82  1.8  44 6.352 Maka tekanan maximum yang diijinkan diterima dinding, Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

55 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Fa 



83t  7.5 GH 2.5D

(83 x6.35)  7.5 (0.84x6) (2.5x3.8)

= 72.32 MPa < fa = 73.87 MPa (OK) Periksa, Fa < 0.5Fty =0.5 x 248 = 124 MPa (OK) Tangki stabil, dengan ketebalan bottom shell 6,35 mm ditambah corrosion allowence 3 mm dan didapatkan tebal bottom shell 9 mm sudah dapat menahan beban tanki.

3.10 Perhitungan Shell plate menggunakan diameter 1 m Dengan kapasitas yang sama sebesar 70,000 liter kita ganti ukuran diameter menjadi 1 m dan tinggi

84 m, kita memakai pelat ukuran 6 m x 1.5 m, disini

tanki dipasang vertical dengan menggunakan rumus perhitungan yang sama. Dengan ketinggian sekitar 84 m kita membutuhkan 14 tingkat susunan plat didapatkan data sebagai berikut :

Gambar 3.7. Shell plate courses 2 Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

56 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

1.

Tebal pelat (shell) : 8.00 mm

2.

Tebal roof shell

3.

Tebal bottom plate : 9.50 mm

: 6.00 mm

Secara aktual design tanki jenis ini tidak bisa digunakan selain kurang efektif juga lebih banyak material plat yang dipakai dan kurang ekonomis. Beban angin juga lebih besar akibat adanya defleksi pada dinding dan ketinggian tanki. Di bawah ini merupakan table dari tebal plat yang digunakan.

Table 3.3. Berat total Shell Plate (Wshe) diameter 1 m

Cicumferencial mm

Surfacearea m²

Weight kg

6000.0

3165.1

19.0

1192.6

8

6000.0

3165.1

19.0

1192.6

Course #3

8

6000.0

3165.1

19.0

1192.6

4

Course #4

8

6000.0

3165.1

19.0

1192.6

5

Course #5

8

6000.0

3165.1

19.0

1192.6

6

Course #6

6

6000.0

3158.8

19.0

892.7

7

Course #7

6

6000.0

3158.8

19.0

892.7

8

Course #8

6

6000.0

3158.8

19.0

892.7

9

Course #9

6

6000.0

3158.8

19.0

892.7

10

Course #10

6

6000.0

3158.8

19.0

892.7

11

Course #11

4

6000.0

3152.6

18.9

890.9

12

Course #12

4

6000.0

3152.6

18.9

890.9

13

Course #13

4

6000.0

3152.6

18.9

890.9

14

Course #14

4

6000.0

3152.6

18.9

890.9

265.4

11,317.4

N0.

Description

Nom.Thk mm

Course #1

8

2

Course #2

3

1

Total

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

Width mm

48,000.0

57 U N IVER SITAS

MERCU BUANA

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

58 U N IVER SITAS

MERCU BUANA