SKRIPSI PERANCANGAN TANGKI PENIMBUN SOLAR (HSD) TIPE FIXED CONE ROOF KAPASITAS 130.000 BARREL
Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang untuk memenuhi salah satu persyaratan akademik dalam menyelesaikan program Sarjana Teknik
Oleh: Khatib Maulana 09510095 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMADIYAH MALANG 2014
i
POSTER
ii
iii
iv
v
vi
ABSTRAK Tangki merupakan alat untuk tujuan penyimpanan fluida zat cair/gas. Tangki menjadi bagian yang paling penting pada suatu proses industri. Guna penyimpanan atau penimbun fluida tersebut ditujukan agar pendistribusiannya lebih mudah. Tangki yang dirancang adalah tangki penimbun solar (HSD) dengan kapasitas 130.000 barrel (20668.31 m3). Dengan tipe struktur Fixed Cone Roof dipilih untuk tangki silinder, karena digunakan untuk menimbun fluida zat cair. Perancangan ini bertujuan untuk mendapatkan desain dan dimensi dari tangki penimbun solar (HSD), serta tangki kuat menahan beban yang disimpannya dan, stabil konstruksinya sehingga dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama. Ketebalan dinding tangki diperhitungkan berdasarkan sifat hidrostatis zat cair sehingga didapat ketebalan yang sangat aman. Tangki ini menggunakan atap tipe fixed roof, atap disusun oleh plat yang dilengkapi rafter dan girder ditopang oleh column yang berguna untuk menahan beban. Tangki juga dirancang seaman mungkin dari bahaya kebakaran dan ledakan. Dengan pehitungan yang telah dilakukan maka didapatkan dimensi tangki penimbun solar (HSD) sebagai berikut: tinggi tangki 16.8 m, tinggi cairan solar 15.470 m dan diameter tangki 41.254 m.
Kata kunci : Tebal plate, Struktur rangka atap.
ABSTRACT The tank is a storage purposes fluid liquid/gas. Tank became the most important part on an industrial process. To the storage or landfilling is intended to allow fluid distribution easier. The tank is a tank designed hoarders solar (HSD) with a capacity of 130,000 barrel (20668.31 m3) The type structure Fixed Cone Roof selected for cylindrical tank, because it used to hoard liquid fluid. The design is intended to get the design and dimensions of the tank hoarder solar (HSD), as well as the weight of the tank and stored, stable construction so that it can be used in the long term. Tank wall thickness is calculated based on the nature of the hydrostatic liquid thus obtained is very safe thickness. This tank uses a roof-type fixed roof, roof plate equipped compiled by rafter and girder supported by a column that is useful to hold the load. The tank is also designed as safe as possible from fire and explosion hazards. With that has been done Calculation obtained hoarders solar tank dimension (HSD) as follows: 16.8 m tall tank, high solar fluid tank 15 470 m and 41 254 m in diameter. Keywords: Plate thickne, Roof truss structure. vii
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas akhir dengan judul “Perancangan Tangki Penimbun Solar (HSD) Tipe Fixed Cone Roof Kapasitas 130.000 Barrel” ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini. Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada : 1. Allah SWT yang menjadi tempat saya untuk memohon pertolongan. 2. Kedua Bapak dan Ibu tersayang yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. Adik-adik saya: Faridah hanum, Dimas Imam, yang selalu memotifasi saya untuk bisa menjadi lebih baik menjadi seorang kaka’.“My Familly My Spirit”. 3. Bapak Ir. Ali Saifullah. MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan sekripsi ini dilakukan. 4. Ibu Dini Kurniawati, ST.MT Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini. 5. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM.
viii
ix
DAFTAR ISI COVER ................................................................................................................ i POSTER ............................................................................................................... ii LEMBARAN PENGESAHAN........................................................................... iii LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ..................... iv LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II .................... v LEMBARAN PERYATAAN ............................................................................. vi ABSTRAK ........................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii DAFTAR ISI ........................................................................................................ x DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv BAB I .................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN ................................................................................................ 1 1.1.Latar Belakang .......................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 3 1.3. Tujuan Perancangan ................................................................................. 3 1.4. Batasan Masalah....................................................................................... 3 1.5. Konsep Perancangan ................................................................................ 4
x
BAB II .................................................................................................................. 12 TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 12 2.1 Tangki .................................................................................................... 12 2.2 Jenis-Jenis Tangki ................................................................................... 12 2.3 Persyaratan Untuk Elemen-Elemen Tangki ............................................ 16 2.4 Bagian-Bagian Dari Tangki .................................................................... 21 2.5 Perlengkapan Tangki (Aksesoris) ........................................................... 26 BAB III ................................................................................................................ 32 PERANCANGAN ............................................................................................... 32 3.1 Data Umum Perancangan ............................................................................... 32 3.2 Perhitungan Diameter Dan Tinggi Tangki ..................................................... 32 3.3 Perancangan Shell Plate ................................................................................. 34 3.3.1 Perhitungan Tebal Shell Plate....................................................... 35 3.4 Perhitungan Ketebalan Plate Dasar (Annular Dan Bottom Plate) ................. 36 3.4.1 Perhitungan Ukuran Lebar Radial Annular Plate ......................... 38 3.5 Perancangan Top Angle .................................................................................. 39 3.6 Perancangan Roof Plate ................................................................................. 39 3.6.1 Perancangan Ketebalan Roof Plate ............................................... 40 3.7 Perancangan Rangkah Atap (Rafter, Girder dan, Column) ........................... 40 3.7.1 Data Perancangan Rafter (Pada Gambar 3.5) ............................... 41 3.7.2 Perhitungan Jarak Rafter .............................................................. 41 3.7.3 Perancangan Struktur Rafter ........................................................ 41
xi
3.8 Data Perancangan Girder (Pada Gambar 3.5)................................................ 45 3.8.1 Perancangan Struktur Girder ....................................................... 41 3.9 Data Perancangan Column (Pada Gambar 3.5) .............................................. 52 3.9.1 Perancangan Struktur Column ..................................................... 52 BAB IV ................................................................................................................. 56 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 56 4.1. Kesimpulan ............................................................................................. 56 4.2. Saran ........................................................................................................ 57 DAFTAR PUSTAKA CV LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 : Konsep desain tangki .................................................................... 5 Gambar 1.2 : Konsep desain annular dan bottom ............................................... 6 Gambar 1.3 : Konsep desain roof........................................................................ 7 Gambar 1.4 : Konsep desain column .................................................................. 8 Gambar 1.5 : Konsep desain shell plate .............................................................. 9 Gambar 2.1 : Aboverground tank ........................................................................ 13 Gambar 2.2 :Undergroud tank ............................................................................ 13 Gambar 2.3 : Supported cone roof ...................................................................... 14 Gambar 2.4 : Self-supported cone roof ............................................................. 14 Gambar 2.5 : Dome roof...................................................................................... 15 Gambar 2.6 : Fixed roof tank with floating cover ............................................... 15 Gambar 2.7 : Floating roof tank ........................................................................ 16 Gambar 2.8 : Pengelasan vertical ....................................................................... 18 Gambar 2.9 : Pengelasan horizontal .........................................................................18 Gambar 2.10 : Tipe pengelasan annular dan bottom plate ....................................19 Gambar 2.11 : Single-welded butt joint with backing strip ...................................19 Gambar 2.12 : Single-welded lap joint .....................................................................20 Gambar 2.13 : Tipe pengelasan pada roof plate dan top angle .............................20 Gambar 2.14 : Arragemement of rafter dan girder ................................................21 Gambar 2.15 : Arragemement of Roof Plate ............................................................22 Gambar 2.16 : Denah plate dasar tangki ..................................................................24 Gambar 2.17 : Concrete ring out off shell ...............................................................26
xiii
Gambar 2.18 : Shell manhole .....................................................................................27 Gambar 2.19 : outlet pipe nozzle ...............................................................................28 Gambar 2.20 : Inlet pipe nozzle .................................................................................28 Gambar 2.21 : foam chamber .....................................................................................29 Gambar 2.22 : Anchor chair .......................................................................................29 Gambar 2.23 : Level gauging .....................................................................................30 Gambar 2.24 : Sump pit ...............................................................................................30 Gambar 3.1 : Desain shell plate .......................................................................... 34 Gambar 3.2 : Desain Annular dan Bottom Plate ................................................ 37 Gambar 3.3 : Gambar Annular plate .................................................................. 38 Gambar 3.4 : Top Angle ..................................................................................... 39 Gambar 3.5 : Desain roof plate ........................................................................... 39 Gambar 3.6 : Desain perancangan rafter, girder dan, column ........................... 40 Gambar 3.7 : Profil baja UNP ............................................................................. 42 Gambar 3.8 : Lebar beban roof plate .................................................................. 42 Gambar 3.9 : Rafter diagram untuk menghitung momen terhadap titik A dan B ............................................................................................................................. 43 Gambar 3.10 : Profil baja WF ............................................................................ 45 Gambar 3.11 : Girder diagram untuk menghitung momen terhadap titik A dan B ............................................................................................................................. 46 Gambar 3.12 : Hasil reaksi di perletakan titik A dan titik B akibat beban terpusat .... 48 Gambar 3.13 : Profil baja Pipa ........................................................................... 52 Gambar 3.14 : Posisi kolom ................................................................................ 54
xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 : Ukuran minimum pengelasan .......................................................... 21 Tabel 2.2 : Ketebalan Shell plates ...................................................................... 22 Tabel 2.3: ketebalan annular dan bottom plates (mm) ...................................... 23 Tabel 2.4 : Ukuran top engle .............................................................................. 26 Tabel 3.1 : Hasil perhitungan ketebalan shell plate ........................................... 36 Tabel 4.1 : Tebal shell plate .......................................................................................56
xv
DAFTAR PUSTAKA American Petroleum Intitute 650, (1988). Weleded steel tanks tanks for oil stanks for oil storage (8th ed). Washington, Dc:Author. Anonim, 2005. Astanks.(n.d). Types of Abveground Steel Tank. Retrieved agustus 21,2013, From http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html Agus Setiawan. (2013). Perancangan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 03-1729-2002). Edisi 2. Jakarta: Perbit Erlangga. Zainun Achmad. (1999). Element Mesin 1. Bandung: PT. Refika Aditama. Sofia W. Alisjahbana. (2013). Prinsip Dasar Mekanika Struktur. Yogyakarta: Graha Ilmu. Lloyd E Brownell & Edwin H Young. (1959). Procses Equipment Design. Standar Nasional Indonesia. (2002). Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunaan Gedung. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum. Anonim, 2005. Bahan-Efek dan Dampak Ekonomi Korosi, The World Corrosion Orginition, http://www.wermac.org/materials/corrosion_allowance.html Ferfhari, 2013. Spesifikasi Solar. http://feryhariyantoo.blogspot.com/2013/07/minyak-solar-sifatkegunaandanjenis.html
xvi
