cover kontrak

PERENCANAAN LIQUID STORAGE TANK DENGAN PENGARUH GEMPA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian

Pendidikan sarjana teknik sipil

Oleh :

DEWI CENDANA 070404004

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

Universitas Sumatera Utara

Pro N

PERENC

Da

Dosen P

of.Dr.Ing. JohNIP. 19561224

CANAAN L

Dalam memp

Departem

Penguji

hannes Tariga4 198103 1 002

BDEPA

UNIV

LIQUID S

T

Disusun untperoleh gelamen Teknik

D

DKetua D

Prof. DrNIP. 19

Do

Ir. DaniNIP. 19

an Ir.2 NIP

BIDANG ARTEM

FAKUVERSITA

STORAGEGEMPA

UGAS AK

tuk melengkr Sarjana TSipil di Uni

Oleh :DEWI CEND

07040400

Disetujui ODepartemen

r. Ing. Johan9561224 198

osen Pembi

iel Rumbi T9590707 198

Dosen Pe

Besman SurP. 19541012 1

STUDI SMEN TULTAS TAS SUMA

MEDA2011

E TANK DA

KHIR

kapi persyarTeknik padaiversitas Su

DANA 04

Oleh : Teknik Sip

nnes Tariga8103 1 002

imbing

Teruna, MT8710 1 001

nguji

rbakti, MT.98003 1 004

STRUKTTEKNIK

TEKNIKATERA

AN

ENGAN P

ratan a Fakultas Tumatera Uta

pil

an 2

T. 1

Dos

NursyNIP. 19770

TUR K SIPILK UTARA

PENGARU

Teknik ara

en Penguji

yamsi, ST, MT0623 200501 2

L

A

UH

T 2 001


iii

SURAT PERNYATAAN

Melalui surat ini, mahasiswa yang tersebut di bawah ini :

Nama : DEWI CENDANA

NIM : 070404004

Fakultas/Departemen : Teknik / Teknik Sipil

Judul Tugas Akhir : Perencanaan Liquid Storage Tank Dengan Pengaruh

Gempa

Dosen Pembimbing : Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT

menyatakan bahwa tugas akhir ini merupakan karya tulis yang orisinil (asli),

dimana dalam hal ini segenap gagasan, sudut pandang dan analisa perhitungan tentang

perencanaan tangki persegi panjang telah dituangkan.

Dengan demikian, dilihat dari permasalahan serta tujuan yang hendak dicapai

melalui penulisan tugas akhir ini, maka dapat dikatakan bahwa tugas akhir ini adalah

merupakan karya sendiri yang asli dan bukan hasil jiplakan baik sebagian maupun

keseluruhan dari skripsi atau tugas akhir orang lain, kecuali kutipan yang saya

cantumkan sumbernya sesuai dengan kaedah penulisan karya ilmiah.

Medan, 18 Juli 2011 Penulis, DEWI CENDANA NIM. 070404004


iv

Kata Pengantar

Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala

anugerah dan kesempatan yang telah diberikan oleh-Nya kepada Penulis mulai dari masa

perkuliahan sampai dengan tahap penyelesaian tugas akhir di Fakultas Teknik

Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini diberi judul PERENCANAAN LIQUID STORAGE TANK

DENGAN PENGARUH GEMPA. Hal pertama yang membuat Penulis ingin

mengangkat tentang topik ini adalah dikarenakan hanya sedikit literatur dalam bahasa

Indonesia yang menjelaskan tentang perencanaan tangki penyimpanan cairan. Selain itu,

Penulis juga berkeinginan besar untuk lebih mengerti lagi mengenai cara perencanaan

tangki persegi panjang yang dipengaruhi gempa serta analisis efek gempa terhadap cairan

di dalam tangki. Tetapi Penulis tetap berusaha memanfaatkan bahan-bahan yang telah

ada, ditambah dengan analisa dan perencanaan Penulis yang diperoleh dari bahan tersebut

untuk merencanakan tangki persegi panjang yang dimaksud.

Sungguh suatu hal yang luar biasa dimana akhirnya tugas akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang diharapkan. Tugas akhir adalah

merupakan salah satu unsur yang sangat penting sebagai pemenuhan nilai-nilai tugas

dalam mencapai gelar Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil di

universitas ataupun perguruan tinggi manapun di seluruh Nusantara, termasuk pula di

Universitas Sumatera Utara.

Pada kesempatan yang berbahagia ini, Penulis tidak lupa ingin menghaturkan

terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :

1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan dan waktu yang

telah diberikan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan studi Strata-I di

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan baik.

2. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT. selaku Dosen Pembimbing, atas bimbingan,

nasehat, dan waktu yang diberikan untuk Penulis atas penulisan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, Bapak Ir. Besman Surbakti, MT., dan Ibu

Nursyamsi, ST. MT. selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang

diberikan kepada Penulis terhadap Tugas Akhir ini.

4. Ketua Departemen Teknik Sipil, Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan atas

pengetahuan yang diberikan kepada Penulis mulai dari masa perkuliahan di

departemen yang Beliau pimpin, sampai saat ini.


v

5. Bapak / Ibu Dosen Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera

Utara, tanpa bisa Penulis sebut lagi satu per satu, dengan segala kerendahan hati dan

tidak mengurangi rasa hormat bagi beliau-beliau, atas jasa-jasanya dalam mengasuh

dan memberikan ilmu dan bimbingan serta nasehat yang sangat berarti kepada

Penulis mulai dari semester I sampai dengan sekarang ini.

6. Kedua orang tua Penulis, yang sangat Penulis cintai dan sayangi, serta juga kepada

abang yang Penulis sayangi.

7. Saudara Alexander yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada Penulis

hingga Tugas Akhir ini dapat selesai dengan baik.

8. Semua teman teman stambuk 2007 yang telah memberikan semangat kepada

Penulis.

9. Dan segenap pihak yang belum Penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam

mendukung dan membantu Penulis dari segi apapun, sehingga tugas akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik.

Selain itu, Penulis sebelum dan sesudahnya juga memohonkan maaf atas segala

kesilapan-kesilapan dan mungkin kesalahan atas perbuatan maupun ucapan yang telah

Penulis lakukan. Seperti kata pepatah Tiada Gading yang Tak Retak, begitu pula

Penulis yang hanyalah manusia biasa yang tentunya tidak akan luput dari kesilapan dan

kesalahan.

Tugas Akhir yang telah Penulis selesaikan dengan segenap hati dan pemikiran ini

tentunya masih perlu untuk diperbaiki bilamana di kemudian hari terdapat kekurangan.

Untuk itu, Penulis dengan tangan terbuka akan menerima segala masukan maupun saran

yang sifatnya membangun demi kemajuan kita bersama.

Akhir kata, atas segala perhatian yang telah diberikan untuk hasil karya Penulis

ini, Penulis sekali lagi mengucapkan terima kasih. Semoga karya ini sedikit banyak juga

dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 18 Juli 2011

Hormat Penulis,

DEWI CENDANA NIM. 070404004


vi

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................... ii LEMBAR KEASLIAN PENULISAN ................................................................................. iii KATA PENGANTAR .......................................................................................................... iv DAFTAR ISI ......................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................................. ix DAFTAR NOTASI .................................................................................................................. x ABSTRAK ............................................................................................................................. xii

BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................................... 1 I.1. Latar Belakang .............................................................................................. 1 I.2. Permasalahan .................................................................................................. 2 I.3. Pembatasan Masalah ...................................................................................... 3 I.4. Tujuan ............................................................................................................. 5 I.5. Metodologi ...................................................................................................... 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 6

II.1. Umum .............................................................................................................. 6 II.2. Jenis-Jenis Tangki ......................................................................................... 7

II.2.1. Berdasarkan Letaknya .......................................................................... 7 1. Aboveground Tank .......................................................................... 7 2. Underground Tank ............................................................................ 7

II.2.2. Berdasarkan Bentuk Atapnya ................................................................ 7 1. Fixed Roof Tank ................................................................................ 7 2. Floating Roof Tank ........................................................................... 9

II.2.3. Berdasarkan Tekanannya (Internal Pressure) ........................................ 9 1. Tangki Atmosferik (Atmospheric Tank) ........................................... 9 2. Tangki Bertekanan (Pressure Tank) ................................................ 12

II.2.4. Berdasarkan Bentuk Tangki ................................................................ 13 1. Tangki Lingkaran (Circular Tank) .................................................. 13 2. Tangki Persegi / Persegi Panjang (Rectangular Tank) .................... 13

II.3. Kriteria Perencanaan Tangki Persegi Panjang ........................................ 15 II.4. Pembebanan ................................................................................................. 15 II.5. Persyaratan untuk Elemen-Elemen Tangki ................................................ 17

II.5.1. Material ................................................................................................ 17 II.5.2. Pelat Atap ............................................................................................ 18 II.5.3. Rafter dan Girder ................................................................................. 19 II.5.4. Top Angle ............................................................................................ 19 II.5.5. Intermediate Wind Girder .................................................................... 20 II.5.6. Shell Plate (Pelat Dinding) .................................................................. 20 II.5.7. Pelat Dasar Tangki............................................................................... 21

II.6. Tekanan Air Pada Tangki ............................................................................ 22 II.6.1. Tekanan Hidrostatik ............................................................................ 22 II.6.2. Tekanan Hidrodinamis ........................................................................ 23


vii

BAB III. ANANLISIS DAN DESAIN .................................................................................. 24 III.1. Desain Geometri Tangki .............................................................................. 24 III.2. Desain Tangki Persegi Panjang ................................................................... 24

III.2.1. Tebal Minimum Pelat Dinding Tangki ............................................... 25 III.2.2. Siku Pengaku Atas Tangki ................................................................. 26 III.2.3. Ketebalan Pelat Dasar Tangki ............................................................ 26

III.3. Analisis Efek Gaya Gempa Terhadap Tangki .......................................... 26 III.3.1. Perhitungan Berat & Massa Tangki ............................................... 26 III.3.2. Massa dan Ketinggian Tekanan Hidrodinamis ............................. 27 III.3.3. Waktu Getar Tekanan Hidrodinamis .............................................. 31 III.3.4. Redaman ......................................................................................... 33 III.3.5. Koefisien Gempa Horizontal Desain ............................................... 34 III.3.6. Gaya Geser Dasar ............................................................................ 36 III.3.7. Momen Dasar Tangki ...................................................................... 36

1. Momen Lentur ................................................................................. 36 2. Momen Guling ................................................................................ 37

III.3.8. Tekanan Hidrodinamis .................................................................... 37 1. Tekanan Hidrodinamis Impulsif ...................................................... 38 2. Tekanan Hidrodinamis Konvektif ................................................... 38 3. Tekanan Akibat Inersia Dinding ..................................................... 38

III.3.9. Distribusi Tekanan Linear Ekivalen ................................................ 41 III.3.10. Efek dari Percepatan Tanah Vertikal ............................................... 42 III.3.11. Tinggi Guncangan Cairan ............................................................... 42 III.3.12. Kebutuhan Pengangkeran ................................................................ 43

BAB IV. APLIKASI PERHITUNGAN ............................................................................... 44 IV.1. Data Desain ................................................................................................... 44 IV.2. Desain Gemoetri Tangki ............................................................................. 44 IV.3. Desain Ukuran Tebal Pelat Dasar dan Dinding Tangki .......................... 45 IV.4. Analisis Efek Gaya Gempa Terhadap Tangki .......................................... 47

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 72

V.1. Kesimpulan .................................................................................................. 72 V.2. Saran ............................................................................................................. 72

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... xiii LAMPIRAN


viii

DAFTAR GAMBAR

BAB I Gambar 1.1 : Gaya Hidrodinamik Cairan Dalam Tangki ......................................................... 3 Gambar 1.2 : Gaya Impulsif dan Gaya Konvektif ...................................................................... 3 Gambar 1.3 : Gambaran Perencanaan Liquid Storage Tank ...................................................... 4 BAB II

Gambar 2.1 : Tangki Fixed Dome Roof .................................................................................... 9 Gambar 2.2 : Tangki Floating Roof Tank. ................................................................................ 9 Gambar 2.3 : Sketsa Fixed Cone Roof Tank ............................................................................ 10 Gambar 2.4 : Fixed Cone Roof with Internal Floating Roof ................................................... 10 Gambar 2.5 : Self Supporting Dome Roof ............................................................................... 10 Gambar 2.6 : Tangki Horizontal .............................................................................................. 11 Gambar 2.7 : Tangki Tipe Plain Hemispheroid ...................................................................... 11 Gambar 2.8 : Tangki Peluru .................................................................................................... 12 Gambar 2.9 : Tangki Bola ........................................................................................................ 12 Gambar 2.10 : Dome Roof Tank ................................................................................................. 13 Gambar 2.11 : Tangki Rectangular Tank ................................................................................... 14 Gambar 2.12 : Ilustrasi Jenis-Jenis Tangki yang Umum Digunakan ......................................... 14 Gambar 2.13 : Arrangement of Roof Plate ................................................................................. 18 Gambar 2.14 : Top Angle ........................................................................................................... 19 Gambar 2.15 : Intermediate Wind Girder .................................................................................. 20 Gambar 2.16 : Denah Pelat Dasar Tangki .................................................................................. 21 Gambar 2.17 : Diagram Tekanan Hidrostatis ............................................................................. 22 BAB III

Gambar 3.1 : Distribusi Tekanan Hidrodinamis Pada Dinding & Dasar Tangki ................... 29 Gambar 3.2 : Pemodelan Massa untuk Tangki Persegi Panjang di Atas Tanah ...................... 29 Gambar 3.3 : Massa Konvektif dan Impulsif dan Kekakuan Konvektif ................................. 30 Gambar 3.4 : Ketinggian Massa Konvektif dan Impulsif ........................................................ 31 Gambar 3.5 : Gambaran Defleksi d, dari Dinding pada Tangki .............................................. 32 Gambar 3.6 : Koefisien Waktu Getar Konvektif ...................................................................... 33 Gambar 3.7 : Gambaran dari Panjang, L dan Lebar, B dari Tangki ......................................... 34 Gambar 3.8 : Koefisien Tekanan Impulsif ............................................................................... 39 Gambar 3.9 : Koefisien Tekanan Konvektif ............................................................................. 40 Gambar 3.10 : Distribusi Tekanan Hidrodinamis untuk Analisis Dinding ................................ 41 Gambar 3.11 : Deskripsi Momen Guling pada Tangki .............................................................. 43 BAB IV

Gambar 4.1 : Gambar Tangki Air 30 m3 ................................................................................. 44 BAB V Tidak terdapat gambar.


ix

DAFTAR TABEL

BAB I

Tidak terdapat tabel. BAB II

Tabel 2.1 : Ketebalan Shell Plates ................................................................................................. 21 BAB III

Tabel 3.1 : Tabel Koefisien dan ............................................................................................... 25 BAB IV

Tabel 4.1 : Tabel Koefisien dan ............................................................................................... 45 BAB V

Tidak terdapat tabel.


x

DAFTAR NOTASI : Konstanta untuk menghitung tebal plat dinding : Konstanta untuk menghitung tebal plat dinding s : Berat jenis baja ( kg/m3 ) : Defleksi ( mm ) Ah : Koefisien gempa horizontal desain (Ah)c : Koefisien gempa horizontal desain konvektif (Ah)i : Koefisien gempa horizontal desain impulsif Av : Koefisien gempa vertikal desain B : Lebar tangki ( m ) CA : Ketebalan korosi ( m ) Cc : Koefisien dari waktu getar untuk tekanan konvektif d : Defleksi dari dinding tangki pada titik berat pada ketinggian h, ketika dibebani

oleh tekanan terbagi merata dengan intensitas q ( mm ) dmax : Tinggi guncangan air maksimum ( mm ) E : Elastisitas material tangki ( MPa ) g : Percepatan gravitasi ( 9,81 m/s3 ) G : Berat jenis cairan dalam tangki ( ton/m3 ) H : Tinggi tangki ( m ) hc : Ketinggian tekanan konvektif cairan ( m ) hc* : Ketinggian tekanan konvektif cairan, termasuk tekanan terhadap dasar tangki ( m ) hi : Ketinggian tekanan impulsif cairan ( m ) hi* : Ketinggian tekanan impulsif cairan, termasuk pengaruh terhadap dasar tangki ( m ) ht : Ketinggian titik berat gravitasi massa atap ( m ) hw : Ketinggian titik berat gravitasi massa dinding ( m ) I : Faktor keutamaan bangunan Imin : Inersia minimum untuk siku pengaku atas tangki ( mm4 ) Kc : Kekakuan massa cairan konvektif L : Panjang tangki, sejajar arah gempa ( m ) mb : Massa plat dasar tangki ( kg ) mc : Massa cairan konvektif ( kg ) Mc : Momen lentur untuk tekanan konvektif ( kN-m ) Mc* : Momen guling untuk tekanan konvektif ( kN-m ) mi : Massa cairan impulsif ( kg ) Mi : Momen lentur untuk tekanan impulsif ( kN-m ) Mi* : Momen guling untuk tekanan impulsif ( kN-m ) mt : Massa atap tangki ( kg ) mw : Massa plat dinding tangki ( kg ) mw : Massa plat dinding tangki dalam arah tegak lurus arah gaya gempa ( kg ) mwtr : Massa air dalam tangki ( kg ) pcb : Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar tangki pcw : Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar dinding pib : Tekanan Hidrodinamis Impulsif, pada dasar tangki piw : Tekanan Hidrodinamis Impulsif, pada dasar dinding pv : Tekanan akibat percepatan tanah vertikal pww : Tekanan akibat inersia dinding Qib : Koefisien Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar tangki Qiw : Koefisien Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar dinding R : Faktor reduksi respons spektrum R1 : Reaksi Gaya Hidrostatis pada bagian atas tangki ( kN ) R2 : Reaksi Gaya Hidrostatis pada bagian bawah tangki ( kN ) (Sa/g) : Koefisien percepatan respons rata-rata V : Volume tangki ( m3 ) Vc : Gaya geser dasar untuk tekanan konvektif ( kN )


xi

Vi : Gaya geser dasar untuk tekanan impulsif ( kN ) Vwtr : Volume air dalam tangki ( m3 ) tb : Ketebalan plat dasar, termasuk ketebalan korosi ( mm ) tba : Ketebalan plat dasar ( mm ) Tc : Waktu getar cairan konvektif ( detik ) Ti : Waktu getar cairan impulsif ( detik ) tw : Ketebalan plat dinding, termasuk ketebalan korosi ( mm ) twa : Ketebalan plat dinding ( mm ) w : Gaya hidrostatis tangki ( kN ) wb : Berat plat dasar tangki ( kN ) ww : Berat plat dinding tangki ( kN ) wwtr : Berat air dalam tangki ( kN ) Z : Faktor zona gempa


cover kontrak

Documents