BAB 1

DASAR TEORI

1.1 DYNAMIC FORCE, STRESS DAN LOAD

Selama kapal berlayar, kapal akan senantiasa mendapat dynamic force

akibat efek gelombang seperti rolling, yawing, pitching, heaving, surging, dan

swaying. Besar kecilnya dynamic force tergantung dari kondisi gelombang atau

serting kita sebut sea state yang digolongkan menjadi :

SEA STATEDESCRIPTION

OF SEA

SIGNIFICANT WAVE HEIGHT

(m)WIND SPEED (Knot)

0 Calm 0.00 0.001 Calm (rippled) 0.01 – 0.10 0.01 – 6.002 Smooth 0.11 – 0.50 7.00 – 10.003 Slight 0.51 – 1.25 11.00 – 16.004 Moderate 1.26 – 2.50 17.00 – 21.005 Rough 2.51 – 4.00 22.00 – 27.006 Very rough 4.01 – 6.00 28.00 – 47.007 High 6.01 – 9.00 48.00 – 55.008 Very high 9.01 – 14.00 56.00 – 63.009 Phenomenal >14.00 >63.00

Respon dari gerakan kapal ini meliputi:

Added mass inertial force adalah pertambahan massa pada kapal untuk

kembali pada posisi semula.

Damping force adalah gaya peredam yang berlawanan arah dengan arah

gerak kapal yang menghasilkan pengurangan amplitude gerakan kapal

secara berangsur- angsur.

Restoring force adalah gaya untuk mengembalikan kapal ke posisi semula

(equilibrium position). Gaya ini merupakan gaya buoyancy tambahan.

Exciting force adalah gaya eksternal yang bekerja pada kapal. Exciting force

berasal dari hasil integrasi gaya apung tambahan dan gelombang sepanjang

kapal.

LOAD CREATS STRESSON THE SHIP

LOCAL LOAD GLOBAL LOAD

Fluid pressure from tank contentsLocalised force from cargo resting on the ship structureLoad around the base of cranesextra thick decksbracing around the base of cranesand thick tank bulkheads

Hydrostatic PressureRacking Torsion or twistingHogging due to waves Sagging due to waveStill water hoggingStill water sagging

Gambar 1seakeeping

selain dynamic force, kapal juga menerima beban dari muatan kapal itu sendiri.

Hal ini menyebabkan stress pada material kapal. Stress diartikan sebagai load per

unit area, setiap material memiliki stress level yang pada suatu saat akan pecah

ketika load yang diberikan melibihi stress level.

Terdapat 2 faktor yang mempengaruhi stress pada kapal, yaitu load applied dan

size of the material. Oleh karena itu, stress dapat ditangani dengan mengurangi

load dan meningkatkan size of the component. Struktur kapal harus

mempertimbangkan stress dan weight serta mengingat safety. Load yang

mengakibatkan stress dibagi menjadi dua yaitu local dan global.

Gambar 2Torsion or twisting

docking

Racking

1.2 HOGGING AND SAGGING

Kapal senantiasa mendapat gaya yang berlawanan yaitu Gravity dan

Bouyancy. Gravity mempengaruhi keseluruhan kapal tapi bouyancy hanya

mempengaruhi bagian dibawah WL. Ketika kapal dalam keadaan kosong dan

ditempatkan di still water, massa dan bouyancy force adalah sama dengan arah

yang berlawanan.

Gambar 3Sagging and hogging

Dari gambar di atas kita bisa mengetahui bahwa sagging adalah kondisi dimana puncak gelombang berada di daerah bow dan stern sehingga mengakibatkan pemusatan gravity pada daerah midship. Pada kondisi hogging pemusatan boyancy yaitu di daerah bow and stern. Hogging and sagging membuat tension and compression maximal terhadap kapal, kapal harus tetap survive dalam kondisi itu.

Gambar 4Compression and tension

Hogging and sagging juga bisa terjadi pada kondisi still water, hal ini disebabkan karena pendistribusian beban yang tidak benar.

Gambar 5Hogging and sagging in still water

1.3 FORCES PADA LONGITUDINAL STRENGTH

Loading and wave load pada kapal dapat dikelompokan menjadi :

vertical bending moment, MV

horizontal bending moment, MH

vertical shear force, QV, dan

twisting moment, MT

Gambar 6Klasifikasi bending moment pada longitudal strength

Gambar 7Bouyancy distribution – container ship

Loading cargo pada sebuah kapal akan mengakibatkan gaya lintang (shear force)

dan bending moment. Di bawah ini merupakan contoh sederhana dari sebuah

pontoon / barge berbentuk kotak pada kondisi still water

Klasifikasi kekuatan kapal :

Longitudinal strength

Transverse strength

Torsional strength

Local strength of individual part

Untuk mengetahui kekuataan struktur, 2 faktor yg di hrs pertimbangkan

The Straining force (tegangan)

Strength of structure (kekuatan)

Gambar 8Cara mendapatkan buoyancy curve

Displacement untuk station 3 :

∇ 3=a3 . Lpp20

[m3]

∆3 = ∇3 . . g [N/m3]Asumsikan = 1.025 ton/m3

g = 9.81 m/s2

Gambar 9Kurva kekuatan memanjang kapal

BAB 2

PERHITUNGANLONGITUDINAL STRENGTH

SHIP MAIN DIMENSION :

Lpp = 98.60 m DWT = 6201.27 Ton

B = 16.36 m Cb = 0.77

H = 8.35 m Cp = 0.79

T = 6.82 m Tipe Kapal = Container Ship (Feeder)

vs = 12.20 Knot Jalur Pelayaran = Indonesia – Tokyo, 3600 miles

Proses perhitungan kekuatan memanjang kapal dapat dilihat pada

flowchart di bawah.

LWT

DWT

DIAGRAM BENDING MOMENT, SHEAR FORCE, BUOYANCY

STILL WATER

SAGGING

HOGGING

MODULUS PENAMPANG KAPAL

2.1 PERHITUNGAN LWT

Perhituangan LWT pada Tugas Merancang Kapal V ini yaitu dengan metode

dari Llyod Register of Shipping 1964. Teknik perhitungan metode ini yaitu

dengan membagi kapal menjadi 40 station, kemudian dihitung block per

block. Pembagian block tersebut antara lain :

a. Block di bawah main deck antara AP sampai FP

b. Block di bawah main deck bagian belakang AP dan depan bagian FP

c. Block akomodasi yang terdiri dari poop deck, boat deck, bridge deck,

navigation deck, top deck, dan fore castle deck.

d. Block sistem propulsi

e. Block engine room

di bawah ini merupakan contoh sketsa distribusi beban dalam perhitungan

LWT metode Llyod Register of Shipping 1964

Terdapat beban yang tidak sama di belakang station 2 dan di belakang

station 8, beban ini didistribusikan ke station terkait (belakang st 2 st

1,2,3 sedangkan depan st 8 st 7,8,9.

Ordinat dari kurva pembebanan dasar dibawah dek adalah merupakan perkalian a * m [ton / m]m = 43.4 x H x L/104 [ton / m]a = nilai grafik pada regulasi halaman 74 – 75 (grafik terlampir)H = C1B + C2D + C3d + C4 W0 NT + C5 + 2.5h (rumus terlampir)

Berdasarkan pembacaan grafik, nilai a bisa diperoleh seperti di bawah iniStation a q = a * m (q2+q1)/2 Station a q = a * m (q2+q1)/2

AP 0.34 5.28 15.53 5.88 21 1 15.53

1 0.42 6.48 15.53 7.09 22 1 15.53 2 0.50 7.69 15.53 8.19 23 1 15.53 3 0.56 8.70 15.53 9.20 24 1 15.53 4 0.63 9.71 15.53 10.11 25 1 15.53 5 0.68 10.52 15.53 10.93 26 1 15.53 6 0.73 11.34 15.53 11.65 27 1 15.53 7 0.77 11.96 15.53 12.27 28 1 15.53 8 0.81 12.58 15.53 12.87 29 1 15.53 9 0.85 13.16 15.53 13.45 30 1 15.53

10 0.89 13.75 15.24 13.97 31 0.96 14.95

11 0.91 14.20 14.66 14.42 32 0.93 14.37

12 0.94 14.65 14.27 14.79 33 0.91 14.17

13 0.96 14.93 14.08 15.08 34 0.90 13.98

14 0.98 15.22 13.51 15.30 35 0.84 13.05

15 0.99 15.38 12.58 15.45 36 0.78 12.11

16 1 15.53 11.03 15.53 37 0.64 9.94

17 1 15.53 8.85 15.53 38 0.50 7.77

18 1 15.53 6.37 15.53 39 0.32 4.97

19 1 15.53 3.57 15.53 FP 0.14 2.17

20 1 15.53

2.2 PERHITUNGAN DWT

2.3 PERHITUNGAN DIAGRAM BENDING MOMENT, SHEAR

FORCE, DAN BUOYANCY

2.4 PERHITUNGAN MODULUS PENAMPANG KAPAL