Kuliah ITS Kekuatan Kapal BAB V

BAB V

MODULUS PENAMPANG YANG DISYARATKAN DAN TEGANGAN YANG DIIJINKAN

Jika suatu kapal laut dibangun menurut peraturan suatu biro klasifikasi yang diakui dan dikehendaki untuk mendapatkan kelas yang tertinggi, maka menurut perjanjian internasional 1932 disyaratkan modulus penampang gading besar minimum Wo sebesar  :

Wo  =   f.B.T                           (cm3)               …….   (5.1)

Dimana :          B  =  lebar terbesar pada gading-gading (m)

T  =  sarat pada musim panas (m).

f   =  suatu koefisien yang tergantung pada panjang kapal L menurut peraturan lambung timbul.

Harga f sesuai dengan panjang kapal diberikan dalam tabel V.1 dibawah ini  :

Perjanjian ini berlaku untuk kapal-kapal yang mempunyai perbandingan panjang dan tinggi           10  <  L/H   <  13,5 sampai dengan panjang kapal sebesar 183m. Tinggi geladak harus diukur sampai dengan geladak kekuatan. Selanjutnya dianggap bahwa kapal, berbentuk normal dengan muatan yang terbagi merata. Harga f diambil sedemikian hingga untuk kapal disatu puncak gelombang tidak terjadi tegangan tarik yanng terlalu tinggi di geladak kekuatan.

Dari rumus untuk modulus minimum Wo , dapat dihitung besarnya tegangan memanjang yang diijinkan.

Jika dipakai rumus  pendekatan:                ….(5.2)

maka dari rumus Wo =    dan dengan memperhatikan satuannya akan diperoleh :           (kg/cm2).         …….(5.3)

Tabel V.1 : Harga  ¦  untuk W minimum

L  (m)	¦	L  (m)	¦	L  (m)	f
30 36 42 48 54 60 66 72 78	3777 4193 4893 5622 6532 7470 8669 9920 11253	84 90 96 102 108 114 120 126 132	12774 14335 15897 17615 19386 21232 23106 25051 27031	138 144 150 156 162 168 174 180 183	29146 31268 33480 35770 38063 40414 42868 45368 ekstrapolasi

Untuk harga  rata-rata sebesar 0,68 dan  = 1,031 (termasuk koreksi kekasaran kulit dsb.)

maka      (kg/cm2)          L  dalam  m.               …..(5.4)

Hubungan antara tegangan dengan panjang kapal dalam persamaan ini digambarkan dalam grafik pada gambar 5.1.

Dari gambar 5.1 jelas terlihat bahwa untuk L < 70 m , tegangan berkurang dengan cepat. Ini berarti bahwa untuk panjang kapal dibawah 70m, pembebanan memanjang sangat berkurang pengaruhnya dan pembebanan setempat oleh gaya tekan air, muatan dan benturan adalah lebih menonjol.

Gambar 5.1 : Grafik tegangan untuk panjang kapal 30 m s/d 180 m

Menurut BKI’78 modulus penampang dari penampang-penampang lintang pada 0,4 L  bagian tengah kapal tidak boleh kurang dari  :

                                             …..(5.5)

    untuk kapal muatan kering

=    untuk kapal tanki.                                        …..(5.6)

    =  momen lentur total maximum dalam ombak (mt) didaerah 0,4  L bagian   tengah  kapal.

_perm   =  0, 15      (t/cm²)             untuk L< 100m           …..(5.7)

            =   1,5                   (t/cm²)        untuk L > 100m

k          =   faktor bahan dari Bab 2, B.2

                 (k = 1,0 untuk baja banguanan kapal biasa)

            Apabila perhitungan momen lentur bujur menunjukkan bahwa batas momen lentur bujur total maximum melebihi 0,4 L bagian tengah kapal, maka syarat-syarat menurut diatas diperlukan juga terhadap masing-masing penampang lintang yang berada diluar 0,4 L bagian tengah kapal.

Modulus penampang minimum menurut BKI’78

            Dalam batas 0,4 L bagian tengah kapal modulus penampang lintang terhadap alas tidak boleh kurang dari harga minimum berikut   :

            

Untuk kapal-kapal yang panjangnya kurang dari 90 m faktor Cw, boleh dikurangi dengan 4%. Cb tidak boleh diambil kurang dari 0,60.

 

Momen lembam ( modulus ) penampang lintang tengah kapal

Dalam batas 0,4 L bagian tengah kapal momen lembam penampang tengah kapal terhadap sumbu horizontal tidak boleh kurang dari :

           

MENURUT BKI’2006

Modulus penampang tengah kapal minimum

Modulus penampang terhadap geladak dan dasar tidak kurang dari nilai berikut :

c0 sesuai dengan bab 4, A.2.2 untuk pelayaran yang tidak terbatas (crw = 1,0)

c₀           =    Koefisien Gelombang

 

 

 

Modulus penampang sebagai fungsi momen lentur longitudinal

Modulus penampang terhadap geladak WD atau modulus penampang terhadap dasar WB tidak kurang dari harga yang diperoleh dari rumus berikut:

                   ........... (5.11)

fr = 1,0 (pada umumnya)

Untuk daerah di luar 0,4L tengah-kapal harga faktor c_s boleh dibesarkan sampai       c_s = 1,0 , jika hal ini dapat dibenarkan dengan mempertimbangankan tegangan gabungan akibat momen lengkung memanjang badan kapal (termasuk akibat beban impact/tubrukan), momen lengkung horizontal, torsi dan beban lokal dan dengan mempertimbangkan kekuatan tekuk (buckling).

Untuk kelas kapal dengan pelayaran yang terbatas, modulus penampang minimum boleh dikurangi seperti berikut :

P (pelayaran samudra terbatas)           : 5 %

L (pelayaran  lokal)                             : 15 %

T (pelayaran  terbatas)             : 25 %

Ukuran semua anggota memanjang yang menerus yang ditentukan berdasarkan modulus penampang minimum harus dipertahankan dalam 0,4 L tengah kapal.

Momen inersia penampang tengah kapal

Momen inersia terhadap sumbu horizontal tidak boleh kurang dari :

W        lihat 1.1 dan/atau 2.1, diambil nilai yang lebih besar dari (5.10) atau (5.11).

Perhitungan modulus penampang

Modulus penampang terhadap dasar W_B dan modulus penampang terhadap geladak W_D ditentukan dengan rumus berikut :

Bagian struktur menerus diatas e_D (seperti trunk, ambang lubang palka memanjang, geladak dengan camber besar, stifener memanjang dan penumpu memanjang geladak yang dipasang di atas geladak, bulwark yang diikutkan dalam perhitungan kekuatan memanjang dan lain-lain) boleh diikut sertakan dalam menentukan modulus penampang, asalkan mempunyai hubungan geser dengan badan kapal dan secara efektif ditumpu oleh sekat memanjang atau oleh girder tinggi memanjang atau melintang yang kaku.

Modulus penampang terhadap geladak fiktif ini kemudian ditentukan dengan rumus berikut :

z          =          jarak [m] dari sumbu netral penampang melintang sampai sisi atas anggota kekuatan yang menerus.

y          =          jarak [m] dari bidang tengah lebar (centre line) ke sisi atas anggota kekuatan yang menerus.

Diasumsikan e^’_D > e_D

Untuk kapal dengan lubang palka yang banyak, lihat 5.

Tegangan ijin

Batas tegangan maksimum yang diijinkan menurut BKI’2006 adalah sebagai berikut;

σ_P      =   tegangan lengkung badan kapal (hull-girder) yang diijinkan           [N/mm²]

          =            c_s . σ_p0

Dari uraian dalam bab ini dapat kita ambil suatu kesimpulan bahwa; konstruksi kapal dapat dinyatakan kuat atau memenuhi syarat apabila harga mudulus dan atau momen inersia lebih besar dari syarat yang ditentukan, sedang harga tegangan tidak boleh melampaui harga tegangan ijin yang telah ditentukan BKI.