Kuliah ITS Kekuatan Kapal

BAB I

PENDAHULUAN

Menghitung kekuatan suatu konstruksi sangat tergantung beban yang bekerja pada konstruksi tersebut, oleh karenanya pembahasan mengenai kekuatan memanjang kapal kita awali dengan pembebanan yang bekerja pada sebuah kapal.

Ada beberapa cara untuk menggolongkan beban yang direncanakan sanggup ditahan oleh bagian konsturksi sebuah kapal. Beberapa beban-beban terpenting adalah beban dinamis dalam arti bahwa bekerjanya beban tersebut berubah bersamaan dengan perubahan waktu, misalnya beban-beban gelombang. Tetapi beban gelombang ini frekwensinya adalah rendah sekali jika dibandingkan dengan frekwensi asli (natural frequenci) dari bagian kontruksi, hingga biasanya beban tersebut dapat diperhitungkan sebagai beban statis.

Pengecualian terjadi pada laut yang amat bergelombang dan kecepatan yang tinggi, dalam keadaan mana haluan kapal mungkin timbul dan “terjun” lagi dengan keras, mengakibatkan beban sesaat yang besar dan getaran transien yang hebat.

Beban lain bersifat statis murni misalnya berat badan kapal dan muatan yang diangkut dalam pelayarannya serta gaya tekan air keatas yang bekerja pada kapal diair tenang.

Berikut diberikan contoh daftar beban-beban penting yang bekerja pada kapal yang dikumpulkan menjadi tiga kelompok utama; statis, quasi statis, dan dinamis :

Beban statis.

·         Gaya tekan air keatas.

·         Berat bagian kontruksi kapal.

·         Berat muatan dan barang barang lain di dalam kapal.

·         Reaksi tumpuan pada waktu kapal kandas atau di dok.

Beban quasi statis.

·         Gaya tekan ombak.

·         Gaya-gaya tekan dinamis karena gerakan kapal.

·         Gaya inersia = massa kapal dan muatannya x percepatan.

·         Gaya tarik tali tunda, gaya dorong baling-baling.

·         Gaya akibat gerakan muatan cair dalam tangki-tangki.

Beban dinamis.

·         Beban sesaat karena “slamming”

·         Damparan ombak pada dinding-dinding bangunan atas atau haluan yang melebar.

·         Beban berat air yang naik ke geladak.

·         Benturan dengan kapal lain, kapal tunda atau dermaga.

Dalam banyak hal, perhitungan kekuatan bagian konstruksi kapal didasarkan seluruhnya pada beban statis, seolah-oleh kapal terapung diam diair tenang. Bahkan banyak biro klasifikasi mendasarkan peraturannya pada perhitungan untuk kapal diair tenang semacam itu dengan tambahan yang ditentukan sebarang untuk beban-beban di laut bergelombang, atau meminta perhitungan momen lengkung kapal diatas gelombang tetapi dalam keadaan diam. Cara-cara diatas biasanya dimaksudkan sebagai patokan atau syarat minimum dan biasanya terbukti cukup untuk menghindarkan kerusakan kerusakan berat akibat kurang kuatnya konstruksi.

Dari tahun ke tahun besar kapal, ukuran-ukuran bagiannya dan macam sistem kontruksi pembangunannya, berkembang perlahan-lahan berdasarkan pengalaman-pengalaman sebelumnya. Untuk kapal-kapal yang mempunyai kelainan besar, perencana harus dapat memperhitungkan beban yang akan diterima kapalnya setepat mungkin, untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.

I.1        SIFAT-SIFAT UMUM RESPONS KONSTRUKSI KAPAL TERHADAB BEBAN.

Telah kita ketahui bersama bahwa sebuah kapal terdiri dari beberapa konstruksi datar yang saling berpotongan, misalnya pelat dasar, sekat dan pelat samping/lambung. Konstruksi datar ini mungkin terdiri  dari pelat yang disangga suatu sistem penegar. Untuk mudahnya berdasarkan respon dari bangunan keseluruhan dan dari masing-masing bagian, respon bagian-bagian konstruksi dibagi menjadi respon pertama, kedua, dan ketiga sebagai berikut :

Respon pertama    :     tegangan dan lenturan badan kapal yang berlaku sebagai sebuah kapal.

Respon kedua       :     tegangan dan lenturan dari konstruksi datar besar ysng berpenegar, misalnya bagian dari pelat yang terletak antara dua sekat lintang.

Respon ketiga       :     tegangan dan lenturan bagian pelat atau kulit diantara penegar-penegar.

Bagian-bagian  ini dilukiskan dalam gambar I-1a sampai dengan gambar I-1c dan diberikan juga perbandingan antara respon konstruksi pertama, kedua, dan ketiga dalam tabel 1 menurut St. Denis  (1954).

Gambar I-1a :  Konstruksi pertama; kapal sebagai sebuah balok

Gambar I-1b :  Konstruksi kedua;  konstruksi datar berpenegar.

 

Gambar I-1c :  Konstruksi ketiga; Pelat diantara penegar

Tabel 1: Perbandingan konstruksi pertama, kedua, dan ketiga.

Sifat	Konstr. pertama	Konstr. kedua	Konstr. ketiga
Kekuatan dalam bi-dang pembebanan	Hampir tak terhingga	Terbatas	Kecil
Pembebanan	Dalam bidang kons-truksi	Tegak lurus bidang konstruksi	Tegak lurus bidang konstruksi
Tegangan-tegangan	Tarik, tekan, geser	Lengkung dan geser	Lengkung dan geser, membran
Jenis konstruksi	Kulit, sekat, geladak, alas dalam, dibebani dalam bidangnya	Hanya konstruksi ber-penegar ;  kulit, sekat, geladak, dasar ganda dan lain-lain.	Semua pelat tak ber-penegar.
Batas ditentukan oleh	Tak tertentu	Konstruksi pertama,  tempat kedudukan titik titik dengan momen lengkung sama dengan nol.	Konstruksi kedua

Keterangan mengenai beban yang dibutuhkan dalam perhitungan tiap bagian respon konstruksi diberikan dibawah ini.

Pertama     :     penyebaran memanjang dari berat, gaya tekan keatas, penyebaran memanjang dari gaya gelombang dinamis dan gaya inersia.

Kedua       :     penyebaran memanjang dan melintang dari gaya tekan cairan dan beban beban lain dari pada bidang konstruksi datar.

Ketiga       :     penyebaran memanjang dan melintang dari gaya tekan cairan dan beban beban lain dari pada bidang konstruksi datar.

I.2        PEMBEBANAN PADA TAHAP PEMBUATAN.

Beban beban pada tahap pembuatan ini, sama sekali tergantung pada susunan konstruksi, cara serta urutan pembuatan dan sebagainya.

Disini hanya dicatat bahwa beban-beban ini selalu ada dan harus diperhitungkan; misalnya beban dalam yang tertinggal akibat proses pengelasan, beban yang bekerja pada seksi atau blok konstruksi pada saat pemindahan dari lokasi satu ke lokasi lainnya, dan masih banyak lagi yang lain.

Salah satu diantaranya adalah pembebanan pada waktu kapal diluncurkan ke dalam air dengan sistem memanjang, dimana kapal akan mengalami tegangan tegangan secara keseluruhan dan setempat yang cukup besar, bahkan kadang-kadang berakibat fatal, antara lain kapal berubah bentuk ( kapal mengalami deformasi ), dimana hal tersebut tidak mungkin untuk diperbaiki lagi.

 

I.3        PEMBEBANAN UJI

            Dalam bidang perkapalan, adalah umum untuk menguji kemampuan konstruksi dan kesempurnaan pengerjaan.

Pembebanan uji biasanya ada dua macam;

a)         Pembebanan uji material; yang dimaksud disini adalah pembebanan  yang dilakukan dilaboratorium untuk memeriksa kesesuai kemampuan material dengan spesifikasinya,

b)        Pembebanan uji konstruksi; yang dimaksud disini adalah pembebanan  yang dilakukan dilapangan tempat pembangunan kapal misalnya; dengan cara mengisi air atau udara bertekanan sampai selang waktu tertentu untuk pengetesan pada tangki-tangki kecil muatan cair. Dimana pengujian dengan mempergunakan air biasanya dilakukan dengan mengisi tangki-tangki dengan air sampai 2,5 m diatas puncak tangki atau sampai pipa limpah (diambil yang lebih besar). Untuk muatan-muatan dengan berat jenis rendah seperti LNG atau LPG, biasanya beban uji ini akan terlalu berlebihan dan pengujian dapat dilakukan dengan tinggi yang dikurangi atau pengujian dengan udara bertekanan. Untuk pengetesan pada lambung, sekat, dan bagian-bagian lainnya biasanya dilakukan dengan penyemprotan air, sesuai dengan tekanan kerja yang dialaminya dalam pelayaran.

Pada dasarnya pembebanan uji ini dimaksudkan untuk memastikan kemampuan material dan kekuatan konstruiksi dalam menerima beban kerja. Hal ini berarti bahwa beban uji harus diperhitungkan sesuai keadaan pembebanan yang akan dialami kapal dalam pelayarannya, terutama untuk pembebanan lokal pada bagian kampuh las konstruksi datar. Dimana semua pengujian ini dilaksanakan sebelum kapal terapung di air.