Perancangan Fender dan PenambatKapal yang merapat ke dermaga
masih mempunyai kecepatan baik yang digerakkan oleh mesinnya
sendiri atau ditarik oleh kapal tunda. Pada waktu kapal merapat
akan terjadi benturan antara kapal dengan dermaga, untuk
menghindari kerusakan pada kapal dan dermaga karena benturan maka
di depan dermaga diberi bantalan yang berfungsi sebagai penyerap
energi benturan. Bantalan yang diletakkan di depan dermaga tersebut
dinamakan fender. Pada waktu kapal melakukan bongkar muat, maka
kapal harus tetap berada pada tempatnya dengan tenang, untuk itu
kapal diikat dengan penambat. Alat penambat harus mampu manahan
gaya tarik yang ditimbulkan oleh kapal.
1. Fender
Fender berfungsi sebagai bantalan yang ditempatkan di depan
dermaga. Fender akan menyerap energi benturan antara kapal dan
dermaga.
Ada beberapa tipe fender, yaitu :
1. Fender kayu
Fender kayu bisa berupa batang-batang kayu yang dipasang
horisontal atau vertikal. Fender kayu ini mempunyai sifat untuk
menyerap energi.
Fender tiang pancang kayu yang ditempatkan di depan dermaga
dengan kemiringan 1 H : 24 V akan menyerap energi karena defleksi
yang terjadi pada waktu dibentur kapal.Penyerapan energi tidak
hanya tidak hanya diperoleh dari defleksi tiang kayu, tetapi juga
dari balok kayu memanjang. Tiang kayu dipasang pada setiap
seperempat bentang.
2. Fender karet
Karet banyak digunakan sebagai fender, bentuk paling sederhana
dari fender ini berupa ban-ban luar mobil untuk kapal kecil yang
dipasang pada sisi depan di sepanjang dermaga.Fender karet
mempunyai bentuk berbeda seperti fender tabung silinder dan
segiempat, blok karet berbentuk segiempat dan fender Raykin.
3. Fender gravitasi
Fender ini terbuat dari tabung baja yang diisi dengan beton dan
sisi depannya diberi pelindung kayu dengan berat sampai 15 ton.
Apabila terbentur kapal maka fender tersebut akan bergerak ke
belakang dan ke atas, sedemikian sehingga kapal dapat dikurangi
kecepatannya, karena untuk menggerakan ke belakang diperlukan
tenaga yang besar. Prinsip kerja fender gravitasi adalah mengubah
energi kinetik menjadi energi potensial.
Perencanaan Fender
a) Dalam perencanaa fender dianggap bahwa kapal bermuatan penuh
dan merapat dengan sudut 100 terhadap sisi depan dermaga.
b) Energi yang diserap oleh sistem fender dan dermaga biasanya
0,5E. Setengah energi yang lain diserap oleh kapal dan air, tahanan
naik dari nol sampai maksimum dan kerja yang dilakukan :
K = F d
Benturan kapal pada dermaga
E = F d
V2 = F dF = V2
F : gaya bentur yang diserap sistem fender
d : defleksi fender
V : komponen kecepatan dalam arah tegak lurus sisi dermaga
W : bobot kapal bermuatan penuh
Persamaan berikut adalah untuk menentukan jarak maksimum antar
fender.
L = 2 dengan : L : jarak maksimum antar fender (m)
r : jari-jari kelengkungan sisi haluan kapal (m)
h : tinggi fender
Hitungan Fender KayuDiketahui :
W = 50000 DWT
Parameter kapal barang tersebut adalah
Loa = 216 m , B = 31,5 m , d = 12,4 m
Energi benturanE = Cm Ce Cs Cc ( dengan Cs = 1 dan Cc =1Cb = = =
0,616Cm = 1 + = 1 + = 2,004
Perencanaa Fender Kayu
Diketahui
W =
50000
ton
Loa =
216
m
B =
31.5
m
d =
12.4
m
=
1.025
=
10
g =
9.81
m/s2
Energi Benturan
E = WV2/2g *Cm*Ce*Cs*Cc
Cs =
1
Cc =
1
Cb = W/(Lpp*B*d*o)
Cm = 1+/(2Cb)*(d/B)
Lpp = 0,846 Loa 1,0193Cm =
2.003682
Lpp =
202.7118194Cb =
0.616076763
r/Loa =
0.225
r =
48.6
Untuk kapal yang bersandar di dermaga
l =
54
Koefisien Ce
Ce = 1/(1+(l/r)2)
Ce =
0.447513812
Ukuran kapal (DWT)
Kecepatan Merapat
Pelabuhan (m/s)
Laut terbuka (m/s)
Sampai 500
0.25
0.3
500 - 10.000
0.15
0.2
10.000 - 30.000
0.15
0.15
di atas 30.000
0.12
0.15
Kecepatan merambat kapal di pelabuhan
v =
0.12
kecepatan merambat kapal dalam arah tegak lurus
V = v sin
V =
0.020837781
m/s
Energi benturan
E =
0.992222832
tm =
99222.28
kgcm
0.5 F*d = 0.5 E
F d =
99222.28321
kgcm
Mencari besarnya d2
d2 = 0.5F/(48EI)*(lf3-6lfbi2+4bi3)
digunakan balok fender kayu ukuran 25/30 dari kayu klas kuat I
dengan :
E =
125000
I =
39062.5
d2 =
0.001365 F
Pemampatan balok
d1 = 2*tebal balok/20d1 =
2.5 cm
Defleksi total
d=d1+d2
d = 2,5+0.001365 F
F*d =E
F(2.5+0.001365 F) = 99222,28
F =
7569.149
kg
d2 =
12.83188839
cm
nah, kali ini Mister akan mencoba berbagi mengenai analisis
fender. apa itu fender? fender yang dimaksud pada sebuah dermaga
adalah suatu material atau sistem yang berfungsi meredam sebagian
energi benturan dari kapal yang bertambat.
huhuhu, maaf sketsanya jelek, mudah2an cukup bisa dimengerti,
yang sebelah kiri itu dermaga, yang sebelah kanan itu kapalnya, nah
yang ditengah-tengah, yang Mister simbolkan sebagai pegas (spring),
itu adalah sistem fender.
E = Energi benturan dari kapal
R = Reaksi dari fender
Nantinya nilai sebesar R inilah yang masuk ke struktur dermaga,
ingat! bukan E yang masuk ke struktur dermaga, tapi R! sekali lagi
ingat! bukan E yang masuk ke struktur dermaga, tapi R! sekali lagi.
hehehe, biar ga lupa, Mister ingatkan berulang-ulang.
pada postingan ini, karena judulnya analisis kebutuhan fender,
maka energi benturan kapal akan diasumsikan.
asumsikan saja E = 150 kNm
selanjutnya, untuk bisa mengetahui berapa besar redaman dan
reaksi dari sebuah fender, kita perlu mengetahui performa dari
fender yang akan kita gunakan dalam perencanaan.
sekilas mengenai cara mendapatkan performa sebuah fender adalah
dengan pengujian, fender yang ingin diperoleh data performanya
ditekan sehingga berdefleksi (gepeng) sampai maksimum, kemudian
direkam berapa energi yang dibutuhkan dan reaksi fender untuk
setiap unit panjang dari defleksinya.
d = defleksi
hahaha, susah juga gambar langsung pakai tetikus (mouse red.),
yah mudah2an cukup jelas gambarnya. Yang biru disebelah kiri itu
adalah fender yang sedang diuji, biasanya fender ditekan dengan
kecepatan tertentu. Setelah diuji dan direkam, akan muncul kurva
hasil uji yang disebut dengan kurva performa fender.
Lalu bagaimana cara mendapatkan kurva performa sebuah fender
tersebut? harus uji??? hehehe, tidak usah khawatir, produsen fender
biasanya sudah menyediakan kurva performa untuk masing-masing tipe
fender yang diproduksinya, sehingga perekayasa hanya tinggal
menggunakannya saja.
nah, salah satu cara merencanakan kebutuhan suatu fender, adalah
dengan merencanakan berapa besar defleksi yang direncanakan akan
terjadi pada saat ditumbuk kapal silakan diresapi dulu :p
berapa besar defleksi (tingkat kegepengan) yang direncanakan
saat ditumbuk kapal
nah, diatas adalah salah satu bentuk dari kurva fender, bentuk
tersebut biasanya dimiliki oleh fender tipe V dan tipe konus, ada
juga yang bentuk kurva reaksinya tidak memiliki titik balik seperti
contoh di atas. kalau ada kesempatan, akan Mister coba bahas kenapa
kurva reaksi untuk tipe fender diatas memiliki titik balik.
Kemudian, kurva performa diatas biasa disebut kurva generik,
karena satuan bilangannya adalah dalam persen, bukan dalam satuan
bilangan yang sebenarnya.
pertama-tama, tentukan berapa defleksi yang direncanakan, pada
contoh diatas Mister tentukan sebesar 37 persen (untuk
diperhatikan! semakin besar defleksi yang direncanakan, maka fender
akan bekerja semakin optimal dan irit dari segi kebutuhan, namun
semakin beresiko pula, resikonya adalah apabila ternyata defleksi
akibat benturan kapal melebihi defleksi yang direncanakan, hasilnya
maka Reaksi fender pun akan meleset dari yang direncanakan yang
artinya gaya yang masuk ke struktur dermaga akan lebih besar dari
yang direncanakan)
kemudian, lihat ke kurva Energi (E), pada contoh diatas didapat
E = 65 %, sebelumnya kita sudah mengasumsikan E rencana = 150 kNm.
Maka, pada perhitungan ini artinya fender yang direncanakan harus
berdefleksi 37 % dari tebal sebelum berdefleksi ketika ditumbuk
oleh Energi sebesar 150 kNm.
Nah, tabel katalog fender biasanya menyajikan nilai performa
maksimun dari fender-fender yang ditawarkan, jadi masih ada satu
perhitungan lagi untuk mencari fender yang akan dipakai, yaitu
mencari berapa nilai performa maksimum dari fender yang kita
rencanakan
silakan diresapi dulu, hehehe.. Mister mau buat teh dulu
nah, gimana? sudah meresap? nilai performa maksimum dari fender
yang kita rencanakan adalah E/65%, hihih, mudah ya ternyata :D
kira-kira kenapa yah dibagi 65%, berikut penjelasan ulang dari
Mister (karena sebelumnya sudah dijelaskan di atas, tapi akan coba
Mister jelaskan dalam cara lain agar semakin meresap)
E65% = 150 kNm menyebabkan defleksi 37% pada fender
E100% = ??? kNm menyebabkan defleksi maksimum pada fender
berapakah E100%, ya mudah saja toh, 150 kNm (E65%) dibagi 65% =
E100%
Sekali lagi Mister ingatkan, kenapa kita harus mencari E100%?
karena katalog yang tersedia menyajikan nilai maksimum dari
performa fender yang ditawarkan.
jadi E100% = 150 kNm/0.65 = 230.77 kNm > kemudian lihat
katalognya, cari fender yang E nya mendekati (harus >=) 230.77
kNm
umumnya, satuan untuk tebal = mm; satuan untuk E = kNm; satuan
untuk R = kN;
maka, fender yang bisa digunakan adalah fender tebal 200,
E=235kNm, R=705kN
artinya, fender 200 ini akan berdefleksi sebesar 37% x 200 = 74
mm saat ditumbuk energi E = 150 kNm, lantas jadinya berapa gaya R
yang masuk ke struktur? lihat ke kurva reaksi (R), didapat R = 95%,
maka R = 95% x 705 = 669.75 kNm
selesai:D, mudah bukan? hehehe, tapi Mister punya tips sendiri
dalam menentukan R yang masuk ke struktur, Mister biasanya
mengambil nilai R max karena Mister merencanakan fender di titik
dimana nilai R max pada kurva reaksi terlampaui, jadi walaupun pada
saat berdefleksi 37% reaksinya 95%(lihat kurva performa), namun
sebelum mencapai defleksi 37% tersebut (kira2 pada defleksi 28%),
nilai R sempat mencapai 100% terlebih dahulu baru kemudian turun
lagi berangsur hingga 95 % pada defleksi 37%. Intinya nilai R 100%
sempat terjadi, maka nilai 100% itu yang Mister gunakan.
perlu diperhatikan! menambah jumlah fender pada satu titik
tumbuk BUKAN BERARTI MENGURANGI GAYA YANG MASUK KE STRUKTUR
DERMAGA, yang mungkin berkurang adalah defleksinya, namun gaya yang
masuk ke dermaga sama besar bahkan bisa LEBIH BESAR. Alasannya akan
rekan2 pahami dengan sendirinya bila rekan2 sudah meresapi artikel
singkatPEMILIHAN TIPE FENDER
Pemilihan tipe fender didasarkan pada besarnya energi, yaitu :1.
Sebagian energi yang diterima fender dan sebagiannya diterima
konstruksi2. Seluruhnya diterima konstruksi.Pada perencanaan ini
akan didasarkan pada cara yang pertama.Dermaga direncanakan untuk
melayani kapal berbobot maks. = 27000 ton dimana spesifikasikapal
diketahui :w Panjang kapal = 30 mw Draft kapal = 10.9 mw
Displacement tonnage = 27000 tonBesarnya energi tumbukan kapal yang
diserap oleh fender di hitung dengan rumus :E = ((w . V2)/(2 .g)).
k
k = 0.5V = kecepatan sandar kapalg = gaya gravitasiw = berat
kapal
E = ((27000 . 0,15)/(2 .9.81)) 0.5 = 15.48165138 ton m
Energi yang diterima fender = 1/2 . E = 1/2 . 15.48 = 7.74 ton
mDipilih tipe fender karet "Bridgestone Super Arch" dengan tipe FV
005-5-4
Data-data fender type FV 005-5-4 :w A = 300 cmw B = 320 cmw C =
72.5 cmw R = 45 tonw E = 6 ton mw Bidang kontak = 0.786 mw R/E =
7.50
F = w . V . sin /2 . g . d (hal. 367, Perencanaan Pelabuhan)
dimana :- d = pergeseran fender = 0.05 m- = sudut pendekatan =
10'
F = 27000 . 0,15 . sin 10/2 .9,81 .0,05 = 18.67 ton
Berdasarkan muka air tertinggi (HWS) = -0.5 m , maka balok
fenderdirencanakan tingginya : 200= 2 m (fender dipasang
vertikal)Gaya horisontal yang bekerja pada balok fender :
F = 18.67/2 = 9.34 t/m
Dianggap reaksi oleh fender tersebar merata sepanjang bidang
kontak pada balok momen yang terjadi akibat benturan kapal adalah
:Mt = Ml = 1/12 . q . l= 1/12 . 9,34 . 5= 19.451 ton m = 19451
kgmBeban angin bertiup sejajar dermaga = 12 kg/mDitinjau permeter =
2 x 1 = 24 kg/mMt = Ml = 1/12 . q . l = 1/12.24 .5= 50.00 kgm =
5000 kgcm
Momen total : Mtot = 19451.20459 + 50.00 = 19501.20 kgmMult =
1,5 . Mtot1.5 . 19501.20 = 29251.81 kgm = 2925181 kgcm