Bollard Design

PERENCANAAN FASILITAS TAMBAT KAPALPADA DERMAGA

Disusun oleh:Julfikhsan Ahmad Mukhti

Sumber Gambar:http://commons.wikimedia.org diunduh 13 November 2013

Daftar Isi

1 Pendahuluan

2 Perhitungan Beban Tambat

3 Penentuan Jenis Bollard

4 Aplikasi Beban Pada Struktur

5 Contoh Perhitungan

Bab 1

Pendahuluan

Pendahuluan Tentang Tambat Kapal 1Mooring merupakan sistempenambatan kapal dengan taliatau kabel pada bollard yang bertujuan untuk mencegahpergerakan kapal berlebih saatkapal sedang tambat.

Gerakan kapal ini diakibatkan oleh dua hal yaitu akibat arus dan akibat angin. Pergerakantersebut mengakibatkan gayapada bollard.

Enam arah pergerakan kapal(Sumber: British Standard 6349-1 General Criteria halaman 95)

Pendahuluan Standar yang digunakan

Standar yang digunakan dalam perencanaan fasilitas tambat antara lain:

PIANC (2002). Guidelines for the Design of Fender Systems.

BS6349 Part 1 dan 4 (1994). Code of Practice for Design of Fendering and Mooring Systems.

OCDI (2002). Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan.

1

Pendahuluan Diagram Perhitungan Beban Tambat

IdentifikasiJenis Kapaldan Kondisi

Perairan

PerhitunganBeban Tambat

Akibat Arus dan Angin


Pada Titik Tambat

Penentuanjenis bollard

Aplikasi beban pada struktur

dermaga

1

Bab 2


Karakteristik Kapal

Salah satu penentu beban tambat pada dermaga adalah karakteristik kapal yang direncanakan untuk bersandar pada dermaga.

Properti pada kapal umumnya antara lain terdiri dari:

1. DWT (Deadweight Tonnage) atau GT (Gross Tonnage)

2. Displacement (Massa air yang dipindahkan saat kapal terapung di atas air)

3. LOA (Length overall, panjang keseluruhan kapal)

4. LBP (Length between perpendiculars, panjang kapal pada permukaan air)

5. Beam, B (lebar kapal)6. Freeboard, F (tinggi bagian kapal yang

berada di atas permukaan air7. Draft, D (tinggi bagian kapal yang berada di

bawah permukaan air)

Ilustrasi dimensi pada kapal(Sumber: Gaythwaite, JW, 2004. Design of

Marine Facilities for the Berthing, Mooring, and Repair of Vessel halaman 18)

Perhitungan Beban Tambat 2

Kondisi lingkungan, yaitu kecepatan arus dan angin, mempengaruhi seberapa besarbeban tambat.

2Kondisi LingkunganPerhitungan Beban Tambat

Return Period (Years)

Extreme Wind Speed (m/s)

Omni N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

1 10.69 4.63 4.78 5.29 7.22 10.03 10.23 8.88 6.58 5.79 5.89 6.27 8.8 10.53 10.69 7.54 5.19

10 14.77 8.43 8.61 8.93 11.54 12.89 12.61 10.95 8.49 7.96 8.5 9.95 12.16 14.34 14.77 11.68 8.41

50 16.77 10.29 10.49 10.71 13.66 14.29 13.78 11.96 9.43 9.02 9.78 11.76 13.8 16.2 16.77 13.71 9.99

100 17.61 11.07 11.29 11.47 14.55 14.88 14.27 12.39 9.83 9.47 10.32 12.52 14.5 16.99 17.61 14.57 10.66

Untuk keperluan desain, kecepatan angin yang digunakan dapat berupa ekstremdengan konsep periode ulang.

Contoh tabel kecepatan angin ekstrem dengan periode ulang 1, 10, 50, dan 100 tahundengan Distribusi Gumbel

2Perhitungan Beban TambatPerhitungan Beban TambatBeban tambat keseluruhan yang diterima oleh dermaga adalah penjumlahan dari beban tambat akibat arus dengan beban tambat akibat angin.

= + = +

Keterangan: = Gaya tambat total maksimum arah longitudinal = Gaya tambat total maksimum arah transversal = Gaya tambat arah longtudinal akibat arus = Gaya tambat arah longtudinal akibat angin = Gaya tambat arah transversal akibat arus = Gaya tambat arah transversal akibat angin

2Beban Tambat Akibat ArusPerhitungan Beban TambatPerhitungan beban mooring akibat arus menggunakan persamaan dari BS 6349-1 halaman 121 sebagai berikut.

DER

MA

GA

KA

PAL

Bollard

Arah Longitudinal

ArahTransversal

Tali Tambat

BS 6349-1

2Beban Tambat Akibat ArusPerhitungan Beban TambatPerhitungan beban mooring akibat arus menggunakan persamaan dari OCDI (2002) halaman 24 sebagai berikut.

= 0.00142 (arah longitudinal)

=1

2

2 (arah transversal)

Dimana: = beban tambat akibat arus arah tegak lurus as kapal (kN) = beban tambat akibat arus arah sejajar as kapal (kN) = wetted surface area (luas kapal yang tenggelam dalam

keadaan penuh) (m3) = 0.85 x Panjang kapal keseluruhan (LOA) x lebar kapal (beam)

= kecepatan arus sejajar pantai (m/s) = kecepatan arus tegak lurus pantai (m/s) = massa jenis air (kg/m3) = proyeksi luas lambung kapal dibawah permukaan air (m2)

= Length between perpendiculars x draft kapal = koefisien tekanan arus

DER

MA

GA

KA

PAL

Bollard

Arah Longitudinal

ArahTransversal

Tali Tambat

OCDI (2002)

2Beban Tambat Akibat AnginPerhitungan Beban Tambat

DER

MA

GA

KA

PAL

Bollard

Arah Longitudinal

ArahTransversal

Tali Tambat

Perhitungan beban mooring akibat angin menggunakan persamaan dari BS6349-1 halaman 119 sebagai berikut.

BS 6349-1

2Beban Tambat Akibat AnginPerhitungan Beban Tambat

DER

MA

GA

KA

PAL

Bollard

Arah Longitudinal

ArahTransversal

Tali Tambat

Perhitungan beban mooring akibat angin menggunakan persamaan dari OCDI (2002) halaman 23 sebagai berikut.

= beban tambat akibat angin arah longitudinal)(kN) = beban tambat akibat angin arah transversal (kN) = massa jenis angin (kg/m3) = kecepatan angin maksimum (m/s) = luas permukaan kapal diatas permukaan air arah

memanjang (m2)= lebar kapal (beam) x freeboard kapal

= luas permukaan kapal diatas permukaan air arah melintang (m2)= Panjang kapal keseluruhan (LOA) x freeboard kapal

= koefisien gesek arah memanjang = koefisien gesek arah melintang

=1

2

2

=1

2

2

OCDI (2002)

2Koefisien Gaya Angin dan Arus

(BS 6349)Perhitungan Beban Tambat

Koefisien gaya arus(Sumber: BS 6349-1 hal. 120)

Koefisien gaya angin(Sumber: BS 6349-1 hal. 122)

2Koefisien Tekanan Arus dan Gesek

(OCDI 2002)Perhitungan Beban Tambat

Grafik koefisien tekanan arus(Sumber: OCDI (2002) halaman 25)

Koefisien gesek untuk gaya tambat akibat angin

(Sumber: OCDI (2002) halaman 144)

Untuk keperluan desain, koefisien tekanan arus yang dipakai dapat berupa nilai maksimum agar lebih konservatif.

2Konfigurasi TambatPerhitungan Beban TambatSaat kapal sedang tambat, pergerakan kapal ditahan oleh bollard pada dermaga yang dihubungkan oleh tali tambat.

Terdapat tiga jenis tali tambat yang berfungsi untuk menahan pergerakan kapal, antara lain:

Breast line menahan pergerakan kapal menjauhi dermaga (arah transversal) Spring line menahan pergerakan surge kapal (arah longitudinal) Stern dan head line menahan pergerakan kapal arah transversal dan longitudinal

ArahTransversal

Arah Longitudinal

Sumber: Katalog Trelleborg Marine Systems hal 10-7

2Konfigurasi TambatPerhitungan Beban Tambat

ArahTransversal

Arah Longitudinal

Sumber: Katalog Trelleborg Marine Systems hal 10-7

Sudut tambat yang disarankan(Sumber: Katalog Trelleborg hal. 10-7)

2Beban pada Titik TambatPerhitungan Beban TambatBeban maksimal pada titik tambat dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

=

cos cos

=

cos cos

Sumber: Katalog Trelleborg Marine Systems, halaman 10-7

DER

MA

GA

KA

PAL

Bollard

Arah Longitudinal

ArahTransversal

Tali Tambat

KAPAL

A A

Potongan A-A

= gaya tarik kapal pada titik tambat arah longitudinal

= gaya tarik kapal pada titik tambat arah transversal

= gaya tarik kapal total arah longitudinal

= gaya tarik kapal arah transversal

= sudut vertikal tali = sudut horizontal tali

Bab 3

Penentuan Jenis Bollard

Penentuan Jenis Bollard

Bollard dipilih berdasarkan pada DWT atau GT pada kapal.

3

Pemilihan Bollard dari PIANC(Sumber: Katalog Trelleborg Marine Systems hal. 10-7)

Pemilihan Bollard dari OCDI 2002 (hal. 25)

Bab 4

Aplikasi BebanPada Struktur

Aplikasi Beban Pada Struktur

Dalam analisis struktur dermaga, beban tambat kapal hendaknya diaplikasikan pada struktur dalam berbagai skenario.Skenario yang umum digunakan untuk adalah:1. Saat kapal bergerak transversal

menjauhi dermaga2. Saat kapal bergerak longitudinal ke

kanan dan kiri sejajar dermaga

4Ilustrasi Skenario Pembebanan

DERMAGABollard

1KAPAL

Arah gerak kapal

DERMAGABollard

1KAPAL

Arah gerak kapal

2.

3.

DERMAGABollard

1

KAPAL

Arah gerak kapal

1.1

Pergerakan kapal arah transversal ditahan oleh breast line dan head/stern line, sedangkan pergerakan arah longitudinal ditahan oleh spring line dan head/stern line serta bebannya pun sebesar RL atau RT dibagi dua.

Namun untuk keperluan desain, beban pada titik tambat diaplikasikan hanya pada SATU titiktambat yaitu saat tali tambat pertama dipasang dan bebannya pun 1 RT atau RL (tidak dibagi dua).

Aplikasi Beban Pada Struktur 4Jika beban tambat diaplikasikan pada sebuah bollard yang berada pada sebuah dolphin, hendaknya beban diaplikasikan untuk berbagai arah.

Bollard

Contoh tampak atas mooring dolphin beserta skenario pembebanan tambat

R

R

R

R

RSkenario 1 Skenario 5

Sken

ario

3

Kaki Bollard/Tiang Pancang

Bab 5

Contoh Perhitungan

Contoh Perhitungan

Pada contoh perhitungan ini, kapal yang akan bersandar memiliki spesifikasi seperti pada tabel dengan kecepatan angin maksimum 10,28 m/s dan kecepatan arus 0,36 m/s.

Code yang digunakan adalah OCDI 2002.

5

Properti Nilai

DWT 165.000 ton

LOA 400 meter

LBP 380 meter

Beam (B) 59 meter

Height 73 meter

Draft (maximum) 14,5 meter

Kapal Maersk Triple E (Sumber: logisticsweek.com) Sumber: http://www.worldslargestship.com/about/faq/

Data Kapal dan Lingkungan

Contoh Perhitungan 5

Sumber: OCDI (2002) halaman 24

Properti Nilai Keterangan 20.060 m2 LoA = 400 m, Beam = 59 m

0,36 m/s

1.024 kg/m3

4,5Nilai maksimum pada grafik

koefisien tekanan arus 0,36 m/s

5.510 m2 LoA = 400m, Draft = 14,5 m Grafik koefisien tekanan arus(Sumber: OCDI (2002) halaman 25)

Tabel data untuk perhitungan beban mooring akibat arus

= 0.0014(20.060)(0,36)2 = ,

=1

21024 4,5 0,3 2 5.510 = . ,

Perhitungan Beban Tambat akibat Arus


Koefisien gaya angin(Sumber: OCDI (2002) halaman 144)

Tabel data untuk perhitungan beban mooring akibat angin

=1

20,001 (10,28)2 224,2 1,5 = ,

=1

20,001 (10,28)2 1520 2,3 = ,

Properti Nilai Keterangan

0,001 ton/m3

10,28 m/s

224,2 m2 LoA kapal x freeboard kapal = 400 m x 3,8 m

1520 m2 Lebar kapal (beam) x freeboard kapal = 59 m x 3,8 m

1,5 Koefisien tekanan angin untuk rectangular cross section

2,3 Koefisien tekanan angin untuk rectangular cross section

Perhitungan Beban Tambat akibat Angin

Contoh Perhitungan 5Total Beban Tambat

= + = 3,64 + 17,77= ,

= + = 1.645,27 + 184,72= . ,

Arah transversal

Arah longitudinal

DER

MA

GA

KA

PAL

Bollard

Arah Longitudinal

ArahTransversal

Tali Tambat

Perhtiungan Total Beban Tambat

Beban maksimal pada titik tambat:

Arah Transversal:

=1.830,00

cos(25) cos(0)= . ,

=

cos cos =

cos cos

Arah Longitudinal:

=21,41

cos(25) cos(45)= ,

Sudut tambat yang dipakaiStern/head line : 45o ( = 45o)Breast line : 90o ( = 0o)Spring line : 10o ( = 10o)Sudut vertikal : 25o ( = 25o).

Contoh Perhitungan 5Pemilihan bollard bergantung pada displacement (MD atau DT) kapal

Kapal yang direncanakan memiliki displacement (MD) sebesar 217.401,33 ton, maka kapasitas bollard yang dipilih adalah 200 ton.

Pemilihan jenis bollard berdasarkan pada displacement kapal

(Sumber: Katalog Trelleborg Marine Systems, halaman 10-7)

Pemilihan Kapasitas Bollard



Bollard yang dipakai pada dermaga adalah bollard jenis Tee dengan kapasitas 200 ton

Perhitungan berat dari bollard menggunakan pendekatan volume bollard dikalikan dengan densitas besi

Pemilihan jenis bollard berdasarkan pada displacement kapal


Wbollard= E x D x (A+B) x besi x g= 38,47 kN

= Berat bollard (kN)A, B, E, D = ukuran dimensi pada

bollard (m) = massa jenis besi (kg/m3) = percepatan gravitasi

(m/s2)

Pemilihan Jenis Bollard




Wbollard= E x D x (A+B) x besi x g= 38,47 kN

= Berat bollard (kN)A, B, E, D = ukuran dimensi pada

bollard (m) = massa jenis besi (kg/m3) = percepatan gravitasi

(m/s2)

Jenis Beban per Joint Fy Fz

Mooring 1 -1.830 kN 853,34 kN

Input Beban Struktur Mooring Skenario 1

Z

Y

X

Skenario Pembebanan

Kapal bergerak ke kanan arah Y-


Jenis Beban per Joint Fx Fy Fz

Mooring 2 21,41 kN -21,41 kN 14,11 kN

Kapal bergerak ke kanan arah X+


Z

Y

X

Skenario Pembebanan

Contoh Perhitungan 5Kapal bergerak ke kiri arah X-


Skenario Pembebanan

Z

Y

X

Jenis Beban per Joint Fx Fy Fz

Mooring 3 -21,41 kN -21,41 kN 14,11 kN

Bollard Design

Documents

Transcript of Bollard Design