ANALISIS STRUKTUR TANGKI AIR PANEL DENGAN
BAHAN DASAR FIBERGLASS DI PT DIWAN BUDI
PERKASA
LAPORAN KERJA PRAKTIK
Oleh
ANDRE FERDIANT
2017 0451 0018
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIKA ATMA JAYA
2021
ANALISIS STRUKTUR TANGKI AIR PANEL DENGAN
BAHAN DASAR FIBERGLASS DI PT DIWAN BUDI
PERKASA
LAPORAN KERJA PRAKTIK
Oleh
ANDRE FERDIANT
2017 0451 0018
PEMBIMBING
Dr. Ing. Widodo Widjaja Basuki
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIKA ATMA JAYA
2021
LEMBAR PENILAIAN KERJA PRAKTIK
i
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTIK PRODI
TEKNIK MESIN
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya penulis
dapat menyelesaikan kerja praktik dan laporan kerja praktik yang berjudul Analisis
Struktur Tangki Air Panel dengan Bahan Dasar Fibreglass di PT Diwan Budi
Perkasa. Walaupun mengalami beberapa hambatan dalam proses pembuatan
laporan, tetapi saya berhasil menyelesaikan laporan tepat pada waktunya.
Dalam pembuatan laporan ini, penulis mendapat bimbingan dan arahan dari
beberapa pihak. Bimbingan dan arahan ini memberi semangat penulis dalam
membuat laporan kerja praktik. Dengan itu, penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Yansen Budiman, selaku direktur utama PT Diwan Budi Perkasa
yang telah memberikan kesempatan untuk kerja praktik.
2. Bapak Ir. Deswan, M.M., M.T, selaku direktur sales & marketing dan
sebagai pembimbing kerja praktik yang telah memberi arahan mengenai
pelaksanaan dan kegiatan yang dilakukan selama kerja praktik.
3. Dr. Ing. Widodo Widjaja Basuki, selaku pembimbing yang telah
memberikan arahan dalam proses penyelesaian laporan kerja praktik.
Penulis pun menyadari, dalam proses penulisan laporan kerja praktik ini
masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran
yang positif untuk laporan ini agar dapat membuat laporan ini bermanfaat bagi
penulis dan pembaca.
Jakarta, 19 April 2021
Andre Ferdiant
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENILAIAN KERJA PRAKTIK ........................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTIK PRODI TEKNIK
MESIN ....................................................................................................................ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. v
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
DAFTAR NOTASI ............................................................................................... vii
BAB 1 ..................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
1.1
Tempat dan Waktu Pelaksanaan ............................................................... 1
1.2
Latar Belakang ......................................................................................... 2
1.3
Rumusan Masalah .................................................................................... 3
1.4
Tujuan ....................................................................................................... 4
1.5
Batasan Masalah ....................................................................................... 4
BAB 2 ..................................................................................................................... 5
TEORI DASAR ...................................................................................................... 5
2.1
Komposit .................................................................................................. 5
2.2
Fibreglass ................................................................................................. 5
2.3
Tangki Air Panel .................................................................................... 14
2.4
Analisis Struktur ..................................................................................... 16
2.5
Faktor Keamanan ................................................................................... 19
BAB 3 ................................................................................................................... 20
STUDI KASUS DAN ANALISIS ........................................................................ 20
3.1
Studi Kasus ............................................................................................. 20
3.2
Analisis ................................................................................................... 21
SIMPULAN .......................................................................................................... 25
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 26
LAMPIRAN 1 ....................................................................................................... 27
SEJARAH PERUSAHAAN ................................................................................. 27
LAMPIRAN 2 ....................................................................................................... 28
LEMBAR BIMBINGAN KERJA PRAKTIK ...................................................... 28
LAMPIRAN 3 ....................................................................................................... 29
DAFTAR HADIR KERJA PRAKTIK ................................................................. 29
LAMPIRAN 4 ....................................................................................................... 30
HASIL PEMERIKSAAN LAGIARISME ............................................................ 30
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Serat Gelas Roving. ............................................................................ 8
Gambar 2.2. Serat Gelas Yarn ................................................................................. 8
Gambar 2.3. Serat Gelas Chopped Strand. ............................................................. 9
Gambar 2.4. Serat Gelas Reinforcing Mat. ............................................................. 9
Gambar 2.5. Serat Gelas Woven Roving. .............................................................. 10
Gambar 2.6. Serat Gelas Woven Fabric. ............................................................... 10
Gambar 2.7. Struktur Lapisan Fibreglass. ........................................................... 11
Gambar 2.8. Ilustrasi Rangka Tangki Panel.......................................................... 15
Gambar 2.9.Sambungan dan Dudukan Tangki (Tampak Samping). .................... 16
Gambar 2.10. Rangka Penguat (Tampak Samping) dan Sambungan Panel (Tampak
Depan). .................................................................................................................. 16
Gambar 2.11. Pembebanan Struktur secara Vertikal ............................................ 17
Gambar 3.1. Tangki Panel dengan Bahan Dasar Fibreglass ................................ 20
Gambar 3.2. Bagian Tangki yang Dihitung .......................................................... 21
Gambar 3.3. Design Tangki (3 meter x 2 meter x 1 meter) Mengalami Tegangan
Material yang Terbagi Secara Merata pada Luasannya. ....................................... 23
v
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Sifat Fibreglass Berdasarkan Jenis. ....................................................... 7
Tabel 2.2. Kapasitas IPA dan Tebal Pelat IPA Dinding Rata. .............................. 11
Tabel 2.3. Sifat Lapisan Standar. .......................................................................... 12
Tabel 2.4. Komposisi Laminate Standar Tipe IA. ................................................. 13
Tabel 2.5. Komposisi Laminate Standar Tipe IIA. ................................................ 14
vi
DAFTAR NOTASI
σ
F
A
Pcr
π
E
I
K
L
σa
σy
Sf
Fa
Fs.a
p
l
t
T
ρ
D
W
V
A
Ph
I
Pcr
σL
σL.cr
Tegangan
Gaya
Luas penampang
Beban kritis
Bilangan Phi
Modulus elastisitas
Momen inersia polar
Faktor sendi buckling
Panjang batang
Tegangan izin normal
Tegangan luluh normal
Faktor kemanan
Gaya normal izin
Gaya geser izin
Panjang
Lebar
Tinggi
Tebal
Massa jenis
Diameter
Berat
Volume
Luas
Tekanan Hidrostatis
Inersia geometri penampang
Beban kritis
Tegangan lengkung
Tegangan lengkung kritis material
vii
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Kerja praktik dilakukan di PT Diwan Budi Perkasa yang berlokasi di Tangerang,
Banten selama 28 hari kerja mulai dari tanggal 01 Februari 2021 sampai dengan 12
Maret 2021. Jadwal kegiatan kerja praktik dapat dilihat di Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Jadwal Kegiatan Kerja Praktik
Bulan
No.
Kegiatan
Februari
Maret
1 2 3 4 5 8 9 10 11 15 16 17 18 19 22 23 24 25 26 1 2 3 4 5 8 9 10 12
1
Penentuan Topik
2
Studi Literatur
3 Observasi Lapangan
4
Diskusi dan
Pengumpulan Data
5
Design 3D Mesin
6
Analisis Tangki
7 Pembuatan Laporan
1
1.2 Latar Belakang
Dalam dunia teknik mesin, material yang paling sering digunakan adalah
logam. Logam yang digunakan seperti besi, baja, stainless steel, alumunium,
tembaga, titanium, emas, dan nikel. Setiap jenis material logam yang digunakan
memiliki keunggulan dan kekurangannya masing-masing. Kekurangan dari
penggunaan material logam yaitu lebih sulit untuk dibentuk sehingga diperlukan
biaya yang cukup besar untuk memproduksi material dari logam. Adanya material
komposit memberikan solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut. Material
komosit merupakan campuran dari dua material menjadi satu padu sehingga
menghasilkan sifat material yang baru dan lebih baik.
Salah satu solusi untuk mengatasi kekurangan penggunaan material logam yang
membutuhkan biaya yang cukup besar adalah dengan menggunakan material
komposit fiberglass. Fiberglass memiliki sifat material dengan kekuatan keras,
ringan, dan tahan korosi. Sifat-sifat yang dimiliki memiliki kelebihan dibandingkan
dengan logam lainnya. Sebagai contoh, baja yang memiliki massa yang besar dan
mudah berkarat dibandingkan fiberglass yang ringan dan juga tahan karat, memiliki
kekuatan dengan tingkatan sedang. Kelebihan-kelebihan inilah yang membuat
material fiberglass banyak digunakan hingga saat ini.
Kerja praktik dilakukan di PT Diwan Budi Perkasa. Perusahaan ini
memproduksi tangki dengan bahan dasar fiberglass. Tangki umumnya digunakan
untuk menampung air, minyak, senyawa organik, dsb. Perusahaan ini biasanya
memproduksi tangki fiberglass dengan bentuk silinder dan panel. Tangki dapat
dikatakan berfungsi dengan baik dan aman jika tangki tersebut dapat menahan
beban yang diberikan dan tidak terjadi kegagalan. Kegagalan pada tangki berupa
kebocoran pada suatu bagian sehingga fluidanya keluar. Untuk mengetahui tangki
berfungsi dengan baik dan aman perlu dilakukan perhitungan analisis struktur pada
tangki tersebut agar tidak bocor. Apabila tegangan yang terjadi melebihi tegangan
ijin tangki, maka tangki tidak dapat digunakan, namun apabila tegangan yang
terjadi lebih kecil dari tegangan ijin tangki, maka tangki aman dan layak untuk
digunakan. Sehingga perlu diperhitungkan tegangan maksimum yang akan terjadi
saat digunakan dan dibandingkan dengan tegangan ijin struktur material tersebut.
2
Penelitian mengenai tangki fiberglass dengan bentuk silinder sudah banyak
dilakukan, namun tangki panel fiberglass masih jarang sehingga perlu dilakukan
penelitian mengenai analisis jenis tegangan yang terjadi pada tangki panel dengan
bahan dasar fiberglass.
Tangki panel terbuat dari bahan dasar fiberglass dan disambung dengan baut
dan pelat antar panelnya. Pada bagian tengah pertemuan antar 4 panel biasanya
diberi rangka penguat (pipa galvanis) selain sebagai rangka agar terbentuk tangki,
rangka penguat (pipa galanis) ini juga berfungsi membantu menahan beban panel
yang ditumpu. Tangki panel yang dianalisis memiliki ukuran 3 x 2 x 1 meter.
1.3 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari Laporan Kerja Praktik ini yaitu:
1. Berapa tegangan material yang terjadi pada tangki air panel dengan bahan dasar
fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa?
2. Berapa tegangan material maksimum tangki air panel dengan bahan dasar
fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa?
3. Berapa tegangan lengkung maksimum material pada rangka penguat (pipa
galvanis) tangki air panel dengan bahan dasar fiberglass yang diproduksi PT
Diwan Budi Perkasa?
3
1.4 Tujuan
Tujuan dibuatnya Laporan Kerja Praktik ini yaitu:
1. Mengetahui tegangan material yang terjadi pada tangki air panel dengan bahan
dasar fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa.
2. Mengetahui tegangan material maksimum tangki air panel dengan bahan dasar
fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa.
3. Mengetahui tegangan lengkung material maksimum pada rangka penguat (pipa
galvanis) tangki air panel dengan bahan dasar fiberglass yang diproduksi PT
Diwan Budi Perkasa.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah dari Laporan Kerja Praktik ini yaitu:
1. Tangki air panel dengan bahan dasar fiberglass menggunakan tangki air panel
dengan bahan dasar fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa.
2. Ukuran tangki air panel (panjang x lebar x tinggi) dengan bahan dasar fiberglass
3 meter x 2 meter x 1 meter dengan tebal 10 mm yang dibentuk dengan ukuran
per panel 1 meter x 1 meter berjumlah 22 buah panel yang disambung dengan
baut, pelat, dan rangka.
3. Rangka penguat (pipa galvanis) sambungan terbuat dari baja dengan modulus
elastisitas 200 GPa dengan diameter 12 mm. [1]
4. Faktor keamanan menggunakan metode tegangan batas dengan tegangan ijin
sepuluh kali dari tegangan luluhnya karena terbatasnya data mengenai tegangan
luluh yang sesuai dengan spesifikasi material. [2]
4
BAB 2
TEORI DASAR
2.1 Komposit
2.1.1. Pengertian
Komposit adalah gabungan dari dua atau lebih material dimana sifat masing-masing
material berbeda satu dengan lainnya baik secara kimiawi maupun secara fisika dan
terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut. Adanya perbedaan dari material
penyusunnya maka komposit antar material harus berikatan dengan kuat, sehingga
perlu adanya penambahan wetting agent. [3]
2.1.2. Tujuan
Tujuan dibentuknya komposit, yaitu sebagai berikut:
•
Memperbaiki sifat mekanik sesuai spesifikasi yang diinginkan
•
Mempermudah design yang sulit pada proses manufaktur
•
Bentuk/design dapat dibuat dengan leluasa dan dapat menghemat biaya
•
Membuat bahan menjadi lebih ringan. [3]
2.1.3. Jenis
Berdasarkan jenis matriknya, komposit dibagi mennjadi tiga kelompok, yaitu:
a. Komposit matrik polimer (KMP), polimer sebagai matriknya
b. Komposit matrik logam (KML), logam sebagi matriknya
c. Komposit matrik keramik (KMK), keramik sebagai matriknya. [3]
2.2 Fibreglass
2.2.1. Pengertian
Fiberglass merupakan salah satu contoh material komposit yang terdiri dari matriks
(serat) dan penguat (resin dan campurannya). [3]
2.2.2. Sifat Material
5
Fiberglass memiliki sifat material sebagai berikut:
1. Massa jenis (density) yang cukup rendah (2550 kg/m3)
2. Kekuatan tarik (Tensile Strength) yang cukup tinggi (sekitar 1,8 GPa)
3. Kekakuan (Stiffness) yang rendah (70Gpa)
4. Stabilitas (stability) dimensinya baik
5. Resistan terhadap perubahan suhunya baik
6. Tahan korosi terhadap karat
7. Komposisi umum 50-60% SiO2 dan paduan lain seperti Al, Ca, Mg, Na, dan
lain-lain. [3]
2.2.3. Keuntungan dan Kerugian
Kelebihan menggunakan material dari fiberglass yaitu:
1. Biaya produksi yang relatif lebih murah
2. Tahan korosi terhadap karat
3. Biayanya relatif lebih rendah daripada komposit lainnya (seperti besi, baja,
stainless steel).
Kekurangan menggunakan material dari fiberglass yaitu:
1. Perubahan panjangnya besar
2. Kekuatan dan beratnya sedang (moderate).
2.2.4. Jenis
Fibreglass memiliki beberapa jenis dengan karakteristik yang berbeda-beda. Jenis
fibreglass antara lain:
1. E-glass
2. C-glass
3. S-glass
Perbedaan jenis fibreglass dapat dilihat pada Tabel 2.1.
6
Tabel 2.2. Sifat Fibreglass Berdasarkan Jenis. [3]
Jenis Serat
No.
1
E-Glass
Isolator listrik yang
baik
2
Kekuatan tinggi
3
Kekuatan tinggi
C-Glass
S-Glass
Tahan terhadap korosi
Modulus lebih tinggi
Kekuatan lebih rendah
Lebih tahan terhadap
dari E-Glass
suhu tinggi
Harga lebih mahal
Harga lebih mahal
dari E-Glass
dari E-Glass
2.2.5. Komposisi
Menurut SNI 7504:2011, terdapat beberapa material utama dan material pendukung
untuk membuat sebuat unit Instalasi Pengolahan Air (Unit IPA).
Material Utama:
a. resin sesuai dengan ASTM C 582:
Resin merupakan bahan campuran yang digunakan untuk mencairkan atau
melarutkan dan mengeraskan bahan-bahan yang ingin dicampur. Resin
memiliki wujud berupa cairan kental seperti lem, berkelir bening atau hitam.
Bahan-bahan yang dicampur ke resin ada aerosil yang berfungsi sebagai perekat
mat agar fiberglass kuat dan tidak mudah patah, pigment untuk pewarna,
hardener untuk pengencer, bubuk bedak sebagai campuran agar fiberglass
menjadi lentur, Mirror glaze dan MAA agar permukaan fiberglass menjadi
lebih licin.
1) polyester resin unsaturated type Ortho polyester
2) iso polyester
3) vinyl ester
b. reinforcing:
1) chopped strand mat dari tipe E-glass.
2) roving cross mat (woven roving) dari tipe E-glass.
7
Material Pendukung:
a. pigment/pewarna dari oil-based;
b. katalisator sebagai hardener dari unsur methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO);
c. cobalt sebagai promotor. [3]
2.2.6. Jenis Serat
Jenis serat berdasarkan bentuknya, yaitu:
a. Serat gelas Roving, serat gelas roving merupakan jenis serat seperti benang
panjang yang digulung mengelilingi silinder. Contoh Serat gelas roving dapat
dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.2. Serat Gelas Roving. [3]
b. Serat gelas Yarn, serat gelas yarn merupakan jenis serat seperti benang lekat
yang dihubungkan pada filamen. Contoh Serat gelas yarn dapat dilihat pada
Gambar 2.3.
Gambar 2.4. Serat Gelas Yarn. [3]
8
c. Serat gelas Chopped Strand, serat gelas chopped strand merupakan serat gelas
yang dipotong-potong dengan ukuran tertentu kemudian digabung menjadi satu
ikatan. Contoh serat gelas Chopped Strand dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.6. Serat Gelas Chopped Strand. [3]
d. Serat gelas Reinforcing Mat, serat gelas reinforcing mat merupakan serat gelas
yang berupa lembaran chopped strand dan continuous strand dan tersusun
secara acak. Contoh serat gelas reinforcing mat dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.8. Serat Gelas Reinforcing Mat. [3]
9
e. Serat gelas Woven Roving, serat gelas woven roving merupakan serat gelas yang
berupa benang panjang yang dianyam dan digulung pada suatu silinder. Contoh
serat gelas woven roving dapat dilihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.10. Serat Gelas Woven Roving. [3]
f. Serat gelas Woven Fabric, serat gelas woven fabric merupakan serat gelas yang
seperti anyaman pada kain tenun. Contoh serat gelas woven fabric dapat dilihat
pada Gambar 2.11.
Gambar 2.12. Serat Gelas Woven Fabric. [3]
2.2.7. Tebal Dinding Unit IPA Fiberglass Sesuai SNI
Menurut SNI 7504:2011, untuk membuat tebal dinding yang diperlukan untuk unit
instalasi pengolahan air (unit IPA) ditentukan oleh kapasitas IPA. Ketentuan
membuat Kapasitas IPA dan tebal pelat IPA dinding rata dapat dilihat pada Tabel
2.3. [4]
10
Tabel 2.4. Kapasitas IPA dan Tebal Pelat IPA Dinding Rata. [4]
No.
Kapasitas IPA (L/detik)
Tebal pelat IPA dinding rata (mm)
1
2,5
5
2
5
8
3
10
10
4
20
12
5
30
15
6
50
20
2.2.8. Struktur Dinding Unit IPA Fiberglass Sesuai SNI
Selain tebal dinding, untuk membuat unit IPA yang baik perlu membuat struktur
lapisan dinding agar unit IPA tahan lama dan kuat. Struktur lapisan tersebut dapat
dilihat pada Gambar 2.13.
Gambar 2.14. Struktur Lapisan Fibreglass. [4]
11
2.2.9. Sifat Fisik dan Mekanis
Sifat fisik dan mekanis dari material fibreglass dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.6. Sifat Lapisan Standar. [3]
Ketebalan
yang
dihitung
Sifat mekanis minimum
Tipe
Tarik (Mpa)
Lentur
Tepi Tekan
(mm)
Tegangan
Ultimate
(Mpa)
Modulus
(Mpa)
Tegangan
Ultimate
(Mpa)
Modulus
(Mpa)
Tegangan
Ultimate
(Mpa)
5,6~19,3
I
62
5862
110
4828
110
≤5,6
II
83
6207
131
5518
110
7,6
II
93
7587
138
6207
124
≥9,4
II
104
8276
152
6897
138
Komposisi lapisan Standar yang diuji coba pada SNI 7504:2011 memiliki 2 tipe.
Penjelasan mengenai Tipe IA dapat dilihat pada Tabel 2.7 dan tipe IIA dapat dilihat
pada Tabel 2.8.
12
Tabel 2.9. Komposisi Laminate Standar Tipe IA. [4]
Tebal
Corrosion
Lapisan struktural
terhitungBC
BarrierD
jumlah dan urutan pliesE
Notasi
(mm)
1
2
4,6
V
M M
M M
5,8
V
M M
M M
M
V, 5M
6,9
V
M M
M M
M M
V, 6M
7,9
V
M M
M M
M M M
V, 7M
8,9
V
M M
M M
M M M M
V, 8M
10,2
V
M M
M M
M M M M
M
11,2
V
M M
M M
M M M M
M
M
12,2
V
M M
M M
M M M M
M
M
M
13,5
V
M M
M M
M M M M
M
M
M
M
14,5
V
M M
M M
M M M M
M
M
M
M
M
15,5
V
M M
M M
M M M M
M
M
M
M
M
M
16,8
V
M M
M M
M M M M
M
M
M
M
M
M
M
17,8
V
M M
M M
M M M M
M
M
M
M
M
M
M
M
18,8
V
M M
M M
M M M M
M
M
M
M
M
M
M
M
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
V, 4M
V, 9M
V, 10M
V, 11M
V, 12M
V, 13M
V, 14M
V, 15M
V, 16M
M
V, 17M
*Keterangan:
A
Kandungan glass, untuk semua ketebalan sebesar 25% sampai 30%, diukur dalam berat
B
Tebal yang dihitung dalam perencanaan ditentukan sebagai berikut:
V = mat permukaan – 0,25 mm/ply saat jenuh dengan resin.
M = mat 459 g/m2 – 1,1 mm/ply saat jenuh dengan resin.
C
D
E
Tebal tidak boleh kurang dari 90% dari tebal yang dihitung seperti tertera pada tabel di atas.
Corrosion barrier (plies 1, 2, dan 3) harus berwujud gel sebelum plies struktural ditambahkan.
Struktur lapisan atas dapat dipotong asalkan panjang interval cukup untuk mengeluarkan panas jika
diharuskan oleh prosedur proses laminate dan pemotongan struktur laminate untuk mengeluarkan
panas harus mengikuti instruksi pada Tabel 2.10 dan Tabel 2.11 untuk tipe laminate tertentu. Ply
akhir dari perkuatan sebelum pemotongan untuk mengeluarkan panas harus matdengan 459 g/m 2
atau ekivalen dengan chopped roving. Ply awal dari laminate berikutnya, harus dengan mat 459 g/m2
atau ekivalen dengan chopped roving.
13
Tabel 2.12. Komposisi Laminate Standar Tipe IIA. [4]
Corrosion
Lapisan Struktural
barrierC
jumlah dan urutan dari pliesD
Tebal
Kandungan
terhitungAB
glass
(mm)
(berat, %)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
5,6
28 - 33
V
7,4
30 - 35
9,4
10
11
12
13
14
15
16
Notasi
17
18
19
20
V, 2M,
M M M R
M
V
M M M R
M R
M
30 - 35
V
M M M R
M R
M R
M
10,4
30 - 35
V
M M M R
M R
M R
M
M
12,5
34 - 38
V
M M M R
M R
M R
M
M
14,5
34 - 38
V
M M M R
M R
M R
M
M
R
16,3
37 - 41
V
M M M R
M R
M R
M
M
R
MRM
V, 2M,
2(MR)M
V, 2M,
3(MR)M
V, 2M,
3(MR)M
,M
R
V, 2M,
3(MR)M
, MRM
M
M
R
M
M
M
M
V, 2M,
3(MR)M
,
2(MR)M
R
V, 2M,
3(MR)M
,
3(MR)M
M
17,5
37 - 41
V
M M M R
M R
M R
M
M
R
M
M
M
R
M
M
19,3
37 - 41
V
M M M R
M R
M R
M
M
R
M
M
M
R
M
M
R
M
*Keterangan
A
Tebal yang dihitung dalam perencanaan ditentukan sebagai berikut:
V = surfacing mat – 0,25 mm/lapisan saat jenuh dengan resin.
M = 459 g/m2 mat = 1,1 mm/lapisan saat jenuh dengan resin.
R = 832 g/m2 mat 5 x 4 woven roving = 0,84 mm/ lapisan saat jenuh dengan resin.
B
Tebal tidak boleh kurang dari 90% dari tebal yang dihitung seperti tertera pada tabel.
C
Corrosion barrier (lapisan 1, 2, dan 3) harus berwujud gel sebelum lapisan struktural ditambahkan.
D
Lay-up struktural dapat digunakan sepanjang exotherm tertentu ditutup dengan lapisan ”M”
2.3 Tangki Air Panel
14
V, 2M,
3(MR)M
,
3(MR)M
,M
V, 2M,
3(MR)M
,3
(MR)M,
MRM
Tangki air panel fiberglass merupakan tangki yang dibuat dengan cara
menyambungkan tiap panel dengan baut dan diperkuat dengan rangka hingga
membentuk tangki air menyerupai kubus atau balok. Pembuatan panel dibuat
dengan memberikan fiberglass jenis reinforcing mat dan woven roving secara
selang-seling sambil dilapisi dengan campuran resin hingga ketebalan yang telah
ditentukan. Panel-panel yang telah dibuat, disambung dengan stay plate dengan
cara melubangi pelat dan panel menggunakan bor pada bagian pinggir untuk di
sambung dengan baut. Pada bagian tengah antar panel biasanya diperkuat dengan
tiang baja yang dinamakan pole support. Pole support diperlukan untuk
memperkuat pondasi panel, umumnya terbuat dari baja. Contoh Design tangki
panel dapat dilihat pada Gambar 2.15, sambungan dan dudukan tangki dapat dilihat
pada Gambar 2.16, dan rangka penguat serta sambungan antar panel dapat dilihat
pada Gambar 2.17.
Gambar 2.18. Ilustrasi Rangka Tangki Panel.
15
Gambar 2.19.Sambungan dan Dudukan Tangki (Tampak Samping).
Gambar 2.20. Rangka Penguat (Tampak Samping) dan Sambungan Panel
(Tampak Depan).
2.4 Analisis Struktur
Konsep dasar dalam menganalisis suatu struktur adalah dengan menghitung
tegangannya. Tegangan merupakan intensitas gaya per satuan luas. Terdapat
banyak jenis tegangan yang mungkin terjadi pada suatu struktur seperti tegangan
normal, tegangan geser, tegangan lengkung (buckling), dan tegangan puntir. Untuk
mengetahui sebuah struktur dapat berfungsi dengan baik dan aman, perlu diketahui
beban izin, dan tegangan izin struktur tersebut.
16
2.4.1. Tegangan Normal (Tensile Stress)
Tegangan normal adalah gaya normal yang terjadi pada suatu luasan. Dengan
mengasumsikan gaya terbagi secara merata, dengan demikian dapat diketahui
tegangan normal melalui persamaan 1. [5]
𝜎=
𝐹
… (1)
𝐴
2.4.2. Tegangan Lengkung (buckling)
Tegangan lengkung adalah fenomena pada suatu sktruktur kolom yang diberi beban
secara aksial. Suatu struktur akan mengalami fenomena lengkung apabila beban
yang diberikan melebihi beban kritisnya. Apabila beban yang diberikan lebih kecil
dari beban kritis maka fenomena lengkung tidak akan terjadi. Tegangan lengkung
dapat dilihat seperti pada Gambar 2.21. [5]
Gambar 2.22. Pembebanan Struktur secara Vertikal. [5]
Untuk mengetahui beban kritis pada suatu struktur kolom dapat menggunakan
persamaan 3.
𝑃𝑐𝑟 =
𝜋 2 .𝐸.𝐼
𝑘.𝐿2
…(2)
Dengan k, faktor sendi buckling:
0,7
: Untuk kolom jepit dan bebas
0,5
: Untuk kolom kedua ujungnya jepit
2
: Untuk kolom kedua ujungnya bebas. [5]
17
2.4.3. Tegangan Luluh (Yield Strength)
Tegangan luluh merupakan tegangan pada saat suatu struktur mengalami deformasi
plastis. Keadaan deformasi plastis menyebabkan suatu struktur yang mengalami
perubahan panjang dapat kembali ke bentuk semulanya apabila beban dihilangkan.
Jika suatu struktur mengalami tegangan yang melebihi batas tegangan lulus, maka
struktur tersebut akan mengalami deformasi secara permanen (tidak dapat kembali
ke bentuk semula). [5]
2.4.4. Tegangan Izin (Allowable Stress)
Tegangan izin merupakan batas tegangan yang diperbolehkan dalam perencanaan
konstruksi. Jika tegangan yang dialami melebihi batas tegangan izin, maka akan
terjadi peningkatan risiko kegagalan pada struktur tersebut. Pada tegangan luluh
diterapkan faktor keamanan untuk mendapatkan tegangan izin suatu struktur. Untuk
mengetahui batas tegangan izin pada suatu struktur dapat diketahui melalui
persamaan 3. [5]
Persamaan tegangan izin normal
𝜎𝑎 =
𝜎𝑦
… (3)
𝑆𝑓
2.4.5. Bebab Izin (Allowable Load)
Setelah mengetahui tegangan izin pada suatu struktur, maka dapat ditentukan beban
izin yang mampu ditahan suatu struktur melalui persamaan 6 dan 7. [5]
Persamaan beban izin normal
𝐹𝑎 = 𝜎𝑎 . 𝐴 … (4)
18
2.5 Faktor Keamanan
Faktor keamanan atau Safety Factor (SF) adalah hal yang sangat penting dalam
analisis dan perencanaan struktur. Faktor kemanan diperlukan karena dalam ilmu
statistika terdapat konsep-konsep yang tidak digunakan di bidang rekayasa struktur
sehingga diperlukan sebuah metode lain untuk membuat suatu strukur menjadi
lebih aman. Metode yang dapat digunakan dalam menentukan faktor keamanan
yaitu:
1. Metode tegangan kerja.
2. Metode perencanaan plastis dan metode tegangan ultimate.
3. Metode perencanaan batas. [2]
19
BAB 3
STUDI KASUS DAN ANALISIS
3.1 Studi Kasus
Tangki panel dengan bahan dasar fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi
Perkasa memiliki ukuran tangki sebesar (𝑝 . 𝑙 . 𝑡) = 3 𝑚 . 2 𝑚 . 1 𝑚 dengan tebal
panel 10 mm dan massa jenis fiberglass sebesar 2550 kg/m3 [3] menerima beban
air diisi hingga penuh. Tangki air panel dibuat dengan membuat panel fiberglass
dengan ukuran 1 meter x 1 meter terlebih dahulu sebanyak 22 buah dan disambung
dengan baut dan rangka. Pada bagian tengah panel diberi rangka penguat (pipa
galvanis) yang terbuat dari baja dengan modulus elastisitas 200 GPa [1] dan
diameter 12 mm dan tangki diletakkan secara vertikal. Bentuk dan ukuran tangki
panel dapat dilihat seperti pada Gambar 3.1 beserta ilustrasi rangka tangki panel
pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3. Penjelasan mengenai komponen penting yang
akan dihitung yaitu bagian dinding panel, dan rangka penguat dapat dilihat pada
Gambar 2.4.
Gambar 3.5. Tangki Panel dengan Bahan Dasar Fibreglass
20
Gambar 3.6. Bagian Tangki yang Dihitung.
3.2 Analisis
Salah satu tangki panel dengan bahan dasar fiberglass yang diproduksi PT Diwan
Budi Perkasa dengan ukuran (𝑝 . 𝑙 . 𝑡) = 3 𝑚 . 2 𝑚 . 1 𝑚
Asumsi:
tangki air panel diisi air hingga penuh,
𝜌𝑓𝑖𝑏𝑒𝑟𝑔𝑙𝑎𝑠𝑠 = 2550 𝑘𝑔/𝑚3 [3]
𝜌𝑎𝑖𝑟 = 997𝑘𝑔/𝑚3 [1]
𝑇𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 = 10 𝑚𝑚
𝜎𝑦 = 10,29 𝑀𝑃𝑎 [6]
Karena keterbatasan data mengenai modulus elastisitas rangka penguat (pipa
galvani) sehingga di asumsikan rangka penguat (pipa galvani) terbuat dari baja
dengan spesifikasi sebagai berikut
𝐸𝑏𝑎𝑗𝑎 = 200 𝐺𝑃𝑎 [1]
𝐷𝑡𝑖𝑎𝑛𝑔 = 12 𝑚𝑚
Perhitungan tangki dilakukan dengan asumsi tangki dudukan tangki berupa beton
seperti Gambar 2.7.
21
Perhitungan:
Untuk mencari tegangan material pada alas penampang tangki air panel dengan
bahan dasar fiberglass digunakan berat tangki itu sendiri dan berat air saat diisi
hingga penuh.
Beban Tangki
𝑊𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 = 𝜌𝑓𝑖𝑏𝑒𝑟𝑔𝑙𝑎𝑠𝑠 . 𝑔. 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖
𝑊𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 = 2550 𝑘𝑔/𝑚3 . 9,81 𝑚/𝑠 2 . [1.1.0,01.22] 𝑚3
𝑊𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 = 5503,41 𝑁
Beban Air
𝑊𝑎𝑖𝑟 = 𝜌𝑎𝑖𝑟 . 𝑔. 𝑉𝑎𝑖𝑟
𝑊𝑎𝑖𝑟 = 997 𝑘𝑔/𝑚3 . 9,81 𝑚/𝑠 2 . (3.2.1) 𝑚3
𝑊𝑎𝑖𝑟 = 58683,42 𝑁
Luas Penampang Tangki
𝐴𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 = 𝑝. 𝑙
𝐴𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 = 3 𝑚. 2 𝑚
𝐴𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 = 6 𝑚2
Tegangan Material Tangki
𝜎=
𝐹
𝐴
𝜎𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 =
𝑊𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 + 𝑊𝑎𝑖𝑟
𝐴𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖
𝜎𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 =
5503,41 𝑁 + 58683,42 𝑁
6 𝑚2
𝝈𝒕𝒂𝒏𝒈𝒌𝒊 = 𝟏𝟎𝟔𝟗𝟕, 𝟖𝟏 𝑷𝒂 ≈ 𝟏𝟎, 𝟔𝟗 𝑲𝑷𝒂
Arah tegangan material yang terjadi pada tangki panel sebesar 10, 69 KPa secara
merata dapat dilihat seperti pada Gambar 3.8.
22
Gambar 3.9. Design Tangki (3 meter x 2 meter x 1 meter) Mengalami Tegangan
Material yang Terbagi Secara Merata pada Luasannya.
Tegangan Material Maksimum Tangki
Karena diperlukan melakukan uji coba terhadap spesifikasi tegangan luluh
fiberglass namun tidak dapat dilakukan, maka safety factor yang ditetapkan sebesar
10.
𝜎𝑦.𝑚𝑎𝑘𝑠 =
𝜎𝑦
𝑆𝑓
𝜎𝑦.𝑚𝑎𝑘𝑠 =
10,29 𝑀𝑃𝑎
10
𝝈𝒚.𝒎𝒂𝒌𝒔 = 𝟏, 𝟎𝟑 𝑴𝑷𝒂
Karena Tegangan material yang terjadi (10,69 KPa) lebih kecil dari tegangan
material maksimumnya (1,03 MPa), maka tangki dapat dikatakan aman.
23
Inersia geometri penampang
𝜋
𝐼=
. 𝐷4
32
𝜋
4
𝐼=
.𝐷
32 𝑡𝑖𝑎𝑛𝑔
𝜋
𝐼=
. (0,012 𝑚)4
32
𝐼 = 2,04 . 10−9 𝑚4
Beban Kritis Rangka Penguat (Pipa Galvanis)
𝑃𝑐𝑟 =
𝜋 2 . 𝐸. 𝐼
𝑘. 𝐿2
𝑃𝑐𝑟 =
𝜋 2 . 𝐸𝑏𝑎𝑗𝑎 . 𝐼𝑡𝑖𝑎𝑛𝑔
𝑘. 𝐿2
𝑃𝑐𝑟 =
𝜋 2 . 200 𝐺𝑃𝑎. 2,04 . 10−9 𝑚4
0,5 . (1 𝑚)2
𝑃𝑐𝑟 = 8053,59 𝑁
Tegangan Lengkung Maksimum Rangka Penguat (Pipa Galvanis)
𝑃𝑐𝑟
𝐴
8053,59 𝑁
=𝜋
2
4 . (12 𝑚𝑚)
𝜎𝐿.𝑐𝑟 =
𝜎𝐿.𝑐𝑟
𝝈𝑳.𝒄𝒓 = 𝟕𝟏, 𝟐𝟏 𝑴𝑷𝒂
Tegangan lengkung maksimum yang mampu ditahan pada rangka penguat (pipa
galvanis bila ada beban diatasnya sebesar 71,21 MPa).
24
SIMPULAN
•
Tegangan material yang terjadi pada tangki air panel dengan bahan dasar
fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa sebesar 10,69 KPa.
•
Tegangan material maksimum tangki air panel dengan bahan dasar fiberglass
yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa sebesar 20,68 MPa.
•
Tegangan lengkung maksimum pada rangka penguat (pipa galvanis) tangki air
panel dengan bahan dasar fiberglass yang diproduksi PT Diwan Budi Perkasa
sebesar 71,21 MPa.
25
DAFTAR PUSTAKA
[1]W. D. Callister, Fundamentals of Materials Science and Engineering, 3rd Ed.,
New York: John Willey & Sons, 2001.
[2]Shigley. Joseph E., Mitchel, Larry D., & Harahap., Gandhi (1983). “Perencanaan
Teknik Mesin”.
[3]N. Nayiroh, “Teknologi Material Komposit”, Lifty, 11 Maret 2013, [Online].
Tersedia:
http://nurun.lecturer.uin-malang.ac.id/wp-content/uploads/sites/7/
2013/03/Material-Komposit.pdf
[4]Badan Standarisasi Nasional, “Spesifikasi Material Fibreglass Reinforced
Plastic, unit instalasi pengolahan air”, SNI 7504:2011, hal. 1-4, 2011.
[5]J. M. Gere, Mechanics of Materials, 6th Ed., United States of America: Bill
Stenquist, 2004.
[6]M. S. EL-Wazerya, M. I. EL-Elamya, & S. H. Zoalfakar., Mechanical Properties
of Glass Fiber Reinforced Polyester Composites, International Journal of Applied
Science and Engineering, Vol. 14, No. 3, pp. 121-131, 2017.
26
LAMPIRAN 1
SEJARAH PERUSAHAAN
PT Diwan Budi Perkasa merupakan perusahaan yang bergerak di bidang
Manufaktur GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic) atau umumnya biasa dikenal
dengan fiberglass. Perusahaan ini dipimpin oleh Bapak Yansen Budiman sebagai
direktur utama. Perusahaan ini menerima pesanan berbagai jenis tangki dan pipa
yang terbuat dari fiberglass dengan ukuran hingga 5 meter dan kedepannya
perusahaan ini akan membuat tangki dan pipa dengan ukuran hingga 10 meter. PT
Diwan Budi Perkasa ini juga memiliki cabang perusahaan. Nama perusahaan
tersebut adalah PT Teknik Anugrah Pratama yang dipimpin oleh Ir. Deswan, M.M.,
M.T sebagai direktur utamanya yang bergerak di bidang elektrikal. Kedua
perusahaan ini memiliki lokasi yang saling bersebelahan di Jl. Raya Salembaran
Komplek Pergudangan 99 Blok R.8 Desa Cengklong, Kecamatan Kosambi –
Tangerang, Banten.
27
LAMPIRAN 2
LEMBAR BIMBINGAN KERJA PRAKTIK
28
LAMPIRAN 3
DAFTAR HADIR KERJA PRAKTIK
29
LAMPIRAN 4
HASIL PEMERIKSAAN LAGIARISME
30