ANALISIS STRUKTUR DAN STABILITAS KONSTRUKSI CASCO KAPAL PERIKANAN AKIBAT PENJALARAN GELOMBANG IMPAK (SIMULASI ELEMEN HINGGA)

## Muftil Badri M
Laboratorium Konstruksi dan Perancangan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Riau Kampus Bina Widya Km. 12,5 Simpang Baru Pekanbaru 28293
E-mail: muftilbadri@yahoo.com

## Abstrak
Kajian konstruksi  gading-gading  (casco)  kapal  perikanan telah dievaluasi  kestabilan  dan  kekuatan strukturnya.  Bahan  struktur  kapal  perikanan  akan  diuji  sifat  mekanik  yang  dikandungnya.  Analisis struktur casco kapal  perikanan  selanjutnya  disimulasikan  secara  numerik  melalui  pendekatan  elemen hingga. Simulasi  elemen  hingga  berkontribusi  memberikan informasi  distribusi tegangan  dan  pengaruh penjalaran  tegangan  terhadap  waktu  terhadap  struktur casco kapal  perikanan.  Metode  penyambungan casco buritan  mereduksi  lokasi  konsentrasi  tegangan,  terutama  di  lokasi  yang  terhubung dengan  lunas dan  galar.  Penambahan  radius  di  lokasi  galar  mengurangi  x sehingga  meningkatkan  stabilitas konstruksi casco akibat  beban  impak. Struktur casco midship yang  terhubung  dengan  galar deck mengurangi  stabilitas  konstruksi  kapal.  Bagian  ini  perlu  support  tambahan  arah  vertikal  yang  akan mendistribusikan penjalaran  y. Konstruksi wrang yang terhubung terhadap casco haluan mempengaruhi kestabilan  struktur casco haluan.  Struktur casco haluan  lebih  stabil  saat  dikenai  beban  impak  jika  y didistribusikan terhadap wrang yang dipasang secara vertikal.
Kata kunci: casco, elemen hingga, impak

## 1. Pendahuluan
Tekanan  air  terhadap  kapal  sedang  berlayar dapat menyebabkan kerugian, seperti: kerusakan badan  kapal,  ketidaknyamanan  berlayar,  dan sebagainya.  Tekanan  tersebut  terdistribusi  pada konstruksi  kapal. Beban pada  kapal  berasal dari dalam  maupun  luar  kapal [1].  Beban  yang berasal  dari  dalam  kapal  berupa  berat  struktur dan  muatan  kapal.  Sedangkan  beban  yang berasal  dari  luar    kapal  berupa  tekanan hidrostatik air laut terhadap badan kapal, ombak, dan  angin. Gerak  ombak  sepanjang  kapal menyebabkan  terjadinya  fluktuasi  tekanan  air pada  struktur  kapal.  Gerak  ini  cenderung menyebabkan  gerak  keluar  masuk  pelat  luar kapal.  Gerakan  kapal  di  laut  mengakibatkan timbulnya beban dimana beban ini menyebabkan struktur  kapal  menglami  getaran.  Getaran  ini
akan  ditransmisikan  ke  bagian  struktur  yang lain.  Getaran  juga  menimbulkan  efek  beban terpusat.  Beban  terpusat  dapat  didistrbusikan dengan  cara  memberikan  kekuatan  tambahan dan  konstruksi  pelat  yang  lebih  tebal [1]. Efek yang terjadi pada kapal saat berada di laut selalu dalam  keadaan  tidak  diam,  oleng,  atau  seperti terayun-ayun,  yang  membuat  seseorang  berada di kapal tidak nyaman atau merasa agak pusing. Hal  ini  erat  kaitannya  dengan  keadaan  perairan penangkapan  ikan.  Stabilitas  struktur  kapal tergantung pada rancangan dan konstruksi kapal [2]. Untuk  jenis  kapal  perikanan trammel  net perlu dilakukan penyesuaian agar kapal memiliki  kekuatan  memanjang  yang  baik [3]. Sistem  penyambungan  bagian-bagian  kerangka kapal trammel net telah mendekati standar yang telah  ditetapkan  oleh  Biro  Klasifikasi  Indonesia (BKI). Casco merupakan salah satu bagian yang
mempengaruhi  stabilitas  struktur  kapal trammel net.  Untuk  itu,  penelitian  ini dilakukan  dengan tujuan untuk menganalisis struktur casco kapala trammel  net yang  terdiri  atas: casco buritan, casco midship,  dan casco haluan.  Beberapa lokasi  struktur casco juga  dikaji  stabilitas strukturnya  menggunakan  pendekatan  elemen hingga.

## 2. Metode Penelitian
Di  Kabupaten  Rokan  Hilir,  pembuatan  kapal perikanan trammel  net dikerjakan  di  galangan kapal tradisional yang terdapat di daerah-daerah pesisir  laut.  Kapal  perikanan trammel  net yang dibangun  pada  umumnya  untuk  memenuhi kebutuhan  pemesanan  dari  dalam  daerah  yang dikerjakan  sepenuhnya  secara  keseluruhan dengan tangan manusia.
Material yang digunakan untuk pembuatan kapal perikanan trammel  net di  daerah  ini  hampir seluruhnya terbuat dari kayu. Ukuran utama dari sebuah kapal yang dipesan sangat erat kaitannya dengan  stabilitas,  gaya  dorong,  muat  kapal,  dan pengaturan ruang. Ukuran utama kapal ini terdiri atas  panjang  (L),  lebar  (B),  dan  dalam  (D). Ukuran  utama  sebuah  kapal  sangat  menentukan kesanggupan  beroperasinya  kapal  tersebut. Penentuan ukuran utama kapal hanya berdasarkan keinginan pemesan dan ketersediaan modal. Panjang total, LOA 15,5 m; panjang perpendicular, Lpp 15 m; lebar, B 3 m; dalam,  D 1,2  m;  berdasarkan  ukuran  utama dapat  ditentukan scatling  numeral kapal perikanan  33 m 2
Idealnya  bentuk  dan  bangunan  tubuh  kapal berbentuk stream  line,  haluan  berbentuk  V dan pada  lambung  mengarah  pada  bentuk  U  (round bottom).  Di  bagian  tengah  dan  bagian  buritan cenderung  bentuk  rata  (flat  bottom). Bentuk kapal  seperti  ini  adalah king  swimmer atau perenang cepat [3].
Kapal  perikanan trammel  net memiliki  haluan berbentuk  V, bagian  tengah  kapal  berbentuk  U, dan pada bagian buritan berbentuk U terpancung dengan  bentuk  agak  mendatar.  Kekuatan  badan kapal sangat dipengaruhi oleh metode membangun  konstruksi  setiap  bagian  kapal. Metode  konstruksi  sebuah  kapal  meliputi: pemotongan, penyusunan,  pemasangan  setiap bagian  kapal,  metode  penyambungan  material dan prosedur bangunan sebuah kapal.
Casco dan wrang terbuat  dari  material  kayu jenis  laban. Wrang lebih  sering  disebut  dengan khong,  sebelumnya  diletakkan  ke  balok  lunas terlebih dahulu dibentuk sesuai dengan kedudukannya  pada  kapal.  Di  bagian  tengah wrang di  antara  lunas  terdapat  lubang  dengan ukuran  4  ×  4  (cm)  yang  berguna  untuk mengeluarkan  air  yang  berada  pada  lambung kapal.  Ukuran  penampang  kayu wrang 15×  10 (cm).  pada  bagian  haluan casco kapal  gading tidak  menggunakan wrang.  Untuk  bagian buritan, wrang yang digunakan berbentuk V.
Konstruksi casco diperlihatkan pada Gambar. 1. Sketsa casco dan  beberapa  bagian  yang terhubung  dengannya. Casco yang  diamati terdiri  atas  3  jenis [3],  yaitu: casco buritan, casco midship,  dan casco haluan. Pemodelan struktur casco dibuat  menggunakan  bantuan AutoCAD,  selanjutnya  model  struktur  tersebut diimport  ke  dalam  NASTRAN.  Sketsa casco buritan, midship,  dan  haluan.  Model  struktur yang diimport ke NASTRAN merupakan model simetri  struktur,  yaitu  sebagian  dari  struktur yang  merupakan  bentuk  pencerminan  dari struktur yang lain [4]. Model struktur yang telah diimport  ke  NASTRAN  ditunjukkan  pada Gambar. 2 s/d. 4.
Gambar 1. Foto Konstruksi Casco Kapal Trammel Net [3]
Diskritisasi  model  (mesh),  yaitu  pembagian elemen-elemen  setiap  jenis casco dilakukan setelah input data karakteristik material penyusun.  Karaketeristik  kayu  (hasil  uji  tarik) yang  diinput  antara  lain:  tegangan  tarik  dan modulus elastisitas. Standar uji tarik kayu adalah ASTM D 143 [5].
Gambar 2. Dikritisasi Elemen Hingga Casco

## Buritan Kapal Trammel net
Jumlah node dan  elemen  hingga casco buritan masing-masing 2630 dan 2717.

## Gambar 3. Dikritisasi Elemen Hingga Casco Midship Kapal Trammel Net

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari serangkaian uji tarik yang dilakukan di Laboratorium  Quality  Control  Politeknik Kampar  maka  diperoleh  data  karakteristik mekanik  material  kayu  penyusun  kapal trammel  net di  Bagan  Siapi-api.  Hasil  uji tarik beberapa jenis kayu diperlihatkan pada kurva uji tarik (Gambar 5).

## Gambar 4. Dikritisasi Elemen Hingga Casco Haluan Kapal Trammel net
Jenis  elemen  yang  dipilih  untuk  ketiga casco kapal trammel  net adalah  tetrahedral  [6,7,8], jumlah node dan  elemen  hingga casco buritan masing-masing  5630  dan  2717.  Arah  impak ditetapkan  pada Gambar.  2  mengacu  pada  arah beban  saat  kapal  mengalami  benturan  atau gangguan dari bagian terluar.
Magnitud  beban  impak  yang disimulasikan berdasarkan  ketentuan  yang  telah  ditetapkan oleh  BKI,  yaitu  17,46  N/mm 2 (1746  N/cm 2 ). Jumlah node dan  elemen  hingga casco buritan masing-masing 2881 dan 1306.
Distribusi tegangan utama (  1 ) terhadap struktur casco buritan  kapal trammel  net meningkat akibat  penjalaran  tegangan  impak.  Konstruksi casco buritan  mampu  mereduksi  konsentrasi tegangan  yang  dihasilkan  saat  awal  penjalaran tegangan namun konstruksi tersebut meningkatkan  distribusi  tegangan  utama  di sekitar  bagian  yang  terhubung  dengan  lunas (Gambar. 6).
Karakteristik  uji  tarik  tiga  jenis  kayu,  yaitu: leban,  meranti,  dan  kempas  diperlihatkan  pada Tabel  1. Penjalaran  tegangan  utama  (  1 ) terhadap  struktur casco midship kapal trammel net meningkat selama interval waktu pengimpakan.  Konsentrasi  tegangan  terhadap beberapa  bagian casco midship meningkat, seperti:  bagian  galar deck,  dinding  luar,  dan
Arah impak
lunas  (Gambar 7).  Peningkatan  tegangan  utama di  lokasi konsentrasi  tegangan  sekitar  9,117 N/mm 2 .
Gambar 5. Respons Uji Tarik Material Kayu Kapal Trammel net
Penjalaran  tegangan  utama  (  1 )  terhadap struktur casco haluan  kapal trammel  net menurun  selama  interval  waktu  pengimpakan. Konsentrasi  tegangan  terhadap  beberapa  bagian casco midship berkurang,  namun  di  sekitar casco haluan  yang terhubung  dengan wrang masih berpotensi terjadinya konsentrasi tegangan  selama  penjalaran  tegangan  impak (Gambar. 8).
Tabel 1. Karakteristik Uji Tarik Jenis Kayu Penyusun Kapal Trammel net
Spesimen 0,2%  y (N/mm 2 )  y (N/mm 2 )  u (N/mm 2 ) Perpanjangan (%) Leban 23,13 28,19 115,75 6,74 Meranti 14,54 14,54 71,55 6,74 Kempas 121,52 121,52 223,27 6,74
Reduksi  tegangan  utama  di  lokasi konsentrasi tegangan sekitar  0,651 N/mm 2 .
Gambar 6. Distribusi  1 (t=0,3s) Struktur Casco Buritan
Gambar 7. Distribusi  1 (t=0,3s) Struktur Casco Midship
Kestabilan  struktur casco buritan  kapal trammel  net dapat  diidentifikasi  melalui distribusi  tegangan  seperti  diperlihatkan pada Gambar.  9  s.d.  12.  Untuk  lokasi  a, struktur casco buritan lebih stabil pada arah sumbu-y dibandingkan arah sumbu-x
Gambar 8. Distribusi  1 (t=0,3s) Struktur Casco Haluan
Kestabilan  struktur casco buritan  akibat tegangan arah sumbu-x juga terjadi di lokasi b.  Konsentrasi  tegangan  muncul  akibat tegangan  arah  sumbu-x  (Gambar.  12). Tegangan  arah  sumbu-x  pada  waktu  impak 0,208 s mencapai tegangan tekan maksimum dan terjadi penurunan tegangan utama.
Lokasi c dan d menunjukkan pola penjalaran tegangan  impak  yang  berbeda.  Di  lokasi  c, tegangan  arah  sumbu-x  mengikuti  arah penjalaran tegangan utama, kestabilan struktur  di  lokasi  c  sangat  dipengaruhi  oleh tegangan  yang dihasilkan pada  arah sumbu- x. Di lokasi d, pola penjalaran tegangan arah sumbu-x berbeda dengan penjalaran tegangan utama, interval perubahan tegangan  arah  sumbu-x  sekitar  2  kali  lebih besar dibandingkan dengan tegangan utama.
X Y Z T T 1746. 1746. 1746. T 1746. T 1746. 1746. T T 1746. T T 1746. T 1746. 21.12 19.81 18.49 17.17 15.86 14.54 13.23 11.91 10.59 9.278 7.962 6.646 5.33 4.014 2.699 1.383 0.0667 V1 L1 C1 Output Set: Case 30 Time 0.29 Contour: Solid Von Mises Stress X Y Z 1746. T 1746. T 1746. T 1746. 1746. 1746. T T TT 1746. 1746. T 1746. T 12.91 12.1 11.3 10.49 9.688 8.883
8.078
7.272 6.467 5.662 4.856 4.051 3.246 2.441 1.635 0.83 0.0246 V1 L1 C2 Output Set: Case 31 Time 0.3 Contour: Solid Von Mises Stress X Y Z F F 1746. 1746. F 1746. 1746. 1746. 1746. F F F 1746. F 1746. F 1746. F 4.36 4.089 3.818 3.547
3.276 3.005
2.733
2.462 2.191
1.92 1.649
1.377 1.106
0.835 0.564 0.293 0.0216 V1 L1 C1
Output Set: Case 31 Time 1.5 Contour: Solid Von Mises Stress
Gambar 9. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi a (Casco Buritan)
Gambar 10. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi b (Casco Buritan)

## Gambar 11 Tegangan terhadap Waktu di Lokasi c (Casco Buritan)
Gambar 12. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi d (Casco Buritan)
Struktur casco midship kapal trammel  net dapat diidentifikasi melalui distribusi tegangan seperti diperlihatkan pada Gambar. 13 s.d. 16.  Untuk  lokasi  a,  struktur casco midship lebih  stabil  pada  arah  sumbu-x dibandingkan arah sumbu-y.

## Gambar 13. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi a (Casco Midship)
Kestabilan  struktur casco midship akibat tegangan arah sumbu-x juga terjadi di lokasi b.  Konsentrasi  tegangan  muncul  akibat tegangan  arah  sumbu-x  (Gambar.  14).
Tegangan  arah  sumbu-y  pada waktu  impak 0,275 s mencapai tegangan tekan maksimum dan juga terjadi penigkatan tegangan utama.
Gambar 14. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi b (Casco Midship)
Gambar 15. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi c (Casco Midship)
Lokasi c dan d menunjukkan pola penjalaran tegangan  impak  yang  berbeda.  Di  lokasi  c, tegangan  arah  sumbu-x  tidak  menunjukkan perubahan penjalaran yang tinggi, kestabilan struktur  di  lokasi  c  sangat  dipengaruhi  oleh tegangan  yang dihasilkan pada  arah sumbu- y.  dan  tegangan  utama.  Di  lokasi  d,
tegangan utama meningkat setelah mencapai waktu 0,208 s.
Gambar 16. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi d (Casco Midship)
Rambatan  tegangan  terhadap  struktur casco haluan kapal trammel net dapat diidentifikasi  melalui  distribusi  tegangan seperti  diperlihatkan  pada Gambar. 17 s.d. 20.

## Gambar 17. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi a (Casco Haluan)
Untuk  lokasi  a,  struktur casco buritan  lebih stabil pada arah sumbu-x dibandingkan arah sumbu-y.  Tegangan  arah  sumbu-x  relatif tidak  terdapat  perubahan  tetapi  tegangan arah  sumbu-y  melebihi  tegangan  utama.
Lokasi  a  pada  struktur casco haluan berkontribusi memberikan kerusakan struktur arah sumbu-y.
Kestabilan  struktur casco haluan  akibat tegangan arah sumbu-y juga terjadi di lokasi b.  Konsentrasi  tegangan  muncul  akibat tegangan  arah  sumbu-y  (Gambar. 18). Tegangan  arah  sumbu-x  pada  waktu  impak 0,692 s mencapai tegangan tarik maksimum dan terjadi peningkatan tegangan utama.
Gambar 18. Tegangan terhadap Waktu di

## Lokasi b (Casco Haluan)
Lokasi c dan d menunjukkan pola penjalaran tegangan  impak  yang  berbeda.  Di  lokasi  c, tegangan  arah  sumbu-x  mengikuti  arah penjalaran tegangan utama, kestabilan struktur  di  lokasi  c  sangat  dipengaruhi  oleh tegangan  yang dihasilkan pada  arah sumbu- y. Di lokasi d, pola penjalaran tegangan arah sumbu-y  menunjukkan  pola  yang  identik dengan penjalaran tegangan utama, tegangan utama dan tegangan arah sumbu-y mencapai maksimum pada waktu impak 0,692 s.
Gambar 19. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi
c (Casco Haluan)
Gambar 20. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi d (Casco Haluan)
Metode penyambungan casco buritan mereduksi  lokasi  konsentrasi  tegangan, terutama  di  lokasi  yang  terhubung  dengan lunas  dan  galar.  Penambahan  radius  di lokasi  galar  mengurangi  x sehingga meningkatkan  stabilitas  konstruksi casco akibat beban impak. (Gambar. 21).
Struktur casco midship yang  terhubung dengan  galar deck mengurangi  stabilitas konstruksi  kapal.  Bagian  ini  perlu  support tambahan arah vertikal yang akan
mendistribusikan  penjalaran  y (Gambar. 224).
Konstruksi wrang yang  terhubung  terhadap casco haluan  mempengaruhi  kestabilan struktur casco haluan. Struktur casco haluan lebih stabil saat dikenai beban impak jika  y didistribusikan terhadap wrang yang dipasang secara vertikal (Gambar. 23).
Gambar 21. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi Pengamatan Casco Buritan
Gambar 22. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi
Pengamatan Casco Midship
Gambar 23. Tegangan terhadap Waktu di Lokasi
Pengamatan Casco Haluan

## 4. Kesimpulan
Simulasi elemen hingga berkontribusi memberikan  informasi  distribusi  tegangan dan  pengaruh  penjalaran  tegangan  terhadap waktu  terhadap  struktur casco kapal perikanan. Metode  penyambungan casco buritan mereduksi lokasi konsentrasi tegangan, terutama di lokasi yang terhubung dengan  lunas  dan  galar.  Penambahan  radius di  lokasi  galar  mengurangi  x sehingga meningkatkan  stabilitas  konstruksi casco akibat beban impak. Struktur casco midship yang terhubung dengan galar deck mengurangi  stabilitas  konstruksi  kapal.
Bagian  ini  perlu  support  tambahan  arah vertikal yang akan mendistribusikan penjalaran  y. Konstruksi wrang yang terhubung terhadap casco haluan mempengaruhi  kestabilan  struktur casco haluan.  Struktur casco haluan  lebih  stabil saat dikenai beban impak jika  y didistribusikan terhadap wrang yang dipasang secara vertikal.

## Ucapan Terima Kasih
Penghargaan  dan  terimakasih  disampaikan kepada Fakultas  Teknik Universitas  Riau yang  telah  mendanai  penelitian  ini,  Surat Keputusan Dekan Fakultas Teknik
Universitas Riau Nomor: 209/UN19.1.31/KP/2013. Terima  kasih  juga disampaikan kepada Dr.
Nofrizal,
Laboratorium Teknologi Penangkapan  Ikan, Fakultas  Perikanan  dan  Ilmu  Kelautan Universitas Riau.

## Daftar Acuan
[1] Punduh. 2011. Tekanan  Air  Laut yang  Bekerja  pada  Kapal.  Jurnal Aplikasi Pelayaran dan Kepelabuhan, Volume 1 Nomor 2.
[2] Ahmad  M.  2008.  Kenyamanan Lingkungan Kerja di Kapal Perikanan. Journal of Environmental Science. Vol 2(2).
[3] Novrizal. 1998. Kontruksi Kapal Perikanan
Trammel net di Kecamatan  Rangsang  Kabupaten Bengkalis  Provinsi  Riau.  Skripsi Bidang Pemanfaatan Sumber Daya  Perairan  Fakultas  Perikanan
Universtias Riau.
[4] Liu,  G.R.  dan  Quek,  S.S. 2003. The  Finite  Element Method:  A
Practical Course. Elsevier
Science Ltd. London.
[5] ASM International Handbook Committee. Mechanical  Testing and Evaluation. Volume 8. 2000.
[6] Badri  M,  Syam  B,  Rizal  S,  dan Bhuana K. 2010. Respons Polymeric  Foam Diperkuat  Serat
Tandan Kosong  Kelapa Sawit
akibat  Beban  Tekan  Statik  dan Impak (Simulasi Numerik). Jurnal Spektrum.  Volume  9  Nomor  2  : 275-288.
[7] Badri M. 2010. Simulasi Elemen Hingga  Impak  SHPB Polymeric Foam Diperkuat  Serat  TKKS.
(Tidak diterbitkan).
[8] Badri  M.  2011.  Analisis  Struktur
Kerucut Lalu Lintas Bahan Polymeric  Foam Diperkuat  Serat TKKS. Proceedings the 6 th Regional  Seminar on  Materials, Energy, and Structure (MAESTRUCT).