## DESAIN DAN ANALISIS KEKUATAN TANGKI FIRE WATER STORAGE TANK TIPE FIX CONE ROOF KAPASISTAS 1500 KL DENGAN PERHITUNGAN AKTUAL DAN SIMULASI SOFTWARE
1 Aji Abdillah Kharisma, 2 Ahmad Fadel Givari, 3 Irvan Septyan Mulyana 1,2,3 Universitas Gunadarma
1,2,3 Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No. 100, Depok 16424, Jawa Barat
1 ajiabdillah@staff.gunadarma.ac.id , 2 ahmadgivari29@gmail.com,
3 irvansepty@staff.gunadarma.ac.id

## Abstrak
Storage tank adalah alat yang dibutuhkan dalam industri minyak bumi dan gas. Fungsi dari storage tank ialah untuk menyimpan fluida dalam jumlah yang besar. Tangki timbun harus memiliki dinding yang kuat untuk menahan suatu tekanan, maka tangki tersebut tidak mengalami kerusakan. Penelitian  ini  membahas  tentang  kekuatan  desain  fire  water  storage  tank,  dari  kriteria  faktor keamanan,  von  misses,  dan  displacement.  Metode  yang  digunakan  adalah  metode  perhitungan actual  dan  metode  analysis  simulasi  (analysis  simulation).  Data  input  desain  shell  diberi  internal pressure sebesar (1 atm) atau (0,101325 MPa), pada hasil simulasi solidworks didapatkan nilai dari von  mises  stress  sebesar  (150,49  MPa),  safety  factor  (1,36),  dan  displacement  (5,95  mm).  Hasil metode perhitungan aktual didapatkan nilai von mises sebesar (155,245 MPa), safety factor (1,32), dan displacement (4,274 mm). Berdasarkan hasil analisa desain dari storage tank dapat dinyatakan aman digunakan dikarenakan nilai von mises berada dibawah nilai yield strength (205 MPa), safety factor berada pada kisaran (1-10), serta displacement yang tidak terlalu signifikan.
Kata Kunci : Analisa displacement, faktor keamanan, von misses, fire water storage tank

## Abstract
Storage tank is a tool needed in the petroleum and gas industry. The function of the storage tank  is  to  store  large  amounts  of  fluid.  The  storage  tank  must  have  a  strong  wall  to  withstand  a pressure, so the tank is not damaged. This study discusses the strength of the fire water storage tank design,  from  the  criteria  for  safety  factors,  von  misses, and  displacement.  The  method  used  is  the actual calculation method and analysis simulation method (analysis simulation). The input data for the  shell  design  is  given  an  internal  pressure  of  (1  atm)  or  (0.101325  MPa),  in  the  solidworks simulation  results,  the  value  of  von  mises  stress  is  (150.49  MPa),  safety  factor  (1.36),  and displacement  (5).  ,  95  mm).  The  results  of  the  actual  calculation  method  obtained  the  von  mises value of (155.245 MPa), safety factor (1.32), and displacement (4.274 mm). Based on the results of the design analysis of the storage tank, it can be declared safe to use because the von mises value is below  the  yield  strength  value  (205  MPa),  the  safety  factor  is  in  the  range  (1-10),  and  the displacement is not too significant.
Keywords : Analysis of displacement, safety factor, von misses, fire water storage tank

## PENDAHULUAN
Storage  Tank atau  tangki  timbun merupakan  peralatan  teknik  yang  mengandung resiko dan bahaya yang tinggi sehingga dapat memicu  terjadinya  sebuah  kecelakaan  atau
ledakan.  Kinerja  dari  tangki  timbun  ini  tidak lepas dari perancangan yang dilakukan, dalam perancangannya tentu perlu dilakukan perhitungan  yang  detail  dari  kekuatan  desain untuk  memenuhi  nilai  tegangan  ( stress), displacement, dan sehingga akan memenuhi
keamanan desain ( safety factor).
Penelitian  terdahulu  tentang  analisa kekuatan  tangki  penyimpanan Crude  oil  38T kapasitas 120.000  m 3 yaitu menguji  kekuatan struktur tangki dengan standar API 650 untuk mendapatkan tegangan maksimal dari pembebanan  menggunakan  software  berbasis metode  elemen  hingga  [1].  Penelitian  lain juga  dilakukan  mengenai  desain  tangki timbun external  floating  roof untuk  fluida condensate dengan  volume 75000  metrik ton. Perancangan shell  course dan  bagian  lain menggunakan  standar  API  650  edisi  12 addendum  2018  dengan  menggunakan  metode variable  design  point.  Verifikasi  hasil  per- hitungan  yang  dihasilkan  secara  manual dilakukan dengan software elemen hingga [2].
Perancangan Vessel Reaktor Hidro- termal melalui  tahapan  daftar  tuntutan  yaitu kapasitas  740  L.  Pemilihan  material  untuk konstruksi  pressure  vessel  yaitu  pipa  jenis A53B  ukuran  30  in  pada shell, SA516  grade 70 pada head. Analisis  menggunakan  metode numeric  yaitu FEA [3]. Rancang  tipe treater pemanas  vertical  pemisah  yang mem- pertimbangkan  tekanan  internal,  tekanan eksternal,  tekanan  kerja  maksimum  yang diijinkan  (MAWP),  standar  yang  digunakan
(ASME SEC VIII Div 1, ASCE 7), pemodelan dan  simulasi  juga  dilakukan  dengan  meng- gunakan  perangkat  lunak.  perhitungan  aktual beban  angin  dan  beban  gempa  [4]. Desain untuk  bejana  tekan  yang  digunakan  dalam
aplikasi Coker Blow-down berdasarkan ASME Section VIII , kode desain Divisi 1. Pemodelan dilakukan dengan  menggunakan software dan analisis  dilakukan  menggunakan ANSYS (soft- ware berbasis finite element analysis FEA [5] .
Tujuan penelitian ini adalah membahas  analisa  kekuatan  desain fire  water storage  tank  tipe  fix  cone  roof berkapasitas 1500  KL  didasarkan  pada  output  hasil tegangan  ( von  misses),  displacement  (strain), faktor  keamanan  ( safety  factor). Metode analisis  simulasi  menggunakan  alat  bantu berbasis software difungsikan  untuk  meng- analisis secara siginifikan pada setiap komponen  elemen  ( FEA) pada  tangki dan dikuatkan  dengan  metode  perhitungan  secara teoritis  terhadap  perancangan  desain dengan fire water storage tank. Penggunaan code dan standart perancangan desain tangki menggunakan  standar API  650,  ASTM  dan ANSI terhadap  pemilihan  jenis  material,  pada komponen shell (dinding), bottom,  fix  roof cone , platform ,  dan support pada  tangki fire water  storage  tank material  yang  digunakan adalah A-283 Gr. C .

## METODE PENELITIAN
Metode penelitian dalam menganalisa kekuatan  desain  faktor  keamanan  dari fire water storage tank tipe fix cone roof kapasitas 1500  KL  dilakukan  dengan  beberapa  tahap seperti  yang  diperlihatkan  pada  Gambar  1.

## Gambar 1. Research flowchart
Proses Analisis Simulasi Fire Water Storage Tank
Tahapan  proses  analisis  simulasi dimulai  dengan  mencari  dan  mengumpulkan data melalui literatur-literatur terkait. Kemudian data  spesifikasi  didapatkan  dari  PT.  Pertamina (Persero)  dengan  jenis  tangki fire  water storage tank , dan tipe kepala tangki adalah fix cone  roof ,  serta  material shell adalah  ASTM A283  Gr.  C,  kemudian  dilakukan  simulasi menggunakan software .  Dengan  parameter input  parameter  internal  pressure sebesar
0.101325  MPa  (1 atm).  Setelah  itu  dilakukan Perhitungan  Secara  Aktual  untuk  men- dapatkan  nilai  dari Von  Mises , Displacement dan Safety Factor .
Data sheet dimensi/ukuran  desain fire water storage tank kapasitas 1500 KL
Pada Gambar 2 ditunjukkan spesifikasi dimensi/ukuran fire  water  storage  tank mechanical  data  sheet (T-06)  untuk  project pembangunan  terminal  LPG pressurized belawan PT. Pertamina (Persero).
Gambar 2. Construction detail of Tank dimension (fire water storage tank) skala 1:250 mm.
[PT. Pertamina]

## Data Spesifikasi Fire Water Storage Tank
Tabel 1. Data Construction Fire Water Storage Tank
Data Construction Fire Water Storage Tank Type of Bottom Annular, slope to center 1:120 Type of Roof Cone Type of Support Roof column Platform, ladder, pipe clip Straight Ladder Foundation Concrete Tabel 2. Data spesifikasi desain Fire Water Storage Data spesifikasi desain Fire Water Storage Tank Volume/Kapasitas 1500 m 3 Tinggi Tangki 9600 mm Diameter Tangki 1500 mm
Tabel 3. Mechanical properties material A283 Gr.C pada shell, bottom, fix roof cone fire water storage tank
Mechanical properties material A283 Gr.C Yield strength 205 MPa Tensile Strength 380 MPa Modulus Young 190000 MPa Poisson Ratio 0,29 Tabel 4. Corrosion Allowance pada shell, bottom, fix roof cone Corrosion Allowance Shell 2 mm Bottom 2 mm Fix roof cone 1 mm Tabel 5. Wall thickness pada shell, bottom, fix roof cone Wall thickness minimum Shell minimum 6 mm Bottom minimum 8 mm Fix roof cone minimum 6 mm Tabel 6. Design pressure dan operating pressure pada Fire Water Storage Tank Design pressure dan operating pressure Design Full of Water Operating 1 Atmosphere
Pada  Tabel  1  diberikan  data construction fire  water  storage  tank setiap  elemen komponen yang digunakan pada desain tangki kapasitas 1500 KL [6].
Data  pada  Tabel  2  merupakan  data spesifikasi fire water storage tank yang terdiri dari  volume  atau  kapasitas,  tinggi  dan diameter tangki [6].
Pada  Tabel  3  dapat  dilihat  sifat mekanik  material  ASTM  A283  Gr.  C  yang digunakan  pada  komponen  tangki  yaitu shell
(dinding), bottom, dan fix roof cone [6].
Pada Tabel 4 diberikan nilai corrosion  Allowance atau  korosi  yang dijinkan  pada  komponen shell,  bottom,  fix roof cone fire water storage tank [6].
Pada  Tabel  5  ditunjukkan  standar wall  thickness minimum atau  minimum
ketebalan  yang  diijinkan  pada shell,  bottom, fix  roof  cone  fire  water  storage  tank yang digunakan  pada  desain  tangki fire  water storage tank [6].
Pada  Tabel  6  diberikan  parameter yang  digunakan  untuk  operasi  analisis  terdiri dari design  pressure dan operating  pressure pada fire water storage tank [6].

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  metode analysis simulasi software untuk Von misses, Displacement, Safety factor Berikut  ini  merupakan  data  yang didapatkan  saat  dilakukan  analisis  simulasi menggunakan software berupa gambaran proses  dan  hasil  dari  tahapan  perancangan desain yang telah dilakukan.
Tabel 7. Hasil Metode Analisis Simulasi Menggunakan Software Metode Von Misses (MPa) Displacement (mm) Safety Factor (SF) Analsis simulasi 150,5 5,95 1,36
Gambar 3. Hasil Analisis Simulasi Von misses [ Software ]
Gambar 4. Hasil Analisis Simulasi Displacement [ Software ]
Pada  Tabel  7  disajikan  hasil  analisis simulasi  dari von  misses,  displacement,  dan safety  factor menggunakan  metode  analysis simulasi software.
Pada Gambar 3 dapat dilihat hasil nilai maksimum von  misses  stress dengan  operasi
internal  pressure sebesar  1  atm  atau 0,101325  MPa  sebesar  150,5  MPa,  nilai von misses ini  masih  dinyatakan  desain  aman berdasarkan dari ketentuan von misses ≤ yield strength ,  dimana  nilai  dari yield  strength dari
material A283  Gr.C sebesar  205  MPa  (  150,5 MPa ≤ 205 MPa).
Gambar 5. Hasil Analisis Simulasi Safety factor [ Software ] pada gambar 2
Gambar 4 merupakan hasil dari analisis simulasi  software  nilai displacement sebesar 5,95  mm.  Dari  hasil  analisis  maksimum displacement atau  deformasi  atau  perubahan bentuk  yang  terjadi  akibat  pembebanan  yang diberikan  ke  desain fire  water  storage  tank terjadi terdapat pada bagian shell atau dinding dari fire water storage tank yaitu pada bagian bawah ( bottom).
Gambar  5  merupakan  hasil  analisis simulasi Safety factor sebesar 1,36 , berdasarkan  hasil  nilai  safety  factor  dimana dapat  diketahui  bahwa  desain  aman  untuk digunakan  atapun  dilanjutkan  ketahap  proses manufakturnya, karena nilai safety factorberada  diantara  range  nilai  1,2  –  10 yang  menjadi kriteria keamanan  desain untuk sebuah kontruksi komponen.

## Hasil  metode  perhitungan  aktual  untuk
Von misses, Displacement, Safety factor
Hasil metode perhitungan secara aktual dapat dilakukan menggunakan persamaan
berdasarkan  literature  atau  teori  tentang keamanan  desain  perancangan  bejan  tekan atau pressure  vessel [7] sebagai  berikut ini:
Hoop stress, longitudinal stress, dan radial stress
Hoop stress merupakan tegangan yang terjadi pada bagian internal dalam fire water storage tank yang  berpengaruh  terhadap  ketebalan dinding  tangki  dan  diameter  tangki  pada  saat
beroperasi  [7],  berdasarkan  perhitungan persamaan  (1),  nilai hoop  Stress yang  terjadi
adalah .
Longitudinal  stress merupakan  sama  hal  nya seperti tegangan hoop stress dimana tegangan tersebut  terjadi  dibagian  internal  tangki  atau material  silinder  pada  saat  beroperasi  [7],
berdasarkan  perhitungan  persamaan  (2),  nilai longitudinal  stress yang  terjadi  adalah .
Radial  stress merupakan  sama  hal  nya seperti  tegangan hoop  stress,  longitudinal stress dimana  tegangan  tersebut  terjadi dibagian internal tangki, berdasarkan perhitungan persamaan (3), nilai radial stress
yang terjadi adalah .
=
Jika von  misses yield  strength
material  yang  digunakan  pada  yaitu A283 Gr.C desain  dinyatakan  aman,  pada  kasus tersebut  nilai  dari yield  strength sebesar  205
MPa,  berdasarkan  perhitungan  persamaan  (4) nilai von misses adalah sebesar dimana  hal  ini  berarti,  desain  dinyatakan aman untuk digunakan.
(2)
(3)
(4)
Deformasi yang terjadi akibat pembebanan  pada  desain fire  water  storage tank menunjukan  bahwa  tidak  terjadi  nya
kegagalan  terhadap  desain  [8],  berdasarkan persamaan  (5),  nilai displacement sebesar .
Nilai safety  factor dihitung  terhadap significant  strength  of  material pada  faktor yang  meningkatkan  terjadinya  kegagalan, berdasarkan  perhitungan  persamaan  (6),  nilai
safety  factor  (SOF) sebesar
Nilai tersebut  memenuhi  standar  keamaan  desain dengan kriteria (1,2 – 10)
Tabel 8. Hasil Metode perhitungan aktual untuk von Misses, displacement, safety factor
Metode Von Misses (MPa) Displacement (mm) Safety Factor (SF) Perhitungan Aktual 155,245 4,274 mm 1,32
Tabel  8  merupakan  hasil  analisis simulasi  dari von  misses,  displacement,  dan safety factor menggunakan metode perhitungan aktual.

## SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  penelitian,  dapat diperoleh  kesimpulan  bahwa,  Hasil    metode analisis pada software nilai von misess adalah (150,5) yield  strength (205  MPa)  dengan
material ASTM A283 Gr.C . Desain fire water storage  tank memenuhi  standar  keamanan nilai safety  factor yaitu  1,36  karena  standar keamanan  yang  dijinkan  adalah  1,2-10  dan displacement tidak  terlalu  besar  (5,95  mm). Sedangkan  hasil  metode  perhitungan  actual diperoleh  hasil  nilai von  misses sebesar (155,245  MPa),  nilai displacement sebesar (4,274  mm), safety  factor sebesar  (1,32),
Berdasarkan hasil perhitungan tersebut desain fire water storage tank dinyatakan aman.
(5)
(6)
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang dilakukan,  dapat  diberikan  beberapa  saran untuk  penelitian  selanjutnya  yaitu  merancang desain pressure  vessel menggunakan  kaidah perancangan dari literature ataupun teori-teori yang  telah  ada. Code  standart desain  tangki menggunakan API,  ASME  Boiler,  ASTM, ANSI, ASCE, UBC dan lain-lain.  Alat bantu software  khusus  desain  tangki  menggunakan PV Elite software, AME Tank, COMPRESS  – Pressure  Vessel  Design  Software,  NEXTGEN software sehingga  hasil  lebih  akurat  terhadap desain yang dirancang agar memenuhi standar keamanan desain tangka.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] I. Akbar, H. Yudo, I. Mulyatno, “Analisis
Kekuatan  Tangki  Penyimpanan  Crude Oil 38T-104 Berbentuk Silinder dengan Tipe  External  Floating  Roof  pada  PT Pertamina  RU  IV  Cilacap,”  Jurnal Teknik  Perkapalan,  vol.8,  no.  1,  Jan., hal. 96 – 104, 2020.
[2] K. Nugraha, M. Ari, M. Amin, “Desain tangki  timbun external  floating  roof kapasitas  75000  MT,” Journal  of
Welding Technology, vol. 2, no. 2, Des,
hal 51 – 56, 2020.
[3] R. Ramdhani, B. Triyono, P.
Prawisudha,
“Perancangan Vessel Reaktor Hidroterma l Skala Komunal untuk Mengolah Sampah Kota Tidak Daur
Ulang,” Prosiding  The  11th  Industrial
Research  Workshop  and  National Seminar , 2020, hal. 271 – 276.
[4] A.  Mustaqim,  M. Munir,  E.  Budiyanto, “Desain Vertical  Pressure  Vessel  Tipe
Heater  Treater dengan Skirt Support pada  Pengolahan  Minyak  dan  Gas,” Proceeding3rd  Conference  of  Piping Engineering  and  its  Application ,  2020, hal. 126 – 130.
[5] S.  Parkhe,  K.  Annamalai,  “ Design  and Analysis  of  Pressure  Vessel  Subjected to Pressure-temperature Variation,”IJE International  Journal  of  Engineering, vol 31, No.1, Jan., hal. 58 – 64, 2018.
[6] PT.  Pertamina  (Persero),  “ Mechanical data  sheet  for  fire  water  storage  tank (T-06)”, BLW-DS-20-010-A4,  Maret,
2017.
[7] Clemens, Kaminski, “ Stress Analysis & Pressure  Vessels ”. London : University of Cambridge, 2005.
[8] E.P, Popov, “Mekanika teknik ( Mechanic of Material ), second edition”. Berkeley  :  University  of California, 1984.