Abstrak —Dalam  proses  desain  kapal  khususnya  kapal  niaga sangat  dibutuhkan  perhitungan  kekuatan  dan  pemilihan konstruksi  yang  kokoh  dan  kuat.  Perbedaan  jenis  konstruksi pada  kapal  mempengaruhi  nilai  kekuatan  kapal  dalam mengangkut  muatan.  Salah  satu  perbedaan  jenis  konstruksi berada  pada  jenis  sekat  yang  digunakan  yaitu  corrugated bulkhead  dan  transverse  bulkhead.  Pemilihan  jenis  konstruksi sekat  ini  tentunya  mempunyai  nilai  kekuatan  yang  berbeda. Analisis  konstruksi  sekat  dilakukan  dengan  mengkonversi corrugated  bulkhead  ke  transverse  bulkhead  dengan  modulus penampang  dan  panjang  elemen  yang  sama.  Corrugated bulkhead  divariasikan  pada  sudut  yang  berbeda  dan  transverse bulkhead  berupa  penguat  horizontal  atau  penumpu.  Kemudian dilakukan  pemodelan  dan  analisis  kekuatan  konstruksi menggunakan  finite  element  software.  Sehingga  mendapatkan perbandingan  nilai  kekuatan  konstruksi  masing-masing  sekat. Dari  hasil  analisis  didapatkan  nilai,  corrugated  bulkhead mempunyai  kekuatan  lebih  besar  serta  berat  konstruksi  yang lebih  ringan  dibandingkan  dengan  transverse  bulkhead. Tegangan  terkecil  berada  pada  corrugated  bulkhead  sudut  45 0 yaitu76.6  N/mm 2 dan  tegangan  terbesar  pada  Transverse bulkhead  tanpa  penumpu  yaitu  145  N/mm 2 .  Deformasi  terkecil pada corrugated bulkhead existing yaitu 2.48 mm dan deformasi terbesar  pada  transverse  bulkhead  tanpa  penumpu  yaitu  6.64 mm. Berat konstruksi terkecil pada corrugated bulkhead existing yaitu  38.1  ton  dan  berat  konstruksi  terbesar  pada  transverse bulkhead  tanpa  penumpu  sebesar  49.5  ton.  Konstruksi  sekat yang  paling  murah  adalah  corrugated  bulkhead  sudut  64.36 0 (existing) dikarenakan mempunyai berat konstruksi terkecil dan nilai tegangan 85.4 N/mm 2 yang masih memenuhi tegangan ijin.a pada konstruksi corrugated bulkhead existing yaitu sebesar 38.1 ton.
Kata  Kunci — Corrugated  bulkhead,  finite  element  software, kekuatan konstruksi , transverse bulkhead.

## I. PENDAHULUAN
APAL  merupakan  alat  transportasi  laut  yang  mampu membawa muatan berupa barang dan penumpang dengan jumlah yang besar dibanding transportasi lainnya. Berdasarkan dari  fungsi  kapal  tersebut  khususnya  pada  kapal  niaga  sangat diperhatikan  dari  segi  kekuatan  konstruksi  untuk    bisa beroperasi dengan waktu yang lama serta  dengan lingkungan yang  cepat  berubah.  Dengan  berkembangnya  teknologi dibidang  konstruksi  kapal,pemilihan  desain  dan  material sesuatu  yang  sangat  dipertimbangkan  oleh  perusahaan galangan  kapal  dalam  dalam  perancangan  dan  pembuatan kapal  baru.  Salah  satunya  adalah  sekat  kedap  air.  Pada  kapal
tangki,  sekat  kedap  air  merupakan  sekat  pemisah  antara muatan  satu  dengan  muatan  lainnya.  Sekat    kedap  ini  terdiri dari dua bagian, yaitu  sekat kedap melintang dan sekat kedap membujur.  Biasanya  paling  sering  dijumpai  adalah  sekat melintang  (tranverse  bulkhead)  yang  terdiri  dari  pelat berpenegar atau pelat yang diberi penguat penegar (stiffener).

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A. Modulus Penampang Sekat bergelombang
Modulus  penampang  pada  elemen    corrugated  bulkhead dapat  ditentukan  menggunakan  aturan  Biro  Klasifikasi Indonesia  tahun  2014  volume  II  tahun  2014  [1].  Modulus penampang  sesungguhnya  dari  elemen  sekat  bergelombang dihitung sesuai rumus berikut :

## Gambar 1.  Elemen Sekat Bergelombang
W = t . d ( b + s/3 )                              (1)
Dimana:
e = lebar elemen (cm) b = lebar pelat hadap (cm)
s = lebar pelat bilah (cm)
d = jarak antara pelat hadap (cm)
t = tebal pelat (cm)

## B. Sekat Melintang (Transverse Bulkhead)
Pada umumnya sekat-sekat dibuat dari beberapa lajur pelat yang  disusun  secara  mendatar  sampai  geladak  lambung timbul. Untuk penguatan pelat sekat dipasang penegar-penegar yang  dipasang  secara  mendatar.  Di  samping  itu  sekat melintang  dapat  pula  dibuat  dari  pelat  bergelombang  tanpa penegar. Ujung-ujung penegar dapat diikat dengan pelat lutut, dengan  mengelaskan  langsung  pada  geladak  dan  dasar  ganda atau  membiarkan  penegar  tanpa  pengikatan  kecuali  penegar yang  dihubungkan  dengan  penumpu  geladak  dan  penumpu

## Analisis Kekuatan Konstruksi Sekat Melintang Kapal Tanker dengan Metode Elemen Hingga
Ardianus, Septia Hardy Sujiatanti, dan Dony Setyawan Departemen Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail :  septi@na.its.ac.id, dony@na.its.ac.id
K
samping alas [2].
Gambar 2.  Sekat Transverse Bulkhead
C. Sekat Bergelombang (Corrugated Watertight Bulkhead)
Sekat  bergelombang  ( corrugated  bulkhead ),  yaitu  jenis sekat  yang  tidak  memiliki  penegar-penegar.  Sekat  ini  terdiri dari  beberapa  bagian  elemen  pelat  yang  mempunyai  lekukan (gelombang)  dan  disambung  dengan  system  pengelasan. Sudut-sudut elemen pelat gelombang (alpha) minimum 45º.
Gambar 3. Sekat Kedap Bergelombang

## D. Metode Elemen Hingga
Persoalan    perancangan    dapat    diselesaikan  dengan  cara matematis dan numeris. Untuk  benda-benda yang mempunyai bentuk  yang  tidak    teratur    (elemen    isoparametrik), penyelesaiannya    akan    sulit    menggunakan    cara  matematis. Sehingga  perlu  digunakan  cara    numerik,    yang    dalam perkembangannya  disebut  sebagai  Metode    Elemen  Hingga ( Finite  Elements  Method ).  Bila    suatu    kontinu    dibagi-bagi menjadi    beberapa    bagian    yang    lebih    kecil  (subregion) maka  bagian-bagian  kecil  ini disebut elemen hingga. Proses pembagian  suatu    kontinu    menjadi    elemen    hingga    ini dikenal    sebagai    proses    pembagian  (deskritisasi),    sehingga elemen    hingga  merupakan  pendekatan  bagian  demi  bagian dengan    menggunakan    polinomial    yang  mana    masing- masing    terdefinisi    pada  daerah  (elemen)  yang  kecil  dan dinyatakan dalam harga-harga titik simpul dari fungsi tersebut [3].
Dinamakan  elemen   hingga   karena   ukuran  elemen kecil ini  berhingga  dan  umumnya  mempunyai    bentuk    geometri yang  lebih sederhana  dibandingkan  kontinunya. Metode ini menjadi    suatu  solusi  permasalahan    yang  sering  dijumpai dalam    dunia    teknik    seperti    perpindahan  kalor,    mekanika fluida,    analisis    struktur,  mekanika    benda    pejal,    sampai dengan getaran. Tujuan  utama  analisis  dengan menggunakan Metode    Elemen    Hingga  adalah    untuk    memperoleh pendekatan  tegangan    dan    perpindahan    yang    terjadi  pada
suatu struktur [4].

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 4. Diagram Alir Motodologi Penelitian

## IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## A. Modulus Sekat Bergelombang
Perhitungan  modulus  corrugated  bulkhead  dilakukan menggunakan  aturan  Biro  Klasifikasi  Indonesia  tahun  2014 volume II adalah sebagai berikut:
W = t . d ( b + s/3 )                              (2)
dimana :
e  = lebar elemen (cm)
= 240 cm
b  = lebar pelat hadap (cm)
= 84 cm
s   = lebar pelat bilah (cm)
= 83.19 cm
d   = jarak antara pelat hadap (cm)
= 75 cm
t    = tebal pelat (cm)
= 1.4 cm
sehingga perhitungan modulus,
W  = 1,4 x 75 ( 84 + 83.19/ 3 )
W  = 11731,381 cm

## B. Perhitungan Variasi Sekat Bergelombang
Variasi  model  sekat  bergelombang  ( corrugated  bulkhead ) berdasarkan sudut berbeda maka dimensi elemen seperti lebar pelat  hadap  (b),  jarak  antara  pelat  hadap  (d),  pelat  bilah  (s),
dan  tebal  pelat  (t)  akan  berbeda  juga.  Perhitungan  dimensi corrugated  bulkhead  berdasarkan  sudut  ini  masih  dalam  satu modulus penampang dan panjang elemen yang mendekati atau sama dengan data awal.
Gambar 5. Elemen Pada Variasi Corrugated Bulkhead
Ukuran  sudut  yang  dipilih  adalah  Sudut  45 0 ,  55 0 ,  dan  65 0 dan panjang elemen tetap yaitu 240 cm.
Tabel. 1. Dimensi Variasi Corrugated Bulkhead

## C. Perhitungan Sekat Melintang (Transverse Bulkhead)
Desain  dimensi  tranverse  bulkhead  ini  dilakukan  dengan acuan  panjang  elemen  yang  sama  dengan    corrugated bulkhead  yaitu  240  cm.  Berdasarkan  panjang  elemen corrugated  bulkhead  maka  terdapat  beberapa  penegar  untuk transverse  bulkhead  yang    jumlah  modulusnya  sama  dengan nilai modulus data corrugated.

## Gambar 6. Konversi Panjang Elemen Sekat

## 1) Modulus Penegar
Perhitungan modulus dilakukan dengan membagi modulus data  corrugated  bulkhead  dengan  beberapa    penegar  pada transverse  bulkhead.  Sehingga  didapatkan  nilai  modulus penegar  adalah  2932.845  cm 3 selanjutnya  dilakukan perhitungan  ukuran  profil  penegar  yang  digunakan  pada transverse bulkhead.

## Gambar 7. Profil Penegar
Jenis profil penegar yang digunakan adalah profil L dimensi 400  x  150  x  10  mm  dengan  modulus  2963.821  cm 3 dan selisih 1.056 % dari modulus penegar awal.
2) Modulus Penumpu
Sehingga perhitungan modulus penampang untuk penumpu adalah sebagai berikut:
W = c . e . l2 . p . k        [cm 3 ]                     (3)
dimana, c = 0,55 e = ( l penegar atas)/(2 ) + (l penegar bawah)/2) =  6,09/( 2) + 4,06/( 2)  = 5,075 m L = 12,35 m H = 7.575 m
p = 9.81 x 7,575 = 74,31 cm 3
Reh  = 235
k = 235/235 = 1
Sehingga,
W = 0.55 x 5.075 x 12.352 x 74.31 x 1
= 31168.669 cm 3
Perhitungan lebar efektif pelat pengikut untuk penumpu.
Tabel. 2. Interpolasi lebar pelat efektif l/e 2 2.47 3 e m2 /e 0.37 0.44 0.52 l/e, 2.47  = em2/e 0.44 e m2 = e x 0.044 = 5.075 x 0.44 = 2.203 m
Gambar 8. Profil Penumpu
b s d α x t e
Jenis  profil  penumpu  yang  digunakan  adalah  profil  T dimensi  1100  x  500  x  14  mm  dengan  modulus  32093.2246 cm 3 dan selisih 2.97 % dari modulus penumpu awal
D. Beban
Perhitungan beban menggunakan aturan common structural rules for double hull oil tankers [5]. Tekanan statis yang terjadi pada tangki : Pin-tk =    ρ.g.ztk   kN/m 2
ztk = 5.075 ρ = 0.9 untuk fluida pada kekuatan lelah 1.025 untuk lainnya, dalam ton/m3
g = 9.81 m/s 2
Tekanan statis tangki ketika pengisian penuh atau pengisian selama penggantian air ballast :
Pin-air =    ρsw.g.zair   kN/m 2
Dimana  : zair = 7.575 m ρ = 1.025 ton/m 3 g = 9.81 m/s 2
Tes tekanan pada tangki, diambil nilai paling besar dengan persyaratan dibawah ini :
Pin-test = ρsw.g.ztest   kN/m 2 Pin-test = ρsw.g.ztest + Pvalve   kN/m 2 Dimana :
ztest =  a) 7.575 m b) 5.075 m ρ = 1.025 ton/m 3 g = 9.81 m/s 2 Pvalve = 14 kN/m 2
Berdasarkan  perhitungan  tekanan  statis  tangki  dipilih  nilai tekanan terjadi pada hasil pengujian tekanan ( testing pressure ) yaitu 76.169 kN/m 2 .
Tabel. 3. Hasil Perhitungan Beban
Cargo Tank z tk (m) P in-tk (kN/m 2 ) 5.075 44.807 Flow Trought Ballast Water Exchange z air (m) P in-air (kN/m 2 ) 7.575 76.169
Testing Pressure z test (m) P in-test (kN/m 2 )
7.575 76.169 z tk (m) P in-test (kN/m 2 ) 5.075 65.030
Beban  diaplikasian  sesuai  tekanan  hidrostatis  muatan dimana  beban  yang  berada  pada  bawah  sekat  paling  besar dan semakin keatas semakin kecil.

## Gambar 9. Aplikasi Pembebanan Pada Sekat

## E. Hasil Analisis
Hasil  analisis  sekat  melintang  menggunakan  finite  element software  berupa  tegangan  von  mises  pada  masing-  masing model sekat. Didapatkan hasil sebagai berikut:
1) Corrugated bulkhead sudut 45 0
Gambar 10. Tegangan Pada Corrugated Bulkhead Sudut 45 0
Nilai  tegangan  maksimum  yang  terjadi  pada  corrugated bulkhead  sudut  45 0 adalah  76.6  N/mm 2 berada  pada  sisi samping sekat.
2) Corrugated bulkhead sudut 55 0
Gambar 11. Tegangan Pada Corrugated Bulkhead Sudut 55 0
Nilai  tegangan  terbesar  pada corrugated  bulkhead sudut 55 0 adalah  79.5  N/mm 2 yang  berada  pada  daerah  paling bawah sekat

## 3) Corrugated bulkhead Existing
Gambar 12. Tegangan Pada Corrugated Bulkhead Sudut Existing
Nilai  tegangan  maksimum  pada corrugated  bulkhead existing adalah 85.4 N/mm 2 berada pada bagian alas sekat.
4) Corrugated bulkhead sudut 65 0
Gambar 13. Tegangan Pada Corrugated Bulkhead Sudut 65 0
Nilai  tengangan  maksimum  pada corrugated  bulkhead 65 0 adalah 86.1 N/mm 2 berada pada bagian alas sekat.
5) Transverse bulkhead sudut dengan penumpu
Gambar 14. Tegangan Pada Transverse Bulkhead Dengan Penumpu
Nilai tegangan terbesar pada Transverse bulkhead dengan penumpu  adalah  107  N/mm 2 yang  berada  pada  penegar bagian sisi sekat dengan tumpuan beban.

## 6) Transverse bulkhead sudut dengan penumpu

## Gambar 15. Tegangan Pada Transverse Bulkhead Tanpa Penumpu
Tegangan  terbesar  pada transverse  bulkhead tanpa penumpu  berada  pada  bagian  paling  bawah  sekat  yaitu  145 N/mm 2 ,  nilai  tegangan  minimum  berada  pada  bagian  paling atas sekat.
Tabel. 4. Nilai Tegangan Masing-Masing Model Sekat
Hasil  analisis  sekat  melintang  menggunakan finite element  software berupa  deformasi  pada  masing-  masing model sekat. Didapatkan hasil sebagai berikut:
Tabel. 5. Nilai Deformasi Masing-Masing Model Sekat
F. Pembahasan
1) Tegangan
Nilai  tegangan  paling  tinggi  terdapat  pada  model  sekat transverse  bulkhead tanpa  penumpu  yaitu  145  N/mm 2 dan
nilai  tegngan  terendah  terdapat  pada  model corrugated bulkhead sudut 45 0 yaitu 76.6 N/mm 2 .
Gambar 16. Grafik Perbedaaan Nilai Tegangan

## 2) Deformasi
Nilai  deformasi  terkecil  berada  pada  konstruksi  sekat corrugated  bulkhead existing yaitu  2.48  mm  dan  nilai deformasi  terbesar  berada  pada  model transverse  bulkhead tanpa penumpu yaitu 6.64 mm.
Gambar 17. Grafik Perbedaan Deformasi
3) Berat Konstruksi
Tabel 6.
Perhitungan Berat Corrugated Bulkhead
Tabel 7.
Perhitungan Berat Transverse Bulkhead
Pada  corrugated  bulkhead  berat  konstruksi  terbesar  berada pada  model  dengan  sudut  450  yaitu  sebesar  46.03  ton  dan berat  terkecil  berada  pada  model  existing  yaitu  sebesar  38.08 ton.

## Gambar 18. Grafik Total Berat Konstruksi Sekat
Berat  total  konstruksi  pada  masing  masing  sekat  akan mempengaruhi  total  harga  untuk  suatu  konstruksi  sekat sehingga  dilakukan  perbandingan  dengan  untuk  mengetahui kekuatannya.

## Gambar 19. Grafik Perbandingan Berat Konstruksi Dan Tegangan
Hasil  berat  konstruksi  dan  tegangan  pada      corrugated bulkhead  sudut    64.360    (existing)  memiliki    berat  yang paling kecil yaitu 38.08 ton dan  nilai tegangan  sebesar 85.4 N/mm 2 sehingga  pada  konstruksi  sekat  ini  merupakan  nilai optimal pada sekat melintang.

## V. KESIMPULAN
1. Perhitungan  modulus  pada transverse  bulkhead dengan penjumlahan  beberapa  modulus  penegar  sesuai  panjang elemen serta modulus corrugated bulkhead .
2. Dimensi profil  penegar  adalah  400 x 150 x 10 mm dan penumpu =1100 x 500 x 14 mm.
3. Tegangan  terkecil  pada corrugated  bulkhead sudut  45º yaitu 76.6 N/mm 2 dan terbesar pada transverse bulkhead tanpa penumpu = 145 N/mm 2 .
4. Deformasi  terkecil  pada corrugated  bulkhead existing yaitu  2.48  mm  dan  terbesar  pada transverse  bulkhead tanpa penumpu = 6.64 mm.
5. Berat  konstruksi,      terkecil  pada corrugated  bulkhead existing  =  38.1  ton,  terbesar  pada transverse  bulkhead tanpa penumpu yaitu 49.5 ton.
6. Konstruksi  sekat  yang  paling  murah  adalah corrugated bulkhead  existing dengan  nilai  tegangan  85.4  N/mm 2 yang memenuhi tegangan ijin.
Panjang Lebar tebal 1 pelat sekat 24.7 10.15 0.014 - - 3.51 7850 1 27552.48 2 penegar 0.4 0.15 0.01 0.006 10.15 0.056 7850 40 17529.05 3 penumpu 1.1 0.5 0.014 0.022 24.7 0.553 7850 1 4343.25 Transverse bulkhead dengan penumpu = 49424.78 Transverse bulkhead tanpa penumpu   = 45081.53
Berat (kg) Area m 2 Tinggi
(m) Volume m 3 Massa jenis
(kg/m 3 ) Jumlah
No Transverse bulkhead Ukuran (m) b s tebal 1 sudut 45 0 0.3 1.27 0.018 10 0.578 10.15 5.865 7850 46037.7 2 sudut 55 0 0.675 0.914 0.016 10 0.52 10.15 5.275 7850 41406.8 3 sudut 64.36 0 ( existing ) 0.84 0.832 0.014 10 0.478 10.15 4.851 7850 38082.7 4 sudut 65 0 0.853 0.821 0.014 10 0.479 10.15 4.857 7850 38127.3
No Corrugated bulkhead Ukuran (m) jumlah elemen Area m 2 Tinggi (m) Volume (m 3 ) Massa jenis (kg/m 3 ) Berat (kg)

## DAFTAR PUSTAKA
[1] P. B. K. Indonesia, Rules for The classification and Construction of Sea going Steel Ship Volume II : Rules for Hull . Jakarta, 2014.
[2] D.  I.  Kusna, Teknik  Konstruksi  Kapal  Baja .  Direktorat  Pembinaan Sekolah Menegah Atas Departemen Pendidikan Nasional, 2008.
[3] R. . Cook, Konsep dan Aplikasi Metode Elemen  Hingga . Bandung: PT ERESCO, 1990.
[4] P.  .  Weaver  .W.Jr.,  Johnston, Elemen  Hingga  Untuk  Analisis Struktur Edisi kedua . Bandung, 1993.
[5] IACS, Common  Structural  Rules  for  Double  Hull  Oil  Tankers . United Kingdom: IACS, 2012.