Perencanaan Liquid Storage Tank Dengan Pengaruh Gempa

PERENCANAAN LIQUID STORAGE TANK DENGAN PENGARUH GEMPA
TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
Pendidikan sarjana teknik sipil
Oleh :
DEWI CENDANA 070404004
BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2011
Universitas Sumatera Utara

PERENCANAAN LIQUID STORAGE TANK DENGAN PENGARUH GEMPA
TUGAS AKHIR
Disusun untuk melengkapi persyaratan Dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik
Departemen Teknik Sipil di Universitas Sumatera Utara
Oleh : DEWI CENDANA
070404004
Disetujui Oleh : Ketua Departemen Teknik Sipil

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002
Dosen Pembimbing

Dosen Penguji

Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT. NIP. 19590707 198710 1 001
Dosen Penguji

Dosen Penguji

Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002

Ir. Besman Surbakti, MT.

Nursyamsi, ST, MT

NIP. 19541012 198003 1 004 NIP. 19770623 200501 2 001

BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

Universitas Sumatera Utara

SURAT PERNYATAAN

Melalui surat ini, mahasiswa yang tersebut di bawah ini :

Nama

: DEWI CENDANA

NIM

: 070404004

Fakultas/Departemen : Teknik / Teknik Sipil

Judul Tugas Akhir : Perencanaan Liquid Storage Tank Dengan Pengaruh

Gempa

Dosen Pembimbing : Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT

menyatakan bahwa tugas akhir ini merupakan karya tulis yang orisinil (asli),

dimana dalam hal ini segenap gagasan, sudut pandang dan analisa perhitungan tentang

perencanaan tangki persegi panjang telah dituangkan.

Dengan demikian, dilihat dari permasalahan serta tujuan yang hendak dicapai

melalui penulisan tugas akhir ini, maka dapat dikatakan bahwa tugas akhir ini adalah

merupakan karya sendiri yang asli dan bukan hasil jiplakan baik sebagian maupun

keseluruhan dari skripsi atau tugas akhir orang lain, kecuali kutipan yang saya

cantumkan sumbernya sesuai dengan kaedah penulisan karya ilmiah.

Medan, 18 Juli 2011 Penulis,

DEWI CENDANA NIM. 070404004
iii   
Universitas Sumatera Utara

Kata Pengantar
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala anugerah dan kesempatan yang telah diberikan oleh-Nya kepada Penulis mulai dari masa perkuliahan sampai dengan tahap penyelesaian tugas akhir di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini diberi judul “PERENCANAAN LIQUID STORAGE TANK DENGAN PENGARUH GEMPA”. Hal pertama yang membuat Penulis ingin mengangkat tentang topik ini adalah dikarenakan hanya sedikit literatur dalam bahasa Indonesia yang menjelaskan tentang perencanaan tangki penyimpanan cairan. Selain itu, Penulis juga berkeinginan besar untuk lebih mengerti lagi mengenai cara perencanaan tangki persegi panjang yang dipengaruhi gempa serta analisis efek gempa terhadap cairan di dalam tangki. Tetapi Penulis tetap berusaha memanfaatkan bahan-bahan yang telah ada, ditambah dengan analisa dan perencanaan Penulis yang diperoleh dari bahan tersebut untuk merencanakan tangki persegi panjang yang dimaksud.
Sungguh suatu hal yang luar biasa dimana akhirnya tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang diharapkan. Tugas akhir adalah merupakan salah satu unsur yang sangat penting sebagai pemenuhan nilai-nilai tugas dalam mencapai gelar Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil di universitas ataupun perguruan tinggi manapun di seluruh Nusantara, termasuk pula di Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan yang berbahagia ini, Penulis tidak lupa ingin menghaturkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan dan waktu yang
telah diberikan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan studi Strata-I di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan baik. 2. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT. selaku Dosen Pembimbing, atas bimbingan, nasehat, dan waktu yang diberikan untuk Penulis atas penulisan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, Bapak Ir. Besman Surbakti, MT., dan Ibu Nursyamsi, ST. MT. selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada Penulis terhadap Tugas Akhir ini. 4. Ketua Departemen Teknik Sipil, Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan atas pengetahuan yang diberikan kepada Penulis mulai dari masa perkuliahan di departemen yang Beliau pimpin, sampai saat ini.
iv
Universitas Sumatera Utara

5. Bapak / Ibu Dosen Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, tanpa bisa Penulis sebut lagi satu per satu, dengan segala kerendahan hati dan tidak mengurangi rasa hormat bagi beliau-beliau, atas jasa-jasanya dalam mengasuh dan memberikan ilmu dan bimbingan serta nasehat yang sangat berarti kepada Penulis mulai dari semester I sampai dengan sekarang ini.
6. Kedua orang tua Penulis, yang sangat Penulis cintai dan sayangi, serta juga kepada abang yang Penulis sayangi.
7. Saudara Alexander yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada Penulis hingga Tugas Akhir ini dapat selesai dengan baik.
8. Semua teman – teman stambuk 2007 yang telah memberikan semangat kepada Penulis.
9. Dan segenap pihak yang belum Penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu Penulis dari segi apapun, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Selain itu, Penulis sebelum dan sesudahnya juga memohonkan maaf atas segala
kesilapan-kesilapan dan mungkin kesalahan atas perbuatan maupun ucapan yang telah Penulis lakukan. Seperti kata pepatah “Tiada Gading yang Tak Retak”, begitu pula Penulis yang hanyalah manusia biasa yang tentunya tidak akan luput dari kesilapan dan kesalahan.
Tugas Akhir yang telah Penulis selesaikan dengan segenap hati dan pemikiran ini tentunya masih perlu untuk diperbaiki bilamana di kemudian hari terdapat kekurangan. Untuk itu, Penulis dengan tangan terbuka akan menerima segala masukan maupun saran yang sifatnya membangun demi kemajuan kita bersama.
Akhir kata, atas segala perhatian yang telah diberikan untuk hasil karya Penulis ini, Penulis sekali lagi mengucapkan terima kasih. Semoga karya ini sedikit banyak juga dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 18 Juli 2011 Hormat Penulis,
DEWI CENDANA NIM. 070404004
v
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................... ii LEMBAR KEASLIAN PENULISAN ................................................................................. iii KATA PENGANTAR .......................................................................................................... iv DAFTAR ISI ......................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................................. ix DAFTAR NOTASI ..................................................................................................................x ABSTRAK............................................................................................................................. xii
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................................... 1 I.1. Latar Belakang .............................................................................................. 1 I.2. Permasalahan.................................................................................................. 2 I.3. Pembatasan Masalah...................................................................................... 3 I.4. Tujuan ............................................................................................................. 5 I.5. Metodologi ...................................................................................................... 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 6 II.1. Umum .............................................................................................................. 6 II.2. Jenis-Jenis Tangki ......................................................................................... 7 II.2.1. Berdasarkan Letaknya .......................................................................... 7 1. Aboveground Tank .......................................................................... 7 2. Underground Tank ............................................................................7 II.2.2. Berdasarkan Bentuk Atapnya ................................................................7 1. Fixed Roof Tank................................................................................7 2. Floating Roof Tank ...........................................................................9 II.2.3. Berdasarkan Tekanannya (Internal Pressure) ........................................9 1. Tangki Atmosferik (Atmospheric Tank) ...........................................9 2. Tangki Bertekanan (Pressure Tank) ................................................12 II.2.4. Berdasarkan Bentuk Tangki ................................................................13 1. Tangki Lingkaran (Circular Tank) ..................................................13 2. Tangki Persegi / Persegi Panjang (Rectangular Tank)....................13 II.3. Kriteria Perencanaan Tangki Persegi Panjang ........................................ 15 II.4. Pembebanan ................................................................................................. 15 II.5. Persyaratan untuk Elemen-Elemen Tangki................................................17 II.5.1. Material................................................................................................17 II.5.2. Pelat Atap ............................................................................................18 II.5.3. Rafter dan Girder .................................................................................19 II.5.4. Top Angle ............................................................................................ 19 II.5.5. Intermediate Wind Girder....................................................................20 II.5.6. Shell Plate (Pelat Dinding) ..................................................................20 II.5.7. Pelat Dasar Tangki...............................................................................21 II.6. Tekanan Air Pada Tangki ............................................................................22 II.6.1. Tekanan Hidrostatik ............................................................................22 II.6.2. Tekanan Hidrodinamis ........................................................................23
vi
Universitas Sumatera Utara

BAB III.ANANLISIS DAN DESAIN.................................................................................. 24

III.1.Desain Geometri Tangki .............................................................................. 24

III.2.Desain Tangki Persegi Panjang................................................................... 24

III.2.1.Tebal Minimum Pelat Dinding Tangki............................................... 25

III.2.2.Siku Pengaku Atas Tangki ................................................................. 26

III.2.3.Ketebalan Pelat Dasar Tangki ............................................................ 26

III.3.Analisis Efek Gaya Gempa Terhadap Tangki .......................................... 26

III.3.1. Perhitungan Berat & Massa Tangki ............................................... 26

III.3.2. Massa dan Ketinggian Tekanan Hidrodinamis ............................. 27

III.3.3. Waktu Getar Tekanan Hidrodinamis ..............................................31

III.3.4. III.3.5. III.3.6. III.3.7.

Redaman ......................................................................................... 33 Koefisien Gempa Horizontal Desain...............................................34 Gaya Geser Dasar ............................................................................36 Momen Dasar Tangki......................................................................36

1. Momen Lentur.................................................................................36

2. Momen Guling ................................................................................37

III.3.8. Tekanan Hidrodinamis ....................................................................37

1. Tekanan Hidrodinamis Impulsif......................................................38

2. Tekanan Hidrodinamis Konvektif ...................................................38

3. Tekanan Akibat Inersia Dinding .....................................................38

III.3.9. Distribusi Tekanan Linear Ekivalen................................................41 III.3.10. Efek dari Percepatan Tanah Vertikal...............................................42 III.3.11. Tinggi Guncangan Cairan ...............................................................42 III.3.12. Kebutuhan Pengangkeran................................................................43

BAB IV.APLIKASI PERHITUNGAN............................................................................... 44 IV.1. Data Desain ................................................................................................... 44 IV.2. Desain Gemoetri Tangki ............................................................................. 44 IV.3. Desain Ukuran Tebal Pelat Dasar dan Dinding Tangki .......................... 45 IV.4. Analisis Efek Gaya Gempa Terhadap Tangki .......................................... 47

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 72 V.1. Kesimpulan .................................................................................................. 72 V.2. Saran ............................................................................................................. 72

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................................xiii LAMPIRAN

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

BAB I Gambar 1.1 Gambar 1.2 Gambar 1.3

: Gaya Hidrodinamik Cairan Dalam Tangki ......................................................... 3 : Gaya Impulsif dan Gaya Konvektif...................................................................... 3 : Gambaran Perencanaan Liquid Storage Tank ...................................................... 4

BAB II
Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17

: Tangki Fixed Dome Roof .................................................................................... 9 : Tangki Floating Roof Tank. ................................................................................ 9 : Sketsa Fixed Cone Roof Tank............................................................................ 10 : Fixed Cone Roof with Internal Floating Roof ................................................... 10 : Self Supporting Dome Roof ............................................................................... 10 : Tangki Horizontal.............................................................................................. 11 : Tangki Tipe Plain Hemispheroid ...................................................................... 11 : Tangki Peluru .................................................................................................... 12 : Tangki Bola ........................................................................................................ 12 : Dome Roof Tank ................................................................................................. 13 : Tangki Rectangular Tank ................................................................................... 14 : Ilustrasi Jenis-Jenis Tangki yang Umum Digunakan ......................................... 14 : Arrangement of Roof Plate ................................................................................. 18 : Top Angle ........................................................................................................... 19 : Intermediate Wind Girder .................................................................................. 20 : Denah Pelat Dasar Tangki .................................................................................. 21 : Diagram Tekanan Hidrostatis............................................................................. 22

BAB III
Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11

: Distribusi Tekanan Hidrodinamis Pada Dinding & Dasar Tangki ................... 29 : Pemodelan Massa untuk Tangki Persegi Panjang di Atas Tanah...................... 29 : Massa Konvektif dan Impulsif dan Kekakuan Konvektif ................................. 30 : Ketinggian Massa Konvektif dan Impulsif........................................................ 31 : Gambaran Defleksi d, dari Dinding pada Tangki.............................................. 32 : Koefisien Waktu Getar Konvektif...................................................................... 33 : Gambaran dari Panjang, L dan Lebar, B dari Tangki......................................... 34 : Koefisien Tekanan Impulsif ............................................................................... 39 : Koefisien Tekanan Konvektif............................................................................. 40 : Distribusi Tekanan Hidrodinamis untuk Analisis Dinding ................................ 41 : Deskripsi Momen Guling pada Tangki .............................................................. 43

BAB IV Gambar 4.1

: Gambar Tangki Air 30 m3 ................................................................................. 44

BAB V Tidak terdapat gambar.

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
BAB I Tidak terdapat tabel. BAB II Tabel 2.1 : Ketebalan Shell Plates ................................................................................................. 21 BAB III Tabel 3.1 : Tabel Koefisien α dan β............................................................................................... 25 BAB IV Tabel 4.1 : Tabel Koefisien α dan β............................................................................................... 45 BAB V Tidak terdapat tabel.
ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

α β γs Δ
Ah (Ah)c (Ah)i Av B CA Cc d
dmax E g G H hc hc* hi hi* ht hw I Imin Kc L mb mc Mc Mc* mi Mi Mi* mt mw mw mwtr pcb pcw pib piw pv pww Qib Qiw R R1 R2 (Sa/g) V Vc

: Konstanta untuk menghitung tebal plat dinding
: Konstanta untuk menghitung tebal plat dinding : Berat jenis baja ( kg/m3 )
: Defleksi ( mm ) : Koefisien gempa horizontal desain : Koefisien gempa horizontal desain konvektif : Koefisien gempa horizontal desain impulsif : Koefisien gempa vertikal desain
: Lebar tangki ( m )
: Ketebalan korosi ( m ) : Koefisien dari waktu getar untuk tekanan konvektif : Defleksi dari dinding tangki pada titik berat pada ketinggian h, ketika dibebani
oleh tekanan terbagi merata dengan intensitas q ( mm ) : Tinggi guncangan air maksimum ( mm )
: Elastisitas material tangki ( MPa ) : Percepatan gravitasi ( 9,81 m/s3 ) : Berat jenis cairan dalam tangki ( ton/m3 )
: Tinggi tangki ( m ) : Ketinggian tekanan konvektif cairan ( m ) : Ketinggian tekanan konvektif cairan, termasuk tekanan terhadap dasar tangki ( m ) : Ketinggian tekanan impulsif cairan ( m ) : Ketinggian tekanan impulsif cairan, termasuk pengaruh terhadap dasar tangki ( m ) : Ketinggian titik berat gravitasi massa atap ( m ) : Ketinggian titik berat gravitasi massa dinding ( m ) : Faktor keutamaan bangunan : Inersia minimum untuk siku pengaku atas tangki ( mm4 ) : Kekakuan massa cairan konvektif
: Panjang tangki, sejajar arah gempa ( m ) : Massa plat dasar tangki ( kg ) : Massa cairan konvektif ( kg ) : Momen lentur untuk tekanan konvektif ( kN-m ) : Momen guling untuk tekanan konvektif ( kN-m ) : Massa cairan impulsif ( kg ) : Momen lentur untuk tekanan impulsif ( kN-m ) : Momen guling untuk tekanan impulsif ( kN-m ) : Massa atap tangki ( kg ) : Massa plat dinding tangki ( kg ) : Massa plat dinding tangki dalam arah tegak lurus arah gaya gempa ( kg ) : Massa air dalam tangki ( kg ) : Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar tangki : Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar dinding : Tekanan Hidrodinamis Impulsif, pada dasar tangki : Tekanan Hidrodinamis Impulsif, pada dasar dinding : Tekanan akibat percepatan tanah vertikal : Tekanan akibat inersia dinding : Koefisien Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar tangki : Koefisien Tekanan Hidrodinamis Konvektif, pada dasar dinding : Faktor reduksi respons spektrum : Reaksi Gaya Hidrostatis pada bagian atas tangki ( kN ) : Reaksi Gaya Hidrostatis pada bagian bawah tangki ( kN ) : Koefisien percepatan respons rata-rata : Volume tangki ( m3 )
: Gaya geser dasar untuk tekanan konvektif ( kN )

x
Universitas Sumatera Utara

Vi : Gaya geser dasar untuk tekanan impulsif ( kN ) Vwtr : Volume air dalam tangki ( m3 ) tb : Ketebalan plat dasar, termasuk ketebalan korosi ( mm ) tba : Ketebalan plat dasar ( mm ) Tc : Waktu getar cairan konvektif ( detik ) Ti : Waktu getar cairan impulsif ( detik ) tw : Ketebalan plat dinding, termasuk ketebalan korosi ( mm ) twa : Ketebalan plat dinding ( mm ) w : Gaya hidrostatis tangki ( kN ) wb : Berat plat dasar tangki ( kN ) ww : Berat plat dinding tangki ( kN ) wwtr : Berat air dalam tangki ( kN ) Z : Faktor zona gempa
xi
Universitas Sumatera Utara

PERENCANAAN LIQUID STORAGE TANK DENGAN PENGARUH GEMPA Abstrak
Tangki pada dasarnya dipakai sebagai tempat penyimpanan material baik berupa benda padat, cair, maupun gas. Dalam mendesain tangki, konsultan perencana harus merencanakan tangki dengan baik terutama untuk menahan gaya gempa yang mungkin terjadi. Jika tangki tidak direncanakan dengan baik, maka kerusakan pada tangki dapat mengakibatkan kerugian jiwa maupun materi yang cukup besar.
Dalam tugas akhir ini, direncanakan tebal pelat dinding dan dasar tangki, siku pengaku tangki serta analisis gaya, momen, dan tekanan hidrodinamis yang terjadi pada tangki persegi panjang dengan mempertimbangkan pengaruh gempa.
Dengan tangki berukuran 4m x 2,5m x 3m, diperoleh variasi ketebalan pelat ketebalan pelat dinding dasar 13 mm, pelat dinding lapis kedua 12 mm dan pelat dinding lapis ketiga 10 mm. Ketebalan bottom plate diperoleh 18 mm. Siku pengaku direncanakan 150 x 150 x 19 mm. Penggunaan tangki persegi terutama ditujukan untuk keefektifan penggunaan lahan dan kemudahan fabrikasinya.
Kata Kunci :Tangki Persegi Panjang, Tekanan Hidrodinamis, Konvektif, Impulsif.
xii Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Tangki penyimpanan atau storage tank menjadi bagian yang penting dalam
suatu proses industri kimia karena tangki penyimpanan tidak hanya menjadi tempat penyimpanan bagi produk dan bahan baku tetapi juga menjaga kelancaran ketersediaan produk dan bahan baku serta dapat menjaga produk atau bahan baku dari kontaminan yang dapat menurunkan kualitas dari produk atau bahan baku. Pada umumnya produk atau bahan baku yang terdapat pada industri kimia berupa liquid atau gas, namun tidak tertutup kemungkinan juga dalam bentuk padatan ( solid ).
Tangki penyimpanan cairan, yang telah ada dalam dunia konstruksi selama berabad-abad, akhir-akhir ini telah menjadi topik pembicaraan utama dalam dunia teknik gempa. Ketahanan tangki air, minyak, ataupun bahan kimia terhadap gempa sangat penting bagi masyarakat. Tangki minyak yang rusak (bocor) bisa menyebabkan terjadinya kebakaran besar yang sangat sulit untuk diatasi. Sedangkan tangki berisi bahan kimia yang mengalami kebocoran dapat menyebabkan kerusakan lingkungan.
Belakangan ini produksi minyak sawit mentah (Crude Palm Oil / CPO) Indonesia meningkat dengan pesat ditandai dengan semakin banyaknya pabrik minyak kelapa sawit. Peningkatan harga minyak dunia menyebabkan ekspor CPO Indonesia juga meningkat dengan drastis. Oleh karena itu, semakin banyak dibutuhkan tangki penyimpanan CPO (Storage Tank) sebagai tempat menyimpan persediaan minyak sawit mentah (CPO) sebelum diekspor.
1   
Universitas Sumatera Utara

2   
Selain itu, tangki persediaan air juga tidak kalah pentingnya dengan tangki penyimpanan CPO. Telah diketahui bahwa air merupakan sumber kehidupan bagi semua makhluk hidup. Untuk itulah sangat penting diperhatikan kosntruksi tangki sebagai tempat penyimpanan air demi menjaga kelangsungan hidup.
Oleh karena sebab-sebab inilah, pada tugas akhir ini akan dibahas dan dilakukan perencanaan tangki yang baikdan benar.
1.2. Permasalahan Sejumlah wilayah di Indonesia berulang kali dilanda gempa bumi. Dalam
retang waktu yang terbilang singkat gempa mengguncang Tasikmalaya, Yogyakarta, Aceh, Nusa Tenggara Barat, Toli-Toli, Sulawesi Tengah. Akibat gempa tidak hanya merusakan bangunan, namun banyak menelan korban jiwa. Potensi gempa di Indonesia memang terbilang besar, sebab berada dalam pertemuan sejumlah lempeng tektonik besar yang aktif bergerak. Daerah rawan gempa tersebut membentang di sepanjang batas lempeng tektonik Australia dengan Asia, lempeng Asia dengan Pasifik dari timur hingga barat Sumatera sampai selatan Jawa, Nusa Tenggara, serta Banda. Kondisi ini sangat berbahaya bagi tangki penyimpanan cairan. Oleh karena itu perlu dikaji lebih dalam tentang pengaruh gempa terhadap guncangan cairan di dalam tangki yang menyangkut pada kekuatan struktur tangki itu sendiri untuk menghindari kerusakan yang menimbulkan kerugian.
Beban-beban yang mungkin terjadi pada tangki adalah beban mati (berat sendiri tangki), beban cairan yang disimpan dalam tangki, beban air (untuk tes hidrostatik), beban hidup atap minimum, angin, tekanan dalam rencana, tekanan percobaan, tekanan luar rencana, dan beban gempa.
Universitas Sumatera Utara

3   
Gambar 1.1 – Gaya Hidrodinamik Cairan Dalam Tangki              
(a) (b) Gambar 1.2 – (a) Gaya Impulsif (b) Gaya Konvektif
1.3. Pembatasan Masalah Ruang lingkup pembahasan tugas akhir ini dibatasi pada :
1) Tangki yang akan dibahas adalah tangki baja berbentuk persegi tanpa tutup yang terletak di atas permukaan tanah dengan ukuran L = 4m ; B = 2,5 m ; H = 3m.
Universitas Sumatera Utara

4   
Gambar 1.3 – Gambaran Perencanaan Liquid Storage Tank Dimana : L = panjang tangki
B = lebar tangki H = tinggi tangki 2) Jenis cairan yang disimpan adalah air 3) Pondasi tangki tidak akan dihitung. 4) Buckling (tekuk) pada badan tangki diabaikan. 5) Sambungan las mempunyai pengaruh yang sangat signifikan terhadap ketahanan tangki. Akan tetapi, hal ini tidak dibahas dalam Tugas Akhir ini. Yang akan dibahas mengenai sambungan las hanyalah mengenai jenis-jenis sambungan las yang umum dipakai dalam konstruksi tangki dan ukuran minimum las yang diijinkan, serta perhitungan mengenai kekuatan las sambungan vertikal dan horizontal pada tangki.
Universitas Sumatera Utara

5    1.4. Tujuan
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : a) Melakukan analisa gaya gempa terhadap goncangan air (sloshing effect)
dalam tangki; yaitu berupa gaya konvektif dan impulsive dari cairan. b) Menghasilkan kesimpulan yang dapat membantu pengguna bukan dalam
hal mendesain saja tetapi juga untuk menuntun pengguna untuk mendapatkan gambaran mengenai gaya-gaya yang terjadi pada tangki. 1.5. Metodologi Metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah dengan melakukan kajian literatur dan melakukan analisa gaya yang terjadi pada tangki, terutama akibat pengaruh gaya gempa.
Universitas Sumatera Utara

 
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum Tangki pada dasarnya dipakai sebagai tempat penyimpanan material baik
berupa benda padat, cair, maupun gas. Dalam mendesain tangki, konsultan perencana harus merencanakan tangki dengan baik terutama untuk menahan gaya gempa yang mungkin terjadi. Jika tangki tidak direncanakan dengan baik, maka kerusakan pada tangki dapat mengakibatkan kerugian jiwa maupun materi yang cukup besar.
Desain dan keamanan tangki penyimpan telah menjadi kekhawatiran besar. Seperti yang dilaporkan, kasus kebakaran dan ledakan tangki telah meningkat selama bertahun-tahun dan kecelakaan ini mengakibatkan cedera bahkan kematian. Tumpahan dan kebakaran tangki tidak hanya mengakibatkan polusi lingkungan, tetapi juga dapat mengakibatkan kerugian finansial dan dampak signifikan terhadap bisnis di masa depan karena reputasi industri.
Beberapa contoh kerusakan tangki adalah keretakan pada bendungan beton berkapasitas lima juta galon di Westminister, California, pada tanggal 21 September 1998 yang mengakibatkan kerugian yang hampir mencapai 27 juta dolar. Contoh yang lain adalah banyaknya tangki baja las tempat penyimpanan minyak di Alaska yang mengalami kebocoran dikarenakan oleh gempa tahun 1964. Hal yang sama juga terjadi di Padang yang disebabkan oleh Gempa Padang tanggal 30 September 2009.
Oleh karena itu, tangki harus direncanakan secara baik dengan mengacu kepada peraturan tangki yang sesuai guna menghindari kerugian akibat kerusakan tangki itu sendiri.
6   
Universitas Sumatera Utara

7   
2.2. Jenis – Jenis Tangki Storage tank atau tangki dapat memiliki berbagai macam bentuk dan tipe.
Tiap tipe memiliki kelebihan dan kekurangan serta kegunaannya sendiri.
2.2.1. Berdasarkan Letaknya 2.2.1.1. Aboveground Tank, yaitu tangki penimbun yang terletak di atas
permukaan tanah. Tangki penimbun ini bisa berada dalam posisi horizontal dan dalam keadaan tegak (vertical tank). Dapat dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan cara perletakan di atas tanah, yaitu tangki di permukaan tanah dan tangki menara. Ciri-ciri yang membedakan jenis tangki menara dengan tangki di permukaan tanah adalah bentuk bagian bawah tangki. Seperti yang telah tercatat dalam peraturan, bentuk bagian bawah tangki menara adalah bentuk revolusi sebuah bentuk cangkang yang tidak sempurna, ataupun kombinasi dari bentuk cangkang tersebut. Desain tangki dengan bagian bawah rata untuk tangki menara tidak akan memberikan hasil yang baik, dengan melihat bahwa bentuk dasar yang demikian akan menyebabkan dibutuhkannya balok penopang yang besar untuk menahan tekuk. 2.2.1.2. Underground Tank, yaitu tangki penimbun yang terletak di bawah permukaan tanah.
2.2.2. Berdasarkan Bentuk Atapnya 2.2.2.1. Fixed Roof Tank, dapat digunakan untuk menyimpan semua jenis produk,
seperti crude oil, gasoline , benzene, fuel dan lain – lain termasuk produk
Universitas Sumatera Utara

8   
atau bahan baku yang bersifat korosif , mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga volume 2000 m3, diameter dapat mencapai 300 ft (91,4 m) dan tinggi 64 ft (19,5 m). Dibagi menjadi dua jenis bentuk atap yaitu : 2.2.2.1.1. Cone Roof, jenis tangki penimbun ini mempunyai kelemahan, yaitu terdapat vapor space antara ketinggian cairan dengan atap. Jika vapor space berada pada keadaan mudah terbakar, maka akan terjadi ledakan. Oleh karena itu fixed cone roof tank dilengkapi dengan vent untuk mengatur tekanan dalam tangki sehingga mendekati tekanan atmosfer. Jenis tangki ini biasanya digunakan untuk menyimpan kerosene, air, dan solar. Terdapat dua jenis tipe cone roof berdasarkan penyanggga atapnya yaitu : a. Supported Cone Roof adalah suatu atap yang berbentuk menyerupai
konus dan ditumpu pada bagian utamanya dengan rusuk di atas balok penopang ataupun kolom, atau oleh rusuk di atas rangka dengan atau tanpa kolom. Pelat atap didukung oleh rafter pada girder dan kolom atau oleh rangka batang dengan atau tanpa kolom. b. Self-supporting Cone Roof adalah atap yang berbentuk menyerupai konus dan hanya ditopang pada keliling konus. Atap langsung ditahan oleh dinding tangki (shell plate). 2.2.2.1.2. Dome Roof adalah atap yang dibentuk menyerupai permukaan bulatan dan hanya ditopang pada keliling kubah.yang biasanya digunakan untuk menyimpan cairan kimia. Bentuk dari tangki tipe dome roof dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Universitas Sumatera Utara

9   
Gambar 2.1 - Tangki Fixed Dome Roof (Sumber : http://images.google.com/imgres?imgurl) 2.2.2.2. Floating Roof Tank, yang biasanya digunakan untuk menyimpan minyak mentah dan premium. Keuntungannya yaitu tidak terdapat vapour space dan mengurangi kehilangan akibat penguapan. Floating roof tank terbagi menjadi dua yaitu external floating roof dan internal floating roof. Bentuk dan tangki tipe floating roof dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah ini.
Gambar 2.2 - Tangki Floating Roof Tank (Sumber : http://www.fall-arrest.com/images/Floating-Roof-Tank-01.jpg)
2.2.3. Berdasarkan Tekanannya (Internal Pressure) 2.2.3.1. Tangki Atmosferik (Atmospheric Tank)
Terdapat beberapa jenis dari tangki timbun tekanan rendah ini, yaitu : 2.2.3.1.1. Fixed Cone Roof Tank digunakan untuk menimbun atau menyimpan
berbagai jenis fluida dengan tekanan uap rendah atau amat rendah (mendekati atmosferik) atau dengan kata lain fluida yang tidak mudah menguap.
Universitas Sumatera Utara

10   
Gambar 2.3 – Sketsa Fixed Cone Roof Tank (Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html)
Gambar 2.4 - Fixed Cone Roof with Internal Floating Roof (Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html) 2.2.3.1.2. Tangki Umbrella memiliki kegunaan yang sama dengan fixed cone roof. Bedanya adalah bentuk tutupnya yang melengkung dengan titik pusat meridian di puncak tangki. 2.2.3.1.3. Tangki Tutup Cembung Tetap (Fixed Dome Roof) memiliki bentuk tutup yang cembung dan ekonomis bila digunakan dengan volume > 2000 m3. Bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000 m3 (dengan D < 65 m). Kegunaannya sama dengan fixed cone roof tank.
Gambar 2.5 - Self Supporting Dome Roof (Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html)
Universitas Sumatera Utara

11    2.2.3.1.4. Tangki Horizontal dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat
penguapan rendah (low volatility), seperti air minum dengan tekanan uap tidak melebihi 5psi, diameter dari tangki dapat mencapai 12 feet (3,6 m) dengan panjang mencapai 60 feet (18,3 m).
Gambar 2.6 – Tangki Horizontal (Sumber : http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm#cylind) 2.2.3.1.5. Tangki Tipe Plain Hemispheroid digunakan untuk menimbun fluida
(minyak) dengan tekanan uap (RVP) sedikit dibawah 5 psi.
Gambar 2.7 – Tangki Tipe Plain Hemispheroid (Sumber : http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm#cylind) 2.2.3.1.6. Tangki Tipe Noded Hemispheroid digunakan untuk menyimpan fluida
(light naptha pentane) dengan tekanan uap tidak lebih dari 5 psi. 2.2.3.1.7. Tangki Plain Spheroid merupakan tangki bertekanan rendah dengan
kapasitas 20.000 barrel. 2.2.3.1.8. Tangki Floating Roof ditujukan untuk penyimpanan bahan-bahan yang
mudah terbakar atau mudah menguap. Kelebihan penggunaan internal floating roof ini antara lain: - Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi - Dapat mengurangi resiko kebakaran
Universitas Sumatera Utara

12    2.2.3.2. Tangki Bertekanan (Pressure Tank)
Pressure tank atau tangki bertekanan dapat menyimpan fluida dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan umumnya fluida yang disimpan adalah produk-produk minyak bumi. Terdiri dari beberapa jenis, yaitu : 2.2.3.2.1. Tangki Peluru (Bullet Tank) lebih dikenal sebagai pressure vessel berbentuk horizontal dengan volume maksimum 2000 barrel. Biasanya digunakan untuk menyimpan LPG, Propane butane, H2, ammonia dengan tekanan di atas 15 psig.
Gambar 2.8 – Tangki Peluru (Sumber : http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm#cylind) 2.2.3.2.2. Tangki Bola (Spherical Tank) merupakan pressure vessel yang
digunakan untuk menyimpan gas-gas yang dicairkan seperti LPG, LNG, O2, N2 dan lain-lain. Tangki ini dapat menyimpan gas cair tersebut hingga tekanan 75 psi. volume tangki dapat mencapai 50.000 barrel. Untuk penyimpanan LNG dengan suhu -190 (cryogenic) tangki dibuat berdinding ganda dimana di antara kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane foam. Tekanan penyimpanan di atas 15 psig.
Gambar 2.9 – Tangki Bola (Sumber : http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm#cylind)
Universitas Sumatera Utara

13    2.2.3.2.3. Dome Roof Tank digunakan untuk menyimpan bahan-bahan yang mudah
terbakar, meledak, dan mudah menguap seperti gasoline. Bahan disimpan dengan tekanan rendah 0,5 psi sampai 15 psig.
Gambar 2.10 – Dome Roof Tank (Sumber : http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm#bullet) 2.2.4. Berdasarkan Bentuk Tangki 2.2.4.1. Tangki Lingkaran (Circular Tank)
Tangki yang umum digunakan sebagai tempat penyimpanan adalah tangki yang berbentuk silinder. Tangki ini memiliki nilai ekonomis dalam perencanaan. Selain itu, dalam perhitungan teknisnya, momen yang terjadi tidak besar. 2.2.4.2. Tangki Persegi / Persegi Panjang (Rectangular Tank)
Bentuk silinder secara structural paling cocok untuk kostruksi tangki, tapi tangki persegi panjang sering disukai untuk tujuan tertentu, antara lain kemudahan dalam proses konstruksi. Desain tangki persegi panjang mirip dengan konsep desain tangki lingkaran. Perbedaan utama dalam konsep desain tangki persegi panjang dengan tangki lingkaran adalah momen yang terjadi, gaya geser dan tekanan pada dinding tangki. Sebagai contoh : Sludge Oil Reclaimed Tank pada Pabrik Minyak Kelapa Sawit.
Universitas Sumatera Utara

14   

Open Top  Tank

Gambar 2.11 – Tangki Rectangular Tank
Type of  Storage 
Tank

Fixed Roof  Tank

Floating  Roof Tank

Other Types

Cylindrical  Tank

Rectangular  Tank

Cone Roof  Tank

Dome Roof  Tank

Internal  Floating Roof

External  Floating Roof

Bullet Tank

Sphere Tank

Gambar 2.12 – Ilustrasi Jenis – Jenis Tangki yang Umum Digunakan

Universitas Sumatera Utara

15   
Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai tangki tanpa tutup (open top tank) berbentuk persegi panjang yang terbuat dari baja dan terletak di atas tanah.
2.3. Kriteria Perencanaan Tangki Persegi Panjang Berikut ini adalah peraturan standar yang digunakan dalam perancangan
tangki penimbun meliputi struktur dan beban-beban yang bekerja : 1. Perhitungan bottom plate, shell plate dan top edge stiffener berdasarkan ASME Paper A-71 Stress and Deflection of Rectangular Plates. 2. Perencanaan pendukung atap seperti rafter, girder, dan kolom disyaratkan sesuai dengan SNI 03-1729-2002 : Tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung. 3. Perhitungan efek gempa dan tekanan hidrodinamis tangki yang berisi cairan berdasarkan Bureau of Indian Standards IS 1893 (2002) Part 1 & 2: Liquid Retaining Tanks, ACI 350.3 (2001) and NZS 3106 (1986) 4. Perhitungan faktor respon spektrum tangki berdasarkan IBC 2000, International Building Code International Code Council. 5. Perhitungan untuk mengetahui waktu getar tangki terdapat pada Eurocode 8 (1998).
2.4. Pembebanan Beban-beban yang mungkin terjadi pada tangki adalah sebagai berikut : 1) Beban Mati (DL): berat sendiri tangki ataupun komponen-komponen tangki termasuk juga korosi yang diijinkan. 2) Tekanan luar rencana (Pe): tidak boleh lebih kecil dari 0,25 kPa dan melebihi dari 6,9 kPa.
Universitas Sumatera Utara

16   
3) Tekanan dalam rencana (Pi): besarnya tidak boleh melebihi 18 kPa. 4) Tes hidrostatik (Ht): beban yang terjadi ketika tangki diisi air sampai ke
batas ketinggian yang direncanakan. 5) Beban hidup atap minimum (Lr): sebesar 1 kPa pada daerah proyeksi
horizontal atap. Beban hidup atap minimum dapat ditentukan dengan ASCE 7, tetapi tidak kurang dari 0,72 kPa. 6) Beban gempa (E): beban yang mengakibatkan terjadinya gaya impulsive
dan gaya konvektif dari cairan di dalam tangki. 7) Salju (Beban akibat salju tidak akan diikutsertakan dalam tugas akhir ini
sebab tidak pernah terjadi salju di Indonesia). 8) Cairan yang disimpan (F): beban yang terjadi ketika tangki diisi cairan
dengan berat jenis yang telah direncanakan dan cairan tersebut diisi sampai batas ketinggian yang telah direncanakan. 9) Tekanan Percobaan (Pt): a. Untuk tekanan desain dan tes maksimum
Ketika tangki telah dibangun seluruhnya, tangki tersebut harus diisi dengan air sampai sudut tertinggi tangki atau sampai ketinggian air rencana, dan tekanan udara internal rencana harus diaplikasikan pada ruang tertutup diatas tinggi air dan dibiarkan selama 15 menit. Tekanan udara tersebut kemudian dikurangi menjadi sebesar satu setengah dari tekanan rencana, dan semua sambungan las diatas tinggi air harus diperiksa untuk mengecek adanya kebocoran. Lubang angin tangki harus diuji selama tes berlangsung atau setelah tes selesai dilaksanakan.
Universitas Sumatera Utara

17   
b. Untuk tangki berpondasi dengan tekanan desain sampai 18 kPa Setelah tangki diisi dengan air, badan tangki dan pondasi harus diperiksa keketatan sambungannya. Tekanan udara sebesar 1,25 kali tekanan rencana harus diaplikasikan pada tangki yang dipenuhi air sampai pada ketinggian air rencana. Tekanan udara kemudian dikurangi menjadi sebesar tekanan rencana, dan tangki lalu diperiksa kembali keketatan sambungannya. Sebagai tambahan, semua sambungan di atas batas air harus diperiksa dengan menggunakan soap film dan material lain yang sesuai untuk mendeteksi kebocoran. Setelah pemeriksaan, air harus dikosongkan dari tangki (dan tangki sedang dalam tekanan atmosfir), pondasi harus diperiksa keketatan sambungannya. Tekanan udara desain kemudian harus diaplikasikan pada tangki untuk pemeriksaan akhir pondasi.
10) Angin (W): Kecepatan angin rencana (V) adalah sebesar 190 km/jam (120 mph) dengan tekanan angin rencana pada arah horizontal sumbu tangki sebesar 1,44 kPa dan pada arah vertikal sumbu tangki sebesar 0,86 kPa.
Dalam Tugas Akhir ini, beban yang dipertimbangkan adalah beban mati, beban hidup (tekanan hidrostatik) dan beban gempa (tekanan hidrodinamis konvektif dan impulsif). 2.5. Persyaratan untuk Elemen-Elemen Tangki 2.5.1. Material
Pelat dan profil baja yang digunakan dalam perencanaan didasarkan atas ketersediaan material di pasaran dan dalam ukuran panjang yang ditentukan oleh
Universitas Sumatera Utara

18    kemudahan pengangkutan (delivery). Ukuran pelat baja yang sering digunakan pada tangki penimbun adalah 20 feet x 6 feet. Sedangkan profil baja yang digunakan pada tangki penimbun adalah profil baja siku untuk top angle, profil baja WF (Wide Flange) untuk rafter dan girder, serta profil pipa untuk kolom. Material yang dipakai dalam desain tangki ini adalah material yang direkomendasikan oleh API Std 650 yang secara kekuatan, dan komposisi kimia memenuhi persyaratan yang ditentukan oleh standar. American Society for Testing and Materials (ASTM) membagi baja dalam empat grades (A, B, C dan D) berdasarkan tegangan leleh dengan kisaran rendah dan menengah untuk carbon steel plates. Yang digunakan adalah baja dengan tekanan leleh (fy) adalah 390 MPa.
2.5.2. Pelat Atap Merupakan pelat yang menyusun cone roof dengan ketebalan minimum pelat
atap adalah 5 mm. Menurut API Std 650, slope atap untuk supported cone roof tidak lebih dari ¾ :12 inch atau lebih jika permintaan owner. Susunan dari pelat atap dapat dilihat pada Gambar 2.12
Gambar 2.13 - Arrangement of Roof Plate
Universitas Sumatera Utara

19    2.5.3. Rafter dan Girder
Rafter dan girder terbuat dari profil baja yang merupakan rangka atap tangki. Rafter harus diatur sedemikian hingga pada outer ring jarak rafter tidak lebih dari 2 meter, sedangkan jarak rafter pada inner ring tidak lebih dari 1,65 meter.
2.5.4. Top Angle Top Angle terbuat dari profil siku yang menempel pada sisi sebelah atas
course shell plate teratas. Kegunaan top angle adalah untuk memperkaku shell plates. Untuk tangki dengan atap tertutup, ukuran top angle tidak berdasarkan beban angin tetapi berdasarkan jenis atap yang direncanakan. Dimana atap diklasifikasikan menjadi dua kategori yaitu supported dan self supported. Menurut API Std 650 Para 3.1.5.9-c, ukuran top angle tidak kurang dari mengikuti ukuran berikut: untuk tangki diameter kurang dari 10,5 m ukuran top angle 50 x 50 x 5 mm; tangki diameter 10,518 m ukuran top angle 50 x 50 x 6 mm; diameter tangki lebih dari 18 m ukuran top angle 75 x 75 x 10 mm. Letak top angle dapat dilihat pada Gambar 2.13.
Gambar 2.14 - Top Angle Sumber : API Std 650
Universitas Sumatera Utara

20    2.5.5. Intermediate Wind Girder
Wind Girder diperlukan untuk menjaga bentuk dari tangki penimbun terutama pada saat menahan beban angin. Wind girder sangat diperlukan untuk jenis tangki penimbun dengan atap terbuka atau open top.
Untuk menentukan apakah wind girder diperlukan atau tidak untuk jenis atap selain open top tank maka harus dilakukan pemeriksaan dengan cara mengubah lebar aktual dari setiap shell course menjadi lebar transposed. Hasil penjumlahan dari lebar transposed dari setiap lapisan akan memberikan hasil dari tinggi transformed shell, dimana apabila tinggi transformed shell lebih besar dari tinggi maksimum maka wajib memasang wind girder dan sebaliknya apabila tinggi transformed shell lebih kecil maka tidak dibutuhkan wind girder.
Gambar 2.15 - Intermediate Wind Girder Sumber : API Std 650
2.5.6. Shell Plate (Pelat Dinding) Ketebalan pelat dinding yang digunakan sebaiknya lebih besar dari ketebalan pelat dinding rencana, termasuk penambahan korosi atau ketebalan berdasarkan test hidrostatis. Tetapi ketebalan dinding tidak boleh kurang dari yang disyaratkan pada Tabel 2.1 di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara

21   

Panjang nominal tangki

Tabel nominal pelat

(m) (mm)

60 10

Tabel 2.1. Ketebalan Shell plates Sumber : API Std 650

2.5.7. Pelat Dasar Tangki Ada dua jenis pelat dasar tangki yaitu annular plate dan bottom plate. a. Annular Plate Annular plate memiliki lebar radial minimal 24 inch (61 centimeter) dan proyeksi di bagian luar dinding minimal 2 inch (5 centimeter). b. Bottom Plate Sesuai dengan API Std 650, semua bottom plate memiliki ketebalan minimum yaitu ¼ inch (6,35mm) dengan lebar minimum 72 inch (183centimeter). Contoh gambar denah pelat dasar tangki dapat dilihat pada Gambar 2.15 di bawah ini

Gambar 2.16 - Denah Pelat Dasar Tangki
Universitas Sumatera Utara

22    2.6. Tekanan Air pada Tangki 2.6.1. Tekanan Hidrostatik
Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.
Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut: . .  .
P adalah tekanan hidrostatik (dalam Pascal); ρ adalah kerapatan fluida (dalam kilogram per meter kubik); g adalah percepatan gravitasi (dalam meter per detik kuadrat); h adalah tinggi kolom fluida (dalam meter); γ = ρ.g
Gambar 2.17 – Diagram Tekanan Hidrostatis
Universitas Sumatera Utara

23    2.6.2. Tekanan Hidrodinamis
Tekanan hidrodinamis merupakan tekanan air yang timbul saat terjadinya getaran atau guncangan (dalam hal ini gempa) sehingga menimbulkan dua gaya yang disebut gaya impulsif dan gaya konvektif. 2.6.2.1. Gaya impulsif
Gaya impulsif adalah gaya yang disebakan oleh massa cairan dalam tangki yang bergerak bersamaan dengan gerakan tangki akibat gaya gempa. Gaya Impulsif dihasilkan oleh massa cairan yang dekat ke dasar tangki. 2.6.2.2. Gaya Konvektif
Gaya Konvektif adalah gaya yang disebakan oleh massa cairan dalam tangki yang meyebabkan guncangan air di dalam tangki akibat gaya gempa. Gaya Konvektif dihasilkan oleh massa cairan yang dekat dengan permukaan tangki.
Universitas Sumatera Utara

   
BAB III
ANALISIS DAN DESAIN
3.1. Desain Geometri Tangki Tangki dengan permukaan rata, dimana bentuk ini kurang menguntungkan
dari segi mekanikal, biasanya hanya digunakan untuk tekanan hidrostatis yang kecil. Jumlah material yang diperlukan untuk tangki persegi panjang lebih banyak dibandingkan dengan tangki lingkaran dengan kapasitas yang sama. Bagaimanapun juga, kadang-kadang penggunaan tangki persegi panjang lebih disukai karena fabrikasi yang mudah dan pemanfaatan lokasi yang baik.
Tangki yang tidak berpengaku tidak melebihi kapasitas 1 m3, dan tangki dengan pengaku dengan kapasitas 4 m3. Untuk tangki yang lebih besar, penggunan tie-rod lebih disarankan untuk alasan keekonomisan. Dalam tugas akhir ini, tangki yang akan direncanakan memakai pengaku baja siku, karena kemudahan fabrikasi dibandingkan penggunaan tie-rod.
Jika semua ukuran sisi tangki sama, maka panjang dari setiap sisi, yaitu :    √
Rasio yang lebih cocok : Sisi Memanjang : 1,5 B; Sisi Melebar : 0,667 B
3.2. Desain Tangki Persegi Panjang
Rumus yang digunakan dalam perencanaan ini mengacu kepada defleksi maksimum yang diijinkan; Δ = ta / 2, dimana ta menunjukkan ketebalan pelat sisi.
24   
Universitas Sumatera Utara

25  

Ratio, B/L or H/L Constant, Constant, α

0,25 0,286 0,333 0,024 0,031 0,041 0,00027 0,00046 0,00083

0,4 0,056 0,0016

0,5 0,08 0,0035

0,667 0,116 0,0083

Ratio, B/L or H/L Constant, Constant, α

1,0 0,16 0,022

1,5 0,26 0,043

2,0 0,34 0,060

2,5 0,38 0,070

Tabel 3.1. Tabel Koefisien α and β Keterangan :

3,0 0,43 0,078

3,5 0,47 0,086

4,0 0,49 0,091

H = Tinggi tangki (m)

L = Panjang tangki (m)

B = Lebar tangki (m)

3.2