Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah (ATPW), Surabaya, 11 Juli 2012, ISSN 2301-6752

Manajemen dan Rekayasa Struktur C-113

PERANCANGAN STRUKTUR SILO

NUR AHMAD HUSIN1, IBNUPUDJI RAHADJO

Email:

2

Dosen Diploma Teknik Sipil FTSP-ITS, Surabaya

husinits@gmail.com Abstrak Struktur silo merupakan bangunan pada umumnya dipergunakan untuk penyimpanan bahan-bahan granular seperti semen, pasir, tanahliat dan lain-lain. Perancangan struktur silo ini dibuat dan dibangun dengan fungsi utama adalah sebagai tempat penyimpanan semen sebelum pendistribusian kewilayah-wilayah sekitarnya. Perancangan struktur silo menggunakan material beton bertulang dan baja. Material beton bertulang dipergunakan mutu K-350 dan mutu baja tulangan dipergunakan fy 300 MPa. Material beton bertulang dipergunakan pada elemen dinding silo, balok dan kolom. Material baja untuk lantai elevasi +5.500 dan +9.000 dipergunakan material baja dengan mutu BJ-37 sedangkan untuk struktur Cone dipergunakan baja mutu BJ-41. Bentukstruktur silo dalam perancangan ini berbentuk bulat. Beban-beban yang bekerja dalam perancangan struktur silo meliputi beban mati, beban hidup, beban gempa dan beban temperature. Lokasi dibangunnya silo tersebut masuk di wilayah kegempaan zone 5 dengan beban temperature pada silo dirancang 70o

Hasil rancangan struktur silo diperoleh diameter silo 20000 mm, elevasi puncak silo +44,800. Ketebalan dinding silo 400 mm, kolom utama berukuran 2000 x 3000 mm. Pile Cap 35600 x 34400 x 2700 dengan tiang pancang diameter 450 mm dan 600 mm

Kata kunci Struktur Silo, Perancangan

C.

I. PENDAHULUAN

Tempat untuk menyimpan bahan granular terdiri dari dua jenis utama silo dan bunker. Perbedaan penting antara keduanya adalah dalam perilaku bahan disimpan. Perbedaan perilaku dipengaruhi oleh geometri dan karakteristik dari bahan yang disimpan. Tekanan material pada dinding dan lantai biasanya ditentukan oleh salah satu metode untuk silo atau bunker.

Silo dan bunker dibuat dari bermacam-macam material struktur. Beton merupakan material yang sering dipakai untuk kedua struktur tersebut. Beton dapat memberikan perlindungan yang diperlukan untuk bahan disimpan, memerlukan sedikit perawatan, yang estetis, dan relatif bebas dari bahaya

struktural tertentu (seperti tekuk atau berubah bentuk/penyok) yang mungkin terjadi pada silo atau bunker dengan bahan tipis.

Silo dan bunker terdiri dari bermacam-macam bentuk baik tunggal ataupun grup. Banyak silo besar mengalami keruntuhan. Beberapa kemungkinan penyebab dari keruntuhan bias diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Kesalahan disain, meliputi salah dalam

pembebanan, kegagalan dalam mempertimbangkan kombinasi pembebanan kritis dan kesalahan detailing.

2. Kesalahan konstruksi, seperti salah penempatan atau mengurangi baja

mailto:husinits@gmail.com

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah (ATPW), Surabaya, 11 Juli 2012, ISSN 2301-6752

Manajemen dan Rekayasa Struktur C-114

tulangan, control kualitas beton yang jelek

3. Kesalahan operasional, meliputi perubahan dari material yang disimpan, atau akibat operasional bias memberikan beban lateral takterduga pada silo.

II. PERTIMBANGAN DISAIN

Proses perancangan untuk struktur silo memperhatikan 2 hal yakni dari segi fungsi dan struktural. Disain fungsi harus berdasarkan volume kapasitas silo, perlindungan yang tepat dari material yang disimpan, dan metode pengisian dan pengosongan silo. Pertimbangan struktur adalah stabilitas, kekuatan dan control dari lebar retak dan lendutan. Beban-beban yang dipertimbangkan meliput i : 1. Beban mati dari berat sendiri struktur silo 2. Beban hidup sebagai berikut :

a. Gaya-gaya akibat material yang disimpan

b. Beban akibat pengisian dan pengosongan silo

c. Beban Angin d. Beban gempa pada struktur dan

material yang disimpan. 3. Beban tempratur dari material

III. PROPERTIES MATERIAL

Properties material yang akan disimpan di dalam silo berpengaruh pada intensitas beban tekanan. Pada saat operasional aliran material harus mempertimbangkan pemilihan bentuk dan ukuran outlet dantipe system unloading.

Tabel1 menunjuk kanpropertis material yang umumnya disimpan di silo. Nilai tersebut bias digunakan jika material yang akan disimpan di silo tidak dilakukan pengetesan.

Tabel1: Tipikal properties disain material granular

Material Weight lb/cu ft (kg/m3

Angle of

Repose (

) o

Coefficient of Friction

c) Against

Concrete Against

Steel Cement, Portland

100 (1600)

25 0,466 0,30

Cement, Clinker

88 (1410)

33 0,60 0,30

Peas 50 (800) 25 0,296 0,263 Wheat 50 (800) 25 0,444 0,414 Beans 46 (740) 31,5 0,442 0,366 Barley 39 (620) 37 0,452 0,376 Corn 44 (700) 27,5 0,423 0,374 Oats 28 (450) 28 0,466 0,412 Sugar

Granular 63

(1000) 35 0,431

Sand Dry 100

(1600) 35 0,70 0,50

Sand Moist 113

(1810) 40 0,65 0,40

Sand Saturated

125 (2000)

25 0,45 0,35

Flour 38 (610) 40 0,30 0,30 Lime

(burned pebbles)

56 (900) 35 0,50 0,30

Lime Powder

44 (700) 35 0,50 0,30

Coal, Bituminous

50-65 (800-1040)

32-42 0,50 0,30

Coal, anthracite

60-70 (960-1120)

24-35 0,50 0,30

Coke 38 (600) 40 0,80 0,50

Gravel Dry 113

(1810) 35 0,45

Gravel Wet 125

(2000) 25 0,40 0,75

Manganase Ore

125 (2000)

40

Iron Ore 165

(2640) 40 0,50 0,364

Clay Dry 106

(1700) 40 0,50 0,70

Clay Damp 113

(1810) 25 0,30 0,40

Clay Wet 138

(2200) 15 0,20 0,30

Lime burned fine

57 (910) 35 0,50 0,30

Lime burned coarse

75 (1200)

35 0,50 0,30

Gypsum in lumps,

limestone

100 (1600)

40 0,50 0,30

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah (ATPW), Surabaya, 11 Juli 2012, ISSN 2301-6752

Manajemen dan Rekayasa Struktur C-115

Pada perancangan struktur silo dipergunakan MutuBetok K-350 dan Mutu Baja fy = 300 MPa. Semua baja dipergunakan mutu baja BJ-37 kecuali untuk Cone dipergunakan Mutu Baja BJ-41 IV. PERANCANGAN SILO

a. Dimesi Silo

Pada perancangan silo ini direncanakan

untuk penyimpanan material semen dengan kapasitas silo rencanaa dalah 10.000 ton dengan bentuk lingkaran. Dengan kapasitas silo rencana tersebut di dalam penentuan dimensi silo berdasarkan perumusan empiris yakni dikenal 2 pendekatan :

a. Oleh Dishinger, b. Oleh Soviet code,

untuk silo lingkaran

untuk silo kotak Dalam perancangan silo direncanakan diameter (D) silo bagian dalam sebesar 18.300 mm dengan tinggi (H) silo sebesar 44.800 mm sebagaimana tampak pada Gambar 1,

VI

VI

VV

B FC D GE

1

2

3

B''' C'' F''

4

2''

2'

Gambar1a: Denah Silo Elevasi +9.900

+ 5.500

0.000

+ 44.800

+ 10.500

Gambar1b:Tampak Silo

Setelah ditentukannya bentuk dan

dimensi silo selanjutnya dilakukanlah pemodelan struktur silo sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 1a dan 1b sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2 berikut,

Gambar2 : Pemodelan Struktur Silo

b. Perhitungan beban pada silo b.1. Beban pada dinding silo

Beban-beban static yang bekerja pada dinding silo meliputi beban tekanan baik dalam arah lateral dan dalam arah vertical yang mengacu pada metode Reimbert dan Jansses. Gambaran persamaan Reimbert dan Jansson ditunjukkan pada Gambar3. Tekanan static vertical Metode Janssen pada kedalamam Y dari permukaan adalah :

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah (ATPW), Surabaya, 11 Juli 2012, ISSN 2301-6752

Manajemen dan Rekayasa Struktur C-116

(1)

Sementara itu tekanan statik lateral pada

kedalaman Y adalah :

....(2)

Dimana k diasumsikan sebagai :

..(3)

Pada persamaan 1, R adalah radius

hidraulik (luas/keliling) dari penampang sisi dalam silo.

Untuk silo lingkaran

Sementara itu tekanan static vertical terhadap bidang miring sebesar,

.(4)

Dan gaya geser permukaan bias diambil sebesar,

......(5) Berikut merupakan variable silo untuk penyimpanan Portland Cement, = Angle of repose (PC)= 25 = Coeff of friction to Concrete= 0,466

o

= Coeff of friction to Steel = 0,30 = Weight/Volume= 1,20 t/m3 R = Hydraulic radius= 5 m D = Diameter of Silo= 20 m k = (1-sin)/(1+sin)= 0,406 Cd = Overpressure factor = angle of silo bottom = 10o = Angle of conus chamber= 60H = 29 m

o

hh = D/2.tan = 1,77 m

Gambar3 :

Dimensi Silo untuk menggunakan Persamaan Reimbert dan Janssen

Adapun besaran faktor Cd berdasarkan perumusan Reimbert dan Janssen ditunjukkan pada Gambar4. Tampak pada Gambar 4 besarnya tekanan pada silo baik lateral Maupun verikal bertambah besar seiring dengan bertambahnya kedalaman silo terhadap posisi atap silo. Persamaan 1 sampai dengan persamaan 5 merupakan persamaan tekanan statik. Selama proses pengisian dan pengosongan pada struktur silo besarnya tekanan kemungkinan akan bertambah. Penambahan tekanan ini disebut pen