ANALISA KELELAHAN RANTAI JANGKAR DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

Transkripsi

1 ANALISA KELELAHAN RANTAI JANGKAR DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA Muhaad Hizrian Hutaa, Hartono Yudo, Muhaad Iqbal 1) 1) Progra Studi S1 Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Eail : HizrianHutaa@gail.co Abstrak Jangkar didesain untuk ebatasi gerak kapal pada saat waktu labuh di pelabuhan ataupun di laut lepas, agar kapal tetap pada kedudukannya eskipun endapatkan gaya dari luar (angin,arus,gelobang) aupun gaya dari dala (uatan) yang terjadi secara berulang ulang pada saat anchoring aupun saat proses loading-offloading uatan. Penelitian ini bertujuan untuk enganalisa kelelahan rantai yang enghubungkan antara jangkar dan kapal dengan 4 variasi beban lingkungan yang diakibatkan oleh heaving serta beban internal kapal dan beban hidrostatik sehingga didapatkan nilai fatigue life dari rantai tersebut dengan Finite Eleent Method (FEM). Analisa yang digunakan adalah analisa beban dinais yang erupakan beban aksial, beban inial, beban rata-rata dan beban aplitudo. Berdasarkan beban tersebut didapatkan stress aksial sebesar 681 Mpa, stress inial 89,9 Mpa, stress rata-rata 385 Mpa dan stress aplitudo sebesar 298 Mpa, yield strength aterial yang dipakai sebesar 760 Mpa. Dala proses analisa penelitian ini enggunakan software MSC Nastran Patran untuk endapatkan tegangan dari variasi beban dan MSC Fatigue untuk endapatkan siklus terpendek dari 4 variasi tegangan dinais tersebut, didapatkan hasil life cycle paling kritis sebanyak 7,24x10 3 cycle. Kata kunci : Rantai Jangkar, Heaving, Analisa Kelelahan, FEM, Fatigue Life Abstract Anchor is designed to constraint ship otion when anchoring at the harbor or sea, in order to keep ship still in the initial position althought the ship obtain external force fro environent as well as internal force fro the ship s load itself that happen repeatedly when anchoring or loadingoffloading process. This research s purpose focus to analyze chain fatigue that connecting the anchor with the ship with environental load that caused by heaving otion and internal load variation and hydrostatic load to get a result as a fatigue life of the chain with using finite eleent ethod (FEM). Analysis that used in this research is dynaic load that consist of axiu load, iniu load, interediate load and aplitude load. Based on the loads, the axiu stress is 681 Mpa, iniu stress is 89,9 Mpa, interediate stress is 385 Mpa, aplitude stress is 298 Mpa, yield strength of aterial that used is 760 Mpa. In the analysis process, this research using MSC Nastran Patran to obtain stress fro variation of loads and MSC Fatigue to obtain the shortest cycle fri 4 variation of stresses above, with result the ost critical life cycle are 7,24x10 3 life cycle.value of str Keywords : Anchor Chain, Heaving, Fatigue Analysis, FEM, Fatigue Life analysis of both these odeling. For 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia adalah salah satu negara kepulauan yang eiliki luas laut elebihi daratan. Kurang lebih terdapat pulau, yang letaknya secara geografis sangat strategis karena berada pada posisi silang, yakni diantara benua Asia dan Australia serta diantara Saudera Hindia dan Pasifik. Potensi laut di Indonesia dapat dianfaatkan secara optial untuk eningkatkan kesejahteraan bangsa.. Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

2 Untuk engoptialkan potensi ariti Indonesia dibutuhkan arada kapal yang eiliki perfora dan safety yang upuni untuk enghadapi lautan dala berbagai kondisi. Naun sapai sekarang asih banyak arada kapal Indonesia yang kurang eentingkan safety dari kapalnya sendiri sehingga enibulkan kecelakaan yang berakibat kerugian yang lebih besar bagi peilik kapal. Berdasarkan statistik yang diiliki Ditjen Hubla terdapat 736 kecelakaan kapal yang terjadi pada perairan Indonesia pada tahun [8] Sebanyak 291 kasus disebabkan oleh faktor teknis seperti desain kapal yang tidak sesuai standarisasi aupun aintenance dari perangkat dari siste-siste di kapal yang tidak dijadwalkan dan diabaikan begitu saja selaa kapal asih bisa berjalan. Salah satu syste pendukung yang sering diabaikan tersebut adalah siste ooring yang eiliki koponen utaa jangkar beserta rantainya yang engakibatkan beberapa kecelakaan seperti putusnya rantai jangkar pada KT Toa pada april 2013 atau KT Ise 5 dan 6 pada juli 2013 sila dan enyebabkan kapal terbawa arus keudian terdapar. Salah satu kerusakan terhadap jangkar beserta rantainya sendiri disebabkan oleh setiap kali jangkar diturunkan aka jangkar tersebut akan terkena berbagai beban lingkungan dari lautan sehingga laa kelaaan akan terjadi fatigue atau kelelahan karena adanya beban dinaik yang terjadi secara berulang-ulang dala jangka waktu yang laa. Hal ini lah yang enjadi suatu alasan engapa analisa kelelahan rantai jangkar perlu dilakukan sehingga operabilitas dan keselaatan siste dapat tetap terjaga. Salah satu cara untuk elakukan analisa kelelahan pada rantai jangkar ini dengan enganalisa respon struktur untuk desain data lingkungan isalnya gelobang signifikan 10 tahun, kecepatan angin 10 tahun, dan arus 10 tahun. 1.2 Ruusan Masalah Dengan eperhatikan pokok perasalahan yang terdapat pada latar bealakang, aka dapat diabil beberapa ruusan asalah sebagai berikut. 1. Menghitung tegangan total yang diakibatkan oleh beban lingkungan aksial, inial, rata-rata dan aplitudo pada rantai jangkar. 2. Menghitung Fatigue life dari rantai yang digunakan. 1.3 Batasan Masalah Batasan asalah digunakan sebagai arahan serta acuan dala penulisan tugas akhir sehingga sesuai dengan perasalahan serta tujuan yang diharapkan. Adapun batasan perasalahan yang dibahas dala tugas akhir ini adalah: 1. Perhitungan tegangan didasarkan pada beban aksial, inial, rata-rata dan aplitudo yang terjadi pada rantai kapal. 2. Analisa dan pengolahan data enggunakan software Nastran dan software Patran. 3. Tidak dilakukan uji aterial rantai di laboratoriu. 4. Tidak encari nilai Strain Life dari rantai 5. Tegangan diasusikan bersifat uniaksial II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jangkar dan Perlengkapannya Jangkar (Anchor) erupakan bagian dari siste tabat kapal (ooring syste), terasuk Chain (rantai jangkar), Rope (tali), Chain locker (kotak rantai) dan windlass (esin penarik jangkar). Jangkar dan perlengkapannya adalah susunan yang kopleks dari bagian-bagian dan ekanisenya. Kegunaan jangkar ialah, untuk ebatasi gerak kapal pada waktu labuh di pelabuhan aupun laut lepas, agar kapal tetap pada kedudukannya, eskipun endapat tekanan oleh arus laut, angin, gelobang dan sebagainya.[5] Peilihan perlengkapan kapal seperti jangkar, rantai jangkar dan alat alat tabat lainnya tergantung dari angka penunjuk (equipent nuber) yang diatur oleh beberapa klasifikasi. [9] Menurut BKI 2014 Volue II Section 18 B.1 Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

3 (1) Diana : D = Displaceent (Ton) B = Lebar Kapal (M) h = Free Board + Tinggi Superstructure A = Luas bidang lateral dari badan dan bangunan atas yang berada di atas garis air 2.2 Beban Lingkungan Beban lingkungan epengaruhi gerakan kapal saat beroperasi (Anchor let go aupun offloading), sehingga dari karakteristik gerakan kapal tersebut dapat enibulkan gaya yang terjadi pada rantai kapal. Secara uu beban lingkungan yang epengaruhi gerakan atau otion dari kapal yang selanjutnya enyebabkan adanya gaya pada rantai kapal adalah beban gelobang, angin, dan arus. 2.3 Seakeeping Seakeeping adalah gerakan yang dipengaruhi oleh gaya-gaya luar yang disebabkan oleh kondisi air laut. Faktor luar yaitu ikli yang tidak endukung dan engakibatkan gelobang besar. Dala eperoleh perlakuan dari gelobang kapal engalai dua jenis gerakan yaitu : 1. Gerakan Rotasi, gerakan ini erupakan gerakan putaran eliputi : - Rolling, - Pitching, - Yawing, 2. Gerakan Translasi (Linier), gerakan ini erupakan gerak lurus beraturan sesuai dengan subunya, eliputi : - Surging, - Swaying, - Heaving, 2.4 Response Aplitude Operator Respon gerakan kapal terhadap gelobang reguler dinyatakan dala RAO, diana RAO adalah rasio antara aplitudo gerakan kapal baik translasi aupun rotasi terhadap aplitudo gelobang pada frekuensi tertentu[6]. Respon gerakan RAO untuk gerakan translasi : RAO = (/) (2) Untuk endapatkan respon gerakan kapal terhadap gelobang acak dapat digabarkan dengan spektru respon. Persaaan spektru respon adalah : S ζr (ω) = RAO 2 x S ζ (ω) (3) 2.5 Spektru Gelobang Spektru gelobang yang digunakan dala penelitian ini adalah Bretschneider atau ITTC dengan dua paraeter yaitu tinggi gelobang signifikan (H s ) dan periode rata-rata (T av ), dengan persaaan : S ITTCζ (ω) = (4) Diana : ω = frekuensi gelobang (rad/det) A = B = Spektru gelobang yang dihasilkan sangat bergantung pada nilai frekuensi gelobang. Akibat adanya pengaruh kecepatan kapal dan sudut datang gelobang, aka frekuensi gelobang insiden (ω w ) akan berubah enjadi frekuensi gelobang papasan (ω e ), gelobang tersebut yang digunakan untuk enghitung gelobang papasan (S e ). Dengan persaaan : ω e = ω (1- ) (5) diana : ω e = Frek. Gelobang papasan (rad/det) ω w = Frek. Gelobang (rad/det) V = kecepatan kapal (/s) g = Percepatan gravitasi (9.81 /s 2 ) 2.6 Root Mean Square RMS erupakan luasan kurva di bawah kurva spectru respon yang dinyatakan dala 0, dengan persaaan : Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

4 0 = (6) jika nilai RMS dari asing-asing aplitude gerakan (ζ) dinyatakan dala aka dinyatakan dala persaaan : (ζ) av = (7) Keudian untuk endapatkan aplitude signifikan atau atau disebut dengan rata-rata dari 1/3 aplitude tertinggi dinyatakan denga persaaan : (ζ) s = 2 (8) 2.7 Teori Elastisitas Menurut Szilard (1989), Teori Elastisitas erupakan cabang dari fisika ateatis yang engkaji hubungan gaya, perpindahan, tegangan, regangan, dan beda elastis. Bila suatu pejal di bebani gaya dari luar, benda tersebut akan berubah bentuk / berdeforasi, sehingga tibul tegangan dan regangan dala. Perubahan bentuk ini tergantung pada konfigurasi geoetris benda tersebut dan ekanis bahannya. Teori Elastisitas enganggap bahan bersifat hoogen dan Isotropik, dengan deikian sifat ekanis bahan saa dala segala arah Tegangan Menurut Popov (1984), pada uunya tegangan adalah gaya dala yang bekerja pada luasan yang kecil tak hingga pada sebuah potongan dan terdiri dari beraca-aca besaran dan arah. Suatu tegangan tertentu yang dianggap benar-benar bertitik tangkap pada sebuah titik, secara ateatis didefinisikan sebagai : (9) Diana F adalah gaya dan A adalah luas penapang. [7] Regangan Menurut Popov (1984), perpanjangan per satuan luas disebut regangan (strain). Ia adalah besaran yang tidak berdiensi, tetapi lebih baik kita eberinya eiliki diensi eter per eter atau /. Kadang-kadang regangan diberikan dala bentuk persen. Secara ateatis dapat didefinisikan sebagai : (10) diana adalah panjang total dan L adalah panjang awal Fatigue Fatigue adalah salah satu jenis kerusakan/kegagalan yang diakibatkan oleh beban dinais yang terjadi secara berulangulang. Ada 3 fase didala kerusakan akibat fatigue yaitu ; perulaan retak (crack initiation), perabatan retak (crack propagation) dan patah static (fracture).[2] Forasi dipicu oleh inti retak yang dapat berawal dari lokasi yang paling leah keudian terjadi pebebanan bolak balik yang enyebabkan plastisitas lokal sehingga terjadi perabatan retak hingga encapai ukuran retak kritis dan akhirnya gagal. Kerusakan jenis ini paling banyak terjadi didunia teknik yaitu kirakira 90% dari seua kerusakan/kegagalan yang sering terjadi.[1] Tiga siklus uu yang dapat enunjukkan suatu siklus tegangan fatigue yaitu yang pertaa adalah fluktuasi tegangan terjadi ulai dari tegangan rata-rata nol dengan aplitude yang konstan. Yang kedua yaitu fluktuasi tegangan diulai diatas garis rata-rata nol dengan aplitude konstan. Dan yang ketiga fluktuasi tegangan yang acak/rando. Gabar 1. Tiga tipe uu pebebanan pada siklus fatigue σ ax : Tegangan aksiu dala siklus [N/2] siklus σ in : Tegangan iniu dala [N/2] σ : Tegangan rata-rata ( ) [N/2] Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

5 σ : Tegangan rata-rata ( ) [N/2] Besarnya tegangan rata-rata yang bekerja akan enentukan terhadap besarnya tegangan aplitudo yang diijinkan untuk encapai suatu uur lelah tertentu. Bila tegangan rata-rata saa dengan 0 atau rasio tegangan saa dengan -1, aka besarnya tegangan aplitudo yang diijinkan adalah nilai batas lelahnya (Se). Dengan deikian jika tegangan rata-ratanya seakin besar aka tegangan aplitudonya harus diturunkan. Hal ini terlihat pada alternatif diagra Goodan. Tabel 1.Persaaan dan koordinat perpotongan pada kuadran ke-1 untuk Goodan dan kriteria kegagalan lainnya Kurva S-N Data fatigue biasanya disajikan dala kurva tegangan dan siklus, diana tegangan adalah S dan siklus adalah N. Julah siklus adalah siklus ulai dari pengintian retak saa di perabatan retak. Bila tegangan turun aka julah siklus untuk terjadi kegagalan enjadi naik, sedangkan bila tegangan naik aka julah siklus enjadi berkurang. Pada baja sebagai ferrous alloy, terdapat batas tegangan diana kegagalan fatigue tidak terjadi atau terjadi pada siklus yang aat panjang (infinite). Nilai batas tersebut terlihat sebagai suatu aiptotik yang enunjukkan nilai fatigue liit atau endurance liit. Endurance liit adalah tegangan diana tidak terjadinya kegagalan atau fracture didala range 10 7 cycles. Berbeda dengan aterial nonferrous seperti paduan aluiniu dan lainnya tidak eiliki fatigue liit. Untuk elihat perbedaaan antara kedua paduan tersebut dapat ditunjukkan pada Gabar.3. Dengan eahai karakteristik suatu konstruksi atau koponen esin yang engalai fatigue, aka suatu perencanaan atau desain perlu dipertibangkan dari aspek endurance liit suatu aterial.[4] Gabar 2. Kurva S N untuk baja dan aluuniu 2.8 Faktor Keaanan (Safety Factor) Faktor keaanan adalah faktor yang enunjukkan tingkat keapuan suatu bahan teknik dari beban luar, yaitu beban tekan aupun tarik. Gaya yang diperlukan agar terjadi tingkat optial bahan di dala enahan beban dari luar sapai akhirnya enjadi pecah disebut dengan beban ultiat (ultiate load). Faktor keaanan dapat diruuskan enjadi : FS (11) Ultiate III. METODOLOGI 3.1 Data Prier Data prier erupakan data terpenting yang dibutuhkan dala proses analisa tugas akhir ini Data ukuran utaa kapal perintis 500 GT Dirjen Perhubungan Laut. LOA (Length Overall) : LPP (Length Between Perpendicular) : B (Breadth) : H (Height) : 4.20 T (Draft) : 2.85 ijin Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

6 knot Vs (Service Speed) : Data aksial dan inial kondisi beban lingkungan selaa 1 tahun terakhir di perairan lepas pantai barat Natuna dari Balanak Field Developent. [3] Kecepatan angin (ax) : 19,6 /s Kecepatan angin (in) : 13,3 /s Tinggi gelobang signifikan (ax): 2,9 Tinggi gelobang signifikan (in) : 2,9 Spectral puncak periode (ax) : 9,1 s Spectral puncak periode (in) : 5,4 s Puncak periode aksial : 7,5 s Puncak periode inial : 15,5 s Kecepatan arus (ax) : 0,7 /s Kecepatan arus (in) : 0,4 /s 3.2 Diagra Alir Metodologi penelitian adalah kerangka dasar dari tahapan penyelesaian tugas akhir. Metodologi tersebut encakup seua kegiatan yang akan dilaksanakan untuk eecahkan asalah atau elakukan proses analisa terhadap perasalahan tugas akhir ini. Tahapannya digabarkan dala flowchart berikut: Gabar 3. Diagra Alir Penelitian IV. PEMBAHASAN 4.1. Pebuatan Model Perodelan rantai dibuat berdasarkan perhitungan perlengkapan kapal yang diatur oleh BKI 2014 Volue II Section 18 B.1 dengan ruus sebagai berikut : diana : D = Displaceent (Ton) = 943,1 Ton (diabil dari Maxsurf) B = Lebar Kapal (M) = 10.4 h = Free Board + Tinggi Superstructure = 9,45 A = Luas bidang lateral dari badan dan bangunan atas yang berada di atas garis air = 694, Z = 362,19 dengan elihat table 18.2 pada BKI volue II section 18, aka didapat ukuran chain dengan diaeter 60, panjang 405, dan berat 27 kg. Perodelan dibuat enjadi satu odel dengan variasi beban lingkungan aksial, Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

7 inial, rata-rata dan aplitudo sebagai beban dinais untuk elihat fatigue rantai. Gabar 4. Perodelan 2D rantai Gabar 5. Perodelan 3D rantai 4.2 Perhitungan Gaya Perhitungan besar gaya eksternal (gaya hidrostatik air laut dan gaya dari lingkungan) dan gaya internal (uatan dan konstruksi) diperlukan untuk enentukan pebebanan pada perodelan kapal yang telah dibuat Gaya Hidrostatik Air Laut Gaya Hidrostatik Maksial P = ρ g h F = P x WSA = assa jenis air laut (1025 kg/ 3 ) = percepatan gravitasi (9,8 /s 2 ) = sarat penuh (2,85 ) WSA = luasan perukaan kapal dibawah air WSA = 597,546 2 = 1025 x 9,8 x 2,85 = 28628,25 Pa F ax = 28628,25 x 597,546 = ,27 N Gaya Hidrostatik Minial P = ρ g h F = P x WSA = assa jenis air laut (1025 kg/ 3 ) = percepatan gravitasi (9,8 /s 2 ) = sarat kosong (1,33 ) WSA = luasan perukaan kapal dibawah air WSA = 400,28 2 = 1025 x 9,8 x 1,33 = 13359,85 Pa F in = 13359,85 x 400,28 = ,75 N Gaya Hidrostatik Rata-Rata F int =(F ax + F in )/2 =( , ,75)/2 = N Gaya Hidrostatik Aplitudo F var = (F ax - F in )/2 = ( , ,75)/2 = ,76 N Gaya Beban Lingkungan Gaya lingkungan yang dipakai adalah gaya dari beban gelobang pada saat terjadi heaving yang didapatkan dari hasil RAO dari Ansys AQWA V 14.0 per tinggi gelobang. Gabar 6. Grafik spectru response heave 1,0 M Gabar 7. Grafik spectru response Heave 2,9 M Dari grafik di atas didapatkan hasil aplitude significant sebesar (ζ) smaksial = = 20157,22 N (ζ) sminiu = = N (ζ) srata-rata = (Hs aksial + Hs inial)/2 = (20157,22 N ,288 N)/2 = 13216,254 N (ζ) saplitudo = (Hs aksial Hs inial)/2 = (20157,22 N ,288 N)/2 = 6940,96 N Beban Internal Internal Maksial Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

8 = Displaceent x gravitasi = Displaceent (943,1 Ton) = percepatan gravitasi (9,8 /s 2 ) F ax = x 9,8 = N Internal Minial F = Massa LWT x gravitasi Lwt = LightWeight Tonnage (443,1 Ton) g = percepatan gravitasi (9,8/s 2 ) F in = x 9,8 = N Internal Rata-Rata F int = (Fax + Fin)/2 = ( )/2 = N Internal Aplitudo F var = (Fax - Fin)/2 = ( )/2 = N Gaya Berat Jangkar F = Massa Jangkar x gravitasi = 3540 x 9,8 = N 4.3 Kondisi Pebebanan Kondisi pebebanan yang akan dilakukan penulis berjulah epat yakni kondisi beban aksiu, iniu, rata-rata dan aplitudo dari asing-asing gaya yang sudah direncanakan. Gaya hidrostatik aksial : ,27 N Gaya hidrostatik inial : ,758 N Gaya hidrostatik rata-rata: N Gaya hidrostatik aplitudo : ,76 N Gaya internal aksial : N Gaya internal inial : N Gaya internal rata-rata: N Gaya internal aplitudo: N Gaya Heaving aksial : 20157,22 N Gaya Heaving inial: N Gaya Heaving rata-rata: 13216,25 N Gaya Heaving aplitudo: 6940,96 N Gaya berat jangkar : N Gabar 8. Kondisi Pebebanan Gabar 9. Siklus Beban Hidrostatis Gabar 10. Siklus Beban Internal Gabar 11. Siklus Beban Akibat Heaving 4.4 Analisa Kekuatan Tahap ini dilakukan untuk enghitung nilai stress tertinggi pada aterial pada saat pebebanan dilakukan. Dengan dasar ruus : Pada setiap pebebanan akan dilakukan dua analisa yaitu analisa pada rantai jangkar Analisa Pada rantai dengan beban aksiu Gabar 12. Hasil Running beban aksial pada rantai Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

9 4.4.2 Analisa Pada rantai dengan beban iniu Gabar 13. Hasil Running beban inial pada rantai Analisa Pada rantai dengan beban rata-rata Tegangan terbesar yang terjadi sebesar 6,81 x 10 8 Pa pada dan nilai deforasi aksial sebesar 0,00015 pada Tegangan aksial terjadi pada sabungan antara 2 rantai disebabkan karena gaya yang terjadi terpusat pada bagian tersebut. 4.5 Analisa Kelelahan Setelah dilakukan analisa kekuatan pada rantai dengan 4 variasi beban yaitu axiu, iniu, rata-rata, dan aplitudo aka didapatkan 4 load case yang dapat digunakan sebagai beban dinais pada analisa kelelahan. Gabar 14. Hasil Running beban rata-rata pada rantai Analisa Pada rantai dengan beban aplitudo Gabar 16. Load Case Tegangan yang Didapatkan dari 4 Variasi Beban Setelah tegangan siklus didapatkan keudian dicocokkan dengan S-N diagra dari aterial yang digunakan. Konsep tegangansiklus (S-N) erupakan pendekatan pertaa untuk eahai fenoena kelelahan loga. Konsep ini secara luas dipergunakan dala aplikasi perancangan aterial diana tegangan yang terjadi dala daerah elastik dan uur lelah cukup panjang. (tegangan dala daerah plastis dan uur lelah relatif pendek). Gabar 15. Hasil Running beban aplitudo pada rantai Tabel 2. Rekap Hasil Analisa Kondisi Beban Tegangan Max (Pa) Deforasi Max () Maksial 6,81 x ,00015 Minial 8,99 x , Rata-Rata 3,85 x , Aplitudo 2,98 x , Gabar 17. Diagra S-N Hasil Analisa MSC Patran Setelah itu barulah dilakukan analisa dengan enggunakan MSC Fatigue dengan 4 variasi pebebanan. Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

10 perhitungan ekanika teknik agar tidak terjadi kesalahan pada saat perodelan. Untuk validasinya sendiri enggunakan perhitungan defleksi balok dengan ruus sebagai berikut : Gabar 18. Hasil Running Msc Fatigue dengan 4 kondisi pebebanan Life Cycle terbesar yang terjadi sebesar 1 x cycle pada dan Life Cycle terkecil yang terjadi sebesar 7,24 x 10 3 cycle pada 4.6 Perhitungan Safety Factor dan Tegangan Izin Faktor keaanan adalah faktor yang enunjukkan tingkat keapuan suatu bahan teknik terhadap beban luar, yaitu beban tekan aupun tarik. Gaya yang diperlukan agar terjadi tingkat optial bahan dala enahan beban dari luar sapai akhirnya enjadi pecah disebut dengan beban ultiate (ultiate load). Sebelu encari safety factor, dicari terlebih dahulu nilai tegangan izin sesuai kekuatan luluh (yield strength) dari aterial yang digunakan. Pada perodelan chain pada penelitian ini enggunakan aterial R4s+ steel dengan nilai yield strength sebesar 7,6 x 10 8 Pa. Perhitungan safety factor disesuaikan dengan kriteria bahan, yaitu R4s+ Steel : Tabel 3. Perhitungan Safety Factor Menurut Tegangan Izin diana : = defleksi () P = gaya (N) L = panjang benda () E = odulus elastisitas bahan (Pa) I = oen inertia benda = oen inertia silinder pejal = Validasi untuk rantai diana : P = gaya (1000 N) L = panjang benda (0,405 ) E = odulus elastisitas bahan (2,1 x Pa) M= assa rantai (27 kg) R = radius rantai (0,03 ) I = oen inertia silinder pejal = 27 x (0,03) 2 / 2 = 0,01215 = 5,424 x Tabel 4. Perhitungan Safety Factor Menurut Goodan Gabar 19. Validasi rantai 4.7 Validasi Model Sebelu diaplikasikan pada kondisi yang sebenarnya, odel harus divalidasikan dengan Nilai defleksi benda yang dianalisa enggunakan software sebesar 5,424 x 10-10, sedangkan nilai defleksi benda yang dihitung enggunakan ruus defleksi balok sebesar 5,424 x Jadi selisih antara hasil software dengan perhitungan anual sebesar 1,01 %. Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli

11 V. Kesipulan dan Saran 5.1 Kesipulan Berdasarkan percobaan dan siulasi yang telah dilakukan aka dapat disipulkan sebagai berikut : 1. Dari analisa yang dilakukan pada odel rantai di atas didapatkan hasil tegangan Von Mises yang terbesar pada daerah antara sabungan rantai sebesar 6,81 x 10 8 Pa pada node 73 dala kondisi pebebanan aksial, Tegangan tersebut asih dibawah yield strength dari aterial yang digunakan sebesar 7,60 x 10 8 Pa, oleh karena itu dapat dikatakan rantai jangkar yang digunakan sebagai bagian dari siste tabat pada kapal perintis ini berada pada kondisi yang aan untuk digunakan. 2. Nilai tegangan Von Mises terkecil terjadi pada bagian tengah rantai sebesar 1,62 x 10 7 Pa pada kondisi pebebanan inial. 3. Fatigue Life terpendek sebanyak 7,24 x dan Fatigue Life terpanjang sebanyak 1,0 x Saran Hasil penelitian yang dilakukan penulis asih banyak yang dapat dilanjutkan. Sehingga saran penulis untuk penelitian lebih lanjut (future research) antara lain : 1. Penabahan julah kondisi sesuai pada lapangan akan enabah keakuratan dari analisa kelelahan pada suatu aterial. 2. Untuk ketelitian yang aksial dala analisa kelelahan rantai jangkar kapal perintis 500 DWT sebaiknya dilakukan sapel pengujian pada hotspot stress enggunakan alat uji. 3. Penabahan faktor korosi didala analisa sesuai dengan rules biro klasifikasi yang ada sehingga hasil yang didapatkan lebih akurat. Metode Eleen Hingga Diskrit Eleen Segitiga Plane Stress, Teknik Perkapalan, Universitas Diponegoro. [2] Caserio A., 2014, Nastran Ebedded Fatigue User s Guide, (MSC Software Corporation, USA) [3] FPSO Flexible Risers and Subsea Cables. Field Site Data and Metocean Design Basis. Balanak Field Developent. [4] Harsokoesoeo, Darawan. T. Mesin, F. Teknik Mesin dan Dirgantara, Institut Teknologi Bandung, Kriteria Patah Lelah Untuk Perancangan Eleen Mesin. Diktat Kuliah MS-515 Kriteria Patah Lelah Seester I. [5] Kusna I., 2008, Teknik Konstruksi Kapal Baja Jilid II, (Direktorat Pebinaan Sekolah Menengah Kejuruan) [6] M. Iqbal, G. Rindo, J. T. Perkapalan, F. Teknik, and U. Diponegoro, Optiasi bentuk deihull kapal kataaran untuk eningkatkan kualitas seakeeping, vol. 12, no. 1, pp , [7] Popov, E P Mekanika Teknik. Erlangga. Indonesia [8] Republik Indonesia, 2014, Tinjau Ulang Renstra Direktorat Jendral Perhubungan Laut , Jakarta:Sekretariat Negara [9] Volue II Rules For The Classification and Construction of Seegoing Steel Ships. Biro Klasifikasi Indonesia. Indonesia 6. Daftar Pustaka [1] Bastian, Jajang. ST Analisa Fatigue Kekuatan Stern Rap Door akibat Beban Dinais pada KM. Kirana I dengan Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No. 3 Juli