BAB I PENDAHULUAN 1.1 Perkenalan Perkembangan dunia transportasi telah menjadi salah satu sorotan utama masyarakat dunia pada dewasa ini. Untuk mendukung keterlanjutan akan perkembangan tersebut, dibutuhkan pula kemajuan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi demi keberlangsungannya. Oleh karena itu, mahasiswa teknik mesin sudah selayaknya memiliki kemampuan dalam desain dan melakukan analisis terhadap bidang yang bersangkutan. PT. United Tractors Pandu Engineering, atau lebih dikenal dengan nama PATRIA, adalah salah satu anak perusahaan PT. United Tractors Tbk. yang sejak dulu dikenal sebagai salah satu perusahaan yang berhasil dalam memproduksi sebagian besar produknya secara lokal. Hal tersebut bertujuan untuk mengurangi ketergantungan terhadap produk-produk impor. Salah satu produk perusahaan yang telah lama dikembangkan dan diproduksi secara lokal adalah Rear Tipper Vessel. Rear Tipper Vessel merupakan salah satu tipe dump truck yang memiliki vessel dengan buangan ke arah belakang seperti terlihat pada Gambar 1.1. PT. United Tractors Pandu Engineering mengeluarkan 3 varian untuk tipe vessel ini antara lain TV30, TV33, dan TV35. Dengan angka di belakang menunjukkan besar volume yang dapat ditampung oleh vessel tersebut dalam metrik kubik. Gambar 1.1 Contoh Gambar dari Rear Tipper Vessel [9] Dalam perkembangannya, rear tipper vessel ini telah mengalami banyak kemajuan. Baik dari segi performa, struktur, material, maupun estetika. Berbagai inovasi telah dilakukan untuk terus menghasilkan produk yang selalu dapat dijadikan sebagai pemimpin pasar.
1.2 Latar Belakang Saat ini, PT. United Tractors Pandu Engineering tengah mengembangkan versi terbaru dari jajaran produk Rear Tipper Vessel yaitu untuk vessel dengan tipe TV35. TV35 merupakan vessel dengan volume tampung maksimum 35 m 3. Perbedaan yang terdapat pada vessel TV35 generasi baru ini jika dibandingkan dengan vessel sejenis generasi sebelumnya adalah, pada TV35 generasi baru tidak terdapat main body frame longitudinal yang biasa terletak di bagian bawah vessel yang berfungsi sebagai tulangan dan bidang kontak terhadap chassis truk pada umumnya. Terdapat berbagai kelebihan-kelebihan yang dapat diperoleh dari hasil desain ulang yang telah dilakukan oleh PT. United Tractors Pandu Engineering selaku produsen. Terdapat tiga kelebihan utama dengan dihilangkannya tulangan tersebut, antara lain berat yang semakin ringan, tinggi kendaraan yang dapat semakin rendah, serta biaya produksi yang lebih murah. Namun, di antara kelebihan-kelebihan tersebut, terdapat pula resiko yang tinggi dengan dihilangkannya tulangan longitudinal tersebut. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan metode elemen hingga untuk mengetahui kekuatan dan ketahanan dari konstruksi model baru tersebut. Penelitian dengan menggunakan metode elemen hingga sendiri telah lama dilakukan untuk memperoleh hasil analisa yang lebih cepat dan akurat jika dibandingkan dengan metode analisa biasa. Pada umumnya penelitian menggunakan metode elemen hingga pada kasus seperti ini hanya terbatas pada analisa kekuatan statis. Tetapi melihat konstruksi baru yang digunakan, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui ketahanan konstruksi vessel terhadap kemungkinan terjadinya kegagalan akibat buckling. Penelitian untuk mengetahui kemungkinan buckling dengan menggunakan metode elemen hingga termasuk jarang dilakukan, bahkan termasuk yang pertama dilakukan di laboratorium dinamika. Oleh karena itu dalam penelitian ini terdapat dua analisa yang akan dilakukan yakni analisa statis dan buckling. Kedua analisa ini akan dilakukan dengan bantuan perangkat lunak (software) MSC Nastran 4.5. Perangkat lunak ini dipilih karena telah teruji kehandalan dan kestabilannya dan telah banyak digunakan sebelumnya pada laboratorium ini. 1.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan untuk dapat dijadikan sebagai opini sekunder (second opinion) atas proses perancangan ulang yang telah dilakukan oleh PT. United Tractors Pandu Engineering untuk menganalisis model Rear Tipper Vessel TV35 yang akan diproduksi tersebut dengan tujuan : 1. Menentukan tingkat keamanan desain vessel yang diusulkan dari segi tegangan kritis kerjanya, untuk digunakan pada kondisi operasional sesuai standar.
2. Memberikan rekomendasi jika diperlukan atas proses perancangan ulang yang telah dilakukan, untuk meningkatkan tingkat keamanan dari segi kekuatan konstruksi. Selain itu penelitian ini juga dilakukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung. 1.4 Batasan Masalah Pada penelitian tugas sarjana ini hanya dibatasi pada produk vessel TV35 generasi baru saja. Selain itu analisa statis hanya dilakukan sampai pada batas quasistatis saja. Oleh karena itu analisa dinamik yang dilakukan pada penelitian ini diterapkan dalam kondisi statis. Hal ini dilakukan karena analisa baik statis, dinamik, maupun buckling dilakukan hanya dengan menggunakan perangkat lunak MSC Nastran 4.5. Dalam analisa statis penentuan jenis beban yang digunakan akan sangat mempengaruhi hasil dari analisa yang dilakukan. Pada penelitian ini beban yang dipilih adalah hanya batubara dengan massa jenis sebesar 0,95 ton/m 3. Hal ini dipertimbangkan karena kondisi operasi normal vessel tersebut berada pada wilayah pertambangan dengan material utama yang diangkut adalah batubara. Agar kondisi kritis dari vessel dapat diketahui dengan lebih tepat maka kondisi operasional kerja dari vessel tersebut perlu ditentukan dan dibatasi. Pada penelitian ini dibahas mengenai simulasi pembebanan terhadap vessel dump truck TV 35 dalam 3 skenario kondisi yang dianggap kritis. Skenario pembebanan tersebut antara lain : 1. Sesaat sebelum dump truck melakukan proses unloading, dimana vessel diangkat dengan hidrolik dengan gaya sebesar 2g ke arah vertikal. 2. Saat dump truck berada pada kondisi berbelok dan mengerem secara bersamaan. Asumsi gaya pada saat pengereman adalah 0,8g dan saat berbelok adalah 0,6g. 3. Saat dump truck melakukan loading dimana batubara dengan massa 42 ton dijatuhkan dari ketinggian ± 3 m. Dengan asumsi hanya 20 % dari total massa batubara yang terkena kontak dengan plat lantai dasar vessel. Analisa yang dilakukan pada model geometri vessel untuk semua kondisi skenario adalah berupa analisa statis dan buckling. Hal ini dilakukan karena kondisi tersebut adalah kondisi yang paling mewakili kondisi kritis operasional vessel tersebut. Seluruh proses simulasi dan pemodelan tersebut dilakukan sepenuhnya hanya dengan menggunakan software MSC Nastran 4.5. Hal ini dilaksanakan atas dasar permintaan dari PT. United Tractors Pandu Engineering selaku pemberi kerja. 1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan pada penelitian tugas sarjana ini adalah sebagai berikut: 1. Pengumpulan data primer, yaitu data yang diambil secara langsung dari lapangan 2. Pengumpulan data sekunder, yaitu berupa studi literatur yang berasal dari berbagai sumber, seperti buku, katalog dan media internet. 3. Pembuatan model geometri dengan menggunakan perangkat lunak MSC Nastran 4.5. 4. Analisa Statis dengan menggunakan perangkat lunak MSC Nastran 4.5 5. Analisa Buckling dengan menggunakan perangkat lunak MSC Nastran 4.5 6. Analisa Impak Dinamik dengan menggunakan perangkat lunak MSC Nastran 4.5 7. Pengumpulan data hasil analisa serta pemberian kesimpulan dan saran Pengumpulan data primer dilakukan bersamaan saat berlangsungnya Kerja Praktek di PT. United Tractors Pandu Engineering. Sedangkan pengumpulan data sekunder dilakukan di Laboratorium Dinamika Teknik Mesin ITB. Setelah kedua data tersebut terlengkapi, maka baru dilakukan pembuatan model geometri untuk kemudian dianalisa dengan menggunakan perangkat lunak MSC Nastran 4.5. Untuk dapat memperjelas penggambaran metodologi penelitian yang dilakukan, berikut adalah diagram alir dari metodologi penelitian yang dilakukan pada tugas sarjana ini seperti terlihat pada Diagram 1.1 sebagai berikut.
Diagram 1.1 Diagram Alir Metodologi Pembuatan Model dan Analisa I.5 Sistematika Penulisan Tulisan tugas sarjana ini disusun atas enam bab. Tulisan ini akan dimulai dari Bab I yang membahas tentang pendahuluan dari tulisan ini secara keseluruhan. Bab I sendiri terdiri atas perkenalan, latar belakang, tujuan penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan laporan. Selanjutnya bahasan pada Bab II akan diteruskan dengan teori-teori dasar yang melandasi pembuatan tulisan tugas sarjana ini. Kemudian Bab III berisi mengenai pengumpulan data-data yang diperlukan dalam pembuatan model geometri serta analisa dari vessel tersebut. Selain itu pada bab ini juga dibahas bagaimana kondisi-kondisi pembebanan yang ditentukan untuk mensimulasikan kondisi operasional normalnya. Pada pembahasan Bab IV dijelaskan bagaimana proses pembuatan model geometri dengan menggunakan software MSC Nastran 4.5, pada bagian tersebut lebih dibahas bagaimana penggunaan software tersebut dalam membuat model yang diinginkan serta bagaimana pemodelan pembebanan untuk mensimulasikan kondisi normal operasionalnya.
Bab V adalah penjelasan mengenai proses analisis dari hasil pemodelan geometri vessel tersebut serta bagaimana kondisi keamanan pada titik-titik kritis pada vessel tersebut. Terakhir pada Bab VI akan dibahas kesimpulan dari hasil analisa yang telah dilakukan, serta pemberian saran teknis dan rekomendasi berdasarkan hasil analisa tersebut baik kepada PT. Uniterd Tractors Pandu Engineering selaku pemberi kerja maupun kepada Program Studi Teknik Mesin ITB untuk penelitian-penelitian serupa di masa mendatang.