JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2025, hal 1-6 p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 JOURNAL OF ELECTRICAL.
ELECTRONIC.
CONTROL AND
AUTOMOTIVE ENGINEERING (JEECAE)
Homepage jurnal: http://journal.
ANALISA KEKUATAN DESAIN STRUKTUR RANGKA CITY BUS
MENGGUNAKAN FINITE ELEMEN ANALYSIS
Okta Dilla Risqy1.
Noorsakti Wahyudi2.
Yoga Ahdiat Fakhrudi3
1,2,3
Jurusan Teknik.
Politeknik Negeri Madiun.
Indonesia *Email Responden : okta.
risqy@gmail.
(Artikel diterima : bulan dan tahun pengumpulan jurnal, direvisi : bulan dan tahun jurnal terbi.
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis kekuatan desain struktur rangka City Bus menggunakan metode elemen hingga (FEM).
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil simulasi untuk tegangan von misses stress, defleksi dan safety factor dari pembebanan kondisi vertical dengan variasi berat normal dan maksimal pada desain struktur rangka City Bus.
Metode penelitian yang digunakan adalah metode research and development.
Penelitian ini dilakukan dengan tahapan awal berupa studi pendahuluan untuk memahami penelitian terdahulu dan kondisi lapangan yang relevan.
Selanjutnya, dilakukan perumusan permasalahan, penyusunan metode penelitian, pengumpulan data dan simulasi menggunakan metode elemen hingga, evaluasi dan analisis hasil penelitian, serta penyusunan laporan penelitian.
Hasil penelitian analisa kekuatan beban terhadap von misses stress, defleksi dan safety factor desain struktur rangka City Bus.
pada kedua variasi dikatakan aman dikarenakan hasil berada di atas standar yang berlaku.
Hasil von misses stress berurutan dari variasi berat normal yaitu 206,51 MPa, serta untuk variasi berat maksimal yaitu 228,59 MPa.
Hasil defleksi berurutan dari variasi berat normal yaitu 1,3626 mm dan untuk variasi berat maksimal yaitu 1,4895 mm.
Sedangkan hasil safety factor berurutan dari variasi berat normal yaitu 1,477, dan untuk variasi berat maksimal yaitu 1,3342.
Hasil tersebut menyimpulkan bahwa struktur rangka bus aman dengan maksimal penumpang yang bisa ditampung oleh rangka City Bus adalah 28-29 penumpang, yang awalnya 23 penumpang atau menambah 5-6 penumpang.
Kata Kunci : Rangka.
Finite Elemen Analysis.
Pembebanan Vertical.
Safety Factor.
Tegangan.
Defleksi.
ANSYS Workbench.
PENDAHULUAN
Moda transportasi merupakan sarana yang digunakan untuk memindahkan orang dan/barang dari suatu tempat ke tempat yang lain.
Moda transportasi dapat berupa moda transportasi darat, moda transportasi laut, dan moda transportasi udara, dimana masing Ae masing moda tersebut memiliki ciri dan karakteristik tersendiri .
Oleh karena itu City Bus ini dituntut memiliki struktur rangka yang berkemampuan cukup memadai sehingga tidak mengalami kerusakan yang disebabkan oleh beban operasinya.
Banyak penelitian telah dilakukan untuk menganalisis kekuatan struktur rangka pada bus.
Salah satu contoh penelitian yang relevan adalah penelitian yang berjudul AuPemodelan Dan Analisa Uji Pendulum Pada Struktur Rangka Bus Menggunakan Metode Elemen HinggaAy .
Tujuan dari penelitian ini adalah membahas tegangan dan displacement pada struktur rangka bus ketika terjadi kecelakaan terguling untuk mengukur keamanan bus sesuai dengan standar ECE R Hasil analisa berupa konsentrasi tegangan dan displacement pada bagian sisi samping struktur rangka bus.
Besarnya displacement pada bagian tersebut tidak melebihi ruang batas selamat .
esidual spac.
Oleh karena itu, struktur rangka bus ini aman jika terkena beban pendulum atau kecelakaan terguling .
Namun, dalam penelitian ini tidak melakukan pengujian pembebanan pada rangka bus, mengingat bahwa keselamatan penumpang juga sangat penting.
Berdasarkan latar belakang permasalahan yang telah dijelaskan, pentingnya untuk meneliti kekuatan rangka City Bus menggunakan finite element analysis dengan tujuan mengetahui keamanan kekuatan struktur rangka tersebut sehingga dapat dilakukan pengembangan selanjutnya oleh II.
METODOLOGI
Penelitian ini menggunakan metode research and Metode riset yang digunakan dalam penelitian ini ada pada proses simulasi pembebanan vertikal yang diberikan dengan dua variasi yaitu berat normal .
462,5 k.
serta berat JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2025, hal 1-6 p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 maksimal .
869,678 k.
Pada penelitian ini menganalisa tegangan von misses, defleksi dan safety factor dari rangka City Bus.
Gambar 1.
Diagram Alir Penelitian Objek Penelitian Objek dalam penelitian ini berupa rangka City Bus.
Seperti pada Gambar 2 di bawah Gambar 2.
Rangka City Bus Proses Simulasi rangka City Bus menggunakan material standard JIS G345 STKM 13B dengan datasheet yang tertrra pada tabel 1.
JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2025, hal 1-6
Nilai 200 - 215
0,29
7800 Ae 7900 Penghitungan Beban Berdasarkan peraturan mentri perhubungan nomor: KM 41 Tahun 2010 Bab i pasal 8 ayat 2 pembebanan yang dilakukan dengan koefisien dinamis sebesar 1,3 karena ketika kendaraan beroprasi gaya dari beban yang bekerja dapat mencapai 1,3 lipat gaya Ketika kendaraan diam.
Berat Normal 3.
462,5 kg Beban Vertikal Beban Penumpang dan Komponen Gravitasi Bumi .
/s.
k(P) 1,3 x 3.
501,25 kg Pv x g 501,25 x 9,81 Berat Maksimal 3.
869,678 kg Beban Vertikal Beban Penumpang dan Komponen Gravitasi Bumi .
/s.
k(P) 1,3 x 3.
869,678
030,5814 kg Pv x g 030,5814 x 9,81 Hasil perhitungan berat berupa Force nantinya akan dimasukkan pada proses simulasi yang menggunakan metode elemen hingga.
Proses Simulasi Berikut adalah langkah Ae langkah menganalisis dan simulasi rangka City Bus menggunakan metode elemen hingga.
Pemilihan Metode Input Material Input Geometri Meshing dan Konvergensi Mesh Input Fixed Support Input Force Running Solving Analisis Hasil Penelitian dilakukan untuk mengetahui nilai von misses stress, defleksi, dan safety factor akibat pembebanan statis.
HASIL DAN ANALISA
Hasil Konvergensi Meshing HASIL UJI KONVERGENSI UKURAN MESH
BERAT NORMAL
MPa
TEGANGAN MAKSIMUM (MPA)
Properties Ultimate Tensile Strenght (E).
Mpa Yield Strength (E).
Mpa Modulus Elastisitas (E.
K).
Gpa Poisson Ratio Density (A), kg/m3 Hasil nilai tersebut digunakan untuk menghasilkan desain yang optimal, tetapi memiliki nilai yang sesuai dengan von misses stress, defleksi, dan safety factor.
250 228,99223,15
207,29205,49
205,47211,19195,23
178,97
167,35
UKURAN MESH (MM)
Gambar 3.
Pengambilan Data Mesh Berat Normal
HASIL UJI KONVERGENSI UKURAN MESH
BERAT MAKSIMAL
MPa
TEGANGAN MAKSIMUM (MPA)
Tabel 1.
Spesifikasi Material STKM 13B
p-ISSN : 2541-0288
e-ISSN : 2528-0708
252,66246,21
228,59226,56
227,02233,29
215,32
197,42
192,48184,92
UKURAN MESH (MM)
Gambar 4.
Pengambilan Data Mesh Berat Maksimal Berdasarkan hasil data Gambar 3 dan 4 uji konvergensi dari variasi pembebanan berat normal dan maksimal serta dilakukan penghitungan nilai error dapat disimpulkan bahwa ukuran meshing yang digunakan untuk proses simulasi pembebanan yaitu 28 mm.
Walaupun beban yang diberikan berbeda namun hasil ilai error dari kedua variasi pembebanan hampir sama yaitu di sekitar 0,3%.
Hasil Von Misses Stress Pada penelitian ini standarisasi yang digunakan untuk tegangan von misses stress menggunakan acuan menteri perhubungan nomor: KM 41 Tahun 2010 Bab i pasal 8 ayat 3, tegangan yang terjadi pada beban maksimum pada titik kritis konstruksi rangka bus medium, untuk tegangan von misses stress maksimum 75% tegangan luluh bahan .
JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2025, hal 1-6 y 305 = 228,75 Hasil di atas yaitu 228,75 menjadi batas acuan untuk memvalidasi hasil maksimum Tegangan Von Misses bisa dikatakan aman atau tidak untuk struktur rangka.
Berikut hasil simulasi von misses stress menggunakan metode elemen hingga Gambar 5.
Von Misses Stress Berat Normal 3.
462,5kg .
Gambar 6.
Von Misses Stress Berat Normal Tampak Dekat 462,5kg .
p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 Gambar 5 dan 6 menunjukkan hasil von misses stress berat normal sedangkan gambar 7 dan 8 menunjukkan hasil von misses stress berat maksimal.
Berikut tabel hasil von misses Tabel 2.
Hasil Von Misses Stress Berat Normal 462,5 kg .
Berat Maksimal 869,678 kg .
206,51 MPa 228,59 MPa Berdasarkan analisa kekuatan beban rangka City Bus terhadap Von Misses Stress mendapatkan hasil yang berbeda beda karena dipengaruhi jumlah berat atau beban yang Dari kedua hasil von misses stress, hasil pada variasi berat normal didapatkan hasil 206,51 Mpa, sedangkan pada berat maksimal yaitu 228,59 Mpa.
Kedua variasi berat memiliki kesamaan yaitu titik kritis tegangan von misses maksimum berada pada sambungan rangka lantai bus bagian depan.
Kedua hasil tegangan von misses dinyatakan kategori aman karena tidak melebihi anjuran standart maksimum sebesar 228,75 Mpa sesuai dengan peraturan menteri perhubungan nomor: KM 41 Tahun 2010 Bab i pasal 8 ayat 3, tegangan yang terjadi pada beban maksimum pada titik kritis konstruksi rangka City Bus, untuk tegangan von misses stress maksimum 75% tegangan luluh bahan.
Hal ini berarti struktur rangka City Bus aman untuk digunakan pada angkutan umum dan layak uji pembebanan.
Hasil Defleksi Berikut ini merupakan standar defleksi maximum menurut Peraturan Departemen Pekerjaan Umum SNI 03 Ae 1729 Ae 2002 .
yayceyceycoyceycoycycn ycAycaycuycnycoycyco = ya = 20,8 ycoyco Hasil perhitungan di atas merupakan acuan untuk memvalidasi hasil simulasi defleksi apakah bisa dikatakan aman dan sesuai dengan standar yang diberlakukan.
Berikut hasil simulasi defleksi menggunakan metode elemen hingga Gambar 7.
Von Misses Stress Berat Maksimal 3.
869,678kg .
Gambar 9.
Defleksi Berat Normal 3.
462,5kg .
Gambar 8.
Von Misses Stress Berat Maksimal Tampak Dekat 869,678kg .
JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2025, hal 1-6 p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 Gambar 10.
Defleksi Berat Maksimal 3.
869,678kg .
Gambar 9 menunjukkan hasil defleksi berat normal sedangkan gambar 10 menunjukkan hasil defleksi berat Berikut tabel hasil defleksi:
Gambar 12.
Safety Factor Berat Normal Tampak Dekat 462,5kg .
Tabel 3.
Hasil Defleksi Berat Normal 462,5 kg .
Berat Maksimal 869,678 kg .
1,3626 mm 1,4895 mm Berdasarkan analisa kekuatan beban rangka City Bus terhadap defleksi menunjukkan hasil yang baik dan bagus.
Simulasi pertama untuk berat/beban normal terjadi fenomena defleksi maksimal sebesar 1,3626 mm.
Defleksi simulasi berat maksimal didapatkan hasil defleksi maksimum sebesar 1,4895 Keduan simulasi mengalami defleksi maksimum di daerah depan rangka lantai City Bus.
Hal ini disebabkan kurangnya penyangga atau penopang di bagian depan rangka bus sehingga menyebabkan defleksi yang cukup besar.
Semua kasus defleksi yang terjadi dikaterogikan aman karena tidak melebihi standart yang ditetapkan oleh Peraturan Departemen Pekerjaan Umum.
SNI 03-1729-2002 yaitu sebesar 20,8 mm.
Hasil Safety Factor Hasil safety factor mengacu buku Dobrovlosky dalam buku AuMachine Elements .
Au nilai faktor keamanan dalam pembebanan statis dapat dikatakan aman apabila nilainya 1,25 < Sf .
Berikut hasil simulasi safety factor menggunakan metode elemen hingga Gambar 13.
Safety Factor Berat Maksimal 3.
869,678 kg .
Gambar 13.
Safety Factor Berat Maksimal Tampak Dekat 869,678 kg .
Gambar 10 dan 11 menunjukkan hasil safety factor berat normal sedangkan gambar 12 dan 13 menunjukkan hasil safety Berikut tabel hasil defleksi.
Tabel 3.
Spesifikasi Material STKM 13B Gambar 11.
Safety Factor Berat Normal 3.
462,5kg .
Berat Normal 462,5 kg .
Berat Maksimal 869,678 kg .
1,477
1,3342
Berdasarkan analisis kekuatan rangka City Bus terhadap safety factor simulasi pertama untuk beban normal memiliki hasil sebesar 1,477.
Sedangkan untuk simulasi kasus beban berat maksimal .
itambahkan 5 Ae 6 penumpan.
mendapatkan hasil safety factor sebesar 1,3342.
Kedua hasil safety factor tersebut terletak pada sambungan rangka lantai bus bagian Hal ini bisa menjadi kajian ulang kedepannya bahwa di JEECAE : Journal of Electrical.
Electronic.
Control and Automotive Engineering Vol.
No.
Bulan Tahun 2025, hal 1-6 bagian tersebut bisa diperbaiki rancangan desain ataupun material yang digunakan.
Semua hasil safety factor dinyatakan aman karena melebihi standart beban statis safety factor yaitu 1,25 menurut Dobrovolsky dalam buku AuMachine Elements .
Ay.
IV.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa pengolahan data yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
Von Mises Stress maksimum dari kedua hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan pada kasus berat normal, dan berat maksimal dinyatakan aman yaitu dibawah standart acuan tegangan von misses maksimum yaitu 228,75 sesuai dengan peraturan menteri perhubungan nomor: KM 41 Tahun 2010 Bab i pasal 8 ayat 3.
Defleksi maksimum dari kedua hasil variasi simulasi adalah Berat Normal 3.
462,5kg .
157N) yaitu 1,3626 mm dan Berat Maksimal 3.
869,678 kg .
350N) yaitu 1,4895 mm.
Kedua hasil berada pada batas aman karena tidak melebihi batas maksimal defleksi yaitu 20,8 mm ditetapkan oleh Peraturan Departemen Pekerjaan Umum.
SNI 03-1729-2002.
Safety Factor yang dihasilkan pada ketiga simulasi menunjukkan nilai diatas standart yaitu 1,477 untuk berat normal, sedangkan 1,3342 untuk hasil berat maksimal.
Hasil ini menunjukkan bahwa struktur rangka bus tersebut p-ISSN : 2541-0288 e-ISSN : 2528-0708 bisa dikatakan aman dengan batas maksimal berat yang diterima bus yaitu sebesar 3.
869,678 kg .
350N) dengan penambahan penumpang 5 Ae 6 orang.
DAFTAR PUSTAKA