Analisis Tegangan Dan Regangan Cangkang Survival Capsule Tsunami Dengan Metode Elemen Hingga

Abstract

Indonesia adalah negara yang terletak di daerah pertemuan tiga lempeng tektonik, hal tersebut menjadikan Indonesia sebagai negara yang rawan terjadi bencana gempa bumi. Gempa bumi dapat menyebabkan gelombang besar yang biasa disebut dengan tsunami. Tidak semua gempa bumi mengakibatkan tsunami, tetapi dampak yang ditimbulkannya akan sangat merusak dan menimbulkan banyak korban jiwa. Untuk mengurangi dampak korban jiwa yang ditimbulkan dari tsunami, Hill dan Sharpe (2012) menciptakan tempat perlindungan yang dirancang untuk melindungi dari peristiwa tsunami, tornado, badai, gempa bumi yang diberi nama Survival Capsule. Penelitian tentang Analisis Tegangan dan Regangan Cangkang Survival Capsule Tsunami dengan Metode Elemen Hingga bertujuan untuk mengetahui nilai tegangan dan regangan terbesar berdasarkan parameter variasi material. Material yang digunakan yaitu Aluminum Alloy 5052-H32, E-Glass Fiber, dan Carbon Fiber T800S. Kapsul berupa cangkang kedap air berbentuk bola, karena bentuk bola mampu menahan tekanan tinggi (misalnya gelombang air besar), mengurangi kemungkinan terjadinya penetrasi objek tajam, serta memungkinkan kapsul membebaskan dirinya dari rintangan. Penelitian ini menggunakan analisis komputasional dengan menggunakan software simulasi numerik tipe Static Structural untuk melakukan analisa terhadap sebuah sistem yang rumit dan sulit dipecahkan secara manual, serta menghemat waktu dan biaya penelitian. Hasil simulasi menunjukan, cangkang survival capsule tsunami dengan material Aluminum Alloy 5052-H32 memiliki nilai sebesar 𝛿𝑡𝑜𝑡 = 7,5597 mm; 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 781,63 𝑀𝑃𝑎; 𝜎𝑒𝑞 = 1040 𝑀𝑃𝑎; 𝑁 = 0,18543. Material E Glass Fiber memiliki nilai sebesar 𝛿𝑡𝑜𝑡 = 7,1411 𝑚𝑚; 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 715,23 𝑀𝑃𝑎; 𝜎𝑒𝑞 = 1100,9 𝑀𝑃𝑎; 𝑁 = 4,2836. Material Carbon Fiber T800S memiliki nilai sebesar 𝛿𝑡𝑜𝑡 = 2,9166 𝑚𝑚; 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 1160,6 𝑀𝑃𝑎; 𝜎𝑒𝑞 = 1653,1 𝑀𝑃𝑎; 𝑁 = 5,0665. Cangkang survival capsule tsunami dengan variasi material Carbon Fiber T800S memiliki nilai deformasi terendah dibandingkan dengan material E-Glass Fiber dan Aluminum Alloy 5052-H32. Deformasi terbesar terletak di sisi belakang cangkang survival capsule tsunami. Cangkang survival capsule tsunami dengan variasi material E-Glass Fiber dan Carbon Fiber T800S masih dalam batas aman kegagalan material Rankine, dimana nilai maximum Principal stress tidak melebihi nilai ultimate tensile strength, sehingga kedua material tersebut hanya mengalami deformasi elastis. Sedangkan cangkang survival capsule tsunami dengan variasi material Aluminum Alloy 5052-H32 mengahasilkan nilai maximum Equivalent (von-Mises) stress melebihi nilai tensile yield strength, sehingga melebihi batas aman kegagalan material von-Mises. Nilai Safety factor terbesar berdasarkan simulasi terjadi pada cangkang survival capsule tsunami dengan variasi material Carbon Fiber T800S dan terkecil terjadi pada material Aluminum Alloy 5052-H32. Cangkang survival capsule tsunami dengan variasi material Carbon Fiber T800S lebih unggul berdasarkan nilai Total deformation dan safety factor. Carbon Fiber T800S juga memiliki densitas sebesar 1760 kg/m3 , sehingga lebih ringan dibandingkan dengan densitas Aluminum Alloy 5052-H32 dan E-Glass Fiber