ANALISA HASIL RANCANGAN SPACE FRAME SUPER HIGH DECK …repository.upnvj.ac.id/3321/1/AWAL.pdf · II.6.1 Momen Inersia Penampang Hollow Segiempat .....23 II.7 Perangkat Lunak Analisis

ANALISA HASIL RANCANGAN

SPACE FRAME SUPER HIGH DECK (SHD) PADA CHASSIS

SCANIA K410IB UNTUK KAPASITAS 32 PENUMPANG

SKRIPSI

MUH DHAIFULLAH MUAFA

1310311032

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN




SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

MUH DHAIFULLAH MUAFA

1310311032

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN

2018

ii

iii

iv

v




Muhammad Dhaifullah muafa

ABSTRAK

Body dan chassis bus yang berukuran panjang dan besar dapat terbagi menjadi tiga

bagian antar chassis depan, tengah dan belakang yang secara terpisah, kemudian dirakit

kebali dengan las dan penguat tambahan di bagian yang terpasang. Kekuatan struktur

chassis, space frame dan body frame bus memegang peranan yang sangat vital untuk

menjamin keselamatan saat bus operasi. pada chassis Scania K410IB disematkan

teknologi space frame berguna untuk menghubungkan chassis utama bagian depan dan

belakang, dapat meminimalkan deformasi lentur yang mungkin disebabkan oleh beban

berat yang dikenakan pada stuktur body frame. Penelitian melakukan analisa dengan

memberikan beban statis pada chassis space frame menggunakan metode finite element

(FEA) dengan bantuan Software computer aided design (CAD). Tujuan dalam

penelitian ini adalah mendapatkan tegangan maksimum dan regangan maksimum yang

terjadi pada konstruksi space frame bertipe body Super High Deck (SHD) chassis

Scania K 410 IB dalam menampung beban penumpang dan barang. Pada struktur

konstruksi space frame yang telah di analisa mendapatkan tegangan maksimum yang

didapat dari analisa beban statis terjadi pada bahan stainless steel yaitu pada

3.125e+009N/m^2 dan defleksi yang terjadi 3.884 mm. Tegangan maksimum terjadi

pada dua material carbon steel yaitu DIN1.0116St37-3U dan DIN1.0070St70-2 dengan

tegangan yang didapat 3.131e+009N/m^2 dan defleksi yang terjadi pada bahan tersebut

sebesar 4.058 mm. maka dapat disimpulkan hasil design space frame dari karoseri

dapat lebih baik menggunakan material stainless steel DIN 1.4105. struktur kontruksi

space frame dan penerapan ketiga bahan material tersebut, ini masih didapat pada batas

yang ditentukan oleh karoseri yaitu 5 mm untuk defleksi terbesar.

Kata kunci : analisa, chassis space frame, metode finite element

vi

ANALYSIS DESIGNED SPACE FRAME SUPER HIGH DECK

(SHD) OF CHASSIS SCANIA K410IB TO 32 PASSENGER

CAPACITY

Muhammad Dhaifullah muafa

ABSTRACT

Body and the chassis of a bus in length and large may be divided into three parts

between the chassis of a front, central and back which separately, then assembled back

with las and amplifier additional in the part attached.The chassis of a power structure,

space frame and body frame bus has a role to play a very vital to ensure the safety of

when the bus operation. In the chassis scania k410ib a miter technology space frame

useful to connect the chassis of a main the front and back, to minimize deformation

flexible may be caused by a heavy load imposed on roads structure body

frame.Research do analysis with deliver a load static at the chassis space frame in of

Finite Element Method (FEM) with the help of software Computer Aided Design

(CAD). The purpose of in this research is get maximum stress and strain could be a

maximum of that occurs on construction space frame are the type body super of the

high decks ( shd ) the chassis of a scania k 410 ib in accommodating the financial mass

on the passenger and cargo boat hit .On the structure of construction space of the frames

to be have been at analysis support for new get maximum stress glory if it is found

from analysis the financial mass on the static happened on the material of stainless steel

it will be on a 3.125e + 009n / m ^ 2 and deflection that occurs 3.884 mm. maximum

stress occur on three days before two material one and did not carbon steel pt pgn

promised to supply din1.0116st37-3u and din1.0070st70-2 to strength it is 3.131e +

009n / m ^ 2 and deflection that occurs on the material have been as great as 4.058 mm.

So can be concluded the results of design space frame of karoseri will be better use

material stainless steel din 1.4105. Construction structure space frame and the

application of the third materials, is still acquired at a prescribed limit by caroseri

vehicle is 5 mm to deflection largest.

Keywords : Analysis, chassis space frame, finite element method

vii

KATA PENGANTAR

Pertama – tama penyusunan memanjatkan puji serta syukur kehadirat Allah

subhanahu wa ta‟ala yang telah memberikan nikmat, rahmat, dan hidayah-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta

salam semoga tetap tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW.

Didalam kurikulum kependidikan dijurusan Teknik Mesin Strata satu, fakultas

Teknik Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jakarta. Terdapat mata kuliah

yang wajib ditempuh oleh mahasiswa . Dari materi kuliah yang sudah didapat pada

masa perkuliahan banyak sekali yang bermanfaat dan digunakan dalam penyusunan

skripsi ini. Untuk itu diperkenankanlah penyusun mengucapkan terima kasih pada

semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini yaitu :

1. Bapak jooned Hendrarsakti,Phd selaku Dekan Fakultas Teknik UPN”Veteran”

Jakarta.

2. Bapak Ir. M. Rusdy Hatuwe, selaku Kaprog Jurusan Teknik Mesin

UPN”Veteran”Jakarta sekaligus Pembimbing Akademik 2013. yang telah

memberikan pengarahannya kepada saya dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Saut Siagian MT, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan

bimbingan serta pengarahannya kepada saya dalam penyusunan Tugas Akhir ini,

4. Bapak Santoso W, selaku pembimbing lapangan, Di PT Mekar Armada Jaya yang

telah membantu dan memberikan pengarahannya kepada saya dalam penyusunan

Tugas Akhir ini,

5. Sigit Pradana ST.MT, selaku Dosen mata kuliah CAD/CAM yang telah banyak

memberi masukan serta membina saya selama mengerjakan penelitian ini.

6. Teristimewa kepada Ayah, Ibu, Keluarga dan semua yang telah memberikan

dukungan materil dan moril secara langsung maupun tidak langsung.

7. Seluruh Mahasiswa Program Studi S-1 Teknik Mesin, dan khususnya angkatan

2013 yang telah menemani perkuliahan dengan memberikan bantuan dan

dukungan. Serta semangat dan kesolidan dan Loyalitas Saya menyadari dalam

viii

penyusunan tugas akhir ini banyak sekali kekurangannya dan semoga tugas akhir

ini dapat bermanfaat terutama bagi diri saya pribadi dan umumnya

bagi civitas akademik Fakultas Teknik jurusan Teknik Mesin Strata Satu

UPN”Veteran”Jakarta.

Jakarta, November 2017

(Muhammad Dhaifullah muafa)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................

PERNYATAAN ORISINALITAS .......................................................... ii

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................... iii

PENGESAHAN ...................................................................................... iv

ABSTRAK ................................................................................................ v

ABSTRACT ............................................................................................ vi

KATA PENGANTAR ........................................................................... vii

DAFTAR ISI ........................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xi

DAFTAR TABEL ................................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................... xiv

DAFTAR NOTASI ................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang .............................................................................. 1

I.2 Rumusan Masalah ........................................................................ 2

I.3 Batasan masalah ........................................................................... 2

I.4 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

I.5 Manfaat dair penelitian ................................................................. 3

I.6 Sistematika Penulisan .................................................................. 3

BAB II TINJAUANPUSTAKA

II.1 Kajian Pustaka ............................................................................. 5

II.2 Chassis ....................................................................................... 14

II.3 Jenis Desain Chassis ................................................................. 15

II.4 Konsep Tegangan Statis ............................................................ 16

II.5Teori-Teori Kegagalan Dalam Perancangan .............................. 17

II.5.1 Tegangan Prinsipal ................................................................. 17

II.5.2 Maximum Shear Stress Theory (MSST) ................................ 19

II.5.3 Maximum Normal Stress Theory (MSST) ............................. 20

II.5.4 Maksimum Von Mises Stress Kriteria ................................... 20

II.5.5 Hukum Hooke ........................................................................ 21

II.5.6 Defleksi .................................................................................. 22

II.6 Momen Inersia .......................................................................... 23

II.6.1 Momen Inersia Penampang Hollow Segiempat ..................... 23

II.7 Perangkat Lunak Analisis Elemen Hingga ................................ 24

II.7.1 Elemen Truss Tiga Dimensi ................................................... 25

II.7.2 Software Analisa FEA ............................................................ 26

II.8.2Cara Kerja Software CAD (Computer Aided Design) ............ 27

x

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Flowchard Penelitian ............................................................. 29

III.2 Studi Literatur ........................................................................ 30

III.3 Data Teknis Dan Geometri .................................................... 30

III.3.1 Data Teknis Design ............................................................ 30

III.3.2 Data Teknis Analysis .......................................................... 31

III.3.3 Profil Geometri Chassis ...................................................... 32

III.3.4 Boundry Condition ............................................................. 33

III.4 Pemodelan Finite Element ..................................................... 34

BAB IV PEMBAHASAN

IV.1 Analisa Statis Pada Chassis space frame .............................. 38

IV.2 Overview Dimensi dan Spesifikasi Chassis Bus ................... 38

IV.2 Proses Analisa Statis Pada Chassis Space Frame ................ 43

IV.3 Hasil Dari Uji Baban Statis Yang Dilakukan ........................ 43

IV.3.1 Hasil Analisa Material DIN 1.0116 St37-3U ..................... 44

IV.3.2 Hasil Analisa Material DIN 1.0070 St70-2 ........................ 44

IV.3.3 Hasil Analisa Material DIN Steel stainless 1.4105 ............ 45

IV.4 Perbandingan dari Hasil Analisa ........................................... 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan ............................................................................ 48

V.2 Saran ........................................................................................ 48

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 49

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rangka Bus Tingkat ............................................................................ 6

Gambar 2.2 (a) Batasan yang diberikan; (b) Pembagian Segmen yang ada di struktur

rangka ...................................................................................................................... 6

Gambar 2.3 (a) Gambar hasil simulasi secara utuh. (b) Gamba struktur bagian bawah

yang mengalami tegangan maksimum. (c) Lokasi tegangan maksimum yang terjadi

.................................................................................................................................. 7

Gambar 2.4 Defleksi maksimum pada rancangan beban operasional ..................... 7

Gambar 2.5 (a) Gambar hasil simulasi secara utuh. (b) Gambar struktur bagian bawah


.................................................................................................................................. 8

Gambar 2.6 Defleksi maksimum pada rancangan beban operasional ..................... 9 Gambar 2.7 Modifikasi Rangka Optimasi 1 ........................................................... 9



................................................................................................................................ 10

Gambar 2.9 Defleksi maksimum pada rancangan modifikasi 1 ........................... 10

Gambar 2.10 (a) Modifikasi Rangka Optimasi 2 (b) Titik Penguat Pada Optimasi 2 ....................................................................................................................................



................................................................................................................................ 11

Gambar 2.12 Defleksi maksimum pada rancangan beban penuh ......................... 11

Gambar 2.14 Penambahan Clamp pada Optimasi 3. (a) Profil Clamp Circle Hollow

Beam (b) Profil U Channel Beam (c) Gambar 3D Struktur Rangka (d) Penambahan

Penguat .................................................................................................................. 12



................................................................................................................................ 13

Gambar 2.16 Defleksi maksimum pada rancangan beban penuh ......................... 13

Gambar 2.17 Tegangan (a) normal (b) geser ........................................................ 16

Gambar 2.18 Tegangan prinsipal pada (a) bidang datar (b) diputar sebesar ........ 17

Gambar 2.19 Komponen-komponen gaya ............................................................ 18

Gambar 2.20 Segitiga Bayangan ........................................................................... 19 Gambar 2.21 Diagram momen defleksi pada bidang 3 dimensi ........................... 22 Gambar 2.22 Penampang rangka utama ................................................................ 23 Gambar 2.23 Material yang disusun dengan node ................................................ 27

Gambar 3.1 Geomatri design space frame “top view” ......................................... 33

Gambar 3.2 Geometri design space frame “side view” ........................................ 33

Gambar 3.3 Design Modeller pada space frame“Isometric View” ...................... 35 Gambar 3.9 Apply Material DIN 1.0116 St37-3U ................................................. 35

xii

Gambar 3.9 Apply Material DIN 1.0070 St70-2 ................................................... 36 Gambar 3.9 Apply Material DIN Steel .................................................................. 36 Gambar 3.10 Menentukan Fixed Figure ............................................................... 37 Gambar 3.10 Menentukan Load Force ................................................................. 37 Gambar 4.1 dimensi chassis dari ATPM .............................................................. 39

Gambar 4.2 grafik performa bus ........................................................................... 39

Gambar 4.3 Space Frame ...................................................................................... 42

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 tabel boundary condition space frame .................................................. 30

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I Hasil analisa space frame material DIN 1.0116 (St37-3U)

Lampiran II Hasil analisa space frame material DIN 1.0070 (St70-2)

Lampiran III Hasil analisa space frame material stainless steel DIN 1.4105

xv

DAFTAR NOTASI

𝐹𝑥 = Gaya yang bekerja pada arah sumbu x (N)

𝐹𝑦 = Gaya yang bekerja pada arah sumbu y (N)

𝑉𝑥 = Gaya geser sepanjang x (N)

𝑀𝑥 = Momen sepanjang x (Nm)

𝜎 = Tegangan (N/m²)

𝜖 = Regangan (m/m)

E = Modulus Elastisitas (N/m²)

𝜎𝑥 = Tegangan normal pada arah sumbu x (N)

𝜎𝑦 = Tegangan normal pada arah sumbu y (N)

𝜎𝑥′ = Tegangan normal pada arah sumbu x’ (N/m²)

∆𝐴 = Luas Bidang (m²)

𝜏𝑥𝑦 = Tegangan geser pada bidang x-y (N/m²)

𝜏𝑥′𝑦′ = Tegangan geser pada bidang x’-y’ (N/m²)

𝜖𝑥 = Regangan normal pada arah sumbu x

𝜖𝑦 = Regangan normal pada arah sumbu y

𝛾𝑥𝑦 = Regangan geser pada bidang x-y

𝛾𝑥′𝑦′ = Regangan geser pada bidang x’-y’

I = Momen inersia luas (𝑚4)

𝐼𝑥′ = Momen inersia luas pada arah sumbu x’ (𝑚4)

v = Besar lendutan

ANALISA HASIL RANCANGAN SPACE FRAME SUPER HIGH DECK …repository.upnvj.ac.id/3321/1/AWAL.pdf · II.6.1 Momen Inersia Penampang Hollow Segiempat .....23 II.7 Perangkat Lunak Analisis

Documents