## Analisis Pembebanan Rangka Penopang Tangki IBC Dumping Table Hidrolik
Ampala Khoryanton * , Ardien Devri Karuniawan, Farika Tono Putri Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang, Jl. Prof. Sudarto, SH , Semarang, 50275 *E-mail: ampala.khoryanton@polines.ac.id
Diterima: 10-08-2022; Direvisi: 08-08-2023; Dipublikasi: 21-08-2023

## Abstrak
Keamanan konstruksi menjadi salah satu tujuan dalam perancangan karena berkaitan dengan faktor keamanan dalam lingkungan kerja. Dumping table merupakan alat bantu yang digunakan dalam proses penuangan oli dari tangki IBC menuju  tempat  penimbangan.  Mekanisme  kerja dumping  table hidrolik  adalah  untuk  memiringkan  tangki  IBC kapasitas  1000  liter  yang  berisi  oli  Shell  Catenex  S-579.  Massa  total  tangki  IBC  tersebut  adalah  900  kg.  Material rangka  penyusun dumping  table hidrolik  adalah  ASTM  A36.  Rangka  dudukan  tangki  IBC  dan  dudukan  silinder menjadi beban utama dalam konstruksi ini. Metode penelitian yang digunakan adalah simulasi finite element method (FEM) dengan software SOLIDWORKS . Keamanan konstruksi dilihat melalui factor of safety (FOS), tegangan von mises ,  serta strain .  Konstruksi  ini  memiliki  tegangan von  misses pada  dudukan  silinder  hidrolik  sebesar  1.222,582 MPa dan pada rangka dudukan tangki sebesar 116.223 MPa atau lebih kecil dari kekuatan yield . Dari hasil simulasi diketahui bahwa tidak terjadi regangan serta hasil simulasi pada FOS secara umum berwarna merah menunjukan jika keseluruhan konstruksi berada dalam batas aman.
Kata kunci: ASTM A36; Dumping table ; factor of safety ; finite element method ; tegangan

## Abstract
Construction  safety  becomes  a  goal  in  the  design  because  it  is  related  to  safety  factors  in  the  work  environment. Dumping table is a tool used in the process of pouring oil from the IBC tank to the weighing station. the working mechanism of the hydraulic dumping table is to tilt the 1000 liter capacity IBC tank containing Shell Catenex S-579 oil. The total mass of the IBC tank is 900 kg. The frame material for making hydraulic dumping tables is ASTM A36. The IBC tank mount frame and cylinder mount are the main loads in this construction. The research method used is finite element method (FEM) simulation with solidwork software. Security is seen through the factor of safety (FOS), von misses stress, and strain. This construction has a von misses stress on the hydraulic cylinder mount of 1,222,582 Mpa and on the tank mount frame of 116,223 Mpa or less than the yield strength. From the simulation results, it is known that there is no strain and the simulation results in FOS generally indicate that the overall construction is within safe limits.
Keywords: ASTM A36; Dumping tables; factor of safety; finite elements; stress
1. Pendahuluan
PT.  Elastomix  Indonesia  adalah  perusahan  manufaktur  produk rubber  master  batch yang  berlokasi  di  Kawasan Industri  Mitra,  Karawang,  Jawa  Barat.  Pada  salah  satu  proses  produksinya  terdapat  tahap  penimbangan  material  oli sebagai  bahan  dalam  pembuatan  produk.  Oli  tersebut  terdapat  di  dalam  tangki  IBC  yang  kemudian  dinaikkan  keatas dumping table hidrolik untuk mempermudah proses penimbangan kebutuhan oli sesuai dengan receipt . Dumping table hidrolik merupakan alat bantu untuk memiringkan tangki IBC yang digunakan pada proses oil weighting di PT. Elastomix Indonesia. Proses perancangan dapat menghasilkan sebuah rancangan produk seperti gambar kerja dan kebutuhan lain yang diperlukan [1]. Sistem  hidrolik  merupakan bentuk perubahan atau daya dengan  menggunkaan  media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari awal yang dikeluarkan [2]. Konstruksi dumping table hidrolik terbuat dari bahan American Society for Testing and Materials (ASTM) A36 dengan profil I dan U. Baja ASTM A36 tergolong baja karbon rendah yang mempunyai fungsi untuk bangunan konstruksi seperti pipa, tanki, dan juga bisa digunakan  untuk  bahan  pembuatan  kapal  [3] . Pengelasan  ( welding )  adalah  teknik  penyambungan  logam  dengan  cara mencairkan  sebagian  logam  induk  dan  logam  pengisi  dengan  atau  tanpa  logam  penambah  dan  menghasilkan  logam
kontinyu  [4].  Metode  penyambungan  konstruksi  ini  menggunakan  pengelasan  s hielded  metal  arc  welding (SMAW).
SMAW  merupakan  proses  las  busur  manual  dimana  panas  pengelasan  dihasilkan  oleh  busur  listrik  antara  elektroda terumpan berpelindung flux dengan benda kerja [5]. Untuk mengetahui keamanan konstruksi dumping table hidrolik pada saat  digunakan  perlu  dilakukan  sebuah  simulasi finite  element  method (FEM)  menggunakan software  SOLIDWORKS sesuai dengan desain dumping table hidrolik yang sudah ada. Dengan demikian dapat diketahui tegangan, regangan, dan factor of safety yang terjadi pada dumping table hidrolik ini. Kekuatan bahan mengkaji kekuatan bahan dalam kaitannya dengan gaya luar yang bekerja pada sebuah benda dan pengaruhnya terhadap gaya dalam benda. Benda tidak dianggap sebagai kaku sempurna ( perfectly rigid ) dan dilakukan perhitungan deformasi benda pada beberapa macam gaya yang bekerja  [6]. Tegangan  dan  regangan  adalah  konsep  yang  penting  dalam  peninjauan  baik  kekuatan  maupun  kekakuan. Keduanya  merupakan  konsekuensi  yang  tidak  dapat  dipisahkan  dari  bekerjannya  suatu  beban  terhadap  suatu  bahan struktur [7]. Tegangan merupakan beberapa sistem gaya atau beban eksternal yang bekerja pada benda yang mana terjadi dengan gaya persatuan luas [8] . Factor of safety digunakan untuk mencari tegangan maksimum yang diizinkan untuk memastikan tegangan yang terjadi tidak melebihi tegangan yang diizinkan agar konstruksi dapat dikategorikan aman [9]. Gambar 1 menunjukkan dumping table hidrolik yang menjadi fokus dalam penelitian ini.
Gambar 1. Dumping table hidrolik
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  menganalisa  kekuatan  rangka  dumping  table  hidrolik.  Salah  satu  metode  yang banyak  digunakan  untuk  menganalisa  karakteristik  material  adalah  metode  elemen  hingga,  FEM  atau finite  element analysis (FEA)  [10].   Penelitian  ini  memiliki  kebaruan  dibandingkan  dengan  penelitian  serupa  sebelumnya  dalam  hal studi kasus industri yang unik dan memiliki parameter yang tidak sama dengan studi kasus yang lain.

## 2. Material dan metodologi
Metode  pada penelitian  ini  adalah  dengan  melakukan  simulasi  tegangan,  regangan,  dan factor  of  safety dari  hasil rancangan konstruksi yang dibuat.. Gambar 2 menunjukkan diagram alir penelitian yang dilakukan pada studi ini.

## Mulai
Identifikasi Ukuran Dumping Table hidrolik
Membuat Desain Sesuai Dimensi
Simulasi Finite Element Menggunakan
Solidwork
Analisis Hasil Simulasi

## Selesai
Gambar 2 . Diagram alir penelitian
Dalam tahap-tahap perancangan, pertimbangan-pertimbangan yang perlu diperhatikan  dalam memulai perancangan peralatan meliputi jenis-jenis pembebanan yang direncanakan, jenis-jenis tegangan yang ditimbulkan akibat pembebanan tersebut dan pemilihan  kebutuhan  material  [11].  Dari Gambar 1. dapat diketahui bahwa pada dumping table hidrolik terdapat komponen rangka penopang tangki dan rangka dudukan silinder hidrolik yang ditunjukkan oleh Gambar 3. Kedua rangka  ini  terbuat  dari  material  ASTM  A36  dengan  profil  U  yang  dirangkai  sedemikian  rupa  sehingga  menyesuaikan dimensi tangki IBC kapasitas 1000 liter.

## Tabel 1. Sifat mekanik ASTM A36 [12]
Sifat Mekanik Nilai dan satuan Density 7845 kg/ m 3 Tensile strenght: ultimate 590 MPa Tensile strenght: yield 374 MPa Modulus of elasticity 200 GPa Ratio: Poisson’s 0.29 Heat capacity (nature: specific at 100 ° C) 0.486 kJ/kg-K Thermal conductivity (at 100 ° C ) 50,7 W/mK Melting points 1521 ° C
Dari Tabel 1, dapat diketahui terkait sifat-sifat mekanik dari material ASTM A36 yang akan digunakan sebagai dasar analisis  menggunakan  simulasi  FEM  dengan software  SOLIDWORKS .  Pengujian  diawali  dengan  mengidentifikasi dimensi  dari dumping  table hidrolik,  kemudian  mendesain dumping  table hidrolik  menggunakan solidwork dan selanjutnya dilakukan simulasi FEM. Dari hasil simulasi  FEM dapat dilakukan analisis mengenai tegangan, regangan, dan factor of safety . Pengujian simulasi finite element dilakukan pada rangka dudukan tangki IBC dan rangka dudukan silinder hidrolik. Dari hasil simulasi yang dihasilkan dapat diketahui nilai dari tegangan, regangan dan safety factors dari setiap rangka [13]. Seluruh komponen rangka dudukan tangki IBC dan dudukan silinder hidrolik menggunakan material baja ASTM A36. Alasan pemilihan material baja ASTM A36 masuk dalam kategori baja dengan tingkat karbon rendah yang memiliki keuletan tinggi, mudah dimachining [14-15].

## 3. Hasil dan pembahasan
Gambar 3 menunjukkan komponen-komponen penyusun dumping table . Keterangan nama komponen pada dumping table tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Gambar 3. Desain dumping table hidrolik
Tabel 2 . Daftar komponen dumping table hidrolik No. Nama Komponen No. Nama Komponen 1. Silinder hidrolik single acting 8. Cover pelindung 2. Tangki oli hidrolik 9. Tiang penahan kemiringan 3. Hydraulic power unit 10. Castor wheels 4. Engsel 11. Tangki IBC 5. Rangka penopang tangki IBC 12. Tali penahan tangki 6. Box panel 13. Rangka dudukan tangki IBC 7. Push button
Dari desain yang telah dibuat, selanjutnya dilakukan simulasi finite element pada rangka dudukan tangki dan dudukan silinder hidrolik.

## 3.1. Tegangan rangka dudukan tangki IBC
Gambar 4 merupakan simulasi tegangan yang terjadi pada rangka dudukan tangki IBC. Material yang digunakan pada seluruh komponen rangka dudukan tangki IBC adalah ASTM A36.

## Gambar 4. Simulasi tegangan rangka dudukan tangki IBC
Massa total dari tangki IBC berisi oli Shell Catenex S-570 sebanyak 1000 liter adalah 900 kg atau setara dengan 8829 N. Dengan simulasi pembebanan merata yang diterima rangka dudukan tangki IBC seperti pada Gambar 4 dapat diketahui bahwa tegangan minimal pada rangka adalah 0 Mpa yang ditunjukkan oleh zona berwarna biru. Sedangakan tegangan maksimal  yang  terjadi  adalah  sebesar  119.623  Mpa  yang  mana  ditunjukkan  pada  zona  berwarna  merah.  Berdasarkan Gambar 4 dapat diketahui bahwa konstruksi ini memiliki yield strengh sebesar 250.000. Berdasarkan simulasi teganganan yang ditunjukkan, dapat diambil kesimpulan bahwa konstruksi rangka dudukan tangki IBC masih aman saat digunakan dengan pembebanan sebesar 8829 N karena dari hasil simulasi dapat diketahui bahwa mayoritas tegangan yang terjadi pada rangka masih berada pada zona biru.

## 3.2. Safety factor rangka dudukan tangki IBC
Gambar 5 merupakan simulasi factor of safety dudukan tangki IBC. Dengan pembebanan merata yang diterima oleh rangka dudukan tangki IBC sebesar 8829 N didapatkan nilai faktor sebesar 2,090. Hal ini menunjukkan bahwa konstruksi rangka dudukan tangki IBC dalam kondisi aman ketika menerima pembebanan yang terjadi.
Gambar 5. Safety factor rangka dudukan tangki IBC
Nilai factor of safety sebesar 2 sesuai dengan hasil simulasi yang ditunjukkan pada Gambar 5 sejalan dengan standar rekomendasi  dimana dumping  table digunakan  pada  lingkungan loading beban  dengan  faktor  berat  beban  sebagai pertimbangan utama yaitu sebesar 1.3-1.5.

## 3.3. Regangan rangka penopang tangki IBC
Gambar  6  merupakan  simulasi  regangan  yang  terjadi  pada  rangka  dudukan  tangki  IBC.  Regangan  terjadi  akibat pemuatan  beban  yang  terus-menerus  [15].  Dari  Gambar  6  dapat  diketahui  bahwa  regangan  maksimal  pada  rangka dudukan  tangki  IBC  0.000e+00  atau  pada  simulasi  ditunjukkan  dengan  zona  berwarna  biru.  Sedangkan  regangan maksimal yang terjadi pada rangka dudukan tangki IBC sebesar 4.616e-04 atau yang ditunjukkan oleh zona warna merah pada simulasi.

## Gambar 6. Regangan rangka dudukan tangki IBC
Dari Gambar 6 dapat diketahui bahwa mayoritas rangka dudukan tangki IBC menerima beban merata dari tangki IBC sebesar  8829  N  berada  di  zona  biru  atau  dalam  regangan  yang  rendah.  Selain  itu  terdapat  pula  bagian  rangka  yang mengalami regangan sedang dan menengah yang ditunjukkan oleh zona berwarna hijau dan biru. Zona yang ditunjukkan oleh  warna  merah  merupakan  zona  yang  mengalami  regangan  maksimal.  Berdasarkan  simulasi  yang  disajikan  pada gambar 6 dapat disimpulkan bahwa konstruksi masih aman ketika mengalami regangan yang terjadi.

## 3.4. Tegangan rangka penopang silinder hidrolik
Massa total dari silinder hidrolik adalah 15 kg atau setara dengan 147,2 N. Diketahui bahwa beban tangki IBC berisi 1000 liter oli Shell Catenex S-579 adalah 8829 N, jadi beban total yang diterima oleh rangka penopang silinder hidrolik adalah 8976,2 N. Dengan simulasi pembebanan yang diterima rangka dudukan tangki IBC seperti pada Gambar 7 dapat diketahui  bahwa  tegangan  minimal  pada  rangka  adalah  1,222.6  Mpa  yang  ditunjukkan  oleh  zona  berwarna  biru. Sedangakan tegangan maksimal yang terjadi adalah sebesar 17.410.330 Mpa yang mana ditunjukkan pada zona berwarna merah.
Gambar 7. Simulasi tegangan rangka penopang silinder hidrolik
Berdasarkan Gambar 7 dapat diketahui bahwa konstruksi ini memiliki yield strengh sebesar 250.000.000. Berdasarkan simulasi teganganan yang ditunjukkan, dapat diambil kesimpulan bahwa konstruksi rangka dudukan tangki IBC masih
aman saat digunakan dengan pembebanan sebesar 8976,2 N karena dari hasil simulasi dapat diketahui bahwa mayoritas tegangan yang terjadi pada rangka masih berada pada zona biru.
3.5. Regangan rangka penopang silinder hidrolik
Gambar 8 merupakan simulasi regangan yang terjadi pada rangka dudukan tangki IBC. Dari Gambar 8 dapat diketahui bahwa tidak terjadi regangan yang diakibatkan oleh pembebanan yang diterima.

## Gambar 8. Simulasi regangan rangka penopang silinder hidrolik
Dari  simulasi  Gambar  8  dapat  diketahui  bahwa  konstruksi  rangka  dudukan  silinder  hidrolik  sangat  aman  ketika mengalami pembebanan.

## 3.6. Safety factor rangka penopang silinder hidrolik
Gambar  9  merupakan  simulasi safety  factor rangka  penopang  silinder  hidrolik.  Seluruh  Rangka  penopang  silinder hidrolik ini terbuat dari material ASTM A36. Dengan pembebanan merata yang diterima oleh rangka dudukan tangki IBC sebesar 8829 N didapatkan nilai faktor sebesar 14,359. Hal ini menunjukkan bahwa konstruksi rangka dudukan tangki IBC dalam kondisi sangat aman ketika menerima pembebanan yang terjadi.
Gambar 9. Simulasi safety factor rangka penopang silinder hidrolik

## 4. Kesimpulan
Hasil  simulasi  FEM  menggunakan SOLIDWORKS dari  rangka  dudukan  tangki  IBC  dan  dudukan  silinder  hidrolik menunjukkan  nilai  tegangan,  regangan,  dan factor  of  safety yang  nilainya  masih  dibawah  nilai  maksimalnya.  Jadi berdasarkan simulasi yang dilakukan, konstruksi rangka dudukan tangki IBC dan dudukan silinder hidrolik aman untuk digunakan.

## Daftar Pustaka
[1] Ferdiansyah,  H.  A.  Mengurangi  Kerusakan  Produk Wafer  Sheet  Cream dengan  Memodifikasi  Tray  KKV Cooler  Line 16  Material  SS  316  di  PT  Kresno  Bersaudara  Engineering.  Indoenesia:  Politeknik  Negeri Semarang; 2021.
[2] Sobirin, N. Rancang Bangun Gravity Roller Conveyor pada Proses Milling Surface Hopper Guna Mengurangi Cycle Time di Line Crankcase Old Departement Machining PT Kubota Indonesia. Indonesia: Politeknik Negeri Semarang; 2021.
[3] Suprayogi, A., dan Tjahjanti, P. H. Analisa Surface Preparation pada Plat Baja ASTM A36. Prosiding Seminar Nasional Dan Gelar Produk; 2017. 188–197.
[4] Afan, M. Bin, Purwantono, P., Mulianti, M., dan Rahim, B. Pengaruh Kuat Arus Listrik Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik dan Struktur Mikro Las SMAW dengan Elektroda E7016. Jurnal Rekayasa Mesin. 2020; 15(1), 20.
[5] Maulana, Y. (2017). Analisis Kekuatan Tarik Baja St37 Pasca Pengelasan Dengan Variasi Media Pendingin Menggunakan Smaw. AL-JAZARI JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN, 1 (2).
[6] Zainuri, A. (2008). Kekuatan Bahan (Strength of Materials). Yogyakarta: ANDI Yogyakarta.
[7] Anis, M. (2016). Pengaruh Lama Waktu Perebusan Terhadap Sifat Kuat Tekan Dan . December 2015 .
[8] Khurmi, R. S., & Gupta, J. K. (2005). a Textbook of. Garden , I , 14.
[9] Yatimah,  Dhurotul.  (2021).  Rancang  Bangun  Penyemprot  Udara  Otomatis  Berbasis Electropneumatic Menggunakan Sensor  Infrared  BF4R pada  Mesin  Labeling  Guna  Meningkatkan  Efesiensi  Proses Labelling Cap di PT. Cosmetic Mirror Indonesia.
[10] Fahd Riyal Pris, Budhi M Suyitno, & Amin Suhadi. (2019). Analisis Kekuatan Velg Aluminium Alloy 17 Inc Dari Berbagai Desain Menggunakan Metode Finite Element Analysis (Fea). Teknobiz : Jurnal Ilmiah Program Studi Magister Teknik Mesin , 9 (2), 33–39. https://doi.org/10.35814/teknobiz.v9i2.558
[11] Meladiyani, E., Permana, B., Marsudi, M., & Zayadi, A. (2019). Perancangan Alat Pengangkat Sistem Hidrolik Tipe H Pada Tempat Pencucian Mobil Dengan Kapasitas Maximum 2.5 Ton. Jurnal Ilmiah Giga , 21 (1), 33. https://doi.org/10.47313/jig.v21i1.582
[12] Sastry,  C.  C.,  Hariharan,  P.,  Pradeep  Kumar,  M.,  &  Muthu  Manickam,  M.  A.  (2019).  Experimental investigation on boring of HSLA ASTM A36 steel under dry, wet, and cryogenic environments. Materials and Manufacturing Processes , 34 (12), 1352–1379. https://doi.org/10.1080/10426914.2019.1643477.
[13] Arifanto, M., & Santoso, E. (2015). Meningkatkan Efisiensi Line Painting Propeller Shaft Kategori 2 Dan 3 Dengan Metode Line Balancing Di Pt Inti Ganda Perdana . 10 (8), 1–9.
[14] Ali,  M.  S.,  Praktikno,  H.,  &  Dhanistha,  W.  L.  (2019).  Analisis  Pengaruh  Variasi  Sudut  Blasting  Dengan Coating  Campuran  Epoxy  dan  Aluminium  Serbuk  terhadap  Kekuatan  Adhesi,  Prediksi  Laju  Korosi,  dan
Morfologi pada Plat Baja ASTM A36. Jurnal Teknik ITS , 8 (1). https://doi.org/10.12962/j23373539.v8i1.39068.
[15] Bakri, M. (2017). Penerapan Data Mining untuk Clustering Kualitas Batu Bara dalam Proses Pembakaran di PLTU Sebalang
Menggunakan
Metode
K-Means. Jurnal Teknoinfo , 11 (1), 6.
https://doi.org/10.33365/jti.v11i1.3