## CAKRAM
Jurnal Teknik Mesin:
ANALISIS KEKUATAN STRUKTUR BEAM SKID BASE DENGAN METODE ELEMEN HINGGA (FEM )
Mustasyar Perkasa 1,2
1 Balai BesarTeknologi Kekuatan Struktur BRIN, Gd.220 PUSPITEK, Tangerang Selatan, Indonesia
2 Program StudiTeknik Mesin, UniversitasPamulang, Jl.SuryaKencana No.1, Tangerang Selatan, Indonesia
E-mail : dosen00784@unpam.ac.id
Masuk : 8 Agustus 2021 Direvisi :  6 September 2021             Disetujui : 27 September 2021
Abstrak : Skid  base adalah  struktur  frame  yang  dibentuk  dari  berbagai  macam  profil  material  yang berfungsi  sebagai  dudukan bagi  generator.  Struktur frame skid  base dibuat  untuk  menahan  beban  generator  ketika dipindahkan dari  satu  tempat ke  tempat yang  lain.  Penelitian  ini  membahas  tentang  analisa  kekuatan  struktur  skid base  akibat  dari  beban  maksimum  yang  dialaminya.  Material  yang  digunakan  dalam  pembuatan  skid  base  adalah IWF beam 150 x 75 x 10 x 5 dan UNP Channel 150 x 75 x 5. Tujuan penelitian ini adalah analisa kekutan skid base sebagai dasar dalam pemilihan material dan dimensi beam yang digunakan dalam membuat skid base. Metodologi yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini  adalah  evaluasi  gambar  kerja,  pemodelan  skid  base,  menentukan  beban  dan support,  simulasi  finite  elemen  method,  dan  analisa.  Kriteria  keberterimaan  skid  base  berdasarkan  standar  ASTM D1.1  yaitu  tegangan  maksimumnya  sebesar  136  MPa.  Hasil  analisis  numerik  menghasilkan  nilai  stress  sebesar  64 MPa. Material struktur Skid Base yang digunakan adalah SS 400 yang memiliki nilai allowable stress sebesar 136 MPa kg/mm 2 . Nilai stress hasil simulasi FEM masih jauh dibawah nilai stress ijin materialnya.
Kata kunci : skid base , generator, FEM, SS 400, ASTM D1.1, rangka
Abstract: A  skid  base  is  a  frame  structure  formed  from  various  material  profiles  that  serve  as  a  holder  for  the generator. The skid base frame structure is made to withstand the load of the generator when it is moved from one place  to  another.  This  study  discusses  the  analysis  of  the  strength  of  the  skid  base  structure  due  to  the  maximum load it experiences. The materials used in making the skid base are IWF beam 150 x 75 x 10 x 5 and UNP Channel 150 x 75 x 5. The purpose of this study is to analyze the strength of the skid base as a basis for material selection and  beam  dimensions  used  in  making  the  skid  base.  The  methodology  used  in  this  research  is  the  evaluation  of working  drawings,  skid  base  modeling,  determining  load  and  support,  finite  element  method  simulation,  and analysis. Acceptance criteria for skid base based on ASTM D1.1 standard are the maximum stress is 136 MPa. The results  of  numerical  analysis  produce  a  stress  value  of  64  MPa.  The  skid  Base  structure  material  used  is  SS  400 which has an allowable stress value of 136 MPa kg/mm2. The stress value of the FEM simulation results is still far below the allowable stress value of the material.
Keywords: Skid base, Generator, FEM, SS 400, ASTM D1.1, Frame

## PENDAHULUAN
Skid-Base  merupakan    gabungan  struktur  yang  terdiri  dari  berbagai  macam  ukuran  atau  pun  dimensi  profil. Bagian-bagian  skid-base  dapat  memiliki  dimensi  ataupun  penampang  yang  sama,  namun  sistem  kombinasi  pun dapat diterapkan guna mendapatkan kekuatan yang lebih optimal[1]. Skid-Base dalam studi ini direncanakan untuk menahan beban yang berasal dari sebuah peralatan dalam hal ini pressure vessel [2].
Analisis  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  besarnya  nilai  distribusi  tegangan  (stress)  dan  lendutan  maksimum yang  terjadi  pada  struktur utama  ketika  menahan beban.  Hasil  simulasi  komputasi  menunjukan  lokasi-lokasi kritis yang ditunjukan oleh besarnya stress yang terjadi pada setiap elemen pada struktur beam [3]. Metode elemen hingga merupakan suatu metode dalam menyelesaikan suatu model atau prototype produk. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan struktur skid base dengan mensimulasikan tegangan yang terjadi pada struktur skid base menggunakan  finite  elemen  analysis  sehingga  skid  base  mampu  menopang  beban  aktualnya  sebesar  21  ton.  Hasil dari  simulasi  ini  berupa  nilai  tegangan  kemudian  dibandingkan  dengan  tegangan  ijin  materialnya.  Nilai  tegangan yang  terjadi  dari  hasil  simulasi  finite  elemen  analysis  harus  berada  dibawah  nilai  tegangan  ijin  materialnya. Penggunaan  metode  elemen  hingga  sangat  membantu  dalam  perancangan  dan  mengurangi  ongkos  sehingga  suatu produk dapat dihasilkan dengan mudah dan murah tanpa mengurangi fungsi dari poduk tersebut [4].

## METODOLOGI
Secara  sederhana  tegangan  dapat    didefinisikan  sebagai  besaran  gaya  yang  bekerja  pada  satu  satuan  luas permukaan benda  yang dikenakan oleh gaya. Secara matematis definisi tegangan dapat dituliskan sebagai berikut :
Dimana P = Gaya (N) A = Luasan permukaan yang dikenakan gaya (mm2)
Dalam   kasus   tegangan   tiga   dimensi, sebuah elemen tegangan akan menderita tegangan-tegangan normal pada semua permukaannya. Tegangan-tegangan geser memiliki  dua  buah  indeks  bawah,  dimana yang pertama menunjukkan bidang tegangan bekerja dan yang kedua mengidentifikasikan arahnya dalam bidang tersebut.
Untuk memperoleh satuan deformasi atau regangan (ε) adalah dengan membagi perpanjangan (δ) dengan panjang mula-mula (Lo) dari suatu specimen. Regangan dapat dirumuskan
Hubungan   tegangan   dan   regangan dapat dirumuskan sebagai berikut

## Sehingga dihasilkan persamaan
Dengan asumsi σ x = σ 1 , σ y = σ 2 ,  dan σ z = σ 3 , maka persamaan diatas dapat dihitung tegangan von misesnya dengan persamaan sebagai berikut
Dalam  penelitian  ini  sebelum  melakukan  anslysis  dan  pembuatan  model  simulasi  FEM,  langkah  pertama  adalah melakukan pengecekan dan evaluasi Gambar kerja yang selanjutnya menjadi dasar pembuatan model simulasi.
Tabel 1. Material Skid Base

## Gambar 1. Dimensi Skid Base
• Data Sheet Material
Jenis  material  yang  digunakan  pada  struktur  beam  Skid  Base adalah  SS400  yang  memiliki  sifat-sifat  mekanis sebagai berikut [5] :
• Ultimate stress (  u ) = 40 kg/mm 2 or 400 MPa • Yield stress,  y = 20,5 kg/mm 2 or 205 MPa • Allowable stress,  m = (2/3 *  y ) = 13,66 kg/mm 2 or 136,6 MPa (AISC)
• Modulus Elastisitas (E) = 190-210 GPa
• Massa jenis / densitas (ρ) = 7860 kg/m 3 • Poisson ratio (v) = 0,26 • Hardness
= 160 HB

## • Deskripsi Model dan Estimasi pembebanan
Pemodelan struktur beam Skid Base dilakukan dengan solid model dengan input material sesuai dengan data teknis gambar  kerja. Stress  analysis dilakukan  dengan  kondisi  pembebanan  statis  maksimum  dimana  beban  merupakan kombinasi berat dari peralatan  yang ditopang oleh beam. Model elemen beam terlihat sebagai berikut :
ISSN 2620-6706
Gambar 2. Model struktur beam Skid Base
Gambar 3. Model elemen solid pada struktur beam
Pembebanan  yang  terjadi  pada  struktur  Skid  Base  berupa  jumlah  kombinasi  berat  peralatan  (Maksimum)  dengan distribusi  beban  yang  tidak  sama  pada  setiap  beam.  Beban  diinput  pada  model  sebagai Load-force terlihat  pada gambar di bawah :
ISSN 2620-6706

## Gambar 4. Aplikasi beban pada struktur beam

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil simulasi komputasi diperoleh kondisi-kondisi sebagai berikut : Analisis  tegangan  dilakukan  pada  struktur  skid  base  dengan  dimensi  sesuai  dengan  Gambar  1  dengan memberikan beban sebesar 21 ton pada bagian tengah skid base dan 1 ton pada bagian tepi skid base sesuai gambar 4. Distribusi tegangan dapat dilihat pada  Gambar  5 dan gambar 6 dimana tegangan maksimal yang terjadi sebesar 63,919 MPa berada pada beam penopang skid base. Nilai ini masih berada di bawah nilai allowable stress material SS  400  sebesar  160  MPa.  Tegangan  maksimum  terjadi  pada  Beam  penopang  skid  base  bagian  bawah  dimana ketebalan beam tersebut sebesar 4 mm. Struktur skid base sangat layak untuk gigunakan dengan beban maksimum 21 Ton karena karena nilai tegangan yang terjadi tidak melebihi nilai allowable stress materialnya.

## `
Gambar 5. Distribusi stress struktur
• Lokasi kondisi Maksimum stress
ISSN 2620-6706
Gambar 6.  Maksimum stress struktur
Gambar 7. Distribusi stress maksimum dan stress di sekitarnya
Hasil simulasi :
• Stress maksimum yang terjadi pada struktur sebesar 64 MPa.
Gambar 8. Equivalent Elastic Strain
Hasil  analisis  numerik  menghasilkan  nilai  stress  sebesar  64  MPa.  Material  struktur  Skid  Base  yang  digunakan adalah SS 400 yang memiliki nilai allowable stress sebesar 136 MPa kg/mm 2 . Nilai stress hasil simulasi FEM masih jauh dibawah nilai stress ijin materialnya [6].

## KESIMPULAN
Struktur  Skid  Base  dengan  bentuk  beam  bervariasi  yang  menopang  peralatan  dinyatakan  dalam  kondisi  aman  ketika menahan beban maksimum selama tidak ditemukan cacat akibat proses fabrikasi, korosi, dan sebagainya. .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Mail, S., S. Sarawade, and S. Gadewar, Design and Analysis of Compressor Package Skid Frame.
[2] CHEN, Y., et al., Simulation of Equipment Skid Lifting Process Based on ANSYS WORKBENCH Software [J]. Petro-Chemical Equipment, 2012. 1.
[3] Hutton, D.V., Fundamentals of finite element analysis . 2004: McGraw-hill.
[4] Roylance, D., Finite element analysis. Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, 2001.
[5] Cely, M., et al., Identificación de defectos en soldaduras de acero estructural ASTM A36 mediante ensayos no destructivos según el código AWS D1. 1. revistapuce, 2018.
[6] Morishita, T., T. Takaoka, and T. Itoh, Fatigue strength of SS400 steel under non-proportional loading. Frattura ed Integrità Strutturale, 2016. 10 (38): p. 289-295.