Vol. 9, No. 2, October 2017, 97-105
e -ISSN: 2548-9828

## Studi Perbandingan Desain Geometri Padeye
Simetri dan Tidak Simetri
Achmad Ducha Juli Ardianto*, Sapto Wiratno S* ,dan Mufti Fathonah M*. Politeknik Negeri Batam Jurusan Teknik Mesin
Batam Center, Jl. Ahmad Yani, Kepulauan Riau 29461, Indonesia E-mail: sapto@polibatam.ac.id

## Abstrak
Salah  satu  metode  pemindahan  yang  digunakan  dalam  pembuatan structure / module adalah  pengangkatan. Prioritasutama  dalam  melakukan  pengangkatan  adalah  keamanan  dari  struktur  tersebut.  Maka  hal  utama  yang perludiperhatikan  dalam  proses  pengangkatan  adalah  perhitungan  dari  pengangkatan  harus  sesuai  dengan batasanperancangan  dan  kapasitas  dari  seluruh  alat  angkat  serta  kekuatan  dari  struktur  tersebut.  Untuk mempermudahproses pengangkatan dapat  menggunakan padeye sebagai alat bantu pengangkatan. Untuk  membuat desain  yangaman  bagi  semua  jenis structure kita  harus  mengetahui  perilaku  mekanis  dari  benda  tersebut.  Selain perilakumekanis apakah geometri padeye juga berpengaruh dalam perencanaan FOS ( Factor of Safety ) dari padeye atautidak. Untuk mengetahui perbandingan antara geometri padeye , dilakukan proses simulasi dengan memberikan gaya  pada  arah  yang  sama,  yaitu  massa  1  ton  (1000  Kg)  asumsi  sudut design  load 60°  dengan  material  S355J0. Prosessimulasi dilakukan dengan menggunakan software solidwork 2013, dengan lubang pin berada tepat ditengah atausimetri  (Geometri  1), quadrant lingkaran  sejajar  dengan  sisi padeye (Geometri  2),  dan  lubang  berada  sesuai mengikuti  sudut  dari sling 60°  (Geometri  3).  Hasil  simulasi  menunjukkan  Geometri  dari padeye mempengaruhi semua  aspek  dari  segi  tegangan,  regangan,  peralihan,  dan  FOS  pada  saat  melakukan  pengangkatan.  Geometri 1memiliki  FOS  sebesar  4,08,  geometri  2  memiliki  FOS  sebesar  5,94  dan  geometri  3  mempunyai  FOS  6,02.  Jadi geometri 3 lebih aman 47,55 % dan 1,35 % dibandingkan geometri 1 dan 2.
Kata kunci: Analisa, Factor Keselamatan, Geometri, Padeye, Peralihan, Regangan, Simulasi, Solidworks 2013, Tegangan

## Abstract
One method of removal in the manufacture of structure / module is lifting. The main priority in making the lifting isthe security of the structure. So the main things that need to be considered in the lifting process is the calculation ofthe lifting must be within the limit of the design and the capacity of all lifting equipment as well as the strength of thestructure. To facilitate the lifting process can use padeye as a tool of lifting. To create a design that is safe for all kindof  structure  we  need  to  know  the  mechanical  behavior  of  these  objects.  Beside  mechanical  behavior  whether geometry padeye also influential in the design of FOS from padeye or not. To determine the ratio between geometry padeye, simulation process is done by applying a force in the same direction, ie the weight of 1 ton (1000 kg) load assumptions  design  angle  of  60  °  with  S355J0  material.  The  simulation  process  is  done  by  using  software solidwork2013, with location the hole of the pin in the middle geometry or symmetry (Geometry 1), quadrant circle parallel to the sides padeye (Geometry 2), and the hole was appropriate sling follow the angle of 60 ° (Geometry 3). The simulation results show the geometry of padeye affects all aspects in terms of stress, strain, Displacement and FOS at the time of lifting. Geometry 1 has FOS of 4,08, geometry 2 has FOS of 5,94 and geometry 3 has FOS 6,02. Geometry 3 safer 47.55% and 1.35% to geometry 1 and 2.
Keywords : Analysis, Displacement, Factor of Safety, Geometry, Padeye, Simulation, Soliwork 2013, Strain, Stress.

## 1 Pendahuluan
Seiring  dengan  berjalannya  waktu,  perusahaan dibidang oil  and  gas berkembang  dengan pesatnya.Dalam contoh pruduk dari perusahaan oil and  gas iniadalah Jacket,  Module, FPSO,  dll. Dalam  fabrikasitersebut  banyak  sekali  proses  yang dilakukan, daripemotongan material, fit-up , pengangkatan  , welding dst.  Pengangkatan  adalah metode yang sangat penting dalam proses fabrikasi, karena  akan  sulit  jika  memindahkan equipment atau struktur tanpa menggunakan metode pengangkatan. Untuk mempermudah proses pengangkatan  kita  dapat  menggunakan padeye . Padeye adalah  sebuah  bendaberbentuk  setengah lingkaran  yang  terbuat  dari  logam  dan  dilas  pada sebuah plat. [1] Prioritas utama dalamproses pengangkatan  adalah  keamanan  dari  struktur  yang akan diangkat. Stucture atau equipment tersebuttidak  boleh  mengalami  kerusakan  atau overstress selama  proses  pengangkatan.  Agar struktur  tidakmengalami  kerusakan  dan overstress , desain padeye s  harus  direncanakan  dengan  teliti agar tidak terjadi kesalahan dan kecelakaan selama proses  pengangkatan. [2] Hal  utama  yang  perlu diperhatikan  dalam  proses  pengangkatan  yaitu perhitungan lifting  weight harus  sesuai  dengan batasan  perancangan,  kapasitas  dari  seluruh  alat angkat  serta  kekuatan  dari  struktur  (APIRP- 2A,1991) [2] .  Untuk  membuat  desain  yang  aman bagi  semua  jenis  struktur  kita  harus  mengetahui perilaku mekanis dari benda tersebut, yaitu dengan menentukan  tegangan  ( stress ),  regangan  ( strain ) dan  peralihan  ( displacement )  pada  struktur  dan komponen – komponennya akibat beban yang bekerja  padanya.  Apabila  telah  memperoleh besaran – besaran  ini  untuk  semua  harga  beban hingga  mencapai  beban  yang  menyebabkan kegagalan,  maka  kita  akan  mempunyai  gambaran lengkap mengenai prilaku mekanis benda tersebut. [3] Kemajuan  teknologi  sangat  membantu untuk  proses  perancangan padeye agar  lebih  cepat dan  tepat  sesuaidengan  batasan  perancangan  itu sendiri, yaitu denganmembuat simuasi menggunakan software pendukung.  Dari  hasil simulasi  tersebut  dapat  menentukan  apakah rancangan  tersebut  dapat  di  aplikasikan  atau  tidak sebelum  rancangan  tersebut  dibuat  dan  melakukan pengangkatan dengannya.
Gambar 1: Padeye
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah  geometri  padeye  mempengaruhi  aspek kukuatan stress,  strain,  displacement dan factor ofsafety ,  mengetahui  pengaruh  geometri  terhadap persentasi  keamanan  dan    mengetahui  geometri teraman dari ketiga geometri . Dengan menggunakan software solidwork 2013, akan dapat menentukan  pemilihan  yang  sesuai  dan  lebih efektif pada saat membuat desain.

## 2 Metodologi Penelitian
Metode  yang  dipakai  dalam  analisa lifting pada penelitian  ini  dengan  menggunakan  analisis  statis. Adapun  langkah – langkah  yang  dilakukan  dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
A. Pengumpulan data equipment
Pengangkatan  yang  dilakukan  disimulasikan  pada sebuah equipment dengan  dimensi  1600mm  x 800mm  dan  massa  1  ton  (1000Kg)  data  yang diambil  adalah  berdasarkan  dimensi  kebanyakan equipment yang  ada  di  lokasi  magang.  (lihat Gambar 2).
Gambar 2: (a) Ilustrasi model pegangakatan, (b) Dimensi Equipment
B. Pengumpulan data padeye Ukuran  pembuatan padeye s  ini  menggunakan catalog  referensi  dimensi  dan  ketebalan  dari http://www.stemar.com/tools-en/publications/tata- padeyes- en. Dimensi  ini  hanya  sebagai  acuan referensi  karena  biasanya  dalam  pembutannya padeye di  desainoleh engineer ,  referensi  ini menggunakan  sudut  45 ° yang  apabila  digunakan dengan  60 ° akan  lebih  aman.Pembuatan  desain padeye dalam  bentuk  3Dmenggunakan software solidwork  2013.  Desaintersebut  disimulasikan untuk  mengetahui  distribusitegangan,  perubahan bentuk  dan  faktor  keamanan  yangterjadi  pada padeye . Material yang dipakai adalah S355J0.
Gambar 3: Dimensi Padeye(9)
TABEL I SD IMENSI P ADEYE 4 S LINGS P ADA 45 0 WLL 0 – 1,4 MT (9) WLL ( Working Load Limit ) adalah gaya maksimum  yang  diizinkan  untuk  mempertahankan rigging atau conection  arrangement sesuai  dengan desain [4] . Shackle merupakan  alat  penghubung antara  tali sling dan padeye ,  dan Sling adalah  tali kawat atau kabelyang digunakan untuk mengikatkan shackle pada “ Hook ”  yang  terdapat pada Crane . [1] Untuk  memenuhi  kriteria  pengangkatan  dengan menggunakan  sudut  60 ° dan padeyes sesuai  pada gambar  5,  maka  panjang sling yang  digunakan adalah750/cos 60°=1500 mm atau 1,5 meter .
Pada  weldingan  yang  dilakukan  dianggap  tidak memiliki cacat, sling serta shackle yang digunakandianggap telah memenuhi batas minimum  pengangkatan  yang  telah  direncanakan yaitu 1 T(1000Kg). Sehingga dalam perencanaannya hanya menghitung tegangan ( stress ), regangan ( strain ) dan peralihan ( displacement )  dan  FOS  ( Factor  of  Safety )dari padeye .
C. Perhitungan titik berat sruktur Karena  dari  pembuatan  model  tidak  mencangkup dariisi equipment jadi  titik  berat equipment diasumsikan  berada  ditengah equipment (lihat gambar 4).
Gambar 4. Letak Centre of Gravity
D . Beban pada lift point Dengan  mengetahui  massa dari benda maka sesuai dengan  sifat  gaya  Hukum  Newton  III  yang berbunyi “ Untuk setiap aksi selalu terdapat reaksi yang  samabesar  dan  berlawanan  arah;  atau,  aksi timbal – balik satu terhadap yang lain antara dua benda  selalu  samabesar,  dan  berarah  kebagian yang  berlawanan ” [8] .Berat  benda  adalah  massa  x grafitasi.  Kita  mengetahui  massa  benda  adalah  1 ton maka berat benda adalah1000 kg x 9.81 m/s 2 = 9810  N  (Newton).  Dengan  adanya  gaya  berat benda  9810  N  akan  ada  gaya  ke  atas  nantinya sebesar  9810  N.  Karena  pada equipment terpasang 4  buah padeye yang  simetris  dipasang  pada equipment maka  gaya  akan  dibagi  4  oleh  masing- masing padeye (lihat  gambar  5  ).  Maka  masing- masing  akan  menahan  berat  9810/4  =  2452,5  N gaya ini adalah dalam kondisi 90 ° .
Gambar 5: (a) Ilustrasi Gaya yang Terjadi (b) Dimensi Lift
Point Namun  kondisi sling yang  nantinya  digunakan mempunyai  sudut  60°  maka  harus  menghitung tegangan dari masing – masing sling .
99 | Jurnal Integrasi | Vol. 9, No. 2, October 2017, 97-105 | e -ISSN: 2548-9828
Gambar 6: Arah Gaya yang Terjadi
Maka  gaya  yang  akan  diterima  dari  masing  – masing padeye adalah  F  =  2452,5  N/  sin  60°  = 2831,9 N.E.
E. Penentuan geometri padeye Dalam  simulasi  ini  menggunakan  3  bentuk geometri  pada padeye ,  yaitu  lubang  berada  tepat ditengah  atau  simetri  (Geometri  1), quadrant lingkaran  sejajar  dengan  sisi padeye (Geometri  2), dan lubang beradasesuai mengikuti sudut dari sling 60°  (Geometri  3).Dalam  simulasi  ini  semua dimensi dalam table dipertahankan hanya peletakan lubang  dan  geometriuntuk  pin  saja  yang  berubah- ubah. (lihat gambar 7)
(a)
(b)
(c)
Gambar 7: (a) Geometri 1, (b) Geometri 2, dan (c) Geometri 3
F.  Pengumpulan  data mechanical  properties material Material yang digunakan adalah S355J0 dengan [5] S... : Structural steel . .355..: Minimum yield strenght in MPa @16mm. ...J0 : Longitudinal Charpy V-notch impacts 27
J@0 °.
TABEL II C HEMICAL C OMPOSITION S 355 J 0 (10)
Mechanical properties dari material S355J0 adalah sebagai berikut :
TABEL III S PESIFIKASI M ATERIAL S 355 J 0(SOLIDWORK 2013)
Untuk  ketebalan  yang  kurang  dari  16  sesuai denganS355J0 European Standard Steel maka :
TABEL IV
S PESIFIKASI M ATERIAL S 355 J 0 (5,6)

## 3 Analisa dan Pembahasan
A. Spesifikasi komputer Dalam  simulasi  ini  menggunakan  spesifikasi komputer sebagai berikut.
TABLE V S PESIFIKASI K OMPUTER
B. Pemberian beban pada padeye
Beban  yang  diterima padeye adalah  2831,9  N, beban  tersebut  adalah  beban  dari self-weight equipment. Analisa  yang  akan  dilakukan  adalah dengan  menggunakan  beban  statis.  Analisa  statis untuk lifting membutuhkan  faktor  dinamik  sebesar dua  untuk  memberi  beban  pada  model [2,4,7] .  Maka beban yangakan disimulasikan adalah 2831,9 x 2 = 5663,8  N.C.  Hasil  analisa  lokal  dengan  beban statik.  Dari  analisa  lokal  ini  kita  dapat  melihat penyebaran  gaya  pada padeye .  Analisa  ini menggunakan meshingfine.
1. Geometri 1 (a) (c) (d) (e) Gambar 8: (a) Stress Geometri 1 (b) Strain Geometri 1 (c) Displacement Geometri 1 (d) FOS Geometri 1 (e) Design Insight .
(b)
Untuk pembacaan chart warna teratas menandakan keadaan  maksimum  sedangkan  warna  terbawah menandakan  dalam  kondisi  minimum.  Untuk designinsight adalah plot yang  menunjukkan daerah  model  yang  menerima  beban  paling  efisien (warna  biru). Design  insight dapat  dijadikan  acuan untuk
mengurangi
bahan
yang
akan dipakai. [11] Dalam gambar 8 menunjukkan tegangan max.  87,07MPa  dan  min.  0,20  Mpa.  Regangan max.  2,45E-04  danregangan  min.  3,17E-06. Peralihan  (displacement)  max.5,76E-03  mm  dan min. 1,00E-30. Factor of safety max.1760 dan min. 4,08.
TABEL VI H ASIL S IMULASI PA DEYE G EOMETRI 1 2. Geometri 2 (a) (b)
(c) (d)
(e) Gambar 9: (a) Stress Geometri 1 (b) Strain Geometri 1 (c) Displacement Geometri 1 (d) FOS Geometri 1 (e) Design Insight .
Dalam  gambar  9  menunjukkan  tegangan  max. 59,72MPa  dan  min.  0,09  Mpa.  Regangan  max. 2,22E-04  danregangan  min.  1,1E-06.  Peralihan (displacement)  max.4,80E-03 mm dan  min. 1,00E- 30. Factor of safety max.3555 dan min. 5,94.
TABLE VII H ASIL S IMULASI PA DEYE G EOMETRI 2 3. Geometri 3 (a) (b) (c)
(d) (e)
Gambar 10: (a) Stress Geometri 1 (b) Strain Geometri 1 (c) Displacement Geometri 1 (d) FOS Geometri 1 (e) Design Insight .
Dalam  gambar  10  menunjukkan  tegangan  max. 58.94MPa  dan  min.  0,09  Mpa.  Regangan  max. 2.18E-04  danregangan  min.  3.71E-06.  Peralihan (displacement)  max.4.51E-03 mm dan  min. 1,00E- 30. Factor of safety max.3870 dan min. 6.02.
TABEL VIII H ASIL S IMULASI PA DEYE G EOMETRI 3
D. Grafik perbandingan stress strain,displacement , dan FOS Setelah melakukan simulasi diatas maka hasil yang didapatkan seperti pada tabel IX
TABEL IX H ASIL S IMULASI G EOMETRI
Berikut  adalah chart perbandingan  dari  ketiga geometri diatas :

## Gambar 11: Grafik Perbandigan Tegangan
Dalam  gambar  11  menunjukan  bahwa  tegangan yang  terjadi  pada  geometri  1  merupakan  tegangan tertinggi 87,07  N/mm 2 ,  geometri  2  dengan  59,72  N/mm 2 dantegangan  terendah  terjadi  pada  geometri  3 dengan 58,94 N/mm 2 .

## Gambar 12: Grafik Perbandigan Regangan
Dalam  gambar  12  menunjukan  bahwa  regangan yang  terjadi  pada  geometri  1  merupakan  regangan tertinggi  2,45E-04,  geometri  2  dengan  2,22E-04 dan  regangan  terendah  terjadi  pada  geometri  3 dengan 2,18E-04.

## Gambar 13: Grafik Perbandigan Peralihan
Dalam  gambar  13  menunjukan  bahwa  peralihan yang  terjadi  pada  geometri  1  merupakan  peralihan tertinggi  5,76E-03mm,  geometri  2  dengan  4,80E- 03mm dan peralihan terendah terjadi pada geometri 3 dengan 4,51E-03mm.
Gambar 14: Grafik PerbandinganFOS
Dalam gambar 14 menunjukan bahwa tingkatkeamanan  yang  terjadi  pada  geometri  1 merupakanyang  terendah  4,08,  geometri  2  dengan 5,94  dan  yangteraman  terjadi  pada  geometri  3 dengan  6,02.  Jadi  geometri  3  lebih  aman  47,55% dan 1,35% dibandingkan geometri 1 dan 2.

## 4 Kesimpulan
Dari  simulasi  yang  dilakukan  dapat  disimpulkan sebagai berikut:
1.  Geometri  dari padeye mempengaruhi  semua aspek  kekuatan  dari  tegangan  ( stress ),regangan ( strain ),  peralihan  ( displacement )  dan  factor  of safety (FOS).
2.  Geometri padeye apabila  semakin  mendekati sudut  pemberian  beban  maka  akan  menjadi  lebih aman. (dalam hal ini sudut sling 60 °) .
3. Dari ketiga geometri, geometri 3 adalah geometri yang  teraman  dari  ketiga  percobaan  geometri dengan 6,02 Factor of Safety. Jadi Geometri 3 lebih aman  47,55  %  dan  1,35  %  dibandingkan  geometri 1 dan 2.
4.  Penelitian  tahap  berikutnya  akan  disimulasikan kekuatan  sambungan  las  pada padeye dikarenakan sambungan  las  tersebut  merupakan  bagian  yang kritikal dalam proses pengangkatan ( lifting )
104 | Jurnal Integrasi | Vol. 9, No. 2, October 2017, 97-105 | e -ISSN: 2548-9828

## Referensi
[1] Rizal,  dkk.  2014. Studi  Analisis  Lifting  dan DesignPadeye  pada  pengangkatan  Deck  Jacket WellheadTripod  Platform  menggunakan  Floating CraneBarge . Surabaya: ITS Library.
[2] Pramita,  Henny  Gusti.  2014 .  Analisis  Struktur Padeye  Pada  Proses  Lifting  Jacket  Empatkaki
Dengan
Pendekatan
Dinamik . Surabaya: ITSLibrary.
[3] Gere,  J.M.,  dan  Timoshenko,  S.P..  2002. Mekanika  Bahan  Edisi  Keempat. Jakarta  : Erlangga.
[4] GL Noble Denton 0027/ND
REV9. 2010. Guidelines For Marine Lifting Operation .Technical Policy Board.
[5] Continental  Steel.  2006. Product  Handbook Structural Steel . Continental Steel Pte Ltd [6] Corus.  2004. European  Structural  Steel StandardEN  10025  :  2004. Orchard  Corporated Ltd [7] DNV NO.2.7-1. 2006. Offshore Containers. DetNorske Veritas. Norway.
[8] Halliday,  David  dan  Robert  Resnick.  2005.
FisikaEdisi Ketiga . Jakarta : Erlangga.
[9] Stemar  Enginering  bv.  2007. Standard  Tata Padeyes ( http://www.stemar.com/tools- en/publications/tata-pad-eyes-en . Diakses tanggal 6 Maret 2016jam 21.30 WIB )
[10] Metallurgica  Veneta.  2004. S355J0 .  Italy :Metallurgica Veneta spa.
[11] Solidwork
Help. 2012.
Design
Insight.http://help.solidworks.com/2012/English/So lidWorks/cworks/IDH_HELP_LOADPATH_PLOT TYPE.htm. Diakses  tanggal  20  Juni  2016  jam 12.00WIB )