Abstrak — Crane  adalah  alat  bantu  yang  digunakan  untuk mempermudah dalam memindahkan suatu obyek atau barang dengan ukuran yang relatif besar dan berat dari satu posisi ke posisi  lainnya.  Pada  PLTU  PAITON  Crane  digunakan  untuk proses  maintenace  mesin  grinding  mill.  Hoist  Grider  Crane Mill terkendala ruang gerak yang terbatas. terbatasnya ruang gerak  menyebabkan  tidak  sejajarnya  sumbu  antara  kawat penarik  dengan  sepesial  tool  yang  menyebabkan  beban pengangkatan  menjadi  2x  dari  beban  awal.  Akibat  tidak sejajarnya  kawat  overhead  crane  menakibatkan  terjadinya patahan  pada  housing  motor  crane  yang  bertugas  untuk menggerakan  grider  kearah  vertikal  Oleh  karena  itu  perlu adanya  modifikasi  overhead  girder  dengan  menggunakan perangkat  lunak  SolidWorks.  Hasil  yang  diperoleh  dari penelitian  ini  yaitu  berdasarkan  hasil  pengujian,  stress, displacement, dan angka keamanan modifikasi 1 memiliki hasil simulasi  yang  hampir  sama  dengan  hasil  dari  simulasi  awal dengan  nilai  stress  sebesar  36,19  Mpa,  Displacement  sebear 0,98 mm, dan angka  keamanan sebesar 5,7. Pada  modifikasi 2 perbedaan  hasil  simulasi  yang  paling  besar  terletak  pada simulasi  tegangan  (stress)  sebesar  158,3 Mpa.  sedangkan  hasil simulasi  defleksi  dan  angka  keamanan  tidak  berbeda  jauh dengan  simulai  awal  dimana  defleksi  sebesar  0,93  dan  angka keamanan sebesar 3,1.
Kata Kunci — Elemen Hingga (Finite Elemen Analysis), Crane, , Teori Kegagalan, SolidWork, Simulasi.

## I. PENDAHULUAN
ALAM  dunia  industri,  untuk  menunjang  baik  dalam proses  pembangunan  maupun  produksi  membutuhkan peralatan  yang  memadai  agar  dalam  proses  pengerjaanya lebih  efisien.  Pada  industri  bersekala  besar  peralatan  dan material  yang  di  gunakan  relatif  berat  dan  berukuran besar.karena  hal  itu  diperlukannya  pesawat  angkat  seperti crane untuk mempermudah proses pengerjaanya .
Di PLTU Paiton sekitar bulan Juni kemarin karena terjadi patahan  fatigue.  Overhead  crane  mengalami  patahan  pada housing  motor  crane  yang  bertugas  untuk  menggerakan grider  kearah  vertikal.  Patahan  terjadi  karena  terbatasnya ruang  gerak  yang  menyebabkan  tidak  sejajarnya  sumbu antara kawat penarik dengan sepesial tool yang menyebabkan  beban  pengangkatan  menjadi  2x  dari  beban awal.
Pada  tahun  2014,  Eko  Warsito  melakukan  penelitian tentang  overhead  crane  yang  berjudul “ Analisis  Struktur Overhead  Crane  Kapasitas  35  Ton  dengan  Modifikasi Tambahan  beban  6  Ton ” .  Dalam  pengujiannya,  peneliti menggunakan  metode elemen hingga (FMA) pada software Solidworks.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk menganalisa  kekuatan  struktur  kaki-kaki  pada  saat  crane mengangkat  beban,  untuk  mengetahui  apakah  dengan struktur  yang  sudah  ada  perlu  penambahan  penguat  pada
kaki-kakinya, dan untuk mengetahui bebaan maksimal yang mampu diangkat oleh crane setelah penambahan beban [1].
Metode  elemen  hingga  adalah  metode  numeric  untuk mempekirakan solusi dari permasalahan matematis sehingga memperoleh  hasil  yang  mendekati  dengan  kondisi  real. Secara garis besar, metode elemen hingga dilakukan dengan cara membagi-bagi suatu struktur menjadi beberapa elemen, dan  elemen  tersebut  terhubung  melalui  nodal-nodal.  Jenis- jenis  elemen  yang  digunakan  dalam  metode  elemen  hingga adalah elemen satu dimensi (truss elemen, bar elemen, dsb) elemen dua dimensi (plane, plate elemen dsb) dan elemen 3 dimensi  (solid  elemen)  [2].  Pada  penelitian  ini  pengujian dilakukan  berdasarkan  teori  kegagalan  Von  Mises  [3]. Variasi  dari  modifikasi    adalah  sebanyak  2  variasi  dimana yang  nantinya  dipilih  varian  terbaik.  Perangkat  lunak metode  elemen  hingga  yang  hendak  digunakan  adalah SolidWorks [4].
II. METODE ANALISA
A . Data Overhead Crane
Dimensi dan geometri Overhead Crane origin ditunjukkan pada gambar 1.  Data  material  yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah data material A572 Gr 50. Tabel 1 dan 2 menunjukan komposisi kima dan sifat mekanik yang akan digunakan untuk mencari yield strength seperti gambar 2. Data tersebut merupakan sifat mekanis pada tiap arah dari material  tersebut  dan  dibutuhkan  untuk  melakukan  analisa. Data ini diambil darri referensi yang ada pada internet.
Gambar 1. Dimensi Crane Origin.
Tabel 1. Komposisi Kimia A572 Gr 50
Tabel 2. Komposisi Mekanik A572 Gr 50

## Redesain Overhead Crane dengan Analisa Kegagalan Di PLTU PAITON Berbasis Metode Elemen Hingga
Alfian Aziz Sahadewa dan Alief Wikarta
Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : wikarta@me.its.ac.id
D
Gambar 2. Jendela Pengaturan Material.

## B.  Pengujian
Pada  penelitian  ini  pengujian  yang  digunakan  adalah pengujian  stasis  yang  terdapat  pada  software  SolidWorks. Pada pengujian  statis  di  solidworks  terdapat  tiga  jenis  hasil yang akan dianalisa, yaitu  teggangan (stress), displacement, dan factor of safety.

## C.  Permodelan Metode Elemen Hingga
Dengan menggunakan bantuan perangkat lunak SolidWorks ,  maka  permodelan Girder  Overhead  Crane sebagai  bentuk solid dapat  dilakukan.  Selanjutnya,  bentuk surface dari fork  solid tersebut  diambil  dari  tiap face luar geometri. Gambar  3  menunjukkan bentuk solid dan surface dari Girder  Overhead  Crane tersebut  didefinisikan  sebagai A572  Gr  50.  Hal selanjutnya  yang  dilakukan  adalah menerapkan boundary condition pada struktur girder . Fixed constraint diterapkan  pada bagian  sambungan  antara gilder dan end truck , dapat dilihat pada gambar 4. Pemberian beban atau loading dapat dilihat pada Gambar 5. pemberian beban dibagi menjadi 3 bagian yaitu A, B, dan C dimana tiap beban terdapat 3 kondisi pembebanan seperti pada gambar 6. variasi beban yang akan diberikan adalah 5, 10,  15,  dan  20  Ton.  Hal  itu  dilakukan  karena  pada  kondisi lapangan  proses  maintenace  mengalami  berbagai  macam kondisi  pembebanan  dan  struktur  overhead  gilder  belum pernah  dilakukan  pengujian  untuk  mengetahui  struktur overhead crane masih layak untuk digunakan atau tidak.

## D.  Parameter Analisa
Pada  artikel  ini,  kegagalan  yang  terjadi  pada  struktur girder dianalisa  berdasarkan  hasil  tegangan,  defleksi,  dan angka  keamanan dari  simulasi.  Hasil  dari  simulasi  tersebut akan  berbentuk  angka  dimana  Hasil – hasil  tersebut digunakan  sebagai  acuan  batas  maksimal  yang  diguakan sebagai acuan dalam redisain model glider crane. Hasil dari simulasi  modifikasi overhead  crane kemudian  dianalisa dimana  dengan  cara  membandingkan  antar  tiap  modifikasi untuk  mencari  hasil  simulasi  yang  terbaik.  Setelah memperoleh hasil-hasil tersebut barulah diperoleh kesimpulan  rancangan  manakah  yang  akan  dipilih  untuk
menjadi  referensi  untuk  pengantian  Glider  pasa  overhead crane.

## E. Modifikasi Penelitian
Memodifikasi  (redesain)  desain  dilakukan  untuk  mencari rancangan  yang  optimal  pada overhead  crane .  karena  dalam kondisi  lapangan  bagian  body  gilder overhead  crane mengalami  ruang  gerak  yang  terbatas  hanya  50  cm.  Posisi space overhead  girder yang  tidak  sejajar  dengan  tempat sepesial  tool.  Karena  terkendala  ruang  gerak  menyebabkan tidak sejajarnya antara kawat dan sepecial tools yang digunakan untuk  maintenace.  Karena kendala tersebut  maka perlu  adanya modifikasi  desain  dimana  hanya  body  gilder  saja  yang  akan dimodifikasi.
Gambar 3. Crane Origin.
Gambar 4. Penerapan Fixed Constrain.
Gambar 5. Pemberian Beban Pada Model.
Gambar 6. Beban Momen (a) Beban Motor (b) Beban Total (c).
Gambar 7. Modifikasi 1.
Gambar 8. Modifikasi 2.

## III  HASIL DAN DISKUSI
A. Hasil Analisa Awal Hasil-hasil dari simulasi origin pada SolidWorks dikumpulkan ke dalam bentuk tabel. Tabel 3.
Stress  terbesar  terdapat  pada  posisi  pembebanan  B  dengan variasi  pembebanan  20  Ton  nilai  50,78  Mpa.  Pada  variasi pembebanan  20  Ton  stress  terkecil  terdapat  pada  pembebanan C dengan nilai 17,69 Mpa. Displacemnt terbesar terdapat pada variasi  beban  20  Ton  pada  posisi  pembebanan  B  dengan  nilai 0,9964  mm.  Sedangkan  displacement  terkecil  pada  variasi beban 20 Ton terletak pada pembebanan C dengan nilai 0,3938 mm.  Angka  keamanan  terendah  terletak  pada variasi  beban  20 Ton    dengan  posisi  pembebanan  B  sebesar  2,93.  Pada  variasi pembebanan  20  Ton  angka  keamanan  yang  paling  besar  pada posisi  pembebanan  C  sebear  8,5.  Hasil  simulasi  diatas digunakan sebagai acuan untuk modifikasi 1 dan modifikasi 2.

## B. Evaluasi Modifikasi Pertama
Modifikasi pertama dilakukan dengan mengubah keseluruhan  sayap  pada  bagian  body girder  overhead  crane . Hasil-hasil  dari  simulasi  origin  pada  SolidWorks  dikumpulkan ke dalam bentuk tabel. Tabel 4.
Pada  tabel  4  dapat  diketahui  tegangan  terbesar  pada modifikasi 1 terdapat pada posisi pembebanan di  A dengan variasi  beban  20  Ton  sebesar  36,19  Mpa,  tegangan  terkecil pada pembebanan C sebesar 17,11 Mpa. Sedangkan defleksi terbesar  pada  variasi  beban  20  Ton  terdapat  pada pembebanan B sebesar 0,98 mm, tegangan terkecil terdapat pada  pembebanan  C  sebebsar  0,33  mm.  Angka  keamanan terdah pada variasi beban 20 Ton terletak pada Pembebanan B  sebesar  5,7  dan  angka  keamanan  terbesar  pada  variasi beban 20 Ton sebesar 9,6.
Tabel 4. Hasil Simulasi Modifikasi Pertama
Tabel 5.

## Hasil Simulasi Modifikasi Kedua

## C. Evaluasi Modifikasi Kedua
modifikasi  kedua  dilakukan  dengan  mengubah  sebagian sayap  sekitar  plat  sebelah  kanan  dan  kiri  pada  bagian  body
girder  overhead  crane .  Hasil-hasil  dari  simulasi  origin  pada SolidWorks dikumpulkan ke dalam bentuk tabel. Tabel 5.
Pada  tabel  5  tegangan  terbesar  terdapat  pada  posisi pembebanan B  dengan  variasi  pembebanan 20  Ton  nilai 158,3 Mpa.  Pada  variasi  pembebanan  20  Ton  stress  terkecil  terdapat pada  pembebanan  C  dengan  nilai  46,11  Mpa.  Displacemnt terbesar  terdapat  pada  variasi  beban  20  Ton  pada  posisi pembebanan A dengan nilai 0,93 mm. Sedangkan displacement terkecil pada variasi beban 20 Ton terletak pada pembebanan C dengan nilai 0,37 mm. Angka keamanan terendah terletak pada variasi beban 20 Ton  dengan posisi pembebanan A sebesar 3,1. Pada variasi pembebanan 20 Ton angka keamanan yang paling besar pada posisi pembebanan C sebesar 7,6.
D. Perbandingan Hasil Analisa Origin dan Modifikasi
Berdasarkan  analisa  yang  dilakukan  terhadap  girder overhead  crane  dengan  mengunakan  metode  static  test  pada SolidWorks didapatkan hasil perbandingan deflesksi, tegangan, dan  angka  keamanan  antara  analisa  awal  dengan  modifikasi. Data  yang  diambil  adalah  dengan  variasi  beban  20  Ton  pada setiap pembebanan.
Gambar 9.  Grafik Hasil Perbandingan Tegangan Static Bending.
Gambar 10. Grafik Hasil Perbandingan Defleksi Static Bending .
Gambar 11. Grafik Hasil Perbandingan Angka Keamanan Static Bending.
Pada grafik 9 menunjukan tegangan (Stress) analisa origin terbesar  terdapat  pada  pembebanan  B  sebesar  50,78  Mpa.
Dari hasil modifikasi 1 dan 2 stress terbesar pada modifikasi 2  stress  terletak  pada  pembebanan  B  dengan  nilai  158,3 Mpa.  Tegangan  (stress)  terkecil  terdapat  pada  pembebanan C modifikasi 1 dengan nilai 17,11 Mpa. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa  modifikasi 2  memiliki nilai stress  yang paling  besar  melebihi  dari  analisa  awal.  Sedangkan  pada modifikasi  1  nilai  stress  yang  didapat  hampir  sama  dengan hasil dari modifikasi origin.
Grafik 10 hasil dari simulasi menunjukan defleksi di tiap pembebanan  antara  analisa  awal,  modifikasi  1,  dan modifikasi  2  tidak  jauh  berbeda  hanya  memiliki  rata-rata selisih  0,001  mm.  Defleksi    pada  analisa  awal  terbesar terdapat  pada  posisi  pembebanan  B  sebesar  0,9964  mm, sedangkan  defleski  terendah  terdapat  pada  pembebanan  C sebesar  0,3938  mm.  Dari  modifikasi  1  dan  2  defleksi terbesar  terdapat  pada  modifikasi  1  dengan  pembebanan  B sebesar 0,98 mm, sedangkan defleksi terendah terdapat pada modifikasi 1 pada pembebanan C sebesar 0,33 mm.
Grafik  11  hasil  dari  simulasi  awal  menunjukan  angka keamanan terendah terletak pada pembebanan B sebesar 2,9 sedangkan  akgna  keamanan  tertinggi  terletak  pada pembebanan  C  sebesar  8,5.  Pada  modifikasi  1  dan  2  angka keamanan  terkecil  terdapat  pada  pembebanan  A  modifikasi 2 sebesar 3,1. Sedangkan angka keamanan terbesar terdapat pada modifikasi 1 pada pembebanan C sebesar 9,6.

## IV.  KESIMPULAN
Dari tabel analisa diatas yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1  Berdasarkan  pengujian static  bending yang  telah dilakukan terhadap analisa origin :
a.  Tegangan yang terjadi pada tiap  pembebanan antara A,  B,  dan  C    analisa  origin  terbesar  terdapat  pada pembebanan B sebesar 50,78 MPa. Tegangan terkecil pada pembebanan C sebesar 17,69 MPa.
b.  Defleksi  terbesar  pada  analisa  origin  terdapat  pada pembebanan  B  sebesar  0,9964  mm  dan  defleksi terkecil terdapat pada pembebanan  C sebesar 0,3938 mm.
c.  Angka keamanan terrendah terletak pada pembebanan  B  sebesar  2,93  sedangkan  terbesar terdapat pada pembebanan C 8,5.
2  Pada pengujian static bending terhadap modifikasi 1 dan 2:
a.  Tegangan  yang  terjadi  pada  modifikasi  1  terbesar pada pembebanan A sebesar 36,19 Mpa dan tegangan terendah  terdapat  pada  pembeanan  C  sebesar  17,11 MPa.  Pada  modifikasi  2  stress  terbesar  pada pembebanan  B  sebesar  158,3  MPa  dan  tegangan terendah  terdapat  pada  pembeanan  C  sebesar  46,11 MPa.
b.  Defleksi yang terjadi pada pada modifikasi 1 terbesar pada  pembebanan  B  sebesar  0,98  mm  dan  defleksi terendah  terdapat  pada  pembeanan  C  sebesar  0,33 mm.  Pada  modifikasi  2  defleksi  terbesar  pada pembebanan  A  sebesar  0,93  mm  dan  defleksi terendah  terdapat  pada  pembeanan  C  sebesar  0,37 mm.
c.  Angka  keamanan  (FoS)  terendah  yang  terjadi  pada modifikasi  1  terdapat  pada  posisi  pembebanan  B sebesar  5,7.  Sedangkan  angka  keamanan  terbesar terdapat  pada  pembebanan  C  sebesar  9,6.  Pada modifikasi 2 angka keamanan terendah terdapat pada posisi  pembebanan  A  sebesar  3,1.  Sedangkan  angka keamanan  terbesar    terdapat  pada  pembebanan  C sebesar 7,6.
3  Setelah  dilakukan  simulasi  terhadap  analisa  origin  dan seluruh modifikasi pada pengujian static bending : a.  Tegangan yang paling besar terdapat pada modifikasi 2  dimana  melebihi  dari  nilai  hasil  simulasi  origin. Sedangkan  pada  modifikasi  1  hasil  simulasi  tidak jauh berbeda terhadap simulasi awal.
b.  Perbandingan hasil simulasi terhadap simulasi  origin dan  modifikasi  1  dan  2  tidak  jauh  berbeda  hanya memiliki rata-rata selisih 0,001 mm.
c.  Perbandingan angka keamanan antara simulasi origin dan  modifikasi  1  dan  2,  modifikasi  2  lebih  rendah daripada modifikasi 1.
Jadi dapat disimpulkan dari perbandingan hasil diatas didapatkan  modifikasi  1  lebih  layak  untuk  dipilih sebagai alternatif dalam redesain overhead crane.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] E. Warsito, “ Analisisi Struktur Overhead Crane Kapasitas 35 Ton Dengan  Modifikasi  Tambahan Beban  6  Ton, ” Institut  Teknologi
Sepuluh November, 2014. [2]
D.  L.  Logan, A  First  Course  in  The  Finite  Element  Menthod. Platteville . University of Wisconsin.
[3] R. C. Hibbeler, Mechanics of Materials . United State of America.
[4] SolidWork Corporation, “ Solidworks 2016, ” 2016.