Abstrak—Saat  ini,  penggunaan  material  sandwich  pada konstruksi  kapal  sudah  mulai  digunakan.  Karakter  material sandwich  yang  ringan,  dapat  mengurangi  berat  konstruksi. Khususnya pada penggunaan rampdoor. Namun untuk saat ini penggunaan  material  sandwich  pada  konstruksi  kapal  masih perlu  dikembangkan  terutama  pada  identifikasi  adanya kerusakan debonding. Kerusakan debonding dapat menyebabkan  kegagalan  struktur  dibawah  tegangan  desain yang telah direncanakan. Dalam tugas akhir ini, akan dianalisa karakteristik  respon  dinamis  konstruksi  sandwich  pada rampdoor kapal penumpang yang dipelajari dengan menggunakan  perangkat  lunak  elemen  hingga.  Efek  dari adanya kerusakan debonding pada rampdoor kapal penumpang dinilai  dengan  membandingkan  perubahan  natural  frequency dari konstruksi yang utuh dengan konstruksi yang mengalami kerusakan  berupa  debonding.  Penulis  akan  menganalisa pengaruh dari variasi rasio kerusakan debonding sebesar 2,5%, 5%,  dan  7,5%  yang  terjadi  pada  konstruksi  sandwich. Pemodelan  dilakukan  dengan  dua  kondisi  yang  berbeda  yaitu pemodelan  dengan  pengaplikasian  spring  element  dan  tanpa pengaplikasian  spring  element  pada  permukaan  terjadinya kerusakan  debonding.  Hal  ini  bertujuan  untuk  menyelidiki pengaruh  dari  teknik  pemodelan  untuk  memverifikasi keakuratan  model  dengan  konstruksi  sebenarnya.  Dari  hasil yang  didapatkan  menunjukkan  bahwa  kerusakan  debonding menyebabkan penurunan natural frekuensi diakibatkan karena berkurangnya  kekakuan  model.  Penurunan  nilai  natural frekuensi  sangat  signifikan  pada  mode  tinggi,  namun  tidak signifikan  pada  mode  rendah.  Semakin  besar  rasio  kerusakan debonding  menyebabkan  terjadinya  penurunan  natural frekuensi yang besar. Pemodelan debonding tanpa pengaplikasian  spring  element    menghasilkan  penurunan  nilai natural frekuensi yang signifikan bahkan pada mode rendah.
Kata  Kunci—Debonding,  Natural  Frequency,  Sandwich,  Spring Element.

## I. PENDAHULUAN
ADA  saat  ini,  persaingan  inovasi  dan  pengembangan dalam  bidang  konstruksi  sangat  pesat.  Tidak  terkecuali pada  bidang  konstruksi  kapal.  Pada  umumnya  kapal menggunakan  konstruksi  berupa  baja  sebagai  material utamanya.  Pengurangan  berat  terhadap  konstruksi  kapal dapat berkontribusi untuk meningkatkan berat muatan kapal (payload) , sehingga dapat meningkatkan jumlah muatan yang dapat diangkut oleh kapal [1]. Oleh karena itu kini dilakukan pengembangan  inovasi  terhadap  material sandwich sebagai alternatif material pelat baja dalam konstruksi kapal.
Material sandwich merupakan  material  yang  memiliki keunggulan  jika  dibandingkan  dengan  material  pelat  baja antara  lain  yaitu  dapat  mengurangi  kebutuhan  penegar  atau stiffener sehingga memiliki berat yang jauh lebih ringan [2] [3].  Penggunaan  material sandwich pada  kapal  juga  masih
rentan  terhadap  kerusakan.  Kerusakan  pada  material sandwich biasanya  terjadi  akibat  kesalahan  dalam  proses manufaktur.  Hal  ini  disebabkan  pembuatan  material sandwich memerlukan proses manufaktur yang rumit untuk membuat struktur sandwich yang mempunyai kualitas tinggi [4]. Kesalahan pada proses manufaktur, sangat memungkinkan  terjadinya  kerusakan  berupa debonding. Debonding adalah kerusakan yang terjadi akibat terlepasnya material kulit (face plate) dengan material inti (core). Selain itu  kerusakan debonding juga  dapat  disebabkan  oleh perbedaan  ketebalan  dan  modulus  elastis  yang  besar  antara lapisan face plate dan core, serta kurangnya ikatan adhesive layer antara material face plate dan core [5] .
Metode  identifikasi  kerusakan  yang  bisa  diaplikasikan terhadap kerusakan struktur kapal secara global salah satunya adalah dengan metode identifikasi berbasis getaran. Metode ini  menggunakan  perubahan  respon  dinamis  sebagai  acuan untuk mengidentifikasi kerusakan yang terjadi pada struktur. Parameter  respon  dinamis  seperti  frekuensi  alami (natural frequency) dan bentuk mode (mode shape) dapat ditemukan dengan  metode Finite  Element  Analysis .  Perubahan  natural frekuensi  dapat  digunakan  untuk  mendeteksi  pelat  yang mengalami debonding [6].  Pada  simulasi  numerik,  tingkat keakuratan  hasil  ditentukan  dengan  pemodelan  dan konvergensi. Salah satu metode pemodelan yang digunakan untuk  mendekati  kondisi  sebenarnya  adalah  dengan mengaplikasikan  penggunaan spring  element pada  interkasi antara face plate dan core pada zona debonding [7].
Oleh karena itu pada penelitian ini akan dibahas mengenai dampak adanya kerusakan berupa debonding dengan variasi rasio kerusakan terhadap respon dinamis yang diberikan oleh konstruksi ramp  door  sandwich  panel  system .  Serta membandingkan  pengaruh  pengaplikasian spring  element terhadap  pemodelan  pada finite  element  software .  Simulasi analisa  dilakukan  dengan finite  element  software, dengan material  baja  sebagai face  plate dan  material  resin  dengan campuran cangkang kerang sebesar 30% pada core. Kondisi batas dimodelkan pada rampdoor kapal penumpang dengan kondisi clamp-free-clamp-free. Kerusakan debonding yang terjadi pada struktur dimodelkan dengan variasi rasio sebesar 2,5%, 5%, dan 7,5%.

## II. STUDI LITERATUR
A. Material Sandwich Plate System pada Konstruksi Kapal Sandwich Plate System (SPS) adalah material yang ringan dan  strukturnya  terdiri  dari  dua  pelat  berbahan  metal  yang dipisahkan  dengan  material  inti  berupa  elastomer.  Material
Perbandingan Respon Dinamis Terhadap Variasi Rasio Kerusakan Debonding Material Sandwich pada Rampdoor Kapal Penumpang
Muhammad Fathi Ilham, Achmad Zubaydi, Tuswan, Abdi Ismail, dan Rizky Chandra Ariesta Departemen Teknik Perkapalan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : zubaydi@na.its.ac.id
P
pada  pelat  biasanya  terbuat  dari  baja  dan  digabung  oleh perimeter bar pada tiap tepi sisi baja tersebut [8]. Sandwich Plate  System  (SPS) dibentuk  dengan  menyuntikkan  cairan elastomer  ke  dalam  rongga  antara  dua  pelat  baja  tersebut. Material  inti  biasanya  terbuat  dari elastomer  polyurethane yang  telah  padat.  Dengan  adanya elastomer tersebut, memberikan  kekuatan  pada  struktur  melalui  ikatan  pada pelat.  Sehingga  dapat  menghilangkan  kebutuhan  terhadap penegar [9].
Pada  peraturan  konstruksi  s teel  sandwich  panel didefinisikan terdiri dari tiga lapisan yaitu dua lapisan pelat baja (face  plate) dan  satu  lapisan  inti (core) [10] .  Core diinjeksi pada rongga diantara dua lapisan baja dan menyatu secara langsung pada kedua permukaan lapisan baja tersebut.
Karakteristik sandwich  plate  system pada  pembangunan kapal  strukturnya  sederhana  dan  mudah  dibangun,  dapat meminimalisir kebutuhan akan perawatan, dapat menambah ketahanan  terhadap  korosi,  ketahanan  terhadap  retak,  dan masalah struktural lainnya [11].
Penerapan pelat sandwich pada bagian side shell lambung kapal menghasilkan tegangan dan lendutan yang lebih rendah dibandingkan  dengan  pelat  konvensional.  Berkurangnya penegar pada struktur side shell sandwich plate menyebabkan peningkatan tegangan dan defleksi. Pengurangan web frame dapat  mengakibatkan  efek  yang  lebih  signifikan  daripada pengurangan side  longitudinal. Sehingga  pada  konfigurasi yang  paling  optimal  didapat  dari  pengurangan  seluruh side
longitudinal dalam side  shell tanpa  mengubah  jarak web frame yang  berkontribusi  pada  pengurangan  berat  hingga 17%  dari  konstruksi  pelat  konvensional  dengan  nilai tegangan  dan  lendutan  yang  masih  berada  dibawah  kriteria yang diijinkan [2].

## B. Material Inti Sandwich
Penelitian  terhadap  penggunaan  bubuk  cangkang  kerang (clamshell  powder) sebagai  pengisi  bahan  inti  material sandwich telah dilakukan  [12] . Cangkang  kerang (Anadara Granosa) dipilih  karena  merupakan  material  yang  tidak digunakan  lagi  (limbah)  dan  bersifat  dapat  diperbaruhi. Dalam  penelitian  tersebut  bertujuan  untuk  menemukan komposisi terbaik untuk material inti sandwich. Material inti sandwich yang  diuji  terdiri  dari  variasi  komposisi  bubuk cangkang kerang yang berbeda yaitu sebesar 0%, 10%, 20%, 30%,  35%,  dan  40%.  Bubuk  kerang  tersebut  dicampurkan dengan resin sebagai bahan material inti sandwich. Dari hasil penelitian tersebut didapatkan hasil yang paling optimal dan dengan  karakteristik  material  yang  terbaik  yaitu  pada komposisi  campuran filler bubuk  cangkang  kerang  sebesar 30% dari berat total material inti sandwich [12]. Oleh karena itu  pada  penelitian  ini,  menggunakan filler campuran  resin dengan cangkang kerang sebesar 30% untuk bahan material inti sandwich.
C. Kerusakan Debonding pada Sandwich Panel
Salah  satu  kerusakan  yang  sangat  mungkin  terjadi  pada material sandwich panel adalah kerusakan berupa debonding. Debonding merupakan  kerusakan  yang  bersifat  lokal  yang
Gambar 1. Pemodelan debonding dengan 3D SPRING2 element.
Gambar 2. Lokasi terjadinya kerusakan debonding. Gambar 3. Tebal kerusakan debonding.
Gambar 4. Boundary Condition yang diterapkan pada model.
terjadi karena terlepasnya ikatan antara material pelat dengan material  inti sandwich .  Perbedaan  yang  besar  antara ketebalan dan modulus elastisitas pada lapisan material metal dan  lapisan  material  inti sandwich membuat  material sandwich panel rentan terhadap kerusakan debonding [5] . Kerusakan debonding seringkali  tidak  terdeteksi  secara langsung  karena  lokasi  kerusakan debonding biasanya tertutup  oleh  lapisan  pelat  dari  suatu  konstruksi sandwich panel. Namun  dengan  adanya  kerusakan debonding dapat mengakibatkan  berkurangnya  kekuatan  struktur sandwich dan dapat menyebabkan kerusakan prematur dibawah beban desain  yamg  direncanakan  [13].  Selain  itu  kerusakan debonding dapat  mengubah  respon  dinamis  pada  sebuah struktur  serta  mengurangi  kekakuan  dan  kekuatan  secara keseluruhan [14].

## D. Frekuensi Alami
Frekuensi  alami (natural  frequency) adalah  frekuensi osilasi  yang  dimiliki  oleh  struktur  atau  sebuah  sistem  pada saat  struktur  atau  sistem  tersebut  dibiarkan  bergerak  tanpa adanya  redaman (damping) maupun  eksitasi.  Hal  ini  juga sering disebut dengan frekuensi getaran bebas. Setiap struktur mempunyai frekuensi naturalnya masing  masing.  Frekuensi alami sebuah struktur dipengaruhi oleh kekakuan dan massa struktur  tersebut.  Secara  matematis,  frekuensi  alami didefinisikan pada persamaan (1).
𝜔 0 = √ 𝑘 𝑚 (rad/s), atau 𝑓 0 = 1 2𝜋 √ 𝑘 𝑚 (hertz) (1)
Sebuah  struktur  pasti  mengalami  adanya  getaran  jika diberikan  gaya  luar  terhadap  struktur  tersebut.  Jika  osilasi yang  ditimbulkan  oleh  gaya  luar  ternyata  sama  ataupun mendekati  dengan  frekuensi  natural  struktur  tersebut,  maka terjadi  resonansi.  Hal  ini  berdampak  buruk  pada  kekuatan struktur  karena  akan  menyebabkan  osilasi  besar  yang berbahaya.  Oleh  karena  itu  pada  saat  proses  desain  suatu struktur  perlu  diketahui  besarnya  natural  frekuensi  dari struktur tersebut sebagai pedoman apakah suatu struktur akan mengalami resonansi atau tidak [15].

## E. Pengaplikasian Spring Element pada Pemodelan di Zona Kerusakan Debonding
Untuk  menghubungkan  elemen-elemen  pada face  plate dengan core pada  daerah  ikatan  kedua  lapisan  tersebut dilakukan  dengan  menggunakan Multi  Point  Constrains (MPC)  yang  menghubungkan  keseluruhan  node.  Node  ini dilambangkan  sebagai  node  tunggal.  Namun  pada  elemen- elemen  yang  terletak  pada  zona debonding, terdapat  celah antara  zona debonding yang berada  pada core dengan  zona pada face  plate yang  tegak  lurus  dengan  zona debonding tersebut. Kurangnya adhesi antara elemen-elemen pada zona tersebut dimodelkan dengan menghapus constraint pada zona tersebut  sehingga  muncul  node  ganda  pada  zona  tersebut. Untuk mencegah elemen-elemen yang tumpang tindih antara elemen  pada face  plate dan core, maka  elemen  pegas  3D SPRING2  diperkenalkan  untuk  diaplikasikan  pada  node ganda  yang  terletak  pada  daerah debonding [7] .
Tabel 1. Konfigurasi Masing-Masing Konstruksi Model Sandwich Model Ketebalan Pelat (mm) Penegar Memanjang Penegar Melintang Existing 10 12 16 Sandwich Model A 5-15-5 12 16 Sandwich Model B 5-15-3 12 16 Sandwich Model C 5-15-3 12 12 Sandwich Model D 5-15-3 9 9 Sandwich Model E 5-15-3 6 6 Tabel 2. Data Hasil Simulasi Statis Masing-Masing Konstruksi Ramp Door Model σ U Mpa mm Existing 47.66 0.0011 Model A 32.39 0.0007 Model B 34.5 0.0008 Model C 36.02 0.0009 Model D 45.93 0.0011 Model E 58.57 0.0026 Tabel 3. Material properties yang digunakan Material Berat Jenis (kg/m 3) Modulus Young (Mpa) Rasio Poisson’s Baja 7850 2.06 x 10 5 0.30 Core 1465 3.31 x 10 5 0.30 Tabel 4. Dimensi kerusakan debonding Model Panjang (mm) Lebar (mm) Luas (mm²) Luas Seluruhnya 8 8.6 68.8 Luas Debonding 2.5% 1.3115 1.3115 1.72 Luas Debonding 5% 1.8547 1.8547 3.44 Luas Debonding 7.5% 2.2716 2.2716 5.16
Gambar 5. Detail mesh pada model sandwich.
Gambar  6.  Variasi  rasio  kerusakan  debonding  (a)  2,5%    (b)  5%  (c) 7,5%.
Pengaplikasian  3D  SPRING2  pada  model  dapat  dilihat seperti pada Gambar 1.

## III. METODOLOGI
A. Referensi Model
Model  konstruksi ramp  door yang  digunakan  pada  tugas akhir  ini  adalah  Kapal  Penumpang  6311  GT . Dari  data referensi  tersebut  kemudian  diaplikasikan  ke  konstruksi sandwich  dengan  ketebalan  tertentu  sesuai  dengan class rules. Lalu  dibuat  beberapa  variasi  jumlah  penegar  yang berbeda untuk menemukan desain konstruksi sandwich panel yang  paling  optimal  ditinjau  dari  persentase  pengurangan berat  dan  pengurangan  tegangan  dibandingkan  dengan kontruksi  konvensional  yang  menggunakan  material  baja. Detail  konfigurasi  masing-masing model  sandwich dapat dilihat  pada  Tabel  1  sesuai  dengan  penelitian  yang  telah dilakukan [16].
Setelah  ditemukan  konfigurasi  ketebalan  serta  variasi jumlah  penegar  yang  direncanakan  dengan  tegangan  izin yang  memenuhi  peraturan,  maka  dilakukan  pemodelan konstruksi baja dan konstruksi sandwich panel yang nantinya akan dilakukan analisa statis pada masing masing konstruksi tersebut.  Data  hasil  simulasi  statis  diambil  dari  penelitian yang telah dilakukan [16] dapat dilihat pada Tabel 2.

## B. Pemodelan pada Finite Element Software
Setelah ditemukan model konstruksi sandwich yang paling optimal  ditinjau  dari  akumulasi  persentase  penurunan  berat dan  tegangannya,  maka  model  konstruksi  tersebut
dimodelkan pada finite element software . Kerusakan berupa debonding dimodelkan  sebagai  cacat  yang  dibuat  dengan asumsi terjadinya kerusakan saat proses manufaktur. Lokasi adanya  cacat  berupa debonding terletak  pada core  panel sandwich bagian bawah seperti tampak pada Gambar 2. Kerusakan debonding pada  penelitian  ini  dimodelkan dengan  tebal  10%  dari  tebal core  material sandwich  panel. Ilustrasi  tebal  kerusakan debonding tampak  seperti  pada Gambar 3. Sehingga, jika ketebalan core material sebesar 15 mm,  maka  ketebalan  dari  kerusakan debonding sebesar  1.5 mm.
Lapisan face  plate bagian  atas  maupun  bagian  bawah didefinisikan  sebagai shell  shape dengan  tipe planar, s edangkan  untuk  lapisan core dan  penegar  didefinisikan sebagai solid shape dengan tipe extrusion . Penggunaan shell shape bertujuan  untuk  menyederhanakan  model  sehingga dapat menghemat waktu dalam proses running model. Pada  pemodelan  ini,  digunakan  dua  jenis  material  yaitu material baja untuk face plate dan stiffener konstruksi ramp door. Core sandwich menggunakan material campuran resin dengan  cangkang  kerang  dengan  presentase  campuran sebesar 30% dari total berat core sandwich. Detail material properties untuk masing masing jenis material dapat dilihat pada Tabel 3.
Pada  proses  pemodelan  interaksi,  ada  tiga  jenis  interaksi yang  dilakukan  yaitu node  to  node  tie  constraint,  node- surface tie constraint, dan surface to surface tie constraint. Interaksi pada permukaan face plate dan core menggunakan surface  to  surface  tie  constraint. Sedangkan  untuk
Gambar  7.  Akumulasi  persentase  pengurangan  berat  dan  tegangan masing-masing model sandwich.
Gambar 8. Visualisai sandwich model C.
Gambar 9. Perbandingan nilai natural frekuensi variasi rasio kerusakan debonding pemodelan dengan pengaplikasian spring element.
Gambar  10.  Perbandingan  nilai  natural  frekuensi  variasi  rasio kerusakan debonding pemodelan tanpa pengaplikasian spring element.
permukaan face  plate dengan  penegar  menggunakan node- surface tie constraint. Node to node tie constraint digunakan pada  tiap  garis  yang  bersinggungan  antar part seperti  sisi pelat dengan sisi pelat yang lain.
Kondisi batas yang diberikan pada model konstruksi ramp door yaitu dengan mengasumsikan ramp door tersebut pada saat  kapal  bersandar  dengan ramp  door terbuka  yang  siap untuk  proses loading kendaraan.  Dengan  kondisi  tersebut maka boundary  condition yang  diaplikasikan  pada  model konstruksi sandwich adalah  tumpuan  jepit  pada  sisi  depan dan  belakang ramp  door. Sedangkan  kedua  sisi  samping ramp door dibiarkan bergerak bebas tanpa tumpuan. Ilustrasi boundary condition pada konstruksi ramp door dapat dilihat pada Gambar 4.
Element  shape  mesh yang  digunakan  pada  model  adalah quad-structured karena  sebagian  besar  bentuk part  ramp door berbentuk  balok. Meshing dilakukan  secara  individu pada  tiap-tiap part. Hal  ini  dilakukan  agar  bentuk  meshing lebih  rapi  sehingga  mempunyai  tingkat  akurasi  yang  tinggi untuk hasil running . Gambar 5 menunjukkan detail meshing pada model sandwich.
C. Pemodelan Variasi Rasio Kerusakan Debonding
Rasio yang dimaksud dalam pemodelan debonding variasi rasio  kerusakan  ini  adalah  persentase  luasan  kerusakan debonding dibandingkan  dengan  luasan  total  dari core material. Kerusakan debonding berbentuk  persegi  dengan kedalaman 1,5 mm. Terdapat tiga item rasio kerusakan yang
akan  dianalisa  pada  penelitian  ini.  Detail  ukuran  rasio kerusakan dapat dilihat pada dan diilustrasikan pada Tabel 4. Variasi rasio kerusakan debonding (a) 2,5%  (b) 5% (c) 7,5% dapat dilihat pada Gambar 6.

## D. Metode Pemodelan Debonding
Pada penelitian ini dilakukan pemodelan kerusakan berupa debonding dengan pengaplikasian spring element dan tanpa pengaplikasian spring  element. Hal  ini  bertujuan  untuk menganalisa  pengaruh  penggunaan spring  element pada pemodelan  kerusakan debonding terhadap  hasil  simulasi dinamis pada finite element software . Penggunaan spring element diaplikasikan pada permukaan face  plate dan core yang  mengalami  kerusakan  berupa debonding.  Spring  element diaplikasikan  pada  zona debonding yang  berada  pada core dengan  zona  pada face plate yang  tegak  lurus  dengan  node  pada  zona debonding tersebut.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Statis untuk Penentuan Model Optimal
Analisa  statis  pada  sub  bab  ini  digunakan  untuk menentukan  model sandwich yang  paling  optimal  [16]. Indikator  penentuan  model sandwich yang  paling  optimal adalah  ditinjau  dari  presentase  pengurangan  berat  dan presentase  pengurangan  nilai  tegangan  masing-masing konfigurasi model sandwich ramp door terhadap konstruksi ramp door konvensional yang berbahan baja. Dapat dilihat dari Gambar 7, model sandwich A dan model sandwich B  yang  mempunyai  konfigurasi  jumlah  penegar yang sama dengan model konvensional ( existing), keduanya memiliki tegangan vonmises yang lebih rendah dibandingkan dengan  model  konvensional.  Model sandwich A  dapat mengurangi  tegangan vonmises sebesar  32,04%  sedangkan Model sandwich B  dapat  mengurangi  tegangan vonmises sebesar 27,61%.  Pada model sandwich A dengan konfigurasi tebal  pelat  5mm-15mm-5mm  menunjukkan  hasil  tegangan yang  lebih  rendah  daripada  model sandwich B  dengan konfigurasi tebal pelat 5mm-15mm-3mm. Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa penggunaan material sandwich dapat mengurangi  tegangan vonmises untuk  konfigurasi  jumlah penegar  yang  sama,  serta  konfigurasi  ketebalan  pelat sandwich dapat  mempengaruhi  besarnya  pengurangan tegangan vonmises. Semakin  tebal  konfigurasi  pelat sandwich, semakin  besar  juga  pengurangan  tegangan vonmises pada model konstruksi sandwich tersebut.
Model sandwich B,  C,  D,  dan  E  mempunyai  konfigurasi ketebalan pelat sandwich yang sama yaitu 5mm-15mm-3mm. Dapat  dilihat  bahwa  presentase  pengurangan  tegangan vonmises secara berurutan pada konstruksi model sandwich B, C, D, dan E adalah sebesar  27,61%; 24,42%; 3,63%; dan -22,89%. Tanda negative pada nilai presentase pengurangan tegangan vonmises model sandwich E mempunyai arti bahwa pada  model sandwich E  tidak  mengalami  pengurangan tegangan vonmises, justru mengalami penambahan tegangan vonmises. Hal ini disebabkan jarak penegar yang terlalu jauh sehingga  menyebabkan  adanya  beban  terpusat  yang  besar. Dari data tersebut, dapat diketahui bahwa dengan konfigurasi ketebalan  yang  sama,  semakin  sedikit  jumlah  penegar, semakin  jauh  juga  jarak  antar  penegar.  Sehingga
Gambar  11.  Penurunan  nilai  natural  frekuensi  untuk  variasi  rasio kerusakan debonding pemodelan  dengan  pengaplikasian spring element.
Gambar  12.  Penurunan  nilai  natural  frekuensi  untuk  variasi  rasio kerusakan debonding pemodelan tanpa pengaplikasian spring element.
pengurangan  tegangan vonmises dari  konstruksi  model sandwich semakin  kecil,  bahkan  bisa  mengakibatkan penambahan  tegangan vonmises jika  dibandingkan  dengan konstruksi model konvensional.
Dari grafik gambar 7, penerapan model sandwich dengan konfigurasi  ketebalan  5mm-15mm-3mm  menunjukkan pengurangan  berat  sekitar  10,28%  sampai  dengan  28,35%. Namun  untuk  model sandwich A  dengan  konfigurasi ketebalan  5mm-15mm-5mm  justru  mempunyai  berat  yang lebih tinggi dari pada konstruksi konvensional dengan jumlah penegar  yang  sama.  Hal  ini  terjadi  karena  konfigurasi ketebalan pelat berbahan baja pada model sandwich A tidak berkurang  ketebalannya  dari  konstruksi  konvensional. Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  penerapan  konstruksi sandwich  panel sangat  tidak  efisien  jika  total  tebal keseluruhan faceplate yang  berbahan  baja  pada  konstruksi sandwich  panel sama  dengan  tebal  pelat  konstruksi konvensional.  Sedangkan  untuk  konfigurasi  ketebalan material sandwich panel yang didesain dengan pengurangan ketebalan face plate yang berbahan baja berkontribusi cukup besar  dalam  pengurangan  berat  dibandingkan  dengan konstruksi ramp door konvensional.
Bedasarkan  Gambar  7,  diketahui  bahwa  pengurangan tegangan vonmises yang paling besar terjadi pada sandwich model  A  dengan  persentase  32,04%,  sedangkan  untuk pengurangan berat yang paling  tinggi yaitu pada konstruksi sandwich model E dengan 28,35%. Namun pada kedua model ekstrim  tersebut  tidak  menunjukkan  adanya  konstruksi sandwich yang  optimal. Sandwich model  A  memiliki pengurangan  tegangan vonmises yang  paling  besar,  namun justru  mengalami  penambahan  berat  pada  konstruksi sandwich tersebut.  Begitupun  sebaliknya,  pada sandwich model E memiliki pengurangan berat konstruksi yang paling besar  namun  justru  mengalami  penambahan  tegangan vonmises.
Sandwich model  C  menunjukkan  nilai  akumulasi persentase  pengurangan  berat  dan  persentase  pengurangan tegangan vonmises yang  paling  tinggi  pada  angka  19,24%. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  untuk  menemukan  desain konstruksi sandwich  ramp  door yang  paling  optimal  tidak hanya  dengan  mengurangi  berat  konstruksi  dengan mengurangi  jumlah  penegar  atau  mengurangi  tebal konfigurasi face  plate saja,  namun  juga  dipertimbangkan kekuatan  dari  struktur  konstruksi  tersebut.  Sehingga  pada penelitian  ini sandwich model  C  dipilih  sebagai  basis konstruksi ramp  door  sandwich  panel  system untuk menganalisa  respon  dinamis  pada  konstruksi  yang mengalami  kerusakan debonding. Visualisasi sandwich model C dimodelkan terlihat pada Gambar 8.

## B. Analisa Konvergensi
Analisa  konvergensi  dilakukan  dengan  melakukan simulasi  statis  pada sandwich model  C  [16].  Pemodelan meshing dilakukan  secara  keseluruhan  konstruksi sandwich model dengan ukuran yang sama untuk semua part . Ukuran meshing yang diuji adalah pada range 0,1 m sampai dengan 0,03 m. Parameter yang digunakan sebagai acuan adalah nilai dari tegangan vonmises dan nilai deformasi pada konstruksi model sandwich. Ukuran mesh sebesar  0,05  m  sudah menunjukkan  nilai  yang  konvergen  baik  untuk  tegangan vonmises maupun  untuk  besarnya  deformasi  yang  terjadi
pada  konstruksi sandwich model.  Namun  pemodelan meshing pada  model sandwich dilakukan  modifikasi  pada tiap part yang  membutuhkan  penambahan  jumlah meshing dengan memperkecil ukuran mesing pada part tersebut. Hal ini  bertujuan  untuk  mendapatkan  hasil  kontur  yang  lebih akurat  pada  bagian-bagian  tersebut. Part yang  dimaksud antara  lain  adalah face  plate atas  yang  ukuran meshing -nya dimodifikasi menjadi 0,04 m, part penegar dengan meshing berukuran 0,03  m,  dan part segitiga  dengan meshing berukuran 0,02  m.  Sehingga  untuk  model sandwich ini mempunyai  total  keseluruhan  241.309  buah  elemen  dan 315.324 nodes .

## C. Pengaruh Rasio Kerusakan Debonding terhadap Respon Dinamis
Rasio kerusakan yang dimaksud adalah persentase luasan cacat  berupa debonding terhadap  luas  keseluruhan  pada permukaan sandwich tersebut.  Pada  analisa  ini  dilakukan perbandingan  nilai  frekuensi  natural  dari  model sandwich yang  sehat  (tidak  terjadi  kerusakan  berupa debonding) dengan  model sandwich yang  mengalami  kerusakan debonding dengan  rasio  kerusakan  sebesar  2,5%;  5%;  dan 7,5%.  Ilustrasi  pemodelan  kerusakan debonding dengan variasi  rasio  dapat  dilihat  pada  Gambar  6.  Juga  dilakukan analisa  terhadap  pemodelan  dengan  pengaplikasian spring element dan pemodelan tanpa pengaplikasian spring element. Hasil  dari  analisa  ditampilkan  pada  Gambar  9  dan  Gambar 10 . Penurunan  nilai  natural  frekuensi  dari  model sandwich terhadap model konvensional ditunjukkan pada  Gambar 11 dan Gambar 12.
Pada  Gambar  12,  dapat  diketahui  bahwa  berkat  adanya kerusakan  berupa debonding menyebabkan  penurunan  nilai natural frekuensi, baik pada model yang menggunakan spring element maupun model tanpa pengaplikasian spring element. Perbedaan  yang  sangat  mencolok  terlihat  pada  penurunan nilai  frekuensi  pada  model  dengan  pengaplikasian spring element dan  model  tanpa  pengaplikasian spring  element. Nilai  natural  frekuensi  yang  terjadi  pada  pemodelan  tanpa menggunakan spring  element mengalami  penurunan  yang sangat jauh dari natural frekuensi model ramp door sandwich yang  sehat.  Hal  ini  disebabkan  karena  pada  pemodelan kerusakan debonding tanpa  pengaplikasian spring  element mengabaikan interaksi kontak antar lapisan face plate dengan core pada zona debonding. Sehingga terjadi ketidaksesuaian hasil simulasi dengan kondisi nyata.
Selanjutnya  analisa  dilakukan  pada  pemodelan  dengan pengaplikasian spring element dikarenakan hasil pemodelan tanpa pengaplikasian spring element dianggap kurang akurat. Gambar 9 menunjukkan bahwa adanya kerusakan debonding mengakibatkan  penurunan  natural  frekuensi  pada  seluruh mode. Pada mode pertama, penurunan nilai natural frekuensi relatif  kecil  untuk  ketiga  variasi  model  dengan  rasio kerusakan.  Seiring  bertambah  besarnya  mode,  penurunan nilai natural frekuensi semakin besar. Terjadi penurunan nilai natural frekuensi yang besar pada mode tinggi. Hal ini dapat diartikan  bahwa  penurunan  natural  frekuensi  pada  mode tinggi lebih sensitif. Penurunan nilai natural frekuensi untuk variasi  rasio  mencapai  angka  tertinggi  pada  mode  ke-5 dengan  kerusakan debonding 7,5%.  Penurunan  frekuensi secara  signifikan  terjadi  pada  rasio  kerusakan debonding
7,5%  terhadap  model sandwich yang  sehat  dengan  range 0,693  Hz  sampai  21,299  Hz.  Untuk  rasio  kerusakan debonding sebesar 2,5% dan 5% juga terjadi penurunan nilai natural  frekuensi,  namun  tidak  terlalu  ekstrim.  Dari  data tersebut dapat dilihat bahwa semakin besar rasio kerusakan, semakin besar pula penurunan nilai natural frekuensi.
Penurunan natural frekuensi menyebabkan kekakuan suatu struktur juga turun. Sehingga semakin besar rasio kerusakan debonding pada konstruksi ramp door sandwich, mengakibatkan kekakuan konstruksi yang semakin rendah.

## V. KESIMPULAN
Bedasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan,  kesimpulan yang  didapatkan  dari  penelitian  ini  adalah  sebagai  berikut: (1)Kerusakan  berupa debonding mengakibatkan  penurunan nilai  natural  frekuensi  pada  suatu  konstruksi.  Nilai  natural frekuensi  pada  konstruksi  yang  mengalami  kerusakan debonding semakin rendah seiring bertambahnya besar rasio kerusakan debonding. Semakin  besar  rasio  kerusakan debonding, semakin  besar  juga  penurunan  nilai  natural frekuensi  pada  konstruksi rampdoor  sandwich yang menyebabkan  menurunnya  kekakuan  konstruksi  tersebut. Mode  5  merupakan  mode  yang  paling  sensitif  terhadap penurunan nilai natural frekuensi. Pada mode 5 nilai natural frekuensi  konstruksi ramp  door  sandwich dengan  rasio kerusakan debonding sebesar 2,5% adalah 74,529 Hz dengan penurunan  sebesar  3,979  Hz  terhadap  konstruksi sandwich yang sehat. Rasio kerusakan debonding sebesar 5% memiliki nilai natural frekuensi 72,188 Hz dengan penurunan sebesar 6,383  Hz  terhadap  konstruksi sandwich yang  sehat.  Rasio kerusakan debonding sebesar  7,5%  memiliki  nilai  natural frekuensi  57,272  Hz  dengan  penurunan  sebesar  21,299  Hz terhadap  konstruksi sandwich yang  sehat;  (2)Pemodelan konstruksi sandwich tanpa  pengaplikasian spring  element menunjukkan hasil pengurangan nilai natural frekuensi yang sangat  besar  pada  kerusakan debonding .  Sehingga  hasil tersebut  tidak  dapat  dijadikan  acuan  karena  pada  tahap pemodelan tanpa spring element, interaksi antar lapisan face plate dan core terabaikan. Oleh karena itu direkomendasikan untuk  menggunakan  pengaplikasian spring  element pada proses  pemodelan  interaksi  antar node pada  zona  yang mengalami kerusakan debonding.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A.  Baidowi,  E.  Utomo,  D.  K.  Fiqih,  and  H.  Indria,  “Penggunaan sandwich plate system (SPS) pada konstruksi inner bottom,” KAPAL J. Ilmu Pengetah. Teknol. Kelaut. , vol. 12, no. 2, pp. 60–68, 2015, doi: 10.14710/KPL.V12I2.8348.
[2]  Tuswan,  K.  Abdullah,  A.  Zubaydi,  and  A.  Budipriyanto,  “Finite- element analysis for structural strength assessment of marine sandwich material on ship side-shell structure,” in Materials Today: Proceedings 00  (2019)  0000–0000 ,  2019,  vol.  13,  pp.  109–114,  doi: 10.1016/j.matpr.2019.03.197.
[3]  Tuswan,  A.  Zubaydi,  A.  Budipriyanto,  and  S.  H.  Sujiatanti, “Comparative  study  on  ferry  Ro-ro’s  car  deck  structural  strength  by means of application of sandwich materials,” no. July 2020, pp. 87–96, 2020, doi: 10.5220/0008542800870096.
[4]  J. B. Tomblin, T. Lacy, B. J. Smith, R. S Hooper, A. J. Vizzini, and S. Lee, Review of Damage Tolerance for Composite Sandwich Airframe Structures .  Washington  D.C.:  Department  of  Transportation  Federal Aviation Administration, 1999.
[5]  V.  N.  Burlayenko  and  T.  Sadowski,  “Linear  and  nonlinear  dynamic analyses of sandwich panels with face sheet-to-core debonding,” Shock Vib. , vol. 2018, no. 1–27, 2018, doi: 10.1155/2018/5715863.
[6]  V. N. Burlayenko and T. Sadowski, “Numerical modeling of dynamics of  sandwich  plates  with  partially  debonded  skin-to-core  interface  for damage detection,” in Proceedings of the 8th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2011 , 2011, no. July, pp. 2242– 2249.
[7]  V. N. Burlayenko and T. Sadowski, “Influence of skin/core debonding on  free  vibration  behavior  of  foam  and  honeycomb  cored  sandwich plates,” Int. J. Non. Linear. Mech. , vol. 45, no. 10, pp. 959–968, 2010, doi: 10.1016/j.ijnonlinmec.2009.07.002.
[8]  N.  Momcilovic  and  M.  Motok,  “Estimation  of  ship  lightweight reduction  by  means  of  application  of  sandwich  plate  system,” FME Trans. , vol. 37, no. 3, pp. 123–128, 2009.
[9]  K.  Ramakrishnan  and  P.  S.  Kumar,  “Applications  of  sandwich  plate system for ship structures,” IOSR J. Mech. Civ. Eng. , pp. 83–90, 2016.
[10]  L.  Register,  “Provisional  rules  for  the  application  of  sandwich  panel construction to ship structure,” United Kingdom, 2015.
[11]  M.  A.  Brooking  and  S.  J.  Kennedy,  “The  performance,  safety  and production  benefits  of  SPS  structures  for  double  hull  tankers,”  in Proceedings of the RINA Conference on Double Hull Tankers , 2004, pp. 1–2.
[12]  K.  Abdullah,  A.  Zubaydi,  and  A.  Budipriyanto,  “Development  Of sandwich panel with core from clamshell powder for ship structure,” in SENTA 2017 - International Conference on Marine Technology , 2017, pp. 53–60.
[13]  L.  A.  Carlsson  and  G.  A.  Kardomateas, Structural  and  Failure Mechanics of Sandwich Compositesateas . London New York: Spinger Dordrecht Heidelberg, 2011.
[14]  H. Y. Kim and W. Hwang, “Effect of debonding on natural frequencies and  frequency  response  functions  of  honeycomb  sandwich  beams,” Compos.  Struct. ,  vol.  55,  no.  1,  pp.  51–62,  Jan.  2002,  doi: 10.1016/S0263-8223(01)00136-2.
[15]  S.  Maulidiya  and  R.  Rusli,  “Penentuan  frekuensi  natural  dan  arah pergerakan  gelombang  (studi  kasus:  jembatan  soekarno  hatta  kota malang),” J.  MIPA ,  vol.  6,  no.  1,  p.  1,  2017,  doi: 10.35799/jm.6.1.2017.15222.
[16]  Tuswan et al. , “Influence of application of sandwich panel on static and dynamic behavior of ferry ro-ro ramp door,” 2020.