Abstrak —Tubrukan  dan  karam  merupakan  salah  satu penyebab kecelakaan yang sering terjadi pada kapal.  Dampak yang  terjadi  akibat  tubrukan  kapal,  yaitu  dapat  mengancam kehidupan  manusia,  lingkungan,  dan  investasi  ekonomi. Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  kekuatan  haluan kapal  serta  mengetahui  respon  struktur  konstruksinya  akibat tubrukan dengan Finite Element Method (FEM). Simulasi kasus tubrukan  kapal  dilakukan  dengan  variasi  kecepatan  awal haluan 1 m/s, 2 m/s, dan 3 m/s selama waktu 0,05 detik. Haluan kapal  mengalami  deformasi  plastis  pada  saat  nilai  tegangan melebihi yield  strength dan  mencapai ultimate  strength ,  yaitu pada sekitar waktu 0,018 detik; 0,009 detik; dan 0,0056  untuk kecepatan  awal  1  m/s;  2  m/s;  dan  3  m/s. Internal  Energy yang diserap  oleh  haluan  kapal  pada  waktu  0,05  detik  untuk kecepatan 1 m/s; 2 m/s; dan 3 m/ adalah 118,01 KJ; 672,39 KJ; dan 1501,3 KJ. Gaya maksimal yang dihasilkan pada waktu 0,05 detik  untuk  kecepatan  awal  1  m/s  adalah  10,597  MN  dengan penetrasi yang terjadi adalah 39,574 mm. Untuk kecepatan awal 2  m/s, nilai gaya  maksimal yang dihasilkan adalah 25,221 MN dengan penetrasi 86,998 mm. Kemudian untuk kecepatan awal 3  m/s,  nilai  gaya  maksimal  yang  dihasilkan  adalah  29,35  MN dengan  penetrasi  134,42  mm.  Nilai  tegangan, internal  energy , gaya,  dan  penetrasi  yang  dihasilkan  semakin  besar  apabila kecepatan awal semakin tinggi.
Kata Kunci — Strength, Ship Collision, Bow Crushing, FEM

## I. PENDAHULUAN
UMLAH  kecelakaan  kapal  di  dunia,  sejak  tahun  2007 hingga tahun 2016, sebanyak 1186 kasus dengan 249 kasus berada  di  Lautan  China,  Indonesia,  dan  Phillipines.  Dari semua kasus kecelakaan yang terjadi, kecelakaan yang terjadi akibat  karam  sebanyak  598  kasus  dan  akibat  tubrukan sebanyak  72  kasus.  Dengan  demikian  tubrukan  dan  karam merupakan  salah  satu  penyebab  kecelakaan  yang  sering terjadi pada kapa [1].
Tubrukan  berdampak  langsung  pada  kekuatan  struktur kapal sehingga apabila tubrukan terjadi pada kapal pembawa zat  berbahaya  seperti  oil  tanker  atau  LNG/LPG  maka  akan menyebabkan  kerusakan  lingkungan  yang  cukup  serius. Berdasarkan  data  statistic  dari International  Oil  Pollution Compensation Fund (IOPCF) pada tahun 2006, tubrukan dan karam  bertanggung  jawab  atas  50%  kerusakan  lingkungan akibat  kebocoran  minyak  [2].  Selain  itu  kerusakan  yang disebabkan  oleh  tubrukan  juga  bisa  menyebabkan  kerugian yang sangat besar. Sebagai contoh, yaitu kasus tubrukan yang terjadi  di  Selat  Sunda  pada  3  Mei  2014,  di  antara  Pulau Sumatra  dan  Jawa  antara  Ro-Ro  passenger  ship  Marisa Nusantara  dan  reefer  Qi  Hang  yang  mengakibatkan kerusakan parah pada ceruk haluan dengan robek sepanjang tuujuh meter dan kerugian material lainnya.
Skenario  tubrukan  dapat  diklasifikasikan  menjadi  dua, yaitu side  collision (tubrukan  sisi)  dan head-on  collision (tubrukan  haluan).  Kasus head-on  collision merupakan situasi  haluan  kapal  menabrak  objek/bangunan  seperti dermaga  ataupun  menabrak  kapal  lain.  Walaupun head-on collision memiliki  kemungkinan  resiko  kerusakan  tidak separah side collision atau  karam, bagaimanapun juga tetap dibutuhkan  pencegahan.  Oleh  karena  itu  dibutuhkan penelitian  untuk  mengetahui  respon  struktur  konstruksi haluan kapal akibat tubrukan. Pada penelitian ini diasumsikan kapal pada saat muatan penuh di perairan air tenang.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Teori Impuls-Momentum
Saat  suatu  benda  dengan  massa m dan  bergerak  dengan kecepatan v maka benda tersebut akan memiliki momentum. Impuls adalah  istilah  yang digunakan untuk  mengukur efek keseluruhan  dari  gaya  yang  bekerja  dalam  suatu  interval waktu. Impuls merupakan perubahan momentum yang terjadi pada benda dalam waktu yang singkat. Hubungan impuls dan mementum dapat dituliskan sebagai berikut:
𝐽 = 𝐹 . 𝑑𝑡 (1)
Dengan  J  adalah  impuls,  F  adalah  gaya,  dan  dt  adalah perubahan waktu [3].
B. Tubrukan Inelastis Sempurna
Tubrukan  atau Collision merupakan  kondisi  saat  suatu objek menabrak objek lainnya. Tubrukan inelastis sempurna adalah  peristiwa  di  mana  maksimum  energi  kinetik  hilang selama tubrukan terjadi. Kasus tubrukan seperti ini biasanya terjadi  apabila  seluruh  objek  yang  berada  dalam  tubrukan menjadi satu dan memiliki kecepatan yang sama [4].
Gambar  1.    Ilustrasi  tubrukan  inelastis  sempurna  antara  partikel  A  dan partikel B
Gambar  1  menunjukkan  kondisi  tubrukan  inelastis sempurna.  Sebelum  tubrukan,  partikel  A  dengan  massa  m A bergerak menuju partikel B dengan kecepatan u A , sedangkan partikel  B  dengan  massa  m B bergerak  menuju  partikel  A dengan kecepatan u B . Setelah terjadi tubrukan, massa kedua partikel  menjadi  satu  dan  bergerak  dengan  kecepatan  dan arah yang sama.

## Analisis Tegangan Haluan Kapal Akibat Tubrukan
Nur Ahmad Dzikron dan Totok Yulianto Departemen Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : totoky@na.its.ac.id; ahmad.dzikron15@mhs.na.its.ac.id
J

## C. Tubrukan Kapal
Collision atau  tubrukan  kapal  adalah  kecelakaan  yang melibatkan kerusakan antar kapal atau satu kapal saja. Kasus tubrukan  dapat  diklasifikasikan  menjadi  dua,  yaitu side collision (tubrukan  sisi)  dan head-on  collision (tubrukan haluan).  Kasus head-on  collision merupakan  situasi  haluan kapal  menabrak  objek/bangunan  seperti  dermaga  ataupun menabrak kapal lain [5].
Dalam  kasus  tubrukan,  kapal-kapal  yang  terlibat diklasifikasikan  sebagai striking  ship atau  kapal  yang menabrak dan struck ship atau kapal yang ditabrak [6]. Saat kapal menabrak kapal lain atau suatu struktur seperti dermaga atau rigid  wall ,  haluan  kapal  akan  mengalami  kerusakan seperti  suatu  struktur  menyerupai  balok  yang  diberi  beban axial.  Struktur  tersebut  akan  mengalami  deformasi  berpola lipatan  [7].  Ilustrasi  deformasi  pada  struktur  balok  yang menerima beban aksial dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Pola lipatan pada struktur kotak di bawah beban axial.

## D. Metode Analisis Tubrukan Kapal
Metode  yang  sudah  ada  untuk  menganalisis  kerusakan struktur  kapal  akibat  tubrukan  dapat  dibagi  menjadi  empat kategori,  yaiut  metode  empiris, finite  element  method, eksperimen,  dan  metode  penyederhanaan.  Metode  empiris sudah  diperkenalkan  dan  dikembangkan  oleh  beberapa peneliti.  Salah  satunya  adalah  Minorsky.  Minorsky menganalisis 26 kasus tubrukan kapal dan mengembangkan formula  empiris  untuk  menghitung  energi  serapan  dan kaitannya  dengan  volume  material  yang  hancur  yang dituliskan sebagai berikut:
𝐸 = 47.2 𝑅 𝑇 + 32.7 (2)
Dengan R T adalah resistance factor , yaitu volume material yang  hancur  dari  kedua  kapal  yang  menabrak  dan  ditabrak dan E adalah absorbed energy , yaitu energi total yang diserap akibat tubrukan kapal [8]. Formula Minorsky dapat dianggap valid  untuk  kasus high-energy  collisions .  Oleh  karena  itu beberapa  peneliti  lain  mengembangkan  formula  untuk low- energy  collision. Woisin  [9]  mengembangkan  formula empiris untuk low-energy collision berdasarkan eksperimen, sedangkan  formula  oleh  Jones  &  Wierzbicki  [10] dikembangkan berdasarkan teori plastis subjek balok ke point load . Finite  Element  Method (FEM)  adalah salah  satu  metode yang akurat untuk menganalisis respon struktur kapal akibat tubrukan. Metode ini dianggap dapat memberikan hasil yang akurat dan menggantikan model eksperimen dalam beberapa kasus [11]. Gambar 3 menunjukkan contoh perbedaan yang signifikan antara hasil simulasi FEM dan eksperimen. Karena
besarnya jumlah elemen dan keharusan untuk menyelesaikan permasalahan dinamis dengan beberapa langkah menyebabkan  simulasi collision menggunakan  FEM memerlukan waktu yang lama.
Gambar  3.  Perbandingan  Hasil  FEM  dan  Eksperimen  Untuk Impacted Corrugated Panel oleh Silinder
Haris  dan  Amdahl  [12]  melakukan  penelitian  dengan metode FEM untuk mendapatkan respon struktur kapal akibat tubrukan dengan membagi tiga tipe tubrukan, yaitu tubrukan antara sisi kapal dengan haluan kapal yang rigid, haluan kapal dengan  sisi  kapal  yang  rigid,  dan  tubrukan  dengan  kedua objek  dapat  deformasi.  Dari  penelitian  tersebut  didaptkan hasil  berupa  energi  dan  gaya  tubrukan  serta  kedalaman penetrasi.
Putranto  [13]  melakukan  penelitian  untuk  mengkaji penentuan lebar double skin untuk kapal bulk carrier ditinjau dari damage  collision dalam  rangka  untuk  tidak mempertimbangkan ruang muat sebagai damage zone untuk perhitungan damage  stability .  Hasil  yang  didapatkan  dari simulasi  tersebut  adalah  memahami  pengaruh  variasi kecepatan  terhadap  energy  dalam  yang  dihasilkan  antara kapal yang bertabrakan.

## III. METODOLOGI

## A. Pengumpulan Data
Kapal  yang  akan  dianalisis  dalam  penelitian  ini  adalah kapal  tanker  3500  LTDW  sebagai striking  ship dan  kapal tanker 17500 LTDW sebagai struck ship . Data ukuran utama dari kedua kapal tersebut tertera pada Tabel 1.
Tabel 1. Data kapal tanker yang digunakan Ukuran Utama 3500 LTDW 17500 LTDW Length Overall (LOA) 90 m 157.5 m Length Construction (LPP) 84 m 149.5 m Breadth Moulded (B) 15.2 m 27.7 m Depth Moulded (H) 7.2 m 12 m Draft (T) 5 m 7.5 m Service Speed (Vs) 11 knots 13 knots
Data lain yang dibutuhkan adalah construction profile dan frame section kapal 3500 LTDW. Data ini digunakan untuk pemodelan geometri dari striking ship . Pemodelan dilakukan dengan menggunakan software 3D. Data construction profile dan frame  section untuk striking  ship ditunjukkan  pada Gambar 4 dan Gambar 5.
(a) (b) (c)
Gambar 4. Construction profile kapal 3500 LTDW: (a) centerline profile , (b) horizontal web girder @ 4700 mm above baseline (c) horizontal web girder @2400 mm above baseline
Gambar 5. Frame section kapal 3500 LTDW frame 70 – 80
Material yang digunakan pada kapal 3500 LTDW adalah baja  A36  dengan mechanical  properties seperti  yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Mechanical Properties Baja A36 Deskripsi Ukuran Massa jenis 7850 kg/m3 Modulus Young 200 GPa Poisson's ratio 0.26 Shear modulus 79.3 GPa Bulk Modulus 140 GPa Compressive Yield Strength 152 MPa

## B. Pemodelan Elemen Hingga
Untuk  melakukan  simulasi  tubrukan  menggunakan finite element dibutuhkan geometri tiga dimensi dari striking ship dan struck  ship .  Geometri  haluan  kapal  dibuat  berdasarkan data  gambar  konstruksi  yang  didapat  sebelumnya.  Panjang model haluan adalah 9.75 m yang merupakan jarak dari sekat tubrukan  hingga  ujung bulbous  bow .  Geometri  konstruksi haluan dimulai dari frame 70 hingga frame 80. Karena dalam tugas akhir ini struck ship dianggap sebagai rigid  body maka  geometri struck  ship hanya  berupa  pelat wing tank tanpa konstruksi. Panjang model wing tank adalah 21.75  m.  Kedua  model  geometri  tersebut  diletakkan  pada posisi  sarat  masing-masing  tanpa  ada  jarak  antara  haluan dengan wing tank . Arah haluan striking ship tegak lurus wing tank kapal yang ditabrak seperti pada Gambar 6.
Gambar  6.  Hasil  pemodelan  3D  dari striking  ship dan struck  ship .  Posisi striking ship tegak lurus terhadap struck ship . Tidak ada jarak antara kedua model kapal tersebut.
Pada  simulasi  tubrukan  dengan  FEM,  berat  benda  yang dimodelkan dapat memengaruhi hasil. Apabila striking ship dimodelkan  keseluruhan  maka  hasil  tegangan, internal energy ,  gaya,  dan  penetrasi  yang  dihasilkan  akan  berbeda dengan striking  ship yang  dimodelkan  pada  bagian  haluan saja. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan berat pada model. Oleh  karena  itu  pada  penelitian  ini  hasil  yang  didapatkan hanya diakibatkan oleh berat model haluan kapal saja.

## C. Konvergensi Model
Konvergensi  merupakan  cara  untuk  menentukan  ukuran elemen yang tepat untuk digunakan dalam simulasi Tabel 3 menunjukkan  parameter  dan  tinjauan  konvergensi  yang digunakan  sebagai  input  untuk  mendapatkan  nilai Stress Equivalent  Von-Misses .  Beban  yang  digunakan  adalah maximum  bow  collision  load yang  didapatkan  dengan menggunakan  persamaan  empiris  yang  dirumuskan  oleh Pedersen [14].
𝑃 𝑏𝑜𝑤 = { 𝑃 0 . 𝐿̅[𝐸̅ 𝑖𝑚𝑝 + (5 − 𝐿̅)𝐿̅ 1.6 ] 0.5 , 𝐸̅ 𝑖𝑚𝑝 ≥ 𝐿̅ 2.6
2.24 . 𝑃 0 [𝐸̅ 𝑖𝑚𝑝 𝐿̅ ] 0.5 , 𝐸̅ 𝑖𝑚𝑝 < 𝐿̅ 2.6 (3)
Dengan  menggunakan  formula  di  atas  didapatkan  nilai maximum  bow  collision  load sebesar  23,00877  MN  yang kemudian diberikan di ujung haluan ke arah sumbu X negatif.
Fixed support diberikan pada collision bulkhead bertujuan agar striking ship tidak bergerak ke arah manapun sehingga bisa didapatkan nilai tegangan pada titik tinjauan beban, yaitu di center girder.
Tabel 3. Hasil Konvergensi Tegangan Ukuran Mesh Jumlah Elemen Jumlah Nodes Tegangan (MPa) Margin (%) 0,3 48641 40466 532,25 - 0,2 65925 55820 573,47 7,188% 0,1 155711 130312 597,16 3,967% 0,099 161699 137218 615,57 2,991% 0,098 163509 139033 615,15 0,068% 0,097 165754 140468 615,69 0,088% 0,096 167274 142078 615,47 0,036% 0,095 169560 144050 615,92 0,073%
Tabel 3  memperlihatkan  hasil  tegangan  yang  selanjutnya digunakan  untuk  konvergensi  model.  Dapat  dilihat  jumlah node dan  jumlah element bertambah  secara  terus  menerus. Namun, perubahan nilai tegangan hanya sedikit. Selisih antar simulasi  memiliki  nilai  7,188%  dan  terus  mengecil  hingga 0,036%.
Gambar 7. Kurva konvergensi berdasarkan ukuran meshing yang digunakan.
Pada  Gambar  7  dapat  dilihat  bahwa  grafik  cenderung konstan mulai dari ukuran 0,099 m maka ukuran mesh yang seharusnya  digunakan  adalah  0,099  m.  Namun,  dalam penelitian  ini  ukuran  mesh  yang  kecil  dapat  membuat perhitungan  siklus  simulasi  semakin  kecil  sehingga menyebabkan time  step  too  small  error .  Selain  itu  juga dibutuhkan  ukuran  mesh  yang  dapat  menghasilkan  waktu simulasi  yang  cukup  singkat.  Dengan  alasan  tersebut  maka digunakan  ukuran  mesh  0,2  m  dengan  selisih  hasil  dengan ukuran mesh 0,099 adalah 6,84%

## D. Kondisi Batas
Beberapa  kondisi  batas  yang  digunakan  untuk  simulasi dynamic finite element , yaitu rigid body , connections, mesh , initial velocity , fixed  support, dan end  time . Rigid  body didefinisikan  pada  lambung struck  ship agar  energi  diserap 100%  oleh  konstruksi  haluan  dan  lambung  kapal  yang ditabrak  tidak  terjadi  deformasi.  Pendefinisan conncections dilakukan  otomatis  oleh software, tetapi  ada  beberapa koneksi  yang  harus  diperbaiki  dan  didefinisikan  secara manual.  Jenis connections yang  digunakan  adalah bonded. Ukuran meshing yang  digunakan  sesuai  dengan  hasil  yang didapatkan pada konvergensi, yaitu 0,2 m.
Pada penelitian ini ada tiga variasi yang digunakan, yaitu 1 m/s,  2  m/s,  dan  3  m/s.  Pendefinisian  kecepatan  diberikan
kepada lambung kapal struck ship . Hal ini dikarenakan oleh keterbatasan software FEM yang tidak bisa memberikan hasil optimal  apabila  pendefinisian  kecepatan  dilakukan  pada haluan  kapal striking  ship. Gambar  8.  Menunjukkan  hasil meshing  pada striking  ship dengan  ukuran  mesh  0,2  m  dan pada struck ship dengan ukuran mesh 0,2 m.
Gambar 8. Hasil meshing pada model
End  time adalah  waktu  yang  berlangsung  selama  proses tubrukan.  Nilai end  time dicari  menggunakan  persamaan hubungan antara momentum dan impuls
𝐹 . 𝑑𝑡 = [(𝑀 𝐴 𝑉 𝐴1 + 𝑀 𝐵 𝑉 𝐵1 ) − (𝑀 𝐴 𝑉 𝐴2 + 𝑀 𝐵 𝑉 𝐵2 )] (4)
Dengan F adalah maximum bow collision load, M A massa striking  ship ,  yaitu  5314,974  ton.  Untuk  tiga  variasi kecepatan,  waktu  yang  dibutuhkan  hingga striking  ship mencapai  kecepatan  0  m/s  adalah  0,4851  detik.  Namun, karena  keterbatasan  kemampuan  komputer  maka end  time yang digunakan adalah 0,05 detik.

## E. Diagram Alir
Metode  penelitian  dalam  Tugas  Akhir  ini  digambarkan dalam bentuk diagram alir ( flowchart ) dan dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar  10.  Diagram  alir pengerjaan  penelitian  Analisis  Tegangan  Haluan Kapal Akibat Tubrukan

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini, analisis kekuatan struktur kapal yang didapatkan  dari  penyelesaian  metode  elemen  hingga  adalah tegangan,  energi,  gaya,  dan  penetrasi.  Hasil  penetrasi  dari simulasi  FEM  kemudian  dibandingkan  dengan  hasil perhitungan menggunakan formula fisika dasar.

## A. Hasil Perhitungan Analitis
Perhitungan  analitis  digunakan  untuk  mendapatkan  nilai kecepatan haluan kapal pada waktu 0,05 detik yang kemudian digunakan  untuk  mencari  nilai  kedalaman  penetrasi  yang dihasilkan  akibat  tubrukan.  Untuk  mendapatkan  nilai kecepatan tersebut, digunakan formula sebagai berikut:
F.Δt = [(M A V A2 )+(M B V B2 )] - [(M A V A1 )+(M B V B1 )] (5)
Nilai  F  adalah maximum  bow  collision  load yang didapatkan menggunakan persamaan (3). Untuk kecepatan 1 m/s,  2  m/s,  dan  3  m/s masing-masing  adalah  11,504  MN; 23,009  MN;  dan  34,513  MN.  Nilai  V B1 dan  V B1 adalah  0 karena struck ship dianggap diam.
Dengan demikian didapatkan nilai kecepatan striking ship pada waktu 0,05 detik dengan kecepatan awal 1 m/s, 2 m/s, dan 3 m/s masing-masing adalah 0,897 m/s; 1,794 m/s; dan 2,690 m/s. Dari nilai kecepatan tersebut kemudian didapatkan nilai  kedalaman  penetrasi  menggunakan  persamaan  prinsip kerja dan energi, yaitu
W = ΔEk                    (6)
Besar  penetrasi  yang  didapatkan  untuk  kecepatan  awal  1 m/s,  2  m/s,  dan  3  m/s  masing-masing  adalah  47,423  mm; 94,846  mm;  dan  142,270  mm.  Rekapitulasi  hasil  dari perhitungan analitis ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Analitis Kecepatan Awal (m/s) Kecepatan Saat 0,05 detik (m/s) Gaya (MN) Penetrasi (mm) 1 0,897 11,504 47,423 2 1,794 23,009 94,846 3 2,691 34,513 142,270

## B. Hasil dan Analisis Tegangan
Tegangan  yang  dihasilkan  akibat  tubrukan  pada  simulasi FEM ditunjukkan Gambar 11. Tegangan tersebut merupakan nilai tegangan von misses maksimal pada haluan kapal. Nilai tegangan yang ditampilkan mulai dari kapal menabrak hingga mencapai ultimate strength material, yaitu 550 MPa.
Gambar 11. Kurva hasil tegangan. Nilai tegangan mencapai ultimate strength untuk kecepatan awal 1 m/s; 2 m/s; dan 3 m/s masing-masing pada sekitar waktu 0,018 detik; 0,009 detik; dan 0,0056.
Berdasarkan  hasil  tersebut,  kapal  mengalami  deformasi elastis dan plastis dalam waktu yang sangat singkat. Semakin tinggi  kecepatan  awal,  semakin  cepat  tegangan  mencapai ultimate .  Seharusnya  kapal  pecah  saat  tegangan  melebihi ultimate . Namun, software FEM yang digunakan tidak dapat menampilkan hasil yang demikian.
Hasil  tegangan  von-misses  maksimal  untuk  kecepatan awal  1  m/s  pada  waktu  0,018  detik  terjadi  di  bagian konstruksi center girder dengan besar tegangan 559,3 MPa. Hasil tersebut dapat dilihat pada Gambar 12.
(a)
(b)
Gambar 12. Tegangan Von-Misses untuk V = 1 m/s: (a) Hasil tegangan pada konstruksi; (b) Hasil tegangan pada pelat
Hasil  tegangan  von-misses  maksimal  untuk  kecepatan awal  2  m/s  pada  waktu  0,009  detik  juga  terjadi  di  bagian konstruksi center girder dengan besar tegangan 589,48 MPa. Hasil tersebut dapat dilihat pada Gambar 13
(a)
(b)
Gambar 13. Tegangan Von-Misses untuk V = 2 m/s: (a) Hasil tegangan pada konstruksi; (b) Hasil tegangan pada pelat
Hasil  tegangan  von-misses  maksimal  untuk  kecepatan awal  3  m/s  pada  waktu  0,0056  detik  juga  terjadi  di  bagian konstruksi center girder dengan besar tegangan 544,41 MPa. Hasil tersebut dapat dilihat pada Gambar 14.
(a) (b)
Gambar 14. Tegangan Von-Misses untuk V = 3 m/s: (a) Hasil tegangan pada konstruksi; (b) Hasil tegangan pada pelat
Hasil  tegangan  di  setiap  kecepatan  menunjukkan  nilai tegangan pada konstruksi lebih besar dibandingkan tegangan pada  pelat.  Hal  ini  terjadi  karena  konstruksi  merupakan penguat sehingga menerima beban lebih besar.

## C. Hasil dan Analisis Internal Intergy
Internal  energy merupakan  energi  yang  diserap  oleh konstruksi  haluan.  Nilai internal  energy sama  dengan  nilai energi  kinetik  yang  hilang  saat  tubrukan  terjadi.  Besar internal  energy yang  dihasilkan  merupakan  hasil  dari simulasi  dengan end  time 0,05  detik.  Nilai internal  energy maksimal yang dihasilkan oleh kecepatan 1 m/s; 2 m/s; dan 3 m/s masing-masing adalah 118,01 KJ; 672,39 KJ; dan 1501,3 KJ.
Gambar 15. Kurva internal energy yang diserap oleh haluan kapal
Nilai internal energy cenderung naik. Energi paling besar diserap  oleh  haluan  saat  bergerak  dengan  kecepatan  awal  3 m/s.  Hal  tersebut  terjadi  karena  semakin  tinggi  kecepatan maka  semakin  besar  energi  kinetik.  Oleh  karena  itu  energi yang  diserap  juga  lebih  besar  dibandingkan  dengan  kapal yang bergerak dengan kecepatan 1 m/s dan 2 m/s.

## D. Hasil dan Analisis Gaya dan Penetrasi
Besar  gaya  dan  penetrasi  yang  dihasilkan  dari  simulasi simulasi kasus tubrukan dalam waktu 0,05 detik. Ditunjukkan pada Gambar 16.
Gambar 16. Kurva penetration-force selama 0,05 detik.
Dalam  kasus  tubrukan  pada  haluan  ini,  terjadi  deformasi ke arah sumbu x positif dan negatif. Deformasi ke arah sumbu x negatif merupakan penetrasi yang terjadi pada haluan. Dari kurva di atas dapat dilihat bahwa gaya yang terjadi cenderung naik dan nilai paling besar terjadi pada saat kecepatan awal 3 m/s.  Namun,  ada  suatu  kondisi  saat  gaya  yang  terjadi cenderung  konstan,  sedangkan  penetrasi  tetap  naik.  Ini merupakan suatu kondisi saat konstruksi kapal mempertahankan  kedudukan  deformasinya,  yaitu  saat konstruksi memberikan penguatan.
Besar  gaya  yang  diterima  haluan  pada  waktu  0,05  detik dengan  kecepatan  awal  1  m/s  adalah  10,597  MN  dengan penetrasi 39,574 mm. Perubahan bentuk haluan ditunjukkan pada Gambar 17(b).
(a)
(b)
Gambar 17. Hasil deformasi untuk V = 1 m/s: (a) Deformasi pada konstruksi;
(b) perubahan bentuk haluan kapal
Besar  gaya  yang  diterima  haluan  pada  waktu  0,05  detik dengan  kecepatan  awal  2  m/s  adalah  25,221  MN  dengan penetrasi 86,998 mm. Perubahan bentuk haluan ditunjukkan pada Gambar 18(b).
(a) (b)
Gambar 18. Hasil deformasi untuk V = 2 m/s: (a) Deformasi pada konstruksi; (b) perubahan bentuk haluan kapal
Besar  gaya  yang  diterima  haluan  pada  waktu  0,05  detik dengan  kecepatan  awal  3  m/s  adalah  29,35  MN  dengan penetrasi 134,42 mm. Perubahan bentuk haluan ditunjukkan pada Gambar 19(b).
(a) (b)
Gambar 18. Hasil deformasi untuk V = 3 m/s: (a) Deformasi pada konstruksi; (b) perubahan bentuk haluan kapal

## E. Komparasi Hasil
Nilai  penetrasi  yang  dihasilkan  dari  simulasi  FEM dibandingkan dengan nilai yang dihasilkan dari perhitungan menggunakan formula fisika dasar. Nilai yang dibandingkan
merupakan  besar  penetrasi  terbesar,  yaitu  pada  waktu  0,05 detik untuk masing-masing kecepatan awal.
Tabel 5.
Data kapal tanker yang digunakan Velocity (m/s) Basic Physics Formula FEM Margin (%) 1 47,423 39,574 19,83% 2 94,846 86.998 9,02% 3 142,270 134,42 5,84%
Pada Tabel 5 dapat dilihat perbedaan besar penetrasi untuk kecepatan  1  m/s  adalah  sebesar  19,83%;  untuk  kecepatan  2 m/s  sebesar  9,02%;  dan  untuk  kecepatan  3  m/s  sebesar 5,84%.
Nilai  penetrasi  yang  dihasilkan  menggunakan  simulasi FEM cenderung lebih kecil dibandingkan dengan perhitungan  menggunakan  formula  fisika  dasar.  Hal  ini dikarenakan  perhitungan  fisika  dasar  merupakan  formula perhitungan  perpindahan  jarak  tanpa  hambatan,  sedangkan simulasi  tubrukan  menggunakan  FEM  merupakan  kondisi benda bergerak yang mengalami hambatan oleh benda lain.

## V. KESIMPULAN
Haluan  kapal striking  ship menerima  beban  yang  besar dalam  waktu  yang  singkat.  Semakin  tinggi  kecepatan  maka semakin singkat waktu yang dibutuhkan untuk mencapai nilai tegangan ultimate . Untuk kecepatan awal 1 m/s, 2 m/s, dan 3 m/s  tegangan  mencapai ultimate  strength masing-masing pada sekitar waktu 0,018 detik; 0,009 detik; dan 0,0056 detik. Pada  waktu  tersebut,  haluan  kapal  sudah  mengalami deformasi total dan tidak dapat kembali ke bentuk semula Struktur  konstruksi  haluan  kapal  menyerap Internal Energy pada waktu 0,05 detik untuk kecepatan 1 m/s; 2 m/s; dan  3  m/  sebesar  118,01  KJ;  672,39  KJ;  dan  1501,3  KJ. Semakin besar kecepatan awal maka semakin besar internal energy yang diserap. Karena internal energy merupakan nilai energi kinetik yang hilang saat tubrukan.
Haluan  kapal  juga  menerima  gaya  dan  menghasilkan deformasi  penetrasi.  Gaya  maksimal  yang  dihasilkan  pada waktu 0,05 detik untuk kecepatan awal 1 m/s adalah 10,597 MN dengan penetrasi yang terjadi adalah 39,574 mm. Untuk kecepatan awal 2  m/s,  nilai  gaya  maksimal  yang dihasilkan adalah 25,221 MN dengan penetrasi 86,998 mm. Kemudian untuk  kecepatan  awal  3  m/s,  nilai  gaya  maksimal  yang dihasilkan  adalah  29,35  MN  dengan  penetrasi  134,42  mm. Kondisi saat gaya yang terjadi cenderung konstan, sedangkan nilai  penetrasi  tetap  naik  merupakan  suatu  kondisi  saat konstruksi kapal mempertahankan kedudukan deformasinya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Allianz Global Corporate & Specialty, “Safety and Shipping Review,” 2017.
[2] IOPCF,  “International  regime  for  compensation  for  oil  pollution damage,” 2006.
[3] D.  J.  McGill  and  W.  W.  King, Engineering  Mechanics:  An Introduction to Dynamics . PWS Pub. Co., 1995.
[4] C. Nave, “Elastic and inelastic collisions,” Hyperphysics , 2010.
[5] J.  Y.  Kim,  “Analysis  of  Bow  Crushing  in  Ship  Collision,” Massachusetts Institute of Technology., 2000.
[6] P.  K.  K.  Wisniewski,  “The  Effect  of  Selected  Parameters  on  Ship Collision Results by Dynamic FE Simulations,” Finite  Elem.  Anal. , pp. 985–1006, 2002.
[7] S.  Zhang,  H.  Ocakli,  and  P.  Pedersen,  “Crushing  of  Ship  Bows  In Head-On Collision,” Int. J. Marit. Eng. , vol. 146, no. a2, 2004.
[8] V.  Minorsky,  “An  Analysis  of  Ship  Collision  with  Reference  to
Protection of Nuclear Power Ships,” J. Sh. Res. , 1959.
[9] G. Woisin, Design Against Collision . Germany, 1979.
[10]  N. Jones and T. Wierzbicki, Structural Crashworthiness . Butterworth & Co. (Publisher) Ltd, 1983.
[11]  O.  Kitamura,  “Comparative  Study  on  Collision  Resistance  of  Side Structure,” in International Conference on Design and Methodologies for Collision and Grounding Protection of Ships , 1996.
[12]  S.  Haris  and  J.  Amdahl,  “Analysis  of  Ship-Ship  Collision  Damage
Accounting for Bow and Side Deformation Interaction,” Mar. Struct. , vol. 31, 2013.
[13]  H.  Hasanudin,  W.  D.  Aryawan,  A.  Zubaydi,  and  T.  Putranto, “Dynamics Finite Element for Ship Damage Collision Analysis.,” in IPTEK Journal of Proceedings Series. , 2017.
[14]  P.  Pedersen,  S.  Valsgaard,  D.  Olsen,  and  S.  Spangenberg,  “Ship Impacts: Bow Collisions,” Int. J. Impact Eng. , vol. 13, no. 2, pp. 163– 187, 1993.