DESAIN DAN ANALISA GERBONG KERETA API PENGANGKUT BAHAN BAKAR PREMIUM DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

LAMPIRAN A
TABEL PERHITUNGAN

LAMPIRAN B
VALIDASI PROGRAM (BENCHMARK)

LAMPIRAN C
GAMBAR TEKNIK

LAMPIRAN A
TABEL PERHITUNGAN
Tabel A-1 Analisa Rangkaian Lintas Datar

No Jumlah Gerbong
1
2
3
4
5
6
7

8
9
10
11
12
13
14
15

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13
14
15

Gaya Tarik pada Kecepatan Tertentu [N]
100 [km/jam] 90 [km/jam] 80 [km/jam] 70 [km/jam]
2312,217
2092,561
1896,018
1722,602
4624,434
4185,123
3792,036
3445,203
6936,651
6277,684
5688,054
5167,805
9248,868

8370,245
7584,072
6890,407
11561,085
10462,806
9480,090
8613,008
13873,302
12555,368
11376,108
10335,610
16185,519
14647,929
13272,126
12058,212
18497,736
16740,490
15168,144
13780,813
20809,953

18833,052
17064,161
15503,415
23122,170
20925,613
18960,179
17226,017
25434,387
23018,174
20856,197
18948,618
27746,604
25110,735
22752,215
20671,220
30058,821
27203,297
24648,233
22393,822
32371,038

29295,858
26544,251
24116,423
34683,255
31388,419
28440,269
25839,025

60 [km/jam]
1572,308
3144,615
4716,923
6289,230
7861,538
9433,845
11006,153
12578,460
14150,768
15723,076
17295,383

18867,691
20439,998
22012,306
23584,613

Tabel A-2 Analisa Rangkaian Lintas Tikungan

No Jumlah Gerbong
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
15

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Gaya Tarik pada Kecepatan Tertentu [N]
100 [km/jam] 90 [km/jam] 80 [km/jam] 70 [km/jam] 60 [km/jam]
10888,776
10669,121
10472,577
10299,161
10148,867
13200,993
12761,682
12368,595
12021,763
11721,174
15513,210
14854,243
14264,613
13744,364
13293,482
17825,427
16946,804
16160,631

15466,966
14865,790
20137,644
19039,366
18056,649
17189,568
16438,097
22449,861
21131,927
19952,667
18912,169
18010,405
24762,078
23224,488
21848,685
20634,771
19582,712
27074,295
25317,050
23744,703

22357,373
21155,020
29386,512
27409,611
25640,721
24079,974
22727,327
31698,729
29502,172
27536,739
25802,576
24299,635
34010,946
31594,733
29432,757
27525,178
25871,942
36323,163
33687,295
31328,775

29247,779
27444,250
38635,380
35779,856
33224,792
30970,381
29016,558
40947,597
37872,417
35120,810
32692,983
30588,865
43259,814
39964,979
37016,828
34415,584
32161,173

50 [km/jam]
10021,695
11466,831
12911,966
14357,102
15802,237
17247,373
18692,509
20137,644
21582,780
23027,916
24473,051
25918,187
27363,322
28808,458
30253,594

45 [km/jam]
9966,780
11357,000
12747,221
14137,441
15527,662
16917,882
18308,103
19698,323
21088,544
22478,764
23868,984
25259,205
26649,425
28039,646
29429,866

Tabel A-3 Analisa Rangkaian Lintas Tanjakan

No Jumlah Gerbong

Gaya Tarik pada Kecepatan Tertentu [N]
100 [km/jam] 90 [km/jam] 80 [km/jam] 70 [km/jam] 60 [km/jam] 50 [km/jam] 45 [km/jam]

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

15177,051
17489,268
19801,485
22113,702
24425,919
26738,136
29050,353
31362,570
33674,787
35987,004
38299,221
40611,438
42923,655
45235,872
47548,089

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

14957,395
17049,957
19142,518
21235,079
23327,640
25420,202
27512,763
29605,324
31697,886
33790,447
35883,008
37975,569
40068,131
42160,692
44253,253

14760,852
16656,870
18552,888
20448,906
22344,924
24240,942
26136,960
28032,978
29928,995
31825,013
33721,031
35617,049
37513,067
39409,085
41305,103

14587,436
16310,037
18032,639
19755,241
21477,842
23200,444
24923,046
26645,647
28368,249
30090,851
31813,452
33536,054
35258,656
36981,257
38703,859

14437,142
16009,449
17581,757
19154,064
20726,372
22298,679
23870,987
25443,294
27015,602
28587,910
30160,217
31732,525
33304,832
34877,140
36449,447

14309,970
15755,105
17200,241
18645,377
20090,512
21535,648
22980,783
24425,919
25871,055
27316,190
28761,326
30206,462
31651,597
33096,733
34541,868

14205,920
15547,006
16888,092
18229,177
19570,263
20911,349
22252,435
23593,521
24934,607
26275,693
27616,778
28957,864
30298,950
31640,036
32981,122

Tabel A-4 Analisa Rangkaian Dengan Percepatan

No Jumlah Gerbong
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Gaya Tarik pada Kecepatan Tertentu [N]
100 [km/jam] 90 [km/jam] 80 [km/jam] 70 [km/jam] 60 [km/jam]
3702,304
3482,648
3286,105
3112,688
2962,394
6014,521
5575,209
5182,123
4835,290
4534,702
8326,738
7667,771
7078,141
6557,892
6107,009
10638,955
9760,332
8974,159
8280,493
7679,317
12951,172
11852,893
10870,177
10003,095
9251,625
15263,389
13945,455
12766,194
11725,697
10823,932
17575,606
16038,016
14662,212
13448,298
12396,240
19887,823
18130,577
16558,230
15170,900
13968,547
22200,040
20223,138
18454,248
16893,502
15540,855
24512,257
22315,700
20350,266
18616,103
17113,162
26824,474
24408,261
22246,284
20338,705
18685,470
29136,691
26500,822
24142,302
22061,307
20257,778
31448,908
28593,384
26038,320
23783,908
21830,085
33761,125
30685,945
27934,338
25506,510
23402,393
36073,342
32778,506
29830,356
27229,112
24974,700

55 [km/jam]
2895,918
4401,749
5907,581
7413,412
8919,243
10425,075
11930,906
13436,737
14942,569
16448,400
17954,231
19460,063
20965,894
22471,725
23977,557

Tabel A-5 Analisa Rangkaian Dengan Kombinasi Tahanan Total

No

Jumlah
Gerbong

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

100
[km/jam]
24099,091
26411,308
28723,525
31035,742
33347,959
35660,176
37972,393
40284,610
42596,827
44909,044
47221,261
49533,478
51845,695
54157,912
56470,129

90
[km/jam]
23879,435
25971,997
28064,558
30157,119
32249,680
34342,242
36434,803
38527,364
40619,926
42712,487
44805,048
46897,609
48990,171
51082,732
53175,293

Gaya Tarik pada Kecepatan Tertentu [N]
80
70
60
50
[km/jam] [km/jam] [km/jam] [km/jam]
23682,892 23509,476 23359,182 23232,010
25578,910 25232,077 24931,489 24677,145
27474,928 26954,679 26503,797 26122,281
29370,946 28677,281 28076,104 27567,417
31266,964 30399,882 29648,412 29012,552
33162,982 32122,484 31220,719 30457,688
35059,000 33845,086 32793,027 31902,823
36955,018 35567,687 34365,334 33347,959
38851,035 37290,289 35937,642 34793,095
40747,053 39012,891 37509,950 36238,230
42643,071 40735,492 39082,257 37683,366
44539,089 42458,094 40654,565 39128,502
46435,107 44180,696 42226,872 40573,637
48331,125 45903,297 43799,180 42018,773
50227,143 47625,899 45371,487 43463,908

40
[km/jam]
23127,960
24469,046
25810,132
27151,217
28492,303
29833,389
31174,475
32515,561
33856,647
35197,733
36538,818
37879,904
39220,990
40562,076
41903,162

35
[km/jam]
23084,606
24382,338
25680,069
26977,801
28275,533
29573,265
30870,997
32168,728
33466,460
34764,192
36061,924
37359,655
38657,387
39955,119
41120,966

Tabel A-6 Kekuatan Tarikan Lokomotif
No Kecepatan [km/jam]
1
100
2
90
3
80
4
70
5
60
6
55
7
50
8
45
9
40
10
35
11
30
12
20
13
10
14
0

gaya tarik lokomotif (N)
13586,920
15329,131
17460,320
20153,106
23695,187
25931,831
28604,420
31859,417
35916,520
41252,851
48048,153
72249,320
144770,020
-

Keterangan kasus
Analisa lintas datar
Analisa rangkaian dengan percepatan
-

Keterangan
Konstan, lurus, datar.
0,01 m/s2
-

Analisa lintas tikungan
80 meter
Analisa lintas tanjakan
10 ‰
Analisa rangkaian dengan kombinasi tahanan total Kombinasi
-

LAMPIRAN B
VALIDASI PROGRAM (BENCHMARK)

Validasi program dilakukan untuk mengecek program yang digunakan untuk
menganalisa struktur gerbong. Dalam hal ini dilakukan analisa pada beam cantilever
sederhana yang diberi beban tekan pada salah satu ujung beam searah dengan sumbu
vertikal.

A. Contoh Masalah
Sebuah rectangular beam dengan massa jenis 7,86 x 10-6 kg/mm3 diberi gaya sebesar
100 N pada ujung beam searah dengan sumbu vertikal. Seperti pada gambar, panjang
beam 1000 mm dan berbentuk kotak dengan ukuran 50 x 50 mm. Beam merupakan steel

dengan modulus elastisitas 2,07 x 105 MPa dan kekuatan luluhnya 245 MPa. (g = 9,81
m/s2).
Tentukan tegangan maksimum dan defleksi maksimum ?

Gambar 1 Contoh kasus beam cantilever

B. Perhitungan manual

Gambar 2 Diagram benda bebas beam cantilever

1. Tegangan maksimum
Rumus tegangan secara umum dituliskan:

Dimana:

 = Tegangan
F = Gaya
L = Panjang Beam
I = Inersia Penampang
h = Tinggi Beam

Inersia penampang beam =
=
= 520833,33 mm4
Tegangan maksimum yang terjadi
= 4,8 MPa

2. Defleksi maksimum
Rumus umum regangan:

Dimana:
ymaks

= Defleksi

E

= Modulus elastisitas

Defleksi maksimum =

mm

Dari perhitungan manual maka diperoleh :
Tegangan maksimum

4,8 MPa

Defleksi maksimum

mm

C. Analisa dengan program ANSYS Mechanical APDL
Analisa dari contoh masalah diatas dilakukan dengan menggunakan program
ANSYS Mechanical APDL, dalam hal ini cara yang dilakukan sama dengan analisa pada

struktur gerbong, yaitu dengan pengunaan atau pemilihan element BEAM189 dan
pemberian section sebesar 50 x 50 mm. Solusi yang dipakai juga sama, yaitu dengan
memberikan constraint dan gaya pada nodal. Gambar berikut adalah pemodelan contoh
masalah yang digunakan sebagai validasi analisa struktur gerbong.

Gambar 3 Pemodelan contoh masalah dengan ANSYS

Berikut adalah material properties yang diinput:
Sifat material

Beam

7,860 x 10-6 kg/mm3

Massa jenis

2,07 x 105 MPa

Modulus elastisitas

245 MPa

Yield strength

Poison rasio

0,3

Berikut adalah hasil ploting simulasi sederhana:
Tegangan normal

Tegangan normal beam terjadi pada ujung beam yang di-constraint = 4,8 MPa

Defleksi

Defleksi maksimum yang terjadi pada beam = 0,309775 mm

Rekapitulasi hasil analisa contoh masalah dengan perhitungan manual dan hasil dari
progam:
Manual

Progam

Error

Tegangan maksimum

4,8 MPa

0%

Defleksi maksimum

0,309775 mm

0,002 %

LAMPIRAN C
GAMBAR TEKNIK

 Gambar 1 – Gerbong Tangki
 Gambar 2 – Tangki
 Gambar 3 – Saddle
 Gambar 4a – Underframe
 Gambar 4b – Center Sill
 Gambar 4c – Side Sill
 Gambar 4d – End Beam
 Gambar 4e – Cross Beam
 Gambar 4f – Bolster