Perancangan Desain Casing Bridge Structural Health Monitoring System dan Analisis Kekuatan Struktur Menggunakan Finite Element Method
Abstract
Abstrak— Sistem monitoring menggunakan Bridge
Structural Health Monitoring System (SHMS), yaitu perangkat
kecil yang dipasang di jaringan skala besar untuk melakukan
pengideraan, komputasi dan komunikasi. Tujuan SHMS adalah
mengidentifikasi umur struktur jembatan, serta memantau
pengaruh kondisi lingkungan dan dampak kendaraan berat.
SHMS dapat meningkatkan keselamatan publik dan
mengurangi biaya pemeliharaan serta operasional. Pembuatan
SHMS hanya berfokus terhadap komponen sensor, belum
memuat casing untuk melindungi sensor dan belum adanya
casing dipasaran. Penggunaan casing dibutuhkan untuk
melindungi sensor dari faktor yang mempengaruhi kinerja
sensor. Penelitian ini bertujuan untuk merancang desain casing
dengan dimensi dan ukuran yang sesuai dengan kebutuhan
sensor, pemilihan material dan analisis kekuatan struktur. Pada
kajian ini metode analisis yang digunakan adalah Finite
Element Analysis (FEA) yaitu sebuah metode numerik yang
digunakan untuk menyelesaikan berbagai permasalahan dalam
mekanika struktur dan fluida. Dalam penerapannya, FEA
menggunakan pendekatan elemen hingga untuk memodelkan
sistem fisik. FEA terbagi menjadi empat tahap utama yaitu
preprocessing, solving, postprocessing, dan validation.
Penelitian ini menghasilkan desain casing dengan
mempertimbangkan dimensi sensor, material, dan analisis
kekuatan struktur menggunakan Finite Element Analysis
(FEA). Hasil menunjukkan desain aman dengan tegangan
maksimum Von Mises 27.87 MPa yang dimana tidak melebihi
yield strength material dan deformasi maksimal sebesar 0.6234
mm dimana nilai tesebut aman dikarenakan tidak merusak
bagian sensor. Faktor keamanan casing didapatkan sebesar
2.526 MPa memenuhi batas minimum 1.25 yang dimana
termasuk katergori aman. Dari hasil perancangan desain dan
kekuatan struktur dilakukan pembuatan prototype untuk
verifikasi dan menjamin bahwa aspek desain telah
diimplementasikan dengan benar dan siap untuk digunakan.
Kata kunci— Wireless Sensor Network (WSN), Casing,
Finite Element Analysis (FEA)
References
[1] Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. , "Jumlah Kemantapan Jembatan Nasional," 2024. [Online]. Available: https://data.pu.go.id/dataset/jumlah-kemantapanjembatan-nasional.
[2] A. Adnan, "Bridge Structural Health Monitoring System (SHMS) Berbasis IoT untuk Memperpanjang Umur Struktur Jembatan," 2023. [Online]. Available: https://telkomuniversity.ac.id/en/bridge-structuralhealth-monitoring-system-shms-berbasis-iot-untukmemperpanjang-umur-struktur-jembatan/.
[3] Kementerian Perhubungan Darat, "Peraturan Direktur Jenderal Perhubungan Darat Nomor KP.106/AJ.501/DRJD/2019 Tentang Petunjuk Teknis Marka Jalan.," Jakarta, 2019.
[4] Y. Haik and T. Shanin, "Engineering Design Process, Second Edition," CENGAGE Learning, 2011.
[5] N. R. J and G. D.K, The Finite Element Method in Heat Transfer and Fluid Dynamics, CRC Press, 2010.
[6] M. P. Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems, 2010.
[7] R. C and Juvinall, Fundamentals of Machine Component Design, 2012.
