Analisa pengaruh ledakan bahan peledak berkekuatan tinggi ...

Disusun oleh : Baskoro Artantyo

2106 100 050

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Agus Sigit Pramono, DEA.

ANALISA PENGARUH LEDAKAN BAHAN PELEDAK BERKEKUATAN TINGGI PADA PELAT BAJA TIPE ROLLED HOMOGENEOUS ARMOUR

Latar Belakang

Definisi Bom Mobil : Bom mobil atau juga dikenal sebagai Vehicle Borne Improvised Explosive Device (VBIED), adalah sebuah perangkat peledak yang ditempatkan di dalam atau disekitar mobil atau kendaraan lain dan kemudian diledakkan. Hal ini bertujuan untuk membunuh pengemudi kendaraan, orang di dekat lokasi ledakan, atau kerusakan bangunan atau properti lainnya.

Sejumlah kasus lainnya adalah : – Pada tanggal 30 Juni 2007, Jeep Cherokee yang didalamnya

diisi tangki propana menabrak pintu masuk Bandar Udara Internasional Glasgow.

– Sebuah bom mobil yang berhasil digagalkan di Times Square, New York City pada tanggal 1 Mei 2010.

– Pada tanggal 11 Desember 2010, sebuah bom mobil meledak di pusat kota Stockholm di Swedia.

Kasus Bom Mobil

Karena melihat potensi bahaya ledakan bom pada mobil yang begitu besar, maka saat ini banyak mobil pejabat ataupun kendaraan militer yang dilengkapi dengan lapisan anti peluru dan bom (Armored Car).

Armored Cars

Latar Belakang

Rumusan masalah

Bagaimana memodelkan, mensimulasikan, serta

mendapatkan profil pressure hasil ledakan Pentolite

dengan massa 250 gr pada pelat dengan jarak 250, 400,

dan 500 mm antar permukaan pelat Mild Steel

dan pusat massa bahan peledak.

Bagaimana mengetahui dan mendapatkan besar

peak pressure serta grafik hubungan pressure-time dan displacement-time yang terukur dari gauge

tertentu yang timbul akibat ledakan Pentolite

dengan massa sekitar 250 gr pada Mild Steel dan

RHA.

Bagaimana mengetahui pengaruh jarak peledakan terhadap pressure, waktu timbulnya pressure, serta displacement yang tejadi pada pelat Mild steel dan

RHA dengan dimensi tebal x panjang x lebar yaitu 5 x

1200 x 1200 mm.

Memodelkan dan membandingkan efek ledakan berupa grafik pressure fungsi waktu serta grafik displacement fungsi waktu peledak pentolite terhadap pelat mild steel pada jarak 250 mm dengan penelitian yang telah ada dengan tujuan menciptakan model ledakan tanpa melakukan uji destruktif pada material baja RHA.

Tujuan

Menganalisa parameter hasil ledakan berupa pressure dan displacement yang dihasilkan oleh ledakan terhadap pelat mild steel dengan jarak 250, 400, dan 500 m untuk mengetahui pengaruhnya terhadap jarak ledak.

1. Ledakan terjadi di medium udara 2. Ledakan yang terjadi bersifat fully initiated (meledak secara sempurna

dan keseluruhan pada waktu yang sama, sehingga proses pembakaran atau deflagrasi diabaikan)

3. Percepatan gravitasi konstan ke arah sumbu-Z dengan besar 9,8 m/s2 4. Udara dimodelkan sebagai gas ideal 5. Referensi nilai dari properties udara berdasarkan kondisi tekanan

udara (P0) 1 atm dan temperatur 288 K (15oC). Nilai properties model diambil dari properties yang ada di library dari software yang digunakan kemudian dilakukan pengeditan sesuai dengan ketentuan

6. Material plat baja berupa Steel 1006 dan RHA steel dengan perubahan nilai kekuatan sesuai model eksperimen dan struktur mikro dari material diasumsikan homogen.

Batasan Masalah

1. Memberikan informasi mengenai desain bahan terkait pemilihan, ketebalan, dan struktur material sebagai informasi pendukung untuk rancangan struktur yang tahan terhadap beban ledak dari parameter hasil yang diperoleh melalui simulasi software.

2. Tugas akhir ini merupakan penelitian awal mengenai ledakan

dan pengaruhnya, sehingga hasil tugas akhir ini bisa dijadikan referensi dalam penelitian-penelitian selanjutnya dengan topik yang sama.

Manfaat

Ledakan adalah gangguan tekanan yang disebabkan oleh pelepasan energi dalam

waktu yang singkat

Tinjauan Pustaka

Meyers mengatakan bahwa energi yang dilepaskan dalam suatu ledakan sebenarnya

tidak terlalu besar, namun terdapat dua aspek unik pada ledakan

(1) rate atau laju energi yang dilepaskan amat sangat besar (extremely high)

(2) produk yang dihasilkan dalam suatu ledakan adalah gas dengan kondisi tekanan tinggi yang terekspansi dan menghasilkan tekanan kerja dalam jumlah yang besar

Penelitian Terdahulu

Stephen D. Boyd pada papernya berjudul “Acceleration of a Plate Subject to Explosive Blast Loading - Trial Results” tahun 2000

Pentolite 250 gr Dengan variasi jarak

250 -500 mm

Mild Steel 1200x1200x5 mm

Dari eksperimen peledakan tersebut didapatkan grafik overpressure fungsi waktu serta grafik displacement fungsi

waktu

Penelitian Terdahulu

Greg Black tahun 2006 melakukan penelitian dengan menyimulasikan secara 2D ledakan TNT menggunakan AUTODYN-2D

Tinjauan Pustaka

Concrete slab dengan panjang 8 feet dan tebal 8 inch

100 lb TNT yang diasumsikan memiliki dimensi segi empat

Grafik Overpressure

Beban setara 8g TNT

Lokasi Pengukuran

Grafik overpressure fungsi waktu hasil simulasi

Tinjauan Pustaka

G. E. Fairlie memodelkan jalan penyaluran ledakan setara 8 kg TNT

P. Raju Mantena dalam papernya tahun 2010, menggunakan autodyne 3D untuk menyimulasikan ledakan TNT panel komposit berlapis.

TNT sebesar 27,000 lbs diledakkan terhadap panel dengan jarak 184 feet, peledakan ini dilakukan di EDRC- Blast Load Simulator (BLS) facility di Vicksburg

Tinjauan Pustaka

E-glass/TYCOR

E-glass/Balsa

E-glass/PVC

Scaled Distance

scaled distance merupakan skala perbandingan antara

jarak dan berat bahan peledak yang merupakan skala linier yang bisa menggambarkan parameter hasil yang saling berhubungan dengan skala

faktor tertentu

Z : Scaled Distance (ft/lb1/3) R : Jarak struktur dari sumber ledakan (ft) W : Berat TNT-Ekuivalen bahan peledak (lb)

Struktur Gelombang Ledak

Po : Ambient Pressure Ps

+ : Positive Peak Overpressure (Fase positif dari gelombang ledak) Ps

- : Partial Vacuum (Fase negatif dari gelombang ledak) ta : Waktu awal terbentuknya gelombang ledak td

+ : Durasi fase positif gelombang ledak td

- : Durasi fase negatif gelombang ledak p(t) : Pressure-time history gelombang ledak

TIPE LEDAKAN KATEGORI

Unconfined explosions Free air burst

Air burst Surface burst

Confined explosions Fully vented

Partially confined Fully confined

Kategori Beban Ledak

Terjadi ketika sumber ledakan berada diatas

struktur. Gelombang ledak yang terbentuk berupa

spherical (bola).

terjadi ketika ledakan yang berada dalam suatu ruangan atau wadah

dengan satu atau lebih dari permukaan dalam ruangan

terbuka sehingga kondisi sama dengan kondisi atmosfer sekitar

terjadi ketika ledakan yang berada dalam suatu ruangan atau wadah terdapat permukaan yang mudah

pecah atau celah yang terbuka dengan sangat kecil

terjadi ketika ledakan terjadi pada ruangan atau wadah yang benar-benar

tertutup / tidak memiliki celah terhadap kondisi luar wadah

Verifikasi Hasil Simulasi

Pemodelan dan verifikasi model

Pembuatan Simulasi

Plotting Hasil Simulasi

Flowchart Umum

Analisas Hasil Simulasi

Tidak

Ya

Hasil sesuai?

Mulai

A

Kesimpulan

Selesai

A

Studi Literatur dan Pengumpulan data data yang dibutuhkan

Verifikasi Hasil Simulasi

Pemodelan dan verifikasi model

Pembuatan Simulasi

Plotting Hasil Simulasi

Analisas Hasil Simulasi

Studi Literatur dan Pengumpulan data data yang dibutuhkan

Mempelajari penelitian-penelitian terdahulu yang berkaitan dengan ledakan dari berbagai sumber

Flowchart Umum Mulai

Input material

Perancangan geometri

Meshing (Zoning)

Penentuan boundary condition

Simulasi relevan

Plotting parameter hasil Simulasi

Simulasi Ledakan 3D (Pentolite / TNT )

Selesai

tidak

ya

a.proses ledakan b.visualisasi kondisi permukaan pelat baja setelah

menerima beban ledak c.grafik pressure-time hasil simulasi Selain itu, proses ini

juga mencakup proses konversi hasil simulasi menjadi animasi berupa file gambar (format *.gif) atau file video (format *.*.avi) dalam cycle atau waktu tertentu.

Setelah didapatkan hasil simulasi yang benar dan sesuai, maka akan dilakukan pengolahan hasil simulasi yaitu berupa plotting grafik pressure-time hasil simulasi yang telah terekam. Grafik yang didapat kemudian diatur skalanya sehingga bisa dibandingkan dengan grafik hasil eksperimen.

Input material


Meshing (Zoning)


Pengaturan Proses Pengambilan Data

Mulai

Simulasi relevan

Simulasi Ledakan 3D (Pentolite / TNT )

Selesai

tidak

ya

Flowchart Pembuatan Simulasi

Input material


Meshing (Zoning)


Pengaturan Proses Pengambilan Data

Flowchart Pembuatan Simulasi

Analisa Hasil

Analisa Hasil

Analisa Hasil

Analisa Hasil

Analisa Hasil

Analisa Hasil

Profil Simulasi Ledakan Pentolite

Dengan Jarak 250 mm

Ledakan Pada Pelat Mild Steel

Peakpressure sebesar 4,9.104 KPa

Hasil Simulasi gauge 1 Hasil Simulasi gauge 2

Peakpressure sebesar 5,93.104 KPa

Dengan Jarak 250 mm


Hasil Simulasi gauge 3

Dengan Jarak 250 mm


Dengan Jarak 400 mm



Peakpressure sebesar 1,5.104 KPa Peakpressure sebesar 3,4.104 kPa

Dengan Jarak 400 mm



Dengan Jarak 500 mm



Peakpressure sebesar 1,26.104 KPa Peakpressure sebesar 1,9.104 kPa

Dengan Jarak 500 mm



Grafik pressure fungsi waktu eksperimen


Grafik Pressure fungsi waktu pada jarak peledakan 250 mm (a) Gauge 1, (b) gauge2

(a) (b)




(a) (b)

mm

MPa

Perbandingan besar Peak over pressure antara Gauge 1dan gauge 2 hasil simulasi

0

10

20

30

40

50

60

70

250 400 500

pressure gauge 1

pressure gauge 2



Grafik Pressure fungsi jarak peledakan


0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3

pressure gauge 1

pressure gauge 2

Perbandingan besar Peak over pressure antara Gauge 1dan gauge 2 eksperimen

MPa

mm



0

10

20

30

40

50

60

70

80

250 400 500

simulasi

eksperimen

Perbandingan nilai Peak Overpressure pada Gauge 1 antara eksperimen dengan hasil simulasi

jarak peledakan (mm) pressure gauge 1 simulasi pressure gauge 1 eksperimen 250 49 68,319 400 15,076 30,2 500 12,636 15

MPa

mm



Perbandingan nilai Peak Overpressure pada Gauge 2 antara eksperimen dengan hasil simulasi

jarak peledakan (mm) pressure gauge 2 simulasi pressure gauge 2 eksperimen 250 59,3 74,025 400 34,146 62,2 500 19 32,97

MPa

mm 0

10

20

30

40

50

60

70

80

250 400 500

simulasi

eksperimen

Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen


Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen Dengan jarak peledakan 250 mm

Grafik Displacement fungsi waktu simulasi


Grafik Displacement fungsi waktu simulasi Dengan jarak peledakan 250 mm

0

5

10

15

20

25

30

35

40

250 400 500

eksperimen

simulasi

Grafik Displacement fungsi jarak peledakan


Perbandingan besar displacement yang terjadi pada gauge 3 Antara eksperimen dengan simulasi

jarak peledakan (mm) Eksperimen (mm) Simulasi (mm) 250 34,246 30 400 35,31 16,455 500 32,79 15,6

Grafik Pressure fungsi waktu simulasi

Ledakan Pada Pelat RHA

Grafik Pressure fungsi waktu Gauge 1 hasil simulasi

Grafik Pressure fungsi waktu simulasi



Pressure yang terlihat pada pelat



0

10

20

30

40

50

60

70

80

Pressure gauge 1 (Mpa) Pressure gauge 2 (Mpa)

rha simulasi

mild simulasi

mild eksperimen

Grafik Perbandingan Peakpressure


Grafik Perbandingan Nilai Peak pressure peledakan pada pelat RHA hasil simulasi, Mild Steel hasil simulasi, dengan Mild Steel eksperimen pada jarak 250 mm

jarak peledakan (mm) Pressure gauge 1 (Mpa) Pressure gauge 2 (Mpa) rha simulasi 12 54,486 mild simulasi 49 59,3

mild eksperimen 68,319 74,025



Grafik displacement fungsi waktu peledakan pelat RHA dengan jarak peledakan 250 mm



Setelah mengalami ledakan pentolite dengan massa 250 gr, pelat baja RHA tidak mengalami deformasi plastis sedikitpun.

Kesimpulan

Perbandingan besar peakpressure hasil ledakan Pada Gauge 1 : Jarak 250 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,717 Jarak 400 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,499 Jarak 500 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,842 Pada Gauge 2 : Jarak 250 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,801 Jarak 400 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,549 Jarak 500 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,576

Kesimpulan

Secara keseluruhan, pressure hasil eksperimen memiliki nilai yang lebih tinggi daripada pressure hasil simulasi

Pada pelat baja RHA hanya terjadi deformasi elastis, karena nilai yield strength material jauh lebih besar

daripada tekanan yang diterima pelat.

Kesimpulan

Pada pelat Mild Steel hasi eksperimen mengalami displacement sebesar 34,246 mm

Pada pelat RHA hasi simulasi mengalami displacement sebesar 15,8 mm

Jarak bom 250 mm

Pada pelat Mild Steel hasi simulasi mengalami displacement sebesar 30 mm

Analisa pengaruh ledakan bahan peledak berkekuatan tinggi ...

Documents

Transcript of Analisa pengaruh ledakan bahan peledak berkekuatan tinggi ...