Analisis Pembebaban Rel Kereta Api PNM Menggunakan Finite Element Method (FEM)

Abstrak

Pembebanan berulang pada rel kereta dapat memicu kegagalan struktural yang berdampak pada penurunan kekuatan jika tidak dianalisis secara cermat. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kekuatan rel Kereta Api PNM menggunakan metode elemen hingga (finite element method/FEM). Rel yang dianalisis adalah tipe UIC-54 sepanjang 750 mm. Analisis dimulai dengan perhitungan kontak elips roda dan rel berdasarkan teori Hertzian serta acuan dari European Committee for Standardization (2011). Hasil simulasi menunjukkan bahwa defleksi maksimum pada rel lurus sebesar 1,3713 mm berada dalam batas aman, yaitu di bawah 3% dari panjang awal. Tegangan von Mises maksimum tercatat sebesar 888,82 MPa pada rel dalam lengkung horizontal, yang masih berada di bawah batas yield strength material (877 MPa), menunjukkan bahwa struktur masih tergolong aman. Namun, nilai faktor keamanan minimum pada kondisi tersebut adalah 0,9867, lebih rendah dari standar minimum 1,25 untuk beban statis, sehingga dinyatakan tidak aman pada kondisi spesifik tersebut. Sebaliknya, pada rel lurus dan rel luar lengkung horizontal, nilai faktor keamanan melebihi standar dan berada dalam zona aman. Dengan demikian, struktur rel Kereta Api PNM secara umum aman digunakan, kecuali pada kondisi tertentu pada rel dalam lengkung horizontal yang memerlukan perhatian lebih lanjut.