1 I. Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Kejadian tabrakan (crash) merupakan kejadian yang sering terjadi pada kehidupan sehari-hari. Kejadian tabrakan pada umumnya melibatkan 2 buah obyek atau lebih yang berbenturan/bertumbukan (impact) yang terjadi sangat cepat. Beberapa contoh tabrakan/benturan/tumbukan antara lain adalah pada kejadian tabrakan mobil, lift yang terjatuh akibat tali putus, rudal yang menghantam sasaran dan lain sebagainya. Tabrakan/benturan/tumbukan yang terjadi akan menimbulkan energi impak yang mengakibatkan kerusakan pada obyek/struktur. Pada kasus kecelakaan, penanggulangan resiko kecelakaan sudah dilakukan dengan pencegahan terjadinya kecelakaan atau disebut dengan sistem keselamatan aktif. Kegiatan pencegahan meliputi pemasangan rambu-rambu, sistem signal pada kereta api, safety brake dan motor brake pada lift yang bekerja secara otomatis. Jika sistem keselamatan aktif ini tidak berperan, maka tetap diperlukan sistem keselamatan pasif yang berfungsi untuk meminimalisasi dampak terjadinya kecelakaan. Beberapa contoh kasus kecelakaan yang menimbulkan tabrakan/benturan/tumbukan antara lain adalah: pada saat pesawat udara melakukan pendaratan di mana terjadi benturan keras antara roda dan landasan pacu, tabrakan kendaraan, tabrakan kapal laut, tabrakan kereta dan jatuhnya lift. Pada kejadian tabrakan, tabrakan akan menyebabkan terjadinya perlambatan secara tiba-tiba sehingga akan mendorong penumpang terlempar kedepan sehingga dapat membahayakan keselamatan nyawa manusia. Kejadian tabrakan pada umumnya memberikan pengaruh yang merugikan baik pada keselamatan manusia maupun keselamatan sarana/barang/komponen. International Road Assessment Program (IRAP) pada tanggal 17 Februari 2020 di Stockholm menyampaikan bahwa akibat kecelakaan di jalan telah menyebabkan kerugian jiwa dan material. Setiap hari, 56 2 orang menderita lumpuh, 161 diamputasi, 914 terkelupas kulit (degloved), 932 menderita cedera otak parah, dan 20.865 menderita patah tulang ekstremitas. Kerugian materi akibat kecelakaan ditinjau dari sisi biaya kesehatan dan asuransi menghabiskan USD $ 6 miliar setiap hari. Di Indonesia, data Kepolisian menyatakan bahwa dalam setiap jam rata-rata 3 orang meninggal akibat kecelakaan jalan. Data tersebut juga menyatakan bahwa besarnya jumlah kecelakaan tersebut disebabkan oleh beberapa hal, yaitu: 61 % kecelakaan disebabkan oleh faktor manusia yaitu yang terkait dengan kemampuan serta karakter pengemudi, 9 % disebabkan karena faktor kendaraan (terkait dengan pemenuhan persyaratan teknik laik jalan) dan 30 % disebabkan oleh faktor prasarana dan lingkungan. Berdasarkan jenis kecelakaan, tabrakan (menabrak dan ditabrak) merupakan penyumbang jumlah kecelakaan lalu lintas darat di Indonesia seperti terlihat pada Gambar I.1. Gambar I.1 Jumlah kecelakaan lalu lintas darat berdasarkan jenis kecelakaan (Database Kepolisian Republik Indonesia, 2017). Pada moda transportasi Kereta Api (KA), kecelakaan KA di Indonesia dalam kurun 2010 – 2020 tercatat 319 kecelakaan. Jenis kejadian pada kecelakaan kereta api dalam kurun waktu 2010 – 2020 dapat dilihat pada Tabel I.1. 3 Tabel I.1 Jenis kejadian pada kecelakaan kereta api dalam kurun waktu 2010 – 2020 (Kementerian Perhubungan, 2020) Jenis Kejadian TAHUN 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Tabrakan KA-KA 3 1 2 0 1 5 0 1 0 0 0 Anjlokan 25 23 21 25 33 55 15 14 14 11 17 Terguling 4 2 2 1 0 0 0 0 1 0 0 Banjir/Longsor 6 1 4 7 2 0 0 0 0 0 0 Lain-Lain 4 6 2 6 3 0 0 0 1 0 1 Total 42 33 31 39 39 60 15 15 16 11 18 Kejadian tabrakan pada transportasi laut menjadi penyebab kecelakaan terbesar nomor dua setelah kejadian terbakar/meledak. Prosentase jenis-jenis kecelakaan di laut dapat dijelaskan pada Gambar I.2. Gambar I.2 Prosentase Jenis Kecelakaan Transportasi Laut 2010-2016 (Database KNKT, 2016) Kecelakaan seperti yang telah disebutkan sebelumnya berpengaruh pada keselamatan baik manusia maupun sarana/barang/komponen sehingga perlu dianalisis bagaimana menyelesaikan permasalahan yang ada melalui pemanfaatan teknologi. 4 Pemanfaatan teknologi perlindungan keselamatan manusia maupun keselamatan sarana/barang/komponen terhadap tabrakan, dikenal istilah crashworthiness. Teknologi crashworthiness memiliki beberapa keuntungan antara lain adalah: 1. Teknologi crashworthiness mampu menyerap energi impak yang disebabkan oleh beban kejut dalam jumlah yang besar dan terjadi pada saat yang cepat akibat gaya impak dan tabrakan. 2. Teknologi crashworthiness akan mengatur sebagian energi impak untuk diserap pada struktur tertentu. 3. Penerapan teknologi crashworthiness dapat menjadi salah satu solusi untuk meminimalisir dampak tabrakan. Keberhasilan penggunaan teknologi crashworthiness dalam penyerapan energi akibat tabrakan dipengaruhi rancangan modul penyerapan energi impak (impact energy absorber). Modul penyerap energi impak memegang peran penting dalam proses penyerapan energi karena akan terjadi deformasi plastis. Deformasi plastis yang terjadi dapat berupa wringkling, buckling, maupun curling. Seluruh energi impak diharapkan dapat terserap semua oleh modul, sehingga struktur utama tidak perlu menyerap energi. Keberhasilan modul penyerap energi impak akan berdampak pada keberhasilan sistem crashworthiness, sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut terkait dengan modul penyerap energi impak berkapasitas tinggi. Modul penyerap energi impak berkapasitas tinggi adalah modul penyerap impak yang dapat dimanfaatkan untuk menyerap energi yang dapat diaplikasikan pada aplikasi kereta api, lift, kapal laut dan kendaraan berat (truk, bus). Pada disertasi ini dihasilkan modul penyerap impak baru tipe gabungan tube expansion-axial splitting, di mana gabungan modul akan mengambil kelebihan dan mengurangi kekurangan dari modul penyerap impak tipe tube expansion dan axial splitting. 5 I.2 Tujuan Tujuan penelitian dalam disertasi ini adalah: 1. Memperoleh karakteristik impak modul penyerap energi impak baru, yaitu tipe gabungan tube expansion-axial splitting melalui kaji analitik, numerik dan eksperimental. 2. Mengaplikasikan modul penyerap energi impak tipe gabungan tube expansion- axial splitting untuk kasus penyerapan energi impak kapasitas tinggi melalui proses optimasi. I.3 Batasan Penelitian Batasan penelitian dalam disertasi ini adalah: 1. Mekanisme penyerapan impak yang dibahas adalah tipe gabungan tube expansion-axial splitting. 2. Karakteristik penyerapan impak diperoleh dari pendekatan analitik, numerik dan eksperimental. 3. Pada kaji analitik, beberapa batasan dan asumsi adalah: a. Material dies adalah rigid dan pada tube expansion adalah elastic- perfectly plastic dengan average flow stress. Asumsi ini digunakan untuk membantu proses perhitungan analitik di mana flow stress memiliki nilai yang sama pada proses bending dan deformasi. b.