Water tank atau tangki air adalah komponen penting dalam infrastruktur sipil dan industri untuk penyimpanan air bersih atau cairan lainnya. Dalam artikel ini, kita akan membahas penerapan simulasi Finite Element Analysis (FEA) untuk menganalisis water tank, dengan fokus pada standar industri yang relevan dan implementasinya.

1. Pendahuluan tentang Water Tank

Water tank digunakan untuk penyimpanan air bersih, air proses, bahan kimia, atau bahan cair lainnya dalam berbagai skala, mulai dari tangki kecil hingga tangki besar yang digunakan dalam industri dan perumahan. Desain yang tepat sangat penting untuk memastikan kekuatan struktural, keamanan operasional, dan keandalan jangka panjang.

Source: Rhino water tank

2. Standar Industri yang Relevan

Standar industri seperti American Concrete Institute (ACI), American Water Works Association (AWWA), dan International Organization for Standardization (ISO) memberikan pedoman yang diperlukan untuk desain, konstruksi, dan pengujian water tank. Beberapa standar yang relevan termasuk:

  • ACI 350: Standar ACI 350 “Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures” memberikan persyaratan untuk struktur beton yang digunakan dalam lingkungan teknik sipil dan lingkungan.
  • AWWA D100: Standar AWWA D100 “Welded Carbon Steel Tanks for Water Storage” menyediakan panduan untuk desain, konstruksi, dan pengujian tangki air dari baja karbon yang dilas.
  • ISO 28765: Standar ISO 28765 “Geotextiles and geotextile-related products – Characteristics required for use in the construction of reinforced soil structures for civil engineering purposes” memberikan persyaratan untuk geotekstil yang digunakan dalam konstruksi tangki air.

3. Metode Simulasi FEA untuk Analisis Water Tank

Simulasi FEA digunakan untuk menganalisis respons struktural water tank terhadap beban hidrostatik, tekanan tanah, dan beban lainnya. Berikut adalah langkah-langkah umum dalam menggunakan FEA untuk simulasi water tank:

  • Modeling Geometri: Membuat model 3D dari water tank beserta pondasi atau struktur pendukung lainnya menggunakan perangkat lunak CAD.
  • Pengaturan Material: Menentukan sifat-sifat material dari material konstruksi water tank, seperti kekuatan tarik, modulus elastisitas, dan koefisien Poisson.
  • Definisi Beban: Menentukan kondisi beban yang bekerja pada water tank, termasuk beban hidrostatik dari air di dalam tank, tekanan tanah dari luar, dan beban dinamis seperti gempa bumi atau angin.
  • Simulasi FEA: Menjalankan simulasi untuk memodelkan respons struktural water tank terhadap beban-beban yang diterapkan. Ini meliputi analisis tegangan, deformasi, dan stabilitas struktural untuk memprediksi performa tank dalam berbagai kondisi beban.

Software yang umum digunakan untuk analisis kekuatan tanki air adalah MSC Nastran, yang merupakan software FEA pertama di dunia, dan untuk permodelan dan meshingnya didukung oleh MSC Apex yang memungkinkan untuk permodelan mid-surface (2D shell elements) dan juga 1D beam elements untuk simulasi yang efisien dan berkualitas tinggi.

4. Parameter Kinerja yang Dievaluasi

Dalam analisis FEA pada water tank, beberapa parameter kinerja kunci yang dievaluasi meliputi:

  • Tegangan Maksimum: Tegangan dalam material yang harus tetap di bawah batas yang aman untuk mencegah kegagalan struktural.
  • Deformasi: Perpindahan atau deformasi yang diharapkan pada water tank selama dan setelah pengisian dengan air atau beban hidrostatik lainnya.
  • Stabilitas: Evaluasi stabilitas struktural terhadap gempa bumi, angin, atau kondisi eksternal lainnya untuk memastikan keamanan dan integritas tank.

Selain itu, dengan software FEA, kita dapat menganalisis fenomena yang lebih detail seperti getaran (frekuensi natural), buckling, pemuaian termal, dan lain sebagainya.

5. Keuntungan Penggunaan FEA dalam Analisis Water Tank

Penggunaan FEA dalam analisis water tank memberikan beberapa keuntungan penting:

  • Prediksi Akurat: Kemampuan untuk memprediksi respons struktural water tank dengan detail yang tinggi di bawah berbagai kondisi beban.
  • Optimasi Desain: Memungkinkan untuk mengoptimalkan desain water tank untuk meningkatkan kekuatan struktural dan mengurangi biaya konstruksi.
  • Evaluasi Efisiensi: Membandingkan berbagai alternatif desain atau material untuk memilih yang paling efektif dalam konteks spesifik aplikasi dan lingkungan operasional.

6. Implementasi dan Studi Kasus

Studi kasus yang menerapkan FEA dalam analisis water tank dapat memberikan wawasan tentang bagaimana teknologi ini digunakan untuk meningkatkan keandalan, keamanan, dan kinerja water tank dalam berbagai aplikasi industri dan sipil. Implementasi hasil analisis FEA dapat membantu perusahaan untuk mematuhi standar keamanan yang ketat dan memastikan integritas jangka panjang dari infrastruktur penyimpanan air.

Kesimpulan

Dengan menggunakan simulasi Finite Element Analysis (FEA), analisis water tank dapat dilakukan dengan detail yang tinggi sesuai dengan standar industri yang berlaku. Dengan memahami respons struktural terhadap beban hidrostatik dan beban lainnya, kita dapat mengembangkan water tank yang efektif dan efisien dalam memenuhi kebutuhan penyimpanan air bersih atau cairan lainnya dalam berbagai lingkungan operasional. Implementasi teknologi ini tidak hanya meningkatkan keamanan struktural, tetapi juga mengurangi risiko perbaikan dan biaya operasional dalam jangka panjang.

PT Tensor memberikan jasa pembuatan simulasi FEA pada tangki air dengan software berlisensi resmi dan engineer yang sudah berpengalaman sejak tahun 2013. Hubungi kami sekarang juga!