Electronic Theses and Dissertation

Bagian terpenting yang menopang tubuh manusia adalah struktur tulang, salah satunya kaki bagian bawah. Kaki bagian bawah terletak di antara tulang lutut (knee) dan tulang pergelangan kaki (ankle). Kaki bagian bawah memiliki dua tulang panjang utama, tibia dan fibula, yang keduanya merupakan struktur kerangka yang sangat kuat. Tulang tibia juga dikenal sebagai tulang kering, terletak didekat garis tengah kaki sedangkan tulang fibula dikenal sebagai tulang betis, lebih kecil dan terletak di sisi lateral sebelah tulang tibia. Dalam melakukan fungsinya kaki bagian bawah ini menerima beban besar yang timbul akibat keseluruhan massa berat tubuh manusia sehingga dalam keadaan tertentu dapat mengalami fraktur dikarenakan aktivitas yang dilakukan manusia. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari distribusi tegangan pada struktur lower leg yang mengalami patah pada tulang tibia untuk kondisi berjalan dan naik tangga menggunakan metode elemen hingga. Beban yang diberikan pada model tibia di bagi dua bagian tibia medial menerima 60% dan tibia lateral menerima 40% beban. Besaran beban yang digunakan adalah berdasarkan berat rata-rata orang dewasa Indonesia 63 kg, dan divariasikan dengan menambah dan mengurang 10 kg, yaitu 53 kg dan 73 kg. Material yang digunakan pada plate dan screw adalah baja stainless steel 316. Model menggunakan mesh halus (fine mesh) dan menggunakan contact model friction antara plate dengan tulang. Hasil yang diperoleh pada analisis distribusi tegangan maksimum von mises, normal dan geser pada kondisi berjalan semuanya berada screw sedangkan untuk kondisi naik tangga tegangan von mises dan tegangan normal berada pada screw tetapi untuk tegangan geser berada pada plate. Magnitude untuk tegangan maksimumnya kondisi berjalan tegangan von mises berada pada berat beban 73 kg yaitu 328.19 MPa, tegangan normal berada pada berat beban 53 kg yaitu 314.46 MPa, dan tegangan geser berada pada berat badan 73 kg yaitu 131.77 Mpa, sedangkan magnitude kondisi naik tangga tegangan von mises berada pada berat badan 73 kg yaitu 335,53 MPa, tegangan normal berada pada berat beban 53 kg yaitu 319,59 MPa, dan tegangang geser berada pada berat badan 73 kg yaitu 154 MPa, dan distribusi tegangan maksimum pada model pembebanan yang lebih tinggi menghasilkan distribusi tegangan von mises dan tegangan geser yang lebih tinggi yaitu pada berat badan 73 kg, sedangkan untuk tegangan normal tagangan maksimumnya berada pada berat badan 53 kg

The most important part that supports the human body is the bone structure, one of which is the lower leg. The lower leg is located between the knee bone and the ankle bone. The lower leg has two main long bones, the tibia and fibula, both of which are very strong skeletal structures. The tibia, also known as the shinbone, is located near the midline of the foot while the fibula bone, known as the calfbone, is smaller and lies lateral to the tibia. In carrying out its function, the lower leg receives a large burden that arises due to the total mass of the human body weight so that in certain circumstances it can fracture due to human activities. This study aims to study the stress distribution on the fractured lower leg structure of the tibia for walking and climbing stairs using the finite element method. The load applied to the model of the tibia divided by the two halves of the medial tibia receives 60% and the lateral tibia receives 40% of the load. The amount of load used is based on the average weight of an Indonesian adult of 63 kg, and is varied by adding and subtracting 10 kg, namely 53 kg and 73 kg. The material used on the plate and screw is stainless steel 316. The model uses a fine mesh and uses a contact friction model between the plate and the bone. The results obtained in the analysis of the distribution of the maximum von Mises, normal and shear stresses under walking conditions are all screw, while for climbing conditions the von Mises stress and normal stress are on the screw but for shear stress are on the plate. The magnitude of the maximum stress in walking conditions, the von Mises stress is at a weight of 73 kg, which is 328,19 MPa, the normal stress is at a load of 53 kg, which is 314,46 MPa, and the shear stress is at a weight of 73 kg, which is 131,77 MPa, while the magnitude of the condition climbing stair the von Mises stress maximum is at a weight of 73 kg which is 335,53 MPa, normal stress is at a weight of 53 kg which is 319,59 MPa, and shear stress is at a body weight of 73 kg which is 154 MPa, and the distribution of maximum stresses in a model that is heavier The high stress distribution resulted in higher von Mises stress and shear stress distribution, namely at body weight of 73 kg, while for normal stress the maximum stress was at weight of 53 kg