Analisa Perhitungan Dan Simulasi Tegangan Yang Terjadi Pada Lengan Tower Crane Dengan Menggunakan Software Solid Work 2009.

ANALISA PERHITUNGAN DAN SIMULASI

TEGANGAN YANG TERJADI PADA LENGAN

TOWER CRANE DENGAN MENGGUNAKAN

SOFTWARE SOLID WORK

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

RONI NOVISON

NIM : 080421023

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas segala rahmat serta hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi yang berjudul

ANALISA PERHITUNGAN DAN SIMULASI TEGANGAN YANG TERJADI PADA LENGAN TOWER CRANE DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLID WORK 2009. Laporan skripsi ini merupakan tugas akhir bagi mahasiswa

dalam menyelesaikan studinya di Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatra Utara untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik (ST). Dalam usaha menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan, bantuan, dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada :

1. Orang tua dan keluarga tercinta atas doa, bimbingan, perhatian, dan kasih sayang yang selalu tercurah selama ini.

2. Bapak Ir. Tugiman, MT selaku dosen pembimbing penulis, yang telah banyak mendidik, membimbing, mengarahkan dan membantu penulis dalam menyelesaikan laporan skripsi ini.

3. Bapak DR.Irg. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin.

4. Bapak Agus Wijianto. ST yang telah membimbing, mengarahkan, membantu dan mengajarkan penulis, dalam penggunaan software.

5. Bapak dan Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah. 6. Bapak dan Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama

kuliah di Depatemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara.

7. Keluaga ku yang selalu mendoakan penulis supaya dipermudah dalam menyelesaikan laporan skripsi ini.

8. Teman –teman GAHARU (Dika, Abin, Uky, Riko, Jakob, Nanda, dan adik –adik ku yang lain) yang selalu mensuport penulis dalam menyelesaikan laporan skripsi ini.

9. Mandan ku Dwi Surya Dharma yang telah meluangkan waktunya untuk menemani penulis dalam pembuatan software.

10.Adik –adik ku yang kusayangi : Nurul Hanisah, Riri(Cibi), Shinta Yuliana dan Nanda Ismawati Ningsih yang selalu gigih menyemangati penulis dalam menyelesaikan laporan skripsi ini.

11.Rekan –rekan mahasiswa diteknik mesin : Jali, Irwanto Jr, Jhony, Jasran, Frenky, Kurmiawan, Wira dan teman –teman ekstensi yang telah banyak mendukung dan membantu penulis dalam menyelesaikan laporan skripsi ini.

12.Dan semua orang baik di dunia ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu disini.

Besar harapan penulis bahwa buku Tugas Akhir ini dapat memberikan informasi dan manfaat bagi pembaca pada umumnya dan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin pada khususnya.

Medan, Desember 2010 Penulis,

Roni Novison NIM: 08 0421 023

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN DARI PEMBIMBING ... ii

LEMBAR PERSETUJUAN DARI PEMBANDING ... iii

SPESIFIKASI TUGAS ... iv

LEMBAR EVALUASI SEMINAR SKRIPSI ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR NOTASI... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan ... 4

2.2 Dasar –Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ... 6

2.3 Komponen –Komponen Utama Tower Crane ... 7

2.4 Cara Kerja Tower Crane ... 9

2.5 Spesifikasi Tower Crane ... 12

2.6 Analisa Tegangan pada Tali ... 13

2.7 Gaya Geser dan Momen Lentur ... 17

2.8 Tegangan Normal ... 20

2.9 Tegangan Utama dan Lingkaran Tegangan Mohr ... 22

2.10 Cosmosxpress Solid Work ... 23

BAB III ANALISA PERHITUNGAN DAN TEGANGAN 3.1 Besar Gaya Reaksi ... 24

3.2 Analisa dan Perhitungan Gaya Normal, Gaya Geser dan Momen 27

3.3 Analisa dan Perhitungan Tegangan Geser ... 38

3.4 Analisa dan Perhitungan Tegangan Lentur ... 39

3.5 Analisa dan Perhitungan Tegangan Utama (Vonmises) ... 40

3.6 Penggambaran Lingkaran Mohr ... 44

BAB IV ANALISA SIMULASI MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLID WORK 4.1 Analisa dan Gaya Reaksi pada Lengan Tower Crane... 45

4.2 Analisa Distribusi Tegangan ... 53

4.3 Hasil Analisa ... 60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 62

5.2 Saran ... 62

DAFTAR PUSTAKA ... xv LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Menentukan Harga NB ... 15

Tabel 3.1 Data Potongan Sepanjang

0

≤

X

₁

≤

19

,

5

m

... 28

Tabel 3.2 Data Potongan Sepanjang

19

,

5

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

... 35

Tabel 3.3 Luas Penampang Total ... 40

Table 3.4 Tabel Hasil Perhitungan Tegangan ... 41

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jenis Utama Crane ... 5

Gambar 2.2 Bagian dari Tower Crane ... 8

Gambar 2.3 Gerakan Angkat dan Turun ... 10

Gambar 2.4 Gerakan troLly Jalan Mendatar ... 11

Gambar 2.5 Gambar Posisi Troli di Ujung Lengan ... 11

Gambar 2.6 Gambar Boom Berputar ... 12

Gambar 2.7 Data Ukuran Tower Crane ... 13

Gambar 2.8 Konstruksi Serat Tali Baja ... 14

Gambar 2.9 Diagram Sistem dan Diagram Number Of Band ... 15

Gambar 2.10 Pembebanan pada Batang Cantilever... 18

Gambar 2.11 Potongan Benda Bebas ... 18

Gambar 2.12 Batang kantilever yang Mendapat Beban Diujung ... 19

Gambar 2.13 Sebuah Batang yang Mengalami Pembebanan Tarik Sebesar P ... 20

Gambar 2.14 Segmen Batang yang Sudah Diberikan Pembebanan ... 20

Gambar 2.15 Lingkaran Tegangan Mohr ... 22

Gambar 3.1 Struktur Lengan Tower Crane ... 24

Gambar 3.2 Beban Berbagi Rata ... 24

Gambar 3.3 Gaya yang Bekerja pada Lengan Tower Crane ... 25

Gambar 3.4 Kesetimbangan beban ... 25

Gambar 3.5 Potong Sepanjang 44,5 m ... 25

Gambar 3.6 Potong Sepanjang 45 m ... 26

Gambar 3.7 Potongan Sepanjang 19,5 m ... 27

Gambar 3.8 Grafik Gaya Geser vs Jarak ... 29

Gambar 3.9 Grafik Momen vs Jarak ... 29

Gambar 3.10 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 30 m ... 30

Gambar 3.11 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 40 m ... 30

Gambar 3.12 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 50 m ... 31

Gambar 3.13 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 60 m ... 32

Gambar 3.14 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 70 m ... 33

Gambar 3.16 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 89,5 m ... 34

Gambar 3.17 Grafik Momen Vs Jarak pada

0

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

... 36

Gambar 3.18 Grafik Gaya Geser Vs Jarak pada

0

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

... 37

Gambar 3.19 Bentuk Penampang Tegangan Geser ... 38

Gambar 3.20 Bentuk Penampang Tegangan ... 39

Gambar 3.21 Grafik Tegangan Geser Vs Jarak ... 42

Gambar 3.22 Grafik Tegangan Lentur Vs Jarak... 42

Gambar 3.23 Grafik Tegangan Utama (Vonmises Max) Vs Jarak ... 43

Gambar 3.24 Lingkaran Tegangan Mohr ... 44

Gambar 4.1 Gambar Struktur Gaya Reaksi ... 45

Gambar 4.2 Pemilihan Simulasi ... 46

Gambar 4.3 Proses Treat As Beam ... 46

Gambar 4.4 Proses Calculate ... 47

Gambar 4.5 Proses Fixture ... 47

Gambar 4.6 Proses Fixed Geometry ... 48

Gambar 4.7 Prose Penginputan Gaya 1 ... 49

Gambar 4.8 Prose Penginputan Gaya 2 ... 49

Gambar 4.9 Proses Run ... 50

Gambar 4.10 Proses Mes... 50

Gambar 4.11 Hasil Analisa Tegangan Geser ... 51

Gambar 4.12 Hasil Angka Analisa Tegangan Geser ... 51

Gambar 4.13 Hasil Analisa Momen ... 52

Gambar 4.14 Hasil Simulasi Momen Kritis ... 52

Gambar 4.15 Penggambaran Luas Penampang ... 53

Gambar 4.16 Penggambaran 3D Lengan Tower Crane ... 54

Gambar 4.17 Pemilihan Material yang Digunakan ... 54

Gambar 4.18 Proses fixtures ... 55

Gambar 4.19 Penentuan Tumpuan yang Dipakai ... 55

Gambar 4.20 Proses Besarnya Gaya ... 56

Gambar 4.21 Proses Pengisian Besarnya Gaya pada Salah Satu Ujung ... 56

Gambar 4.22 Proses Pengisian Gaya 1 ... 57

Gambar 4.24 Prses Mesh and Run ... 58

Gambar 4.25 Proses Mesh ... 58

Gambar 4.26 Hasil Analisa Distribusi Tegangan ... 59

DAFTAR NOTASI

Simbol Arti Satuan

F

Gaya

N

m

Massa

kg

g

Gravitasi

m

/ s

2

P

Gaya

N

M

Momen Lentur

N .

m

V

Gaya Geser

N

A

Luas Penampang

m

2

g

τ

Tegangan Geser

k

Pa

L

σ

Tegangan Lentur

k

Pa

I

Momen Inersia

m

4

y

Titik Berat

m

max

σ

Tekanan Permukaan Maksimal

k

Pa

min

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Perkembangan dunia industri yang semakin modern memberikan dampak pada kompleksitas permasalahan yang dihadapi manusia. Banyak pekerjaan yang kemudian tidak lagi bisa ditangani manusia secara langsung, sehingga memicu munculnya alat bantu/mesin untuk menangani pekerjaan tersebut. Keberadaan alat bantu/mesin ini menjadi sangat penting karena selain memberikan efektifitas yang tinggi pada penanganan pekerjaan juga mampu mengatasi pekerjaan-pekerjaan di luar kemampuan tenaga manusia. Salah satu peralatan yang sangat diperlukan dalam industri saat ini adalah peralatan pemindah bahan seperti pesawat pengangkat.

Peralatan-peralatan pesawat pengangkat merupakan peralatan-peralatan yang banyak digunakan manusia untuk mempermudah dan mempercepat pekerjaan. Saat ini peralatan pesawat pengangkat telah berkembang cukup pesat dan sangat berperan penting dalam kegiatan pembangunan dan kegiatan produksi. Peralatan-peralatan ini dapat ditemukan diberbagai tempat seperti pabrik, pelabuhan dan perusahaan-perusahaan konstruksi.

Jenis pesawat pengangkat yang sering digunakan dan banyak dijumpai adalah crane. Crane merupakan gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan rangka untuk mengangkat atau sekaligus mengangkat dan memindahkan muatan yang dapat digantung secara bebas atau diikatkan pada crane.(Rudenko, 1996).

Untuk mendukung dan menjalankan kegiatan maintenance/perawatan pada Tower Crane, maka hendaknya perlu diketahui distribusi tegangan yang terjadi pada stuktur lengan tower crane. Untuk mengetahui distribusi tegangan yang terjadi maka kita harus mengetahui properties benda yang dianalisa, baik itu dimensi dan ukuran. Sedangkan sebagai software bantu untuk menganalisa dipergunakan perangkat lunak Solid Work Dari hasil analisa ini lokasi kerusakan oleh akibat pembebanan yang terlalu tinggi dapat diketahui letak/posisinya secara dini, sehingga dapat dipilih langkah antisipasi yang dipandang perlu sebelum alat yang bersangkutan tersebut benar-benar tidak dapat beroperasi lagi.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah

1. Menghitung gaya yang terjadi pada lengan tower crane pada saat melakukan angkatan.

2. Menghitung distribusi tegangan pada lengan tower crane pada saat melakukan angkatan.

3. Melakukan simulasi tengangan menggunakan software solidwork 2009.

4. Membandingkan hasil perhitungan secara teoritis dengan hasil simulasi menggunakan software solid work.

1.3 Batasan Masalah

Skripsi ini menghitung gaya dan distribusi tegangan yang bekerja pada struktur lengan tower crane. Kemudian melakukan simulasi menggunakan software solidwork dan membandingkan hasil perhitungan teoritis dengan hasil simulasi. Pada simulasi menggunakan software, lengan tower crane dianggap rigid body, karena pada perhitunggan secara teori tidak menggunakan teori element higga.

Penelitian ini dibatasi hanya pada struktur lengan tower crane di projek pembangunan rumah sakit Universitas Sumatra Utara.

1.4 Sistematika Penulisan

Tugas skripsi ini terdiri dari 5 bab. Bab I adalah bab pendahuluan. Bab ini menjelaskan tentang latar belakangan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Bab II adalah bab tinjauan pustaka. Pada bab ini akan dibahas tentang analisa struktur pada lengan tower crane, teori gaya yang terjadi pada lengan tower crane, dan teori distribusi tegangan pada lengan tower crane. Bab III adalah perhitungan secara teoritis dari gaya dan distribusi tengan pada lengan tower crane. Pada bab ini dibahas pehitungan gaya yang bekerja dan distribusi tegangan yang terjadi pada lengan tower crane. Bab IV adalah simulasi dengan menggunakan software solidwork. Pada bab ini akan di perlihatkan simulasi gaya yang terjadi pada lengan tower crane secara statika saat di beri

beban. Dan sekaligus membandingkan hasil hitunggan secara teori dengan hasil menggunakan software. Bab V adalah bab kesimpulan dan saran. Bab ini akan ditarik kesimpulan yang didapat dari perbandingan hasil perhitungan teoritis dengan hasil menggunakan software solidwork.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan untuk memindahkan muatan dari lokasi pabrik, lokasi konstruksi, lokasi industri, tempat penyimpanan, pembongkaran muatan dan sebagainya. Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas pesawat pengangkat dan pesawat pengangkut. Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan memindahkan muatan dari satu tempat ke tempat yang lain dengan jangkauan yang relatif terbatas seperti crane, elevator, excalator. Sedangkan pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan tanpa berhenti dan dapat mengangkut muatan dalam jarak yang relatif jauh seperti pada conveyor.

2.1 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan

Berdasarkan desainnya mesin pemindah bahan diklasifikasikan atas : 1. Perlengkapan pengangkat, yaitu kelompok mesin dengan peralatan

pengangkat yang bertujuan untuk memindahkan muatan dalam satu batch. 2. perlengkapan pemindah, yaitu kelompok mesin yang tidak mempunyai

peralatan pengangkat tetapi memindahkan muatan secara berkesinambungan.

3. perlengkapan permukaan dan overhead, yaitu kelompok mesin yang tidak dilengkapi dengan peralatan pengangkat dan biasanya menangani muatan dalam satu batch dan kontinu.

Setiap kelompok mesin dibedakan oleh ciri khas dan bidang penggunaan yang khusus. Perbedaan dalam desain kelompok ini juga ditentukan oleh keadaan muatan yang akan ditangani, arah gerakan kerja dan keadaan proses penanganannya. Banyaknya jenis perlengkapan pengangkat, membuat sulitnya penggolongan secara tepat. Penggolongan bisa berdasarkan pada berbagai karakteristik, seperti desain, tujuan, jenis gerakan dan sebagainya. Bila diklasifikasikan menurut jenis gerakannya (karakterisrik kinematik), beban dianggap terpusat pada titik berat beban tersebut dan penggolongan mesin

ditentukan oleh lintasan perpindahan muatan yang berpindah pada bidang horizontal. Penggolongan menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan memperhatikan kondisi operasi khasnya. Jenis utama crane dikelompokan lagi pada gambar 2.1

Crane wall jib Crane dengan poros

Crane berlengan

crane Kerekan

Crane dengan pilar yang tetap

Crane kantilever

Crane yang dipasang di langit-langit Crane kepala palu

Crane tower menara Crane portal Crane satu rel

Crane pada truk yang digerakan tangan

Crane yg dipasang pada truk Crane yang dipasang traktor Crane pada truk yang digerakan

daya

Crane dengan rel

Crane yang dipasang pada traktor rantai

Crane berpalang ganda untuk gerakan overhead

Crane berpalang Crane berpalang tunggal untuk

gerakan overhead

Crane gantri dan semi gantri

Jembatan untuk transfer muatan

Crane yang

dipasang di atas

rantai

Crane

putar yang

diam

Crane tanpa _lintasan

Crane yang

bergerak pada

rel

Crane tipe jembatan

crane

Gambar 2.1 Jenis Utama Crane

Penelitian skripsi akan menganalisa gaya dan tegangan pada lengan dari tower crane yang biasa disebut boom. Pada lengan (boom) pada tower crane ini berfungsi untuk memindahkan material yang mau diangkat dari suatu tempat ke

tempat yang lain. Oleh sebab itu perlu diketahui bagian mana letak titik kritis pada lengan tower crane.

2.2 Dasar –Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

Faktor-faktor teknis penting yang digunakan dalam menentukan pilihan jenis peralatan yang digunakan dalam proses pemindahan bahan :

1. Jenis dan sifat muatan yang akan diangkat

Untuk muatan satuan (unit load) : bentuk, berat, volume, kerapuhan, keliatan, dan temperatur. Untuk muatan curah (bulk load) : ukuran gumpalan, kecenderungan menggumpal, berat jenis, kemungkinan longsor saat dipindahkan, sifat mudah remuk (friability), temperatur, dan sifat kimia.

2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan.

Kapasitas pemindahan muatan per jam yang hampir tak terbatas dapat diperoleh pada peralatan, seperti konveyor yang bekerja secara kontinu. Sedangkan pada peralatan lain yang mempunyai siklus kerja dengan gerak balik muatan kosong, akan dapat beroperasi secara efisien jika alat ini mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja yang berat, seperti truk dan crane jalan.

3. Arah dan jarak perpindahan

Berbagai jenis peralatan dapat memindahkan muatan ke arah horizontal, vertikal, atau dalam sudut tertentu. Untuk gerakan vertikal diperlukan pengangkat seperti : crane, bucket elevator. Dan untuk gerakan horizontal diperlukan crane pada truk yang digerakkan mesin atau tangan, crane penggerak tetap, dan berbagai jenis konveyor. Ada beberapa alat yang dapat bergerak mengikuti jalur yang berliku dan ada yang hanya dapat bergerak lurus dalam satu arah

4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir, dan antara

Pemuatan ke kendaraan dan pembongkaran muatan ditempat tujuan sangat berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis, sedangkan pada mesin lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau bantuan operator.

5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindahan muatan. Gerakan penanganan bahan berkaitan erat, bahkan terlibat langsung dengan proses produksi. Misalnya : crane khusus pada pengecoran logam, penempaan dan pengelasan; konveyor pada pengecoran logam dan perakitan; pada permesinan dan pengecatan.

6. Kondisi lokal yang spesifik.

Hal ini meliputi luas dan bentuk lokasi, jenis dan desain gedung, keadaan permukaan tanah, susunan yang mungkin untuk unit proses, debu, kelembaban lingkungan, adanya uap dan berbagai jenis gas lainnya, dan temperatur.

2.3 Komponen Utama Tower Crane

Komponen-komponen utama dari Tower Crane adalah : 1. Rangka

Rangka berfungsi sebagai penyangga dan penyeimbang dari lengan tower crane.

2. Boom/ Jib (Lengan)

Boom adalah lengan dari tower crane yang memiliki jangkauan/ radius sebagai tempat berjalannya trolley. Boom ini berfungsi untuk menjangkau, memutar, memindahkan, mengangkat dan menurunkan beban. Boom pada tower crane ini ada 2 yaitu : boom bobot imbang dan boom beban.

3. Bobot Imbang (Counter Weight)

Bobot Imbang adalah bagian dari tower crane yang berfungsi untuk mengimbangi berat dari boom beban

4. Trolley

Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader kait dan juga untuk menggerakkan spreader kait pada saat mengangkat dan menurunkan beban atau muatan. Trolley terletak pada konstruksi boom.

5. Motor Penggerak

Motor penggerak pada tower crane ada 3 yaitu motor penggerak drum, motor penggerak trolley dan motor penggerak mekanisme slewing.

6. Drum

Drum adalah alat yang berfungsi sebagai tempat untuk menggulung atau mengulur tali baja pada saat menaikkan atau menurunkan beban 7. Sistem Puli

Puli (kerek) adalah alat yang berbentuk cakra bundar beralur, berfungsi sebagai laluan tali baja.

8. Tali Baja

Tali Baja adalah perlengkapan fleksibel yang berfungsi sebagai penarik atau pengulur spreader kait atau trolley.

9. Kait (Hook)

Kait adalah alat sebagai tempat menggantungkan beban 10.Rem

Rem adalah alat yang digunakan untuk menghentikan pergerakan motor penggerak baik itu, pada mekanisme pengangkat, trooley ataupun slewing

Untuk lebih jelas pembagian dari tower crane yang lebih spesifik dapat dilihat pada gambar 2.2 sebagai berikut:

Keterangan Gambar :

1. Rangka tower crane 2. Boom tower crane

3. Bobot imbang (Counter weight) 4. Trolly

5. Tali baja 6. kait (Hook) 7. Kabin Operator

2.4 Cara Kerja Tower Crane

Cara kerja dari tower crane ini dapat dibagi atas 3 gerakan, yaitu : 1. Gerakan Angkat dan Turun (Hoisting)

2. Gerakan Jalan Mendatar (Trolling) 3. Gerakan Berputar (Slewing)

1. Gerakan Angkat dan Turun (Hoisting)

Gerakan mengangkat dan menurunkan beban ini diatur oleh kerja elektro motor yang berfungsi memutar drum yang akan menggulung tali baja. Tali baja ini akan menggerakkan puli agar rumah puli yang diujungnya memiliki kait (hook) akan bergerak naik-turun. Beban yang akan dipindahkan digantungkan pada kait. Bila posisinya telah sesuai dengan yang dikehendaki maka gerakan drum ini akan dihentikan oleh operator dengan menarik tuas (handle) yang terhubung dengan rem. Untuk melihat mekanisme pergerakan troli turun naik dapat dilihat pada gambar 2.3 yang ditunjukan oleh panah.

Gambar 2.3 Gerakan Angkat dan Turun

2. Gerakan Jalan Mendatar (Trolling)

Gerakan ini adalah gerakan trolley yang berjalan / berpindah dalam arah mendatar (horizontal) atau melintang. Gerakan ini diatur oleh elektro motor yang berfungsi untuk memutar drum untuk menggulung tali baja yang akan memutar puli sehingga trolley berjalan disepanjang rel yang terletak diatas girder dan boom. Gerakan ini dihentikan dengan memutuskan arus listrik pada elektro motor melalui tombol operator dan sekaligus rem bekerja. Gambar 2.4 menunjukan pergerakan trolly yang bergerak maju mundur pada rel yang sudah ada.

Gambar 2.4 Gerakan Trolly Jalan Mendatar

Gerakan dari trolley dipengaruhi oleh berat trolley serta berat beban ditambah dengan berat hook. Ketiga gaya yang ditimbulkan akan mempengaruhi gaya trolleying berupa resistensi terhadap gerakan. Trolley menggunakan empat buah roda yang dibebani secara simetris dan distribusi beban merata pada keempat roda. Gambar 2.5 menunjukan beban yang diterima oleh empat buah roda. Maka gaya yang timbul:

Gambar 2.5 Gambar Posisi Troli di Ujung Lengan

3. Gerakan Berputar (Slewing)

Gerakan ini terjadi akibat putaran elektro motor yang memutar gigi jib sehingga jib dapat berputar ke arah kanan atau kiri dengan sudut 360. Gambar 2.6 menunjukan pergerakan lengan tower yang bergerak berputar pada porosnya.

Gambar 2.6 Gambar Boom Berputar

2.5 Spesifikasi dari Tower Crane

Sebagai data yang dibutuhkan untuk menganalisa dari lengan tower crane dibutuhkan data survey lapangan. Data survey ini didapat pada PT. Waskita Karya pada proyek pembangunan rumah sakit Universitas Sumatra Utara (USU). Data Tower Crane ini sebagai berikut:

Nama pabrik pembuat : Potain Machinery Tempat dan tahun pembuatan : Perancis / 2005

Nomor serial : 94200

Kapasitas angkat : 3.200 kg

Kecepatan angkat : 20 m/menit

Tinggi angkatan : 40 meter

Jumlah motor penggerak : 3 (tiga) unit

Data lain terdapat pada gambar 2.7 yang menunjukan ukuran atau dimensi pada tower crane. Dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.7 Data Ukuran Tower Crane

2.6 Analisa Tegangan pada Tali

Tali baja berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan beban serta memindahkan gerakan dan gaya. Tali baja adalah tali yang dikonstruksikan dari kumpulan jalinan serat-serat baja (steel wire) dengan kekuatan σb = 130-200 kg/mm2 . Beberapa serat dipintal hingga menjadi satu jalinan (strand), kemudian beberapa strand dijalin pula pada suatu inti (core) sehingga membentuk tali.

Tali baja banyak sekali digunakan pada mesin pengangkat karena dibandingkan dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan antara lain :

1. Lebih ringan dan lebih murah harganya

2. Lebih tahan terhadap beban sentakan, karena beban terbagi rata pada semua strand

3. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi 4. Keandalan operasi yang tinggi

5. Lebih fleksibel dan ketika beban lengkungan tidak perlu mengatasi internal stress

6. Sedikit mengalami fatigue dan internal wear karena tidak ada kecenderungan kawat untuk menjadi lurus yang selalu menyebabkan internal stress

7. Kurangnya kecenderungan untuk membelit karena peletakan yang tepat, pada drum dan puli, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit (clip), atau ditekuk (socket)

8. Kawat yang patah setelah pemakaian yang lama tidak akan menonjol keluar sehingga lebih aman dalam pengangkatan dan tidak akan merusak kawat yang berdekatan

Gambar 2.8 Konstruksi Serat Tali Baja

Untuk menganalisa tegangan berat muatan yang akan diangkat maksimal adalah 9,6 ton, Karena pada pengangkatan dipengaruhi oleh beberapa factor, seperti berat trolly, berat hook, dari data lapangan didapat berat trolly 300 kg, berat hook 50 kg, sehingga berat muatan yang diangkat menjadi :

• Berat muatan yang diangkat adalah : Qo = 9600 + ( 10%.9.600)

= 10.560 Kg

• Kapasitas total angkat pesawat adalah : Q = Qo + Qt + Qh

= 10560 kg + 300 kg + 50 kg = 10.910 kg

Untuk menganalisa tegangan dan ukuran dapat diperhatikan pada gambar 2.9 sebagai berikut:

Gambar 2.9 Diagram Sistem dan Diagram Number Of Band

Dari gambar diatas, maka dapat ditentukan bahwa jumlah Number of Band hingga perbandingan antara diameter tali (Dmin/d) dapat dilihat dalam tabel 2.1 :

Tabel 2.1 Menentukan harga NB

NB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Dmin/d 16 20 23 25 26 28 30 31 32 33 34 35 36 37 38 38

(Data tabel diatas diambil dari sumber N. Rudenko, mesin pengangkat.). Dengan demikian , untuk NB 5, diperoleh harga Dmin/d = 31

a. Tegangan maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :

1

.

.

n

n

Q

S

η

=

………( Lit.1. hal 41)

Pemilihan puli yang digunakan adalah puli tetap. Dimana:

n

=

jumlah puli penumpu n = 4

η

=

efesiensi puli = 0,96

=

1

n

efesiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekuatan ketika menggulung pada drum yang diasumsikan n1 = 0,98

=

Maka tegangan maksimum adalah

98

,

0

.

96

,

0

.

4

10910kg

S

=

= 2.899 kg

b. Kekuatan putus tali sebenarnya:

k

S

P

=

×

………( Lit.1. hal 40)

Dimana : k = factor keamanan ………( Lit.1. hal 42) = 5,5 pengoperasiaan sedang (dari tabel factor keamanan) Maka:

5

,

5

2899

×

=

P

= 15.889,5 kg

Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standar United Rope Works, Roterdam Holland yaitu 6 x 36 + 1 fibre core………(lampiran)

1. Beban Patah (Pb) = 189 kN = 18.900 kg

2. Tegangan Patah

(

σ

_b

)

= 1770 N/

mm

2 = 177

kg

/ mm

2

3. Berat Tali = 113 kg / 100 m = 1,13 kg/m 4. Diameter Tali (d) = 18 mm

c. Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan:

K

Pb

S

_izin

=

……… (( Lit.1. hal 39)

kg

3436

,

4

kg

5

,

5

18900

=

d. Tegangan tarik yang diizinkan

k

b

izin

σ

σ

=

………..( Lit.1. hal 39)

32

,

18

/

2

5

,

5

177

cm

kg

=

=

e. Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus:

)

36000

(

min 222

×









−













=

D

d

k

b

S

F

σ

……( Lit.1. hal 39)

Dimana perbandingan diameter drum dan diameter tali baja Dmin/d untuk jumlah lengkungan (NB) = seperti terlihat pada tabel 2.1 adalah 31

2

222

1

,

4

)

36000

(

31

1

5

,

5

17700

2899

cm

F

=

×













−













=

f. Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah

222

F

S

t

=

σ

………..( Lit.1. hal 40)

4

,

1

2889

=

2 2

/

64

,

20

/

57

,

2063

cm

kg

mm

kg

=

=

Dari hasil perhitungan diatas dapat dianalisa, tali yang dipakai pada tower crane sudah dalam kondisi aman. Dimana tegangan maksimum tali yang direncanakan lebih rendah dari tegangan izin yaitu : 2899 < 3436,4 kg dan tegangan tarik yang diizinkan lebih besar dari tegangan tarik yang direncanakan yaitu 20,64 < 32,18 kg/

cm

2.

2.7 Gaya Geser dan Momen Lentur

Pada saat suatu balok dibebani oleh gaya atau kopel, tegangan dan regangan akan terjadi diseluruh bagian interior balok. Untuk menentukan tegangan dan regangan ini, mula –mula kita harus mencari gaya internal dan kopel internal yang bekerja pada balok. Sebagai ilustrasi bagaimana besaran internal ini diperoleh, tinjau balok kantilever AB yang dibebani oleh gaya P diujung bebas (gambar 2.10). Kita memotong balok tersebut di potongan melintang mn yang

terletak pada jarak x dari ujung bebas (gambar 2.11). Benda bebas ini dipertahankan berada dalam keseimbangan oleh gaya P dan tegangan yang bekerja di penampang. Tegangan –tegangan ini mewakili aksi bagian sebelah kanan balok pada bagian kirinya, yang kita ketahui adalah bahwa resultan dari tegangan ini harus sedemikian hingga mempertahankan keseimbangan benda bebas.

Gambar 2.10 Pembebanan pada Batang Cantilever

Dari statika, dapat diketahui bahwa resultan dari tegangan yang bekerja dipenampang adalah gaya geser V dan momen lentur M (gambar 2.11). Karena beban P berarah transversal terhadap sumbu balok, maka tidak ada gaya aksial di penampang. Baik gaya geser maupun momen lentur bekerja dibidang balok, artinya vektor gaya geser terletak di bidang gambar dan vektor momen lentur adalah tegak lurus bidang gambar.

Gambar 2.11 Potongan Benda Bebas

Gaya geser dan momen lentur, seperti gaya aksial di bidang dan torsi internal di batang, merupakan resultan dari tegangan yang terdistribusi disuatu

penampang. Dengan demikian, besaran –besaran ini dapat disebut resultan tegangan.

Resultan tegangan pada balok statis tertentu dapat dihitung dari persamaan keseimbangan. Dalam hal balok dalam gambar 2.10, kita menggunakan diagram benda bebas dalam gambar 2.11. Dengan menjumlahkan gaya dalam arah vertikal dan mengambil momen terhadap potongan, kita dapatkan:

∑

Fx=0 Nx=0 (Lit.2.hal 241)

∑

Fy=0 P−Vx=0 atau Vx=P (Lit.2.hal 241)

∑

Mx=0 Mx−P.x=0 atau Mx= P.x (Lit.2.hal 241) Dimana x adalah jarak dari ujung bebas balok kepotongan dimana Vx dan M x dihitung. Jadi, dengan menggunakan diagram benda bebas dan dua persamaan keseimbangan, maka kita dapat menghitung gaya geser dan momen lentur dengan mudah.

Pada gambar 2.12 didapat gaya normal yang terjadi pada batang: P

V = ... (Lit. 3. hal 99) l

P

Mmax= . ... (Lit. 3. hal 99) Dimana pada persamaan diatas tegangan normal sama dengan besar gaya yang diberi pada ujung batang. Sedangakan momen maksimal yang terjadi pada batang didapat dari besar gaya dikalikan dengan panjang batang(lengan).

2.8 Tegangan Normal

Konsep paling dasar dalam mekanika bahan adalah tegangan dan regangan. Konsep ini dapat diilustrasikan dalam bentuk yang paling mendasar dengan meninjau sebuah batang yang mengalami gaya aksial. Batang adalah sebuah elemen struktural lurus yang mempunyai penampang konstan diseluruh panjangnya, dan gaya aksial adalah beban yang mempunyai arah sama dengan sumbu elemen, sehingga mengakibatkan terjadinya tarik atau tekan pada batang, yang dapat dilihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 Sebuah Batang yang Mengalami Pembebanan Tarik Sebesar P

Gaya terdistribusi kontininu yang bekerja pada seluruh penampang. Intensitas gaya (yaitu gaya per satuan luas) disebut tegangan dan diberi notasi

huruf yunani σ (sigma). Jadi gaya aksial P yang bekerja di penampang adalah

resultan dari tegangan yang terdistribusi kontininu.

m

P P

n

L +

Dengan mengasumsikan bahwa tegangan terbagi rata, seperti pada gambar 2.14 dapat melihat bahwa resultannya harus sama dengan intensitas σ dikalikan dengan luas penampang dari batang tersebut. Dengan demikian didapat rumus berikut untuk menyatakan besar tegangan geser:

A

V

g

2

3

=

τ

...(Lit.2. hal 4) Dimana :

=

g

τ Tegangan geser yang terjadi

=

V Gaya geser

=

A Luas Penampang

Persamaan ini memberikan intensitas tegangan merata pada batang yang dibebani secara aksial dengan penampangan sembarang. Apabila batang ini ditarik dengan gaya P, maka tegangannya adalah tegangan tarik (tensile stress), apabila gayanya mempunyai arah sebaliknya, sehingga menyebabkan batang tersebut mengalami tekan, maka tegangan ini disebut tegangan normal (normal stress). Jadi tegangan normal dapat berubah atau tekan.

Dengan memasukan rumus kelengkungan kedalam persamaan tegangan, maka diperoleh persamaan:

I y M L . =

σ ...(Lit.2. hal 276) Dimana:

=

L

σ Tegangan lentur

=

M Momen lentur

=

I Momen Inersia

=

y jarak titik berat

Dari persamaan diatas disebut rumus lentur, menunjukan bahwa tegangan sebanding dengan momen lentur M dan berbanding terbalik dengan momen inersia I penampang. Juga tegangan bervariasi secara linier terhadap jarak y dari sumbu netral. Tegangan yang dihitung dengan menggunakan rumus ini disebut

2.9 Tegangan Utama dan Lingkaran Tegangan Mohr

Keadaan tegangan yang dialami material merupakan sebagai akibat dari gaya –gaya eksternal yang diterima dan pada umumnya bersifat kompleks atau lebih dari satu sumbu. Berbagai cara dilakukan untuk mempermudah penggaambaran keadaan penggambaran tegangan tersebut.

Diagram lingkaran mohr menggambarkan keadaan tegangan pada satuelemen fisik dengan menggunakan dua buah sumbu. Sumbu axsis digunakan untuk menggambarkan tegangan normal (normal stress), dan sumbu ordinat untuk menggambarkan tegangan geser (shear stress).

Gambar 2.15 Lingkaran Tegangan Mohr

Gambar 2.15 merupakan gambar lingkaran tegangan mohr yang digunakan untuk menggambarkan keadaan tegangan yang terjadi pada bahan. Besar tegangan utama dapat kita peroleh dengan mengganti harga fungsi sinus dan cosinus yang sesuai dengan sudut ganda yang diberikan. Maka inisial dari tegangan normal maksimum (dilambangkan oleh σ₁) dan tegangan normal minimum (dilambangkan oleh σ₂) menjadi:

2 2 2 1 min max, 2 2 xy y x y x τ ς σ σ σ σ σ

σ _ +

      − ± + =

= ...(Lit.2. hal 276)

2.10 Cosmosxpress Solid Work

COSMOSXpress merupakan satu modul di dalam SolidWorks yang berguna untuk menganalisa tegangan (Stress Analysis) dari design yang kita buat. COSMOSXpress sendiri buatan dari Structural Research and Analysis Corp. Di software lain biasa di kenal Finite Element Method (FEM) atau Finite Element Analysis (FEA). Wizard di dalam COSMOSXpress akan menunjukkan tahap demi tahap bagaimana design kita akan bekerja di bawah kondisi tertentu. Ini akan menjawab pertanyaan sulit dari sisi engineering seperti:

1. Apakah part akan patah?

2. Bagaimanakah bentuk deformasi dari part?

3. Dapat menggunakan material yang optimum tanpa mempengaruhi untuk kerjanya

Design yang optimum akan dapat bersaing di pasar karena penggunaan material yang sedikit sehingga harga jual rendah tanpa mengorbankan factor keamanan dari design tersebut.

BAB III

ANALISA PERHITUNGAN TEGANGAN

3.1 Besar Gaya Reaksi

Gambar 3.1 Struktur Lengan Tower Crane

Pada sebuah lengan tower crane terdapat dua buah gaya diantaranya gaya yang terjadi pada ujung lengan (Ay) dan gaya berbagi merata pada belakang lengan tower crane (Wcw). Sedangkan beban maksimal pengangkatan sebesar 3,2 ton dan berat beban merata sebesar 11.5 ton. Pada beban berbagi merata memiliki titik berat pada bagian tengah –tegah beban. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 3.2

Gambar 3.2 Beban Berbagi Rata

Berat 1 buah couter waigh = 2,3 Ton

Maka berat counter weigh 5 buah = 2,3 x 5 = 11,5 Ton Jarak titik berat =

L

m

1

m

2

2

Gambar 3.3 Gaya yang Bekerja pada Lengan Tower Crane

Dari gambar diatas didapat data sebagai berikut:

Ton

Wcw

=

11

,

5

Ton

Wb

=

3

,

2

m

L

1

=

19

,

5

m

L

2

=

70

Syarat –syarat setimbang:

0

0

⇒

=

=

∑

Fx

Ax

0

=

∑

Fy

⇒

Wcw

−

Ay

+

Wb

=

0

Wb

Wcw

Ay

=

+

2

,

3

5

,

11

+

=

Ay

kN

Ay

Ton

Ay

147

7

,

14

=

=

Gambar 3.4 Kesetimbangan Beban

Syarat –syarat kesetimbangan 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

Vx

=

−

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

)

(

)

(

X

₂

L

₁

Wcw

X

₂

Ay

Mx

=

−

−

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

Mx

.

1440

.

144

75

,

511

5

,

367

)

5

,

44

(

5

,

11

)

25

(

7

,

14

−

=

−

=

−

=

−

=

Gambar 3.6 Potong Sepanjang 45 m

Syarat –syarat setimbang 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

=

=

∑

Vx

Wb

Vx

Wb

Vx

=

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wb

(

L

)

−

Mx

=

0

)

(L

Wb

Mx

=

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

.

1440

.

144

)

45

(

2

,

3

−

=

−

=

=

Dari hasil pehitungan gambar 3.5 dan gambar 3,6 dapat dianalisa dari hasil perhitungan, besar nilai momen yang dihasilkan sama –sama sebesar 1440 kN-m. Hal ini yang membuktikan besar momen yang terjadi pada ujung –ujung lengan tower crane sudah setimbang.

3.2 Analisa dan Perhitungan Gaya Normal, Gaya Geser dan Momen Setelah gaya –gaya reaksi sudah diketahui maka tahap berikutnya untuk mendapatkan besar gaya normal, gaya geser dan momen sebagai berikut:

3.2.1 Potong sepanjang

0

≤

X

₁

≤

19

,

5

m

Gambar 3.7 Potongan Sepanjang

X

₁

1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Vx

Wcw

Vx

=

−

kN

Vx

Ton

Vx

115

5

,

11

−

=

−

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₁

)

+

Mx

=

0

)

5

,

19

(

Wcw

Mx

=

−

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

.

2243

.

3

,

224

)

5

,

19

(

5

,

11

−

=

−

=

−

=

Untuk lebih jelas distribusi tegangan yang terjadi pada batang dapat dilihat pada tabel 3.1 sebagai berikut:

Tabel 3.1 Data Potongan Sepanjang

0

≤

X

₁

≤

19

,

5

m

No Jarak Lengan

(m) Gaya Normal (Nx) Gaya Geser (Vx) (kN) Momen (Mx) (kN.m)

1 0 0 -115 -0

2 2 0 -115 -230

3 4 0 -115 460

4 6 0 -115 -690

5 8 0 -115 -920

6 10 0 -115 -1150

7 12 0 -115 -1380

8 14 0 -115 -1610

9 16 0 -115 -1840

10 18 0 -115 -2070

11 19.5 0 -115 -2243

Dari tabel 3.1 dapat dianalisa gaya geser dan momen lentur sepanjang

m

X

19

,

5

0

≤

₁

≤

memiliki besar yang berfariasi. Gaya geser yang terjadi pada lengan tower crane sebesar 115 kN dengan kondisi konstan, sedangkan momen maksimum atau momen kritis yang terjadi pada lengan tower crane sebesar 2243kN.m pada jarak 19,5m yang terletak pada tumpuan. Untuk melihat distribusi gaya geser dan momen dapat dilihat pada gambar 3.8 dan gambar 3.9. Dari hasil perhitungan gaya geser dan momen didapat hasil negative hal ini menandakan arah dari gaya geser dan momen berlawanan dari arah yang digunakan dalam perhitungan.

-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 19.5

GA

YA

GESER

(N

)

JARAK (m)

Gambar 3.8 Grafik Gaya Geser vs Jarak

Dari gambar 3.8 dapat dikatakan gaya geser yang terjadi pada batang tidak dipengaruhi terhadap jarak. Oleh karena itu hasil grafik gaya geser Vs jarak didapat garis lurus.

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 19.5

M

OM

EN

(k

N

.m)

JARAK (m)

Gambar 3.9 Grafik Momen vs Jarak

Dari gambar 3.9 dapat dikatakan momen lentur yang terjadi pada batang dipengaruhi terhadap jarak. Semakin panjang jarak terhadap beban maka semakin besar nilai momen yang terjadi.

3.2.2 Potong sepanjang

19

,

5

m

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

a. Potong sepanjang

X

₂

=

30

m

Gambar 3.10 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 30 m

Dengan menggunakan syarat –syarat kesetimbangan maka: 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

Vx

=

−

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

)

30

(

)

5

,

10

(

Wcw

Ay

Mx

=

−

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

Mx

.

5

,

1906

.

65

,

190

345

35

,

154

)

30

(

5

,

11

)

5

,

10

(

7

,

14

=

=

−

=

−

=

b. Potong sepanjang

X

₂

=

40

m

Dengan menggunakan syarat –syarat kesetimbangan maka: 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

Vx

=

−

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

)

40

(

)

5

,

20

(

Wcw

Ay

Mx

=

−

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

Mx

.

5

,

1586

.

65

,

158

460

35

,

301

)

40

(

5

,

11

)

5

,

20

(

7

,

14

=

=

−

=

−

=

c. Potong sepanjang

X

₂

=

50

m

Gambar 3.12 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 50 m

Dengan menggunakan syarat –syarat kesetimbangan maka: 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

)

50

(

)

5

,

30

(

Wcw

Ay

Mx

=

−

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

Mx

.

5

,

1266

.

65

,

126

575

35

,

448

)

50

(

5

,

11

)

5

,

30

(

7

,

14

=

=

−

=

−

=

d. Potong sepanjang

X

₂

=

60

m

Gambar 3.13 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 60 m

Dengan menggunakan syarat –syarat kesetimbangan maka: 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

Vx

=

−

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

)

60

(

)

5

,

40

(

Wcw

Ay

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

Mx

.

5

,

946

65

,

94

690

35

,

595

)

60

(

5

,

11

)

5

,

40

(

7

,

14

=

=

−

=

−

=

e. Potong sepanjang

X

₂

=

70

m

Gambar 3.14 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 70 m

Dengan menggunakan syarat –syarat kesetimbangan maka: 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

Vx

=

−

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

)

70

(

)

5

,

50

(

Wcw

Ay

Mx

=

−

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

Mx

.

5

,

626

.

65

,

62

805

35

,

742

)

70

(

5

,

11

)

5

,

50

(

7

,

14

=

=

−

=

−

=

f. Potong sepanjang

X

₂

=

80

m

Gambar 3.15 Gaya –Gaya Dalam Sepanjang 80 m

Dengan menggunakan syarat –syarat kesetimbangan maka: 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

Vx

=

−

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

)

80

(

)

5

,

60

(

Wcw

Ay

Mx

=

−

m

kN

Mx

m

Ton

Mx

Mx

Mx

.

5

,

306

.

65

,

30

920

35

,

889

)

80

(

5

,

11

)

5

,

60

(

7

,

14

=

=

−

=

−

=

g. Potong sepanjang

X

₂

=

89

,

5

m

Dengan menggunakan syarat –syarat kesetimbangan maka: 1. Gaya Normal

( )

Nx

0

0

⇒

=

=

∑

Nx

Nx

2. Gaya Geser

( )

Vx

0

0

⇒

−

+

=

=

∑

Vx

Wcw

Ay

Vx

Wcw

Ay

Vx

=

−

5

,

11

7

,

14

−

=

Vx

kN

Vx

Ton

Vx

32

2

,

3

=

=

3. Momen

( )

Mx

∑

Mx

=

0

⇒

Wcw

(

X

₂

)

−

Ay

(

X

₂

−

L

₁

)

+

Mx

=

0

m

kN

Mx

Mx

Mx

.

0

1029

1029

)

5

,

89

(

5

,

11

)

70

(

7

,

14

=

−

=

−

=

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 3.2 sebagai berikut:

Tabel 3.2 Data Potongan Sepanjang

19

,

5

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

No Jarak

Lengan (m) Gaya Normal (Nx) Gaya Geser (Vx) (kN) Momen (Mx) (kN.m)

1 0 0 -115 0.0

2 5 0 -115 -575

3 10 0 -115 -1150

4 15 0 -115 -1725

5 19.5 0 -115 -2243

6 25 0 32 -2067

7 30 0 32 -1907

8 35 0 32 -1747

9 40 0 32 -1587

10 45 0 32 -1427

11 50 0 32 -1267

12 55 0 32 -1107

13 60 0 32 -947

14 65 0 32 -787

15 70 0 32 -627

16 75 0 32 -467

17 80 0 32 -307

18 85 0 32 -147

Dari tabel 3.2 dapat dianalisa besar momen maksimum terjadi pada jarak 19,5m sebesar 2243 kN-m, sedangkan gaya normal yang terjadi sama dengan nol dan gaya geser sepanjang

0

≤

X

₁

≤

19

,

5

m

sebesar 115 kN, sedangkan gaya geser sepanjang

19

,

5

m

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

sebesar 32 kN. Sehingga gaya geser konstan sepanjang batang karena jarak tidak mempengaruhi besar gaya geser yang terjadi. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 3.18. Sedangkan besar momen maksimum atau momen kritis yang terjadi di sepanjang lengan tower crane dapat dilihat pada gambar 3.17 yang mana nilai maksimum momen kritis sebesar 2243kN.m.

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0

0 5 10 15 19.5 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 89.5

M

OM

EN

(kN

.m)

JARAK (m)

Gambar 3.17 Grafik Momen Vs Jarak pada

0

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

Dari gambar 3.17 dapat diketahui momen lentur yang terjadi pada batang dipengaruhi terhadap jarak. Sedangkan momen kritis terjadi pada puncak garis lengkung yang terjadi pada jarak 19,5 m.

Gambar 3.18 Grafik Gaya Geser Vs Jarak pada

0

≤

X

₁

≤

89

,

5

m

Dari gambar 3.18 dapat dikatakan gaya geser yang terjadi pada batang tidak dipengaruhi terhadap jarak. Oleh karena itu hasil grafik gaya geser Vs jarak didapat garis lurus.

3.3 Analisa dan Perhitungan Tegangan Geser

Untuk menganalisa tegangan geser yang terjadi pada lengan tower crane, luas penampang dimisalkan berbentuk persegi karena konstruksi lengan tower crane adalah konstruksi ringan.

Gambar 3.19 Bentuk Penampang Tegangan Geser

Dari gambar diatas diketahui:

m

cm

b

m

cm

b

25

,

1

125

1

,

1

110

2 1

=

=

=

=

m

cm

h

m

cm

h

1

100

85

,

0

85

2 1

=

=

=

=

s

m

s

kg

V

=

3200

×

10

kN

N

32

32000

=

=

Luas I =

1

,

25

×

1

=

1

,

25

m

2

Luas II =

1

,

1

×

0

,

85

=

0

,

935

m

2 - Maka Ab =

0

,

315

m

2

Maka tegangan geser yang terjadi adalah

A

V

g

2

3

=

τ

kPa

m

N

385

,

152

315

,

0

32000

2

3

2

=

=

3.4 Analisa dan Perhitungan Tegangan Lentur

Gambar 3.20 Bentuk Penampang Tegangan

m

cm

h

y

50

0

,

5

2

100

2

1

=

=

=

=

2 1

P

.

L

1

,

25

0

,

075

0

,

09375

m

A

=

=

×

=

m

cm

a

h

d

d

50

3

,

75

46

,

25

0

,

4625

2

1 2

1

=

=

−

=

−

=

=

4 5 2

3

1 4,395 10

12 ) 075 , 0 ( 25 , 1 12 . m h b

Ix = = = × −

4 3 3

3

3 3,838 10

12 ) 85 , 0 ( 075 , 0 12 . m h b

Ix = = = × −

Maka : 2 3 3 3 1 . 1

1

)

2

.

(

2

Ix

A

d

Ix

A

d

I

_x

=

+

+

+

=

2

(

4

,

395

×

10

−5

+

0

,

09375

(

0

,

4625

)

2

+

2

(

3

,

838

×

10

−3

)

+

0

=

2

(

4

,

395

×

10

−5

+

0

,

02

)

+

(

7

,

676

×

10

−3

)

Untuk mendapatkan titik berat dapat dilihat pada tabel 3.3 sebagai berikut:

Tabel 3.3 Luas Penampang Total

A y A .(y)

A2 = 125 (100) = 1,25 m² 0,5 0,625 A1 = 110 (85) = 0,935 m² - 0,425 0,397 -

Atotal = 0,315 m² ∑Ay = 0,228 m³

m A

Ay

y 0,724

315 , 0 228 , 0 = = ∑ ∑ = Maka :

kPa

I

y

M

L

33928

,

033

0478

,

0

)

724

,

0

.(

2240000

.

=

=

=

σ

3.5 Analisa dan Perhitungan Tegangan Utama (Vonmisses)

2 2

max ) ( )

2 ( 2 xy y x y x

τ

σ

σ

σ

σ

σ

= + + + +

2 ) 385 , 152 ( ) 2 033 , 33928 ( 2 0 033 , 33928 + + + =

7

,

16964

0165

,

16964

+

=

kPa

72

,

33928

=

2 2

min

)

(

)

2

(

2

xy y x y

x

σ

σ

σ

_τ

σ

σ

=

+

−

+

+

2 2

)

38

,

152

(

)

2

033

,

33928

(

2

0

033

,

33928

+

−

+

=

7

,

16964

0165

,

16964

−

=

kPa

6835

,

0

−

=

Pa

5

,

683

−

=

Dari hasil perhitungan di atas didapat tegangan maksimum terjadi pada jarak 19,5m dengan

σ

_max= 33928,72 kPa. Sedangkan tegangan minimum pada jarak 19,5 didapat

σ

_min= -683,5 Pa. Untuk perhitungan jarak yang lain dapat dilihat pada tabel 3.3 sebagai berikut:

Table 3.4 Tabel Hasil Perhitungan Tegangan Jarak Lengan (m) Tegagan Geser (kPa) Tegangan Lentur (kPa) Tegangan Utama

)

(

σ

_max (kPa)

Tegangan Utama

)

(

σ

_max (kPa)

0 152.385 0.0 0.0 0

5 152.385 8709.0 8711.9 -2.667 10 152.385 17418.4 17419.7 -1.34 15 152.385 26127.6 26128.5 -0.9 19.5 152.385 33928.0 33928.7 -0.683

25 152.385 31504.6 31505.3 -0.698 30 152.385 29081.2 29082.0 -0.794 35 152.385 26657.7 26658.6 -0.869 40 152.385 24234.3 24235.3 -0.945 45 152.385 21810.9 21811.9 -1.06 50 152.385 19387.5 19388.6 -1.176 55 152.385 16964.0 16965.4 -1.371 60 152.385 14540.6 14542.2 -1.597 65 152.385 12117.2 12119.1 -1.912 70 152.385 9693.7 9696.1 -2.398 75 152.385 7270.3 7273.5 -3.193 80 152.385 4846.9 4851.7 -4.789 85 152.385 242.3 315.9 -73.518

89.5 152.385 0.0 0.0 0

Dari tabel 3.4 dapat dianalisa tegangan geser yang terjadi pada lengan adalah konstan yang mana besar tegangan geser sebesar 152,385 kPa. Sedangkan tegangan utama atau vonmisses maksimum terjadi pada jarak 19,5 yaitu sebesar 33928,7 kPa. Yang mana tegangan utama ini dipengaruhi oleh beberapa tegangan lain seperti tegangan geser, dan tegangan lentur. Sedangkan tegangan lentur merupakan tegangan murni yang terjadi pada lengan yaitu sebesar 33928 kPa. Oleh sebab itu tegangan kritis yang terjadi pada batang terjadi pada jarang 19,5 m yang terjadi pada tumpuan.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0 5 10 15 19.5 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 89.5

T E G ANG AN GESER (k N ) JARAK (m)

Gambar 3.21 Grafik Tegangan Geser Vs Jarak

Dari data gambar 3.21 dapat dikatakan tegangan geser yang terjadi pada lengan tidak dipengaruhi oleh jarak. Sehingga hasil grafik tegangan geser Vs jarak didapat garis lurus.

0.0 5000.0 10000.0 15000.0 20000.0 25000.0 30000.0 35000.0 40000.0

0 5 10 15 19.5 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 89.5

T E G ANG AN L EN T U R (kPa) JARAK (m)

Gambar 3.22 Grafik Tegangan Lentur Vs Jarak

Dari gambar 3.22 dapat dianalisa, data diatas dapat dikatakan tegangan lentur dipengaruhi oleh jarak, sehingga tegangan lentur kritis terjadi pada jarak

19,5 m tepatnya terjadi pada tumpuan. Tegangan lentur bisa juga dikatakan tegangan murni karna tegangan lentur tidak dipengaruhi oleh tegangan lain. Tegangan lentur maksimum atau tegangan kritis yang terjadi pada lengan tower crane sebesar 33928 kPa, yang menghasilkan grafik melengkung.

0.0 5000.0 10000.0 15000.0 20000.0 25000.0 30000.0 35000.0 40000.0

0 5 10 15 19.5 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 89.5

Series1

T

E

G

ANG

AN UT

AM

A

(VON

M

ISES M

ax

) (kPa)

JARAK (m)

Gambar 3.23 Grafik Tegangan Utama (Vonmises Max) Vs Jarak

Tegangan utama atau vonmisses juga di pengaruhi oleh jarak. Tegangan vonmisses ini dipengaruhi oleh beberapa tegangan seperti tegangan geser, dan tegangan lentur, sehingga tegangan vonmisses bukan tegangan murni. Besar tegangan vonmisses yang terjadi pada lengan tower crane sebesar 33928,7 kPa yang juga terjadi pada jarak 19,5 m atau terjadi pada tumpuan.

3.6 Penggambaran Lingkaran Mohr

Gambar 3.24 Lingkaran Tegangan Mohr

Besar nilai titik M (pusat lingkaran tegangan mohr / jari –jari tegangan mohr) dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

kPa

y

kPa

xy x

38

,

152

0

003

,

33928

=

=

=

τ

σ

σ

Maka: 2 2

2

xy y x

M

σ

σ

+

τ









−

=

(

)

2

2

38

,

152

2

0

003

,

33928

+













−

=

=

200

,

1699

kPa

Sedangkan besar radius lingkaran mohr dapat dihitung menggunakan rumus:

kPa

R

x y

16964

2

0

003

,

33928

2

=

−

=

−

BAB IV

ANALISA SIMULASI MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLIDWORK 2009

4.1 Analisa Gaya Reaksi Pada Lengan Tower Crane 1. Menggambar Struktur Gaya Reaksi pada Solidwork

Pada bagian ini menggambar batang yang mau di analisa gaya reaksinya. Penggambaran ini menggunakan solidwork sehingga gambar menjadi tiga dimensi. Proses penggambaran ini menggunakan fitur sebagai berikut:

Rectangular > ekstrude dengan ukuran 19.5m > rectangular > ekstrude dengan ukuran 70m .

Sehingga menghasilkan gambar seperti gambar 4.1.

Gambar 4.1 Gambar Struktur Gaya Reaksi

2. Menjalankan Simulasi

Setelah penggambaran selesai maka dipilih fitur simulasi, yang mana pada proses simulasi ini berguna untuk menganalisa gaya reaksi. Sebelum melakuka n simulasi ada beberapa fitur yang harus diaktifkan, diantaranya pemilihan bahan yang akan di analisa. Untuk menjalankan simulasi digunakan fitur sebagai berikut:

Simulasi > part klick kanan > apply edit material > alloy stell > solid body klick kanan > tread as beam > calculate.

Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 4.2, gambar 4.3 dan gambar 4.4.

Gambar 4.2 Pemilihan Simulasi

Gambar 4.4 Proses Calculate

3. Menginput Gaya pada Tumpuan

Setelah fitur simulasi diaktifkan maka di inpitkan, bagian mana yang akan di jadikan tumpuan. Fitur pada proses tumpuan dilakukan sebagai berikut

Klik kanan fixture > fixed geometry > klik tumpuan > ok.

Untuk lebuh jelas hasil dari penginputkan tumpuan dapat di lihat pada gambar 4.5 dan gambar 4.6.

Gambar 4.6 Proses Fixed Geometry

4. Menginput Gaya Luar

Setelah tumpuan ditentukan maka dilanjutkan pada peinputan gaya yang bekerja pada batang yang mau dianalisa. Pada proses ini dapat dilihat sebagai berikut:

Klik kanan External load > force > klik point 1 > front plane > input besar gaya (115000 N) > klik kanan external load > force > klik point 2 > input besar gaya (32000 N) > ok.

Gambar 4.7 Prose Penginputan Gaya 1

Gambar 4.8 Prose Penginputan Gaya 2

5. Menjalankan Mesh and Run

Pada bagian ini berfungsi untuk menjalankan hasil analisa, sehingga didapat data. Untuk menjalankan bagian ini digunakan fitur sebagai berikut:

Klik kanan mesh > create mesh > mesh and run > ok Untuk lebuh jelas dapat dilihat pada gambar 4.9 dan gambar 4.10.

Gambar 4.9 Proses Run

Gambar 4.10 Proses Mes

6. Memplot Diagram ShearF (Gaya Geser)

Pada proses memplot hasil analisa ini dapat mengikiti fitur di bawah ini: Klik kanan results > shear force in dir2 > ok

Untuk lebih jelasnya hasil analisa dapat dillihat pada gambar 4.11. Hasil analisa menggunakan software solidwork untuk tegangan geser didapat sebesar 32000 N.

Gambar 4.11 Hasil Analisa Gaya Geser

Gambar 4.12 Hasil Angka Simulasi Gaya Geser

Dari hasil simulasi dapat dilihat, yang berwarna merah adalah gaya geser maksimum terjadi sepanjang 19,5m sampai dengan 89,5m. Besar gaya geser yang terjadi pada batang yang berwarna merah sebesar 3,200e+004 N atau sebesar 32000 N. Sedangkan gambar yang berwarna biru adalah gaya geser minimum yang terjadi disepanjang batang 0m sampai 19,5m. Besar gaya geser yang terjadi pada patang yang berwarna merah sebesar -1,150e+005 N atau sebesar -115000N.

Sedangkan nilai tegangan negatife menandakan arah gaya luar pada batang terbalik.

7. Memplot Diagram Shear Momen

Untuk melihat hasil analisa dapat mengikuti fitur dibawah ini: Klik kanan results > shear-momen > ok.

Gambar 4.13 Hasil Analisa Momen

Hasil simulasi dapat dianalisa distribusi besar momen yang terjadi pada batang berfariasi. Besar momen maksimum atau momen kritis terjadi pada jarak 19,5 m sebesar 2.242e+006 atau 2242 KN −m. Besar nilai momen kritis dipengaruhi terhadap jarak, sehingga menghasilkan diagram melengkung. Momen kritis dapat dilihat pada puncak lengkungan yang memiliki nilai yang paling besar. Sedangkan penggambaran arah momen kebawah pada software solidwork ini disebabkan oleh arah pandangan pada penggambaran.

4.2 Analisa Distribusi Tegangan

1. Penggambaran Lengan Tower Crane

Penggambaran ini dibuat dalam bentuk 3D dengan menggunakan software solid work 2009. untuk lebih jelasnya hasil penggambaran dapat dilihat pada gambar 4.15, dengan menggunakan fitur sebagai berikut:

Rectangular > masukan ukuran > exturede > masukan panjang.

Gamabar 4.16 Penggambaran 3D Lengan Tower Crane

Gambar 4.17 Pemilihan Material yang digunakan

2. Penentuan Tumpuan (Fixed Geometry)

Pada bagian ini bertujuan untuk penentuan tumpuan yang di pakai pada bagian mana, untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 4.18;4.19. dengan menggunakan fitur sebagai berikut:

Gambar 4.18 Proses fixtures

Gambar 4.19 Penentuan Tumpuan yang Dipakai

3. Proses Penginputan Gaya

Pada proses ini digunakan untuk menginput besaran gaya yang terjadi pada ujung –ujung batang yang diakibatkan oleh pembebanan. Untuk lebih jelasnya dapat di lihat pada gambar 4.21 dan gambar 4.23. proses penginputan gaya yang bekerja digunakan fitur sebagai berikut:

Klik kanan external loads > force > klik poin1 > besar gaya > klik kanan external loads > force > klik point 2 > besar gaya.

Gambar 4.20 Proses Besarnya Gaya

Gambar 4.22 Proses Pengisian Gaya 1

Gambar 4.23 Proses Pengisian Gaya 2

4. Proses Mesh and Run

Pada bagian ini terdiri dari dua bagian diantaranya proses mesh dan proses run. Pada proses run berguna untuk pengecekan apakah bagian dari program sudah sesuai dengan yang diminta sedangkan pada proses mesh berguna untuk pembagian node –node yang pada lengan. Untuk lebih jelasnya dapar dilihat pada

gambar 4.24 dan gambar 4.25. proses untuk menjalankan fitur ini dapat dilihat pada bagian berikut:

klik kanan mesh > mesh and run > proses.

Gambar 4.24 Prses Mesh and Run

5. Hasil Results

Pada bagian ini berguna untuk melihat hasil analisa tegangan yang terjadi pada lengan dengan menggunakan pewarnaan pada lengan, besar nilai tegangan dapat dibandingkan dengan nilai warna yang dikeluarkan pada sebelah kanan gambar. Untuk lebh jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.26.

sedangkan proses melihat grafik dapat menggunakan fitur sebagai berikut: klik kanan di results > stress1 – vonmisses

Dari hasil simulasi dapat dianalisa distribusi tegangan yang terjadi pada lengan tower crane berfariasi, tergantung pembebanan yang terjadi. Untuk tegangan maksimal atau Vonmisses maksimum terjadi pada jarak 19,5 m sebesar 31336 kPa, yang dapat ditandai dengan pewarnaan merah pada lengan tower crane.

4.3 Hasil Analisa

1. Hasil Analisa Secara Teori dan Software

Tegangan kritis terjadi pada jarak 19,5 m karena momen maksimal terjadi pada jarak yang sama sebesar 2243 kN.m. Sedangkan dengan menggunakan software didapat titik kritisnya pada jarak 19,5m dengan nilai momen maksimal 2243 kNm. Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.1 sebagai berikut:

Tabel 4.1 Data Secara Teori dan Simulasi

Hasil Analisa Mx (kN.m) Vx (N) g

τ

(kPa)

σ

max(kPa)

min

σ

(kPa) σmax(kPa)

selisih (%) Teori 2243 32 152,385 33,928,003 -73,518 33928,7

8,3 simulasi 2243 32 243,96 31309,348

2. Persentasi Selisih antara Teoritis dengan Software

Dari hasil perhitungan teoritis dengan simulasi menggunakan software solidwork pada pembebanan lengan tower crane, didapat nilai tegangan utama (vonmisses):

kPa

teoritis

)

33928

,

72

(

max

=

σ

kPa

simulasi

)

31309

,

348

(

max

=

σ

Persentasi error antara perhitungan teoritis dengan hasil simulasi:

%Error

=

−

×

simulasi simulasi teori max max max

σ

σ

σ

100%

%Error

=

−

×

348

,

31309

348

,

31309

72

,

33928

100%

%

3

,

8

=

Berdasarkan hasil perbandingan perhitungan teoritis dengan hasil simulasi didapat nilai tegangan kritis secara teoritis sebesar

33928

,

72

kPa

, seperti perhitungan halaman 40. Sedangkan nilai tegangan kritis menggunakan simulasi sebesar

31309

,

348

kPa

. Hasil pembebanan ini menghasilkan persentasi selisih antara tegangan Von Mises simulasi dengan Von Mises teoritis sebesar 8,3 %.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan teoritis dan simulasi yang dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan akibat pembebanan yang terjadi pada ujung – ujung lengan tower crane sebagai berikut:

1. Jarak momen maksimum dan tegangan maksimum pada lengan tower crane terjadi pada jarak 19,5 m atau pada tumpuan yang terjadi.

2. Berdasarkan hasil perhitungan teoritis didapat nilai momen kritis adalah

M

_max

=

2243

kN

.

m

3. Berdasarkan hasil simulasi menggunakan software solid work didapat nilai Momen kritis adalah

M

_max

=

2242

kN

.

m

4. Berdasarkan hasil perhitungan teoritis didapat nilai gaya geser adalah

N

Vx

=

32

5. Berdasarkan hasil simulasi menggunakan software solid work didapat nilai gaya geser adalah

Vx

=

32

N

6. Berdasarkan hasil perhitungan teoritis didapat nilai tegangan kritis untuk pembebanan maksimum adalah

33928

,

7

kPa

7. Berdasarkan hasil simulasi menggunakan software solid work didapat nilai tegangan kritis maksimum adalah

31309

,

348

kPa

5.2 Saran

1. Untuk menghindari terjadi kelengkungan pada lengan tower crane, hendaknya operator memperhatikan besar beban yang diangkat.

2. Dengan analisa diatas hendaknya perawatan yang paling di perhatikan pada lengan tower crane adalah pada daerah tumpuan atau pada jarak 19,5 m.

3. Keselamatan operator sebaiknya lebih diperhatikan oleh para pembuat Tower Crane, sebab tangga yang terlalu tinggi dapat membuat lelah operator yang menaikinya dan hal ini sangat berbahaya, maka

sebaiknya dibuat shelter setiap beberapa meter sebagai tempat beristirahat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Rudenko, N. 1996. Mesin Pengangkat. Jakarta : Penerbit Erlangga.

2. S.P, Timoshenko and Gere. 2000. Mekanika Bahan Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga.

3. Frick Heinz, Ir. Mekanika Teknik 1 Statika dan Kegunaannya.

4. Popov, E.P.1996. Mekanika Teknik edisi ke 2. Jakarta : Penerbit Erlangga. 5. Hibbeler, R.C, 2005. Mechanics Of Materials. Singapur : Prentice Hall.

6.