TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana sains dan teknologi Program Studi Teknik Mesin

STRUKTUR RANGKA BATANG TOWER CRANE TUGAS AKHIR

  

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh

gelar sarjana sains dan teknologi

Program Studi Teknik Mesin

  

Diajukan oleh :

Nama : ADE KURNIAWAN

TRUSS STRUCTURE TOWER CRANE FINAL PROJECT

  

Presented as partial fulfillment of the requirements to obtain the

sarjana science and technologi degree

In Mechanical Engineering

  

By :

Nama : ADE KURNIAWAN

NIM : 035214048

PERNYATAAN

  

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak didapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 2 oktober 2007 Ade Kurniawan

INTISARI

  Proses pemindahan material merupakan salah satu mekanisme yang sangat

penting dalam pengerjaan konstruksi bangunan bertingkat. Mekanisme

pemindahan material yang sangat berat membutuhkan suatu alat yang dapat

mengangkat, menurunkan, menggeser dan memindahkan material pada sebuah

ketinggian. Jenis pesawat pengangkat yang sering digunakan dalam konstruksi

bangunan bertingkat adalah tower crane.

  Struktur yaitu sesuatu yang dirancang untuk mendukung beban dengan

bentuk tertentu, rangka batang adalah salah satu dari jenis struktur yang terdiri

dari rangka batang 2 dimensi dan rangka batang 3 dimensi.

  Dalam tugas akhir ini penulis merancangan ulang struktur rangka batang

tower crane merek GRU EDILMAC tipe E.751 dengan kapasitas 6 ton, tinggi

kapasitas angkat 35 m serta mampu memindahkan beban sejauh 43 m.

  Dalam perancangan ulang struktur rangka batang tower crane merek GRU

EDILMAC tipe E.751 dalam menganalisis kekuatan dari struktur rangka batang

tersebut menggunakan program SAP 2000 V.8.0.8. Setelah mendapat hasil

analisis dari setiap batang penulis menghitung kekuatan pada sambungan dan

stabilitas dari tower crane tersebut.

ABSTRACT

  The material moving process is one of the most important mechanism in constructing a multy storey building. It needs a specific tool to lift, to descent or

simply to move a very heavy material a bit. The type of lifting plane that is often

used in constructing a multy storey building is a Tower Crane.

  Structure is thing designed to support load with certain form, truss is one of structure type consisted of by plane truss sytem and space truss sytem. In this study, the writer reconstructs the truss structure of GRU EDILMAC type E.751 Tower Crane with 6 ton capacity, and 35 m height lifting capacity. It can move material as far as 43 m.

  The writer uses SAP 2000 v.8.0.8 in reconstructing the GRU Edilmac type E.751 truss structure and also in analysing its power. After getting the analysis

result of each frame, the writer counts the power of each frame connection among

others and the stability of that Tower Crane.

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasihnya

sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir struktur rangka batang tower

crane . Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

  Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk perkembangan

perancangan pada struktur elemen-elemen mesin, serta dapat menambah

pengetahuan bagi para mahasiswa. Penulis menyadari adanya kekurangan dalam

tulisan ini. Maka dari itu penulis mengharapkan saran maupun kritik yang

membangun dari para dosen dan teman-teman mahasiswa.

  Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih atas semua bantuan selama proses penyusunan Tugas Akhir kepada:

  

1. Bapak RB. Dwiseno Wihadi, S.T.,M.Si., selaku dosen pembimbing yang

telah membimbing dan memberi saran-saran kepada penulis dalam penyusunan Tugas Akhir

  

5. Buat kekasihku yang tercinta Rina Sugianto yang selalu memberiku

semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  

6. Buat saudara-saudaraku Beli Putu, Landung, Prono, teman seperjuanganku

dalam menyelesaikan tugas akhir dan saudara-saudaraku di kos patria.

  

7. Teman-teman lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang

telah memberi bantuan baik secara moral atau material.

  Akhirnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat bagi mahasiswa / mahasiswi dan para pembaca lainnya.

  Yogyakarta, 27 september 2007

DAFTAR ISI

  HALAMAN SAMPUL..…………………………………………………………i

HALAMAN JUDUL.……………………………………………………………ii

HALAMAN PENGESAHAN.………………………………………………….iii

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN………….……………………………….iv

HALAMAN PERNYATAAN…………………………………………………...v

  

INTISARI………………………………………………………………………..vi

ABSTRACT……………………………………………………………………..vii

KATA PENGANTAR…………………………………………………………..viii

DAFTAR ISI………………………………………………………………….…..x

DAFTAR TABEL……...……………………………...………………………...xiii

DAFTAR GAMBAR…...…………………………………………………...…..xiv

DAFTAR NOTASI...............................................................................................xvi

  BAB I. PENDAHULUAN 1.1 .Pengantar…….…...…………………………………………………..1

  2.4 Analisis rangka batang........................................................................10

  2.4.1.Metode keseimbangan titik hubung………...………….......….10

  2.4.2.Program analisis dengan komputer………....……...............….14

  2.5 Sambungan pada rangka batang..........................................................14

  2.5.1.Sambungan las......................................………...………….….15

  2.5.1.1Kekuatan las………....……...................................….....18

  2.5.2.Sambungan mur-baut.............................………...…………......21

  2.5.2.1Kekuatan Sambungan mur-baut…….....................….....24

  

BAB III PERANCANGAN STRUKTUR RANGKA BATANG DAN

STABILITAS TOWER CRANE.

  3.1. Perancangan struktur rangka batang tower crane..……….................27

  3.1.1.Struktur rangka menara (mast)........………...………….….28

  3.1.2.Struktur lengan angkat (jib)……………......……………....30

  3.1.3.Struktur lengan penyeimbang(counter jib) ……..…………34

  3.1.4.Struktur menara atas(top)...…………… …………..…...…36

  3.1.5.Analisis rangka batang........................... …………..…...…37

  

4.2 Saran……………………………………………………………….62

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Ukuran las dan tegangan ijin persatuan panjang

Tabel 2.2 Ukuran standard ulir kasar metris (JIS B 0205).Tabel 3.1 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 v.8.08 pada batang 96.Tabel 3.2 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 v.8.08 pada batang 550.Tabel 3.3 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 v.8.08 pada batang 607.Tabel 3.4 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 v.8.08 pada batang 1095.Tabel 3.5 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 v.8.08 pada batang 915.Tabel 3.6 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 v.8.08 pada batang 915 dengan profil yang berbeda.

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Tower craneGambar 2.1 Rangka batang 2-dimensiGambar 2.2 Rangka batang 3-dimensiGambar 2.3 Diagram benda bebas pada rangka batangGambar 2.4 Kampuh las VGambar 2.5 Kampuh las XGambar 2.6 Kampuh las rangkapGambar 2.7 Tipe las dan contoh penempatan posisi lasGambar 2.8 Penentuan ukuran lasGambar 2.9 Sambungan mur-bautGambar 2.10 Nama bagian-bagian ulirGambar 2.11 Tekanan permukaan pada ulirGambar 3.1 Menara dibawah tower head dalam 1 stageGambar 3.2 Menara diatas tower head dalam 1 stageGambar 3.10 Detail sambungan lasGambar 3.11 Detail sambungan mur-bautGambar 3.12 Pondasi tower craneGambar 4.1 Kerusakan batang pada stage 2 lengan angkat 1Gambar 4.2 Penambahan batang pada profil L152x152x15,9 mm, pada rangka menara dibawah tower head

  

DAFTAR NOTASI

A = luas penampang. a = jarak pada saat beban penuh. b = lebar pondasi

Cm = faktor perkalian karena distribusi momen yang tidak seragam

bentangan. Cb = koefisien pengali momen tekuk lateral. d

  1 = diameter inti baut.

  2 d = diameter efektif baut.

  E = modulus elastisitas. e l = jarak titik berat dengan sumbu putar. e

  g = jarak lengan pengimbang dengan sumbu putar.

  f a stress = tegangan yg terjadi.

  F a allowable = tgangan tekan ijin. F t allowable = tegangan tarik ijin. F b stress = momen lentur.

  F b allowable = kekuatan ijin bahan dalam menahan momen. F e allowable = kekuatan ijin bahan dalam menahan momen terfaktor.

  F s b = tegangan geser ijin baut. f s b = Tegangan geser pada ulir baut.

  G = bobot lengan crane yang berputar (tanpa penyeimbang).

  l

  G 2 = bobot rangka yang tidak berputar. h = tinggi kaitan ulir baut. H = beban yang ditimbulkan karena hujan. I = momen inersia.

  

K = faktor panjang efektif untuk patah, tergantung pada pengekang-

pengekang ujung batang.

  L = panjang.

  L a = beban hidup yang ditimbulkan pekerja selama penggunaan.

  M 33 = momen dalam bidang (1-3). M = momen dalam bidang (1-2).

  22

  n = jumlah baut P = beban aksial, (-) menunjukan beban aksial tekan dan (+) beban aksial tarik . = jarak bagi.

  p

  q = tekanan kontak pada permkaan ulir Q = bobot muatan. r = jari-jari, jari-jari girasi. S = modulus irisan. T = momen torsi. V = resultan gaya pada tower crane pada saat berbeban penuh.

  1.1.Pengantar Peralatan pengangkat merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan barang atau material dari tempat satu ke tempat lain dengan jumlah dan besar yang terbatas dan dengan jarak yang sangat terbatas pula. Operasi muatan dan pengangkutan dalam setiap jenis usaha tergantung pada fasilitas transportasi dalam lokasi dan luar lokasi dalam pabrik. Dewasa ini sering kita jumpai peralatan pengangkat dengan berbagai desain. yang diharapkan sesuai dengan kebutuhan yang ada. Peralatan pengangkat untuk menangani benda padat berbeda dengan pesawat pengangkat untuk menangani benda cair. Pada dasarnya pesawat pengangkat di desain untuk melakukan gerakan-gerakan tertentu seperti mengangkat, menggeser, menahan dan memindah muatan.

  1.2.Tower Crane Merupakan Pesawat pengangkat dan pengangkut

   Internal Transport yaitu pengangkutan atau pemindahan barang atau material di dalam unit kegiatan atau pabrik. Misalnya : dari unit produksi ke unit finishing.

  Pengelompokan jenis-jenis pesawat pengangkat menurut dasar-dasar rancangannya adalah sebagai berikut : a. Alat-alat pengangkat manual misalnya dongkrak dan puli

  b. Mesin-mesin pengangkat(crane)

  c. Elevator

  Menurut tipenya pesawat pengangkat dibedakan atas :

  a. Pesawat pengangkat stasioner (Stationary ) Hoisting Equipment b.

  Pesawat pengangkat jenis mobil (Mobile Hoisting Equipment)

  

untuk memindahkan bahan di lapangan atau pada tempat-tempat penumpukan

bahan. Tower crane merupakan peralatan pengangkat yang mempunyai tiga

gerakan utama, yaitu: gerak hoisting, gerak traveling dan gerak slewing. Ada

jenis tower crane yang dapat dipindahkan dengan menggunakan roda jalan

tanpa membongkar pasang dan ada pula yang yang dipasang tetap pada

pondasi.

  Tower crane mempunyai banyak variasi baik dalam jenis, kapasitas,

cara pengoperasian, frekuensi penggunaan dan harga. Secara umum tower

crane hanya menahan beban yang diangkat, tetapi rangka-rangka tower crane

serta pondasi juga harus dirancang untuk menerima beban akibat lingkungan

kerja sekitar seperti angin dan temperatur yang tinggi seperti terlihat pada

Gambar 1.2.

  

Gambar1.1 Tower crane

Keterangan :

  1. Pondasi

  2. Rangka menara dibawah tower head

  3. Tower Head

  4. Rangka menara diatas tower head

  5. Kabin

  6. Rangka lengan penyeimbang

  7. Bobot penyeimbang

  8. Sling

  9. Menara atas

  10. Rangka lengan angkat

  11. Kait Dari berbagai macam jenis pesawat pengangkat yang ada, penulis akan

membahas struktur rangka batang tower crane merek GRU EDILMAC tipe

  6. Panjang lengan angkat (boom) : 46 m.

  7. Tinggi kapasitas angkat : 35 m

  Dalam tugas akhir ini penulis merancang ulang struktur rangka batang dari tower crane Gru EdilMac tipe E.751. Bentuk struktur rangka abtang dan bentuk profil sudah diketahui dan penulis lebih menekankan pada analisis

struktur rangka batang tersebut menggunakan program SAP 2000 V.8.0.8.

  2.1 Pengetian Struktur Pertama kita perlu mendefinisikan tentang struktur apa yang dimaksud dengan struktur. sebuah jembatan, bendungan atau gedung; benda itu memang termasuk dalam struktur, tetapi masih membatasi terlalu sempit pemakaian istilah struktur yang dapat dipakai secara lebih luas. Mobil, kapal terbang, peti, bahkan kursi itu merupakan suatu struktur. Berarti yang di maksud dengan struktur yaitu sesuatu yang dirancang untuk mendukung beban dengan bentuk tertentu, sama seperti halnya pada struktur rangka batang tower crane yang fungsinya untuk mendukung beban-beban yang ada.

  2.2 Macam-macam Struktur a.

   Rangka batang (truss) yaitu struktur yang seluruh anggotanya dipandang sebagai bagian- arah sembarangan namun harus sebidang dengan bidang struktur

tersebut. Bentuk dasar dari rangkaian batang-batang tersebut umumnya

adalah berupa bentuk segitiga. Apabila semua persyaratan tersebut dipenuhi maka dapat di jamin bahwa semua elemen-elemen pembentuk sistem rangka batang 2-dimensi tersebut hanya akan mengalami gaya aksial desak atau tarik.Berbagai contoh struktur

dilapangan yang dapat di idealisasikan menjadi sistem rangka batang

2-dimensi antara lain adalah struktur kuda-kuda, penyangga atap bangunan dan struktur jembatan rangka.

sambungan) dengan arah sembarang dalam ruang 3-dimensi. Jenis tumpuan lazimnya adalah jepit.

  Berdasarkan pertimbangan struktur, bentuk dasar dari rangkaian batang-batang tersebut umumnya adalah berupa bentuk segitiga. Berbagai contoh struktur yang dapat diidealisasikan menjadi sistem rangka batang 3-dimensi antara lain adalah: struktur rangka pada tower crane, menara-menara telekomunikasi/pemancar televisi dan struktur kuda-kuda pada penyangga atap yang luas misalnya stadion dan hangar pesawat terbang.

  2 .

  2 .

  1

  d.

   Sistem Portal 3-dimensi

  Penentuan beban yang bekerja pada struktur atau elemen struktur secara tepat tidak selalu dapat dilakukan. Walaupun lokasi beban struktur diketahui, distribusi beban dari elemen ke elemen pada struktur biasanya membutuhkan anggapan dan pendekatan yaitu:

  1. Beban Mati Beban mati adalah beban kerja akibat gravitasi yang tetap posisinya disebut demikian karena bekerja terus menerus dengan arah kebumi tempat struktur didirikan berat struktur dipandang sebagai beban mati, demikian juga perlengkapan yang digantungkan pada struktur seperti kabel, lampu, kait (hook), motor penggerak dengan kata lain semua benda yang tetap posisinya selama struktur berdiri dipandang sebagai beban mati.

  2. Beban Hidup Beban hidup adalah Beban gravitasi pada struktur, yang besar dan

  Rancangan pada rangka batang meliputi ketentuan-ketentuan gaya- gaya pada berbagai batang, tegangan dan regangan yang terjadi, pemilihan profil batang dan pemilihan ukuran batang. Batang-batang disambung membentuk rangka batang, sambungan ini dapat berupa sambungan Keling, Baut dan sambungan las. Bentuk struktur dari batang-batang ini adalah segitiga, karena bentuk ini lebih stabil dibandingkan dengan bentuk yang lainya. Dalam menganalisis suatu rangka batang, sambungan batang-batang (simpul) disebut dengan joint. Gaya batang disebut tarik apabila arah gaya tanda positif (+) sedangkan bila arah gaya tekan batang diberi tanda negative (-).Untuk menganalisa rangka batang dapat menggunakan :

  Analisa rangka batang menggunakan metode titik hubung, rangka batang dianggap sebagai gabungan batang dan titik hubung. Gaya batang

  

beban eksternal yang bekerja pada rangka batang. Gaya batang pada titik

hubung sama dan berlawanan arah dengan yang bekerja melalui titik

yang sama, karena semua gaya melalui satu titik yaitu titik hubung yang

bersangkutan maka keseimbangan rotasi tidak perlu ditinjau. Untuk

benda 2 dimensi dapat dinyatakan dengan persamaan kesetimbangan

suatu partikel = 0 dan = 0. Titik awal dalam menganalisa adalah

  x y

  ΣF ΣF

titik tumpuan, apabila gaya pada suatu batang telah diketahui dari

kesetimbangan pada suatu titik hubung maka dapat ditinjau titik hubung

berikutnya dimana gaya batang tersebut telah diketahui hal ini dilakukan

berurutan sampai diketahui gaya pada seluruh batang. Perhitungan untuk

menentukan gaya langkah yang pertama adalah menentukan arah gaya

yang bekerja pada masing-masing batang lalu menghitung gaya setiap

batang dengan menggunakan metode keseimbangan titik hubung :

  Batang AE bertanda positif, berarti sesuai dengan permisalan, yaitu tekan Keseimbangan dalam arah horizontal : F x = 0 → + F cos 45º+F = 0

  F AB = +0.5 P (tekan ) Karena bertanda positif maka bantang AB adalah tarik sesuai dengan permisalan

  2. Titik hubung E Keseimbangan dalam arah vertical ΣFy = 0 ↑ +

• F AE sin 45º - F EB sin 45º = 0 F =+0.707P (tarik) + BE Keseimbangan dalam arah horizontal: x = 0 ΣF → + : F ED = 1 P (tekan)

  3. Titik hubung B Keseimbangan dalam arah vertical: FY = 0 ↑ + F ED sin 45 º + F BD sin 45º - P = 0

  Kesetimbangan dalah arah horizontal FX = 0 → + :

• F DE – F DB cos 45º - F DC cos 45º = 0 1 p – 0.0707P cos 45º - 0.707 cos 45º = 0

  5. Titik hubung C Kesetimbangan dalam arah vertical: ΣFy = 0 ↑ + :

• F DC sin 45º + 0.5p = 0
• 0.707P sin 45º + 0.5P = 0 Kesetimbangan dalam arah horizontal: ΣFx = 0 → :
• F
• F

  BC

  BC

  cos 45º = 0 atau -0.5p + 0.707P cos 45º = 0

  Analisis rangka batang pada tower crane tidak memungkinkan untuk menghitung analisis secara manual karena bentuknya rumit dan kompleks. Oleh karena itu Program yang akan digunakan dalam analisis rangka batang ini menggunakan program computer yaitu SAP-2000 versi 8.0.8.

  5. Untuk membentuk batang tersusun

  6. Terdapat perubahan tampang

Kuat rencana setiap komponen sambungan tidak boleh kurang dari

beban yang dihitung. Perencanaan sambungan harus memenuhi persyaratan berikut:

  1. Gaya-dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya- gaya yang bekerja pada sambungan.

  2. Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan.

  3. Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul gaya- gaya yang bekerja padanya.

  Sambungan las yaitu ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilaksanakn pada keadaan lumer atau cair.

  Metode pengelasan terdapat 3 macam yaitu :

  

3. Pematrian yaitu bagian yang akan disambung disatukan dengan

menggunakan paduan logam dengan titik cair rendah ( logam yang disambung tidak ikut mencair ).

  Metode pengelasan yang digunakan untuk sambungan pada

rangka batang tower crane menggunakan metode las cair. Bagian-bagian

dari las adalah :

  1. Kampuh las-V Kampuh las V digunaka untuk menyambung plat dengan ketebalan 6-12mm dan apabila hanya dapat dilas satu sisi permukaan yang akan dilas saja. Kampuh las-X dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.5 Kampuh las-X

  3. Kampuh Las Sudut Rangkap Kampuh las sudut rangkap digunakan apabila untuk

megelas dua buah plat dengan ketebalan plat 5-30mm yang

saling tegak lurus. Kampuh las sudut rangkap dapat dilihat pada Gambar 2.6

Gambar 2.7 Tipe las dan contoh penempatan lokasi las

  Kekuatan las dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu bahan yang akan dilas, jenis elektroda, ukuran las dan panjang las. Tabel 2-1 Ukuran Las dan Beban Ijin F persatuan panjang. Sumber : Alfred Jensen dan Harry H.Chenoweth ,Kekuatan

  Bahan Terapan . (Hal.70) Tebal pelat Ukuran las minimum

  Ukuran las Maksimum Gaya geser ijin

F Persatuan

  18

  5

  1400 1300 1200 100 800 600 600

  6 9060 8150 7250 6340 5440 4530 3620 3620 1600

  6

  8

  10

  12

  13

  14

  16

  3 5/8

9/16

½

7/16

3/8

5/16

¼ ¼

  5

  16

  5

  Panjang ukuran Las Maksimum

in mm in mm in mm Lb/in N/mm

11/16 5/8 9/16 ½ 7/16 3/8 5/16 ¼

  6

  6

  6

  6 ¼ ¼ ¼ 3/16 3/16 3/16 3/16 1/8

  8

  10

  12

  14

  15

  5

Gambar 2.8 Penentuan ukuran las Tinjauan kekuatan sambungan las :

  

V = L x F ...…...........……………………………........…..….(2.5.1-1)

d v.

P ≤ V d ............................................................................................(2.5.1-2)

  Sambungan Mur dan Baut termasuk dalam sambungan tidak tetap

karena pada sambungannya dapat dilepas seperti yang dilihat dalam

Gambar 2.9 dibawah ini.Gambar 2.9 Sambungan Mur- Baut Macam-macam bentuk profil ulir terdiri dari Bentuk V, Persegi

  panjang, Trapesium, Bulat, Setengah trapesium. Gambar 2.10 dibawah

  Keterangan : 1. Sudut ulir.

  2. Puncak ulir luar.

  3. Jarak bagi.

  4. Diameter inti dari ulir luar.

  5. Diameter luar dari baut.

  6. Diameter dalam dari ulir dalam.

  7. Diameter luar dari ulir luar. Macam-macam ulir menurut penggunaan:

  a. Ulir sekrup pengikatan

• ulir withworth
• ulir sellers
• ulir matrik

  b. Ulir sekrup gerak

• ulir persegi panjang
• ulir trapesium

Tabel 2.2 ukuran standar ulir kasar metris (JIS B 0205) Sumber : Sularso, K iyokatsu Suga, Dasar perencanaan dan pemilihan

  elemen mesin, hal. 290.

  Langkah-langkah dalam meninjau kekuatan baut sesuai dengan persamaan dibawah ini.

  Sumber : Buku dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin, Sularso, Kiyokatsu Suga hal 296.

• Tegangan aksial yang terjadi pada baut pada diameter inti baut.

  P P f t = = ..........................................(2.5.2-3)

  2 A ( π /

  4 ) d

  1

  b P ≤ F f t = t .................................................(2.5.2-4)

  A 2 p d ≥ ......................................................(2.5.2-5)

  1 b

  F t

  Keterangan : f t = tegangan aksial yang terjadi pada baut P = beban pada sambungan

Gambar 2.11 tekanan permukaan pada ulir

  p b q = F ..............................................(2.5.2-6) ≤ s

  π d hz

  2 dengan z = d/ = 8,8 p

  Keterangan : q = tekanan kontak pada permkaan ulir. b F s = tegangan geser ijin baut. h = tinggi kaitan ulir baut. (sesuai Tabel 2.2) z = jumlah ulr mur.

  = diameter efektif baut (sesuai Tabel 2.2) d

  2

• Tegangan geser pada akar ulir baut dikataka aman jika.

• Tegangan geser pada akar ulir mur dikatakan aman jika.

  p m m

  .............................................(2.5.2-8) f s = ≤ F s

  π Dj z p

  Keterangan : m

  F = tegangan geser ijin mur s j = 0,75 D = diameter luar baut (sesuai Tabel 2.2)

  b F = F A.......................................................(2.5.2-9)

  s max s

X Jadi kekuatan Sambungan mur dan baut dikatakan aman

  jika : P ≤ n.F smax .............................................................(2.5.2-10) Keterangan : P = beban pada sambungan .

  A = luas permukaan baut.

  

hidup, Beban angin (ditempat terbuka), gaya inersia dan lain-lain. Struktur rangka

batang tower crane ini akan menstransmisikan gaya-gaya tersebut pada pondasi

atau pendukung lainya pada bangunan gedung.

  Struktur rangka batang tower crane harus dapat menjamin kekuatan

dan stabilitas kontruksi secara keseluruhan. Hal ini berarti tegangan pada

elemenya secara terpisah tidak boleh melebihi batas amannya. Kekakuan struktur

rangka batang tower crane yang cukup merupakan tuntunan utama untuk

mendapatkan operasi seluruh mekanisme kerja yang dapat diandalkan dan bebas

  3. 1. 1. Struktur Rangka Menara (Mast) Pada struktur rangka menara terdapat dua macam 2 macam bentuk struktur yang berbeda :

  Pada struktur rangka menara yang terdapat di bawah tower head terdiri dari dari 10 stage, Gambar 3.1 menunjukan ukuran dan bentuk dalam 1 stage : B. Bentuk profil : Siku-siku sama kaki (L) Ukuran profil : L76 x 76 x9.5 mm

  Pada Gambar 3.2 menunjukan struktur rangka menara diatas tower head. Profil baja yang digunakan pada struktur menara diatas tower head terdiri dari :

  A. Bentuk profil : Siku-siku sama kaki (L) Ukuran Profil : L152 x 152 x 15,9 mm B. Bentuk profil : Siku-siku sama kaki (L) Ukuran profil : L76x76x9,5 mm Gambar 3. 2. Menara diatas tower head dalam 1 stage.

  A. Bentuk profil : Pipa Ukuran Profil : Diameter : 48,3 mm : Tebal : 3,68 mm

  B. Bentuk profil : C(channels) + pelat Ukuran profil C :150 x 15,6 mm Ukuran profil pelat : 150 x 8 mm

  C. Bentuk profil : Pipa Ukuran profil : Diameter : 21,3 mm : Tebal : 2,77 mm

  A. Bentuk profil : Pipa Ukuran profil : Diameter : 48,3 mm : Tebal : 3,68 mm

  B. Bentuk profil : Pipa Ukuran profil : Diameter : 33,4 mm : Tebal : 3,38 mm

  C. Bentuk profil : C / channel Ukuran profil :150 x 15,6 mm D. Bentuk profil : Pipa Ukuran profil : Diameter : 21,3 mm

  : Tebal : 2,77 mm Terdiri dari 2 bagian yaitu stage 8 dan 9. Pada Gambar 3.5 menunjukan bentuk Lengan Angkat 3 dalam 1 stage. Profil baja yang digunakan terdiri dari :

  A. Bentuk profil : Pipa Ukuran penampang : Diameter : 33,4 mm : Tebal : 3,38 mm

  B. Bentuk profil : C / channel Ukuran profil :150 x 15,6mm C. Bentuk profil : Pipa Ukuran penampang : Diameter : 21,3 mm

  : Tebal : 2,77 mm Pada lengan penyeimbang terdiri dari 2 bagian yaitu : 1. lengan penyeimbang 1

Gambar 3.6 menunjukan bentuk lengan penyeimbang 1. Profil baja yang digunakan terdiri dari :

  A. Bentuk profil : C / channel + pelat Ukuran profil C :150 x 15,6 mm Ukuran profil pelat : 150 x 5 mm

  B. Bentuk profil : Pipa Ukuran penampang : Diameter : 33,4 mm : Tebal : 3,38 mm

  C. Bentuk profil : C / channel Ukuran profil : 75x 8,9 mm

Gambar 3.7 bentuk rangka batang lengan penyeimbang. Profil baja yang digunakan terdiri dari :

  A. Bentuk profil :C(channels) + Pelat Ukuran Kanal C :150 x 15,6 mm Ukuran Pelat : 150 x 5 mm

  B. Bentuk profil : Pipa bulat Ukuran penampang : Diameter : 33,4 mm : Tebal : 3,38 mm

  C. Bentuk profil : C / channel Ukuran penampang : 75x 8,9 mm

  3. 1. 4. Struktur Menara Atas (Top)

Gambar 3.8 menunjukan bentuk rangka batang menara atas. Profil baja yang digunakan terdiri dari :

  A. Bentuk profil : Pipa Ukuran penampang : Diameter : 48,3 mm : Tebal : 3,68 mm

  B. Bentuk profil : Pelat Ukuran penampang : 200 x 40 mm

  Pada analisis rangka batang tower crane penulis menggunakan program SAP 2000 V.8.0.8. Hasil analisis disini meliputi gaya-gaya dan momen-momen yang terjadi pada batang dan analisis kekuatan batang akibat dari pembebanan yang terjadi. Langkah-langkah dalam analisis rangka batang yaitu :

  1. MengGambar struktur rangka batang Pertama yang dilakukan dalam menganalisis suatu rangka batang adalah mengGambar sketsanya seperti yang terlihat pada Gambar 3.9 dibawah ini.

  2. Menentukan Bahan Setelah mengGambar sketsa yaitu menentukan bahan yang akan digunakan dalam rangka batang tersebut. Bahan yang digunakan adalah BJ 55 dan memasukannya dalam material property data sebagai berikut:

  2 Weight per unit volume = 7860 kg/m Modulus of elasticity = 200 GPa Poisson’s =

  0.3

  6 − Coef of thermal expansion = 11.7 x 10 / ºC Minimum yeild stress (F y ) = 550 MPa Minimum tensile stress (F ) = 410 MPa u

  3. Menentukan Profil Menentukan profil setiap batang pada rangka batang. sesuai yang sudah ditulis dalam bab 3.1.1-3.1.4.

  4. Menentukan pembebanan yang terjadi Pembebanan yang ditinjau meliputi beban mati dan beban hidup, besar beban dan telak beban adalah sebagai berikut :

• Beban angin Beban angin disini sesuai dengan sesuai dengan peraturan

  pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung, 1983

(PPIUG,1983) yaitu untuk daerah yang berjarak lebih dari 5 km dari

  2

pesisir pantai tekanan tiupnya adalah 25 kg/m seperti yang terlihat

pada tabel 12.

• Kombinasi pembebanan Kombinasi pembebanan disini sesuai dengan syarat-syarat

  kombinasi pembebanan sesuai dengan SNI 2002 Perencanaan

  struktur baja halaman 13 adalah sebagai berikut. 1,4D 1,2D + 1,6L (L atau H)

  a L

  1,2D + 1,6 (L a atau H) + ( γ atau 0,8 W) l

  1,2D + 1,3 W + γ L + 0,5 (L e atau H) l

  = 0,5 apabila L<5 Kpa γ l

  = 1 apabila L ≥ 5 Kpa γ l

  5. Hasil analisis Setelah menyelesaikan langkah-langkah seperti yang diatas hasil dari analisis dapat diketahui, hasil dari analisis ini dapat dilihat dalam soft copy yang terdapat dalam lampiran.

  6. Tinjauan kekuatan Dalam tinjauan kekuatan disini penulis hanya meninjau batang yang menerima tegangan terbesar yang dapat dilihat di soft copy yang terdapat dalam lampiran. warna pada batang menunjukan rasio tingkat kekuatan ijin bahan dengan tegangan yang terjadi. Warna merah menunjukan batang tidak mampu mendistribusikan beban dengan baik atau yang melebihi kekuatan ijin bahan. Di tinjau dari masing-masing struktur yaitu : a.

   Struktur rangka Menara Dibawah Tower Head Struktur rangka menara dibawah tower head yang menerima beban terbesar pada batang 96 dengan besar tegangan seperti pada lampiran 5.

Tabel 3.1 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 V.8.0.8 pada batang 96.

  

→ Total ratio pada data yang terdapat diatas sebesar 0,912 jadi dapat

dikatakan bahwa pada batang 96 dikatakan aman.

  Keterangan : X mid = menunjukan jarak batang dengan titik absolut x.

  Y mid = menunjukan jarak batang dengan titik absolut y. Z mid = menunjukan jarak batang dengan titik absolut z. Length = panjang batang. RLLF = jarak titik yang ditinjau dengan pangkal batang. Design sect = nama profil batang. Design type = jenis tipe profil batang. Area = luas permukaan. I = momen inersia batang dalam bidang 1-3. S = modulus irisan. r = jari-jari girasi. E = modulus elastisitas.

  T = momen torsi. Major = dalam bidang (1-2). Minor = dalam bidang (1-3). f = tegangan yg terjadi. a stress F a allowable = tgangan tekan ijin. tegangan tarik ijin.

  F t allowable = F b stress = momen lentur.

  F b allowable = kekuatan ijin bahan dalam menahan momen. F = kekuatan ijin bahan dalam menahan momen terfaktor. e allowable

  Cm = faktor perkalian karena distribusi momen yang tidak seragam bentangan.

  Cb = koefisien pengali momen tekuk lateral. K = faktor panjang efektif untuk patah, tergantung pada pengekang-pengekang ujung batang.

  L = faktor panjang efektif untuk patah, tidak tergantung pada pengekang-pengekang ujung batang.

  Struktur rangka menara diatas tower head yang menerima beban terbesar pada batang 550 dengan besar tegangan seperti pada lampiran6. Tinjauan kekuatan batangnya seperti pada Tabel 3.2 dibawah ini.

Tabel 3.2 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 V.8.0.8 pada batang 550.

  Struktur rangka menara atas yang menerima beban terbesar pada batang 607 dengan besar tegangan seperti pada lampiran 1 halaman 8 .tinjauan kekuatan batangnya seperti pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 V.8.0.8 pada batang 607.

  Struktur rangka lengan penyeimbang yang menerima beban terbesar pada batang 1095 dengan besar tegangannya seperti pada lampiran 1 halaman

  9. Tinjauan kekuatan batangnya seperti pada Tabel 3.4 dibawah ini.

Tabel 3.4 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 V.8.0.8 pada batang 1095.

  Pada lengan angkat yang menerima total ratio lebih dari 1 terdapat pada batang 900, 901, 902, 903, 911, 915 dan 917 dengan tegangan terbesar terdapat pada frame 915, dengan besar teganganya seperti pada lampiran 8-10. Tinjauan kekuatan batangnya seperti pada Tabel 3.5

Tabel 3.5 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 V.8.0.8 pada batang 915.

  Pada batang 900, 901, 902, 903, 911, 915 dan 917 akan dikatakan

aman jika ukuran profilnya diganti dengan profil pipa 1,5 inchi dengan

ketebalan 0,4 inchi . Tegangan terbesar terdapat pada batang 915, tinjauan

kekuatan pada batang 915 seperti Tabel 3.6

Tabel 3.6 Hasil tinjauan kekuatan batang menggunakan program SAP 2002 V.8.0.8 pada batang 915 dengan profile yg berbeda.

  → Jadi pada batang 900, 901, 902, 903, 911 dan 917 dpt dikatakan aman pula karena tegangan yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan pada batang 915

  Sambungan pada rangka batang tower crane menggunakan 2 jenis sambungan sambungan las dan sambungan mur-baut. Dalam meninjau kekuatan pada sambungan bagian yagn akan ditinjau hanya pada bagian sambungan yang menerima beban terbesar saja karena jenis baut dan las yang digunakan sama.

  Bagian yang ditinjau dalam sambungan las ini adalah sambungan las pada batang 902 pada struktur rangka lengan angkat karena perbandingan luas penampang profil dengan tegangan yang terjadi paling besar seperti yang terlihat pada lampiran halaman 11.

  Sambungan ini menghubungkan antara plat landasan sambungan

  Diameter luar pipa = 48,3 mm Panjang pengelasan = 151,7 mm Maka sesuai dengan Tabel 2.1 : Ukuran las = 12 mm F geser ijin = 1200 N/mm

• Kekuatan Sambungan Las V d = L x F geser ijin ……………………..........…..….(2.5.1-1) V d = 151,7 x 1200 = 182.040 N Tinjauan Keamanan : → Akibat dari P ≤ V d ................................................................(2.5.1-2) 161412 N ≤ 182040 N → Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa sambungan las dikatakan aman.

  Jenis baut (JIS B 0205) M22 sesuai dengan Tabel 2.2 maka : D = 22 mm

  P = 2,5

  h = 1,353 mm d = 20,376mm

  2 d 1 = 19,294 mm n =

  4 k = 0,84 j = 0,75 b

  F = 300 MPa t b

  F = 120 Mpa s

• • Tegangan aksial yang terjadi pada baut pada diameter inti

  baut.

  P P

f t = = ....................................(2.5.2-3)

  2 A / 4 d ( π )

  1 40242,25 =

• Tekanan kontak pada permukaan ulir

  = 120 , 353 9 .

  5 , 2 . . 84 , 294 , 19 . 40242,25 ≤

  F ≤ .............................(2.5.2-7)

= 120

9 .

  π b

s

  1

  = z k d P p

  f s b

  = 51,6 MPa 120 ≤ MPa → aman

  40242,25

≤

π MPa

  , 376 1 . 20 .

  8 5 , 2 22 = = 9

  D = 8 ,

  π ..........................................(2.5.2-6) z = p

  2

  ≤

  F hz d p

  q = b s

  ≤ 19,294 ≤ 16.4 → aman

  19,294 300 40242,25 2x

• Tegangan geser pada akar ulir baut dikataka aman jika.

  π MPa = 35,2 MPa ≤ 120 MPa → aman

• Tegangan geser pada akar ulir mur dikatakan aman jika:

Suatu tower crane akan tetap berdiri tegak kalau pondasi cukup kuat untuk mendukungnya. Beban angkat, beban penyeimbang dan beban rangka batang dilimpahkan kepada pondasi. Fungsi-fungsi dari pondasi adalah :

  2. menjaga agar posisi tower crane tetap.

  Agar pondasi tower crane cukup kokoh di dalam tanah, maka penempatan tower crane harus tepat, agar tanah dibawah pondasi cukup kuat menahan gaya-gaya yang akan menimbulkan pergeseran pondasi. Untuk menentukan pondasi tower crane yang tepat dapat ditinjau dari sifat-sifat, kelakuan tanah, kontruksi pondasi, bahan bangunan, kekuatan dan juga stabilitas. Pondasi yang akan digunakan dalam tower crane ini adalah sebagai berikut : Bahan pondasi : beton

  3

  berat jenis : 2400 Kg/ m (Tabel 3.6)

Gambar 3.12 pondasi tower crane

  3. 3. Stabilitas Crane Dalam perancangan sebuah tower crane, stabiltas sistem merupakan hal yang sangat penting dan perlu untuk diperhitungkan. Tower Crane yang baik harus mempunyai kestabilan pada saat sedang beroperasi dan tidak terpengaruh oleh beban mati ataupun beban angkutnya. Perhitungan stabilitas dari sistem crane ini dihitung pada keadaan berbeban dan tak

Tabel 3.8 Daftar Berat rangka batang tower crane yang diperoleh dari hasil analisi menggunakan program SAP2000 V8.0.8

  NO Bagian Struktur Berat (Kg)

  1 Bagian yang tak berputar “meliputi menara dibawah dan diatas tower head”.

  10009

  “meliputi rangka lengan angkat, lengan penyeimbang dan menara atas” 7970

  3. 3. 1. Keadaan Berbeban Resultan gaya pada tower crane pada saat berbeban penuh V =

  αQ + G

  l + G cw + G 2 + G f ................................................(3.1)

  Dengan : V = Resultan gaya pada tower crane pada saat berbeban penuh

  G = bobot pengimbang (kg)

  cw

  G f = bobot pondasi b = lebar pondasi V = (1,25 x 6000) + 7970 + 10.000+10009 +115200 = 150679 kg

  Tower crane akan dapat mempertahankan kestabilannya apabila jarak e antara resultante gaya dengan sumbu putar tidak lebih besar dari setengah lebar pondasi. Jarak titik kerja gaya resultan dengan sumbu putar crane

  α − l l CW g e = ....................................................(3.2)

• Qa G e G e

  V dengan a = jarak pada saat beban penuh (m) e l = jarak titik berat dengan sumbu putar (m)

e = jarak lengan pengimbang dengan sumbu putar (m)

  g

  1 , 25 x 6 . 000 x 12 , 5 ) ( 7970 x + ( 16 ) − ( 10 . 000 x 13 , 5 ) e =

  150679 .

  6 e = m

  ( 10 . 000 x 13 , 5 ) ( 7970 x 16 ) − e =