Analisa Tegangan Geser dan Bending Pada Twist Lock

ANALISA PERHITUNGAN GAYA-GAYA PADA TWIST LOCK

3.4. Analisa Tegangan Geser dan Bending Pada Twist Lock

Analisa tegangan geser pada twist lock dilakukan untuk mengetahui gaya yang menyebabkan terjadinya kegagalan kerja pada twist lock yang diduga berupa Bending (melengkung).

Pada saat twist lock melakukan pengangkatan peti kemas dan beban tidak terdistribusi sempurna, maka dugaan melengkung dapat terjadi pada twist lock. Twist lock yang sudah melengkung tidak dapat digunakan lagi dan harus diganti dengan yang baru.

Gambar 3.5. Twist Lock yang mengalami pembebanan terdistribusi Keterangan :

Fr = Untuk permukaan sisi kanan Fl = Untuk permukaan sisi kiri

Pada kondisi ideal twist lock mengalami pembebanan yang terdistribusi merata pada kedua permukaannya seperti ditunjukkan oleh gambar 3.5. Jika

Fadly Ahmad Kurniawan Nasution : Analisis Perhitungan Dan Simulasi Tegangan Yang Terjadi Pada Twist Lock Rubber Tired Gantry Crane (RTGC) Kapasitas Angkat 40 Ton Dengan Menggunakan Software Msc. Visualnastran Desktop 2004, 2009.

masing-masing twist lock mendapatkan beban sebesar 10 ton (10000 kg), maka setiap sisi permukaan twist lock mengalami pembebanan sebesar 5 ton (5000 kg). Karena pada saat pengangkatan peti kemas, kedua permukaan twist lock akan mendapatkan pembebanan.

F = m . g

= 5000 kg . 9,81 m/s² F = 49050 N

Dari perhitungan diatas, maka masing masing permukaan twist lock bekerja gaya sebesar 49050 N.

Bending (melengkung) pada twist lock disebabkan oleh beban yang tidak terdistribusi merata pada kedua permukaan twist lock. Salah satu permukaan twist lock mengalami pembebanan yang lebih besar daripada permukaan yang satunya lagi atau hanya satu permukaan saja yang mengalami pembebanan.

Gambar 3.6. Twist lock dengan pembebanan hanya pada satu sisi

Gambar 3.6. menunjukkan bahwa twist lock mengalami pembebanan hanya pada satu permukaan sisinya. Pembebanan ini dapat menyebabkan terjadi bending/melengkungnya twist lock.

Gambar 3.7. Gambar penguraian gaya-gaya penyebab melengkung (Bending) pada Twist Lock

Gambar 3.7 merupakan penguraian gaya-gaya yang menyebabkan terjadinya melengkung pada twist lock. Pada saat twist lock telah dikunci dan memulai pengangkatan, permukaan yang menyentuh peti kemas hanya pada satu sisi saja. Sehingga pembebanan yang seharusnya terdistribusi pada kedua permukaan, hanya ditopang oleh satu permukaan saja (Fl). Ini menyebabkan permukaan Fl menerima gaya dua kali lipat lebih besar, sehingga terjadi bending (melengkung) pada twist lock.

Kita dapat misalkan gaya yang bekerja pada satu sisi tersebut dengan gaya pada batang cantilever.

Gambar 3.8.a. Jarak Pembebanan pada Twist Lock

Gambar 3.8.b. Pembebanan Cantilever pada Twist Lock

Pembebanan pada twist lock dimisalkan dengan menggunakan pembebanan pada batang cantilever dimana salah satu bagiannya adalah fixed joined (Tumpuan mati), sedangkan sisi satunya lagi mendapatkan beban.

Perhitungan gaya-gaya luar pada batang cantilever diperlihatkan seperti pada gambar 3.9 sebagai berikut :

Gambar 3.9. Gaya-gaya luar yang bekerja pada Twist Lock

F = m . g

= 10000 kg . 9,81 m/s² F = 98100 N

∑MB = 0

= F . l – Ml

= 98100 N (0,0953 m) – Ml

Ml = 9348,93 Nm

Untuk menghitung gaya-gaya dalam pada twist lock digunakan gambar 3.10 berikut:

Gambar 3.10. Gaya-gaya dalam yang bekerja pada Twist Lock

Vx = F

Vx = 98100 N

Dengan menggunakan Syarat setimbang : 1. Gaya Normal Fx = 0 => Nx = 0 x = 0 => Nx = 0 x = L => NL = 0 2. Gaya Geser Fy = 0 => -Vx - 98100 = 0 Vx = - 98100 N (Keatas) x = 0 => V0 = -98100 N x = L => VL = -98100 N 3. Momen Lentur (Mx)

MA’ = 0 => 98100 (x) + Mx = 0 Mx = - 98100 (x) x = 0 => M0 = 0

x = L => ML = 9348,93 Nm

Perhitungan Luas Permukaan Yang Mengalami Pembebanan

Gambar 3.11. Dimensi Twistlock yang mengalami tegangan permukaan

Gambar 3.11 merupakan gambar pandangan samping twist lock beserta dimensi yang mengalami tegangan geser. Perhitungan tegangan geser yang terjadi pada twist lock menggunakan persamaan sebagai berikut :

Dimana :

= Tegangan geser yang terjadi v = Resultan internal gaya geser A = Luas permukaan

Untuk menghitung luas permukaan yang mengalami tegangan geser, digunakan metode pendekatan perhitungan luas. Karena bentuk dari permukaan yang tidak persegi sepenuhnya. Perhitungan luas permukaan seperti pada gambar 3.12.

Gambar 3.12. Gambar Pendekatan Perhitungan Luas Permukaan

Luas Permukaan Seluruhnya (Permukaan dianggap berbentuk persegi): = 0,059 m x 0,055 m

= 0,003245 m²

Luas permukaan persegi panjang I kecil yang terdapat pada bagian dasar Twist Lock :

= 0,018 m x 0,002 m = 0,000036 m²

Luas permukaan persegi panjang II : = 0,0185 m x 0,002 m = 0,000037 m²

Karena terdapat pada kedua sisi Twist Lock, maka luas dikali dua = 0,000037 m² x 2

= 0,000074 m²

Luas permukaan III berbentuk segitiga : = ½ x a x t

= ½ x 0,0185 m x 0,006 m = 0,0000555 m²

Karena terdapat pada kedua sisi Twist Lock, maka luas dikali dua = 0,0000555 m² x 2

= 0,000111 m²

Maka Luas permukaan yang sebenarnya adalah : = 0,003245 m² – (0,000074 m² + 0,000111 m²) = 0,00306 m²

Maka :

Gambar 3.13. Koordinat momen inersia Dari gambar 3.13 dapat dihitung titik berat twist lock :

h = 5,9 cm = 0,059 m h/2 = 2,95 cm = 0,0295 m b = 5,5 cm = 0,055 m

Untuk bentuk muka persegi, Persamaan Momen adalah : Ix = ∫ y2 dA Iy = ∫ x2 dA Iz = ∫ r2 dA

Maka untuk pembebanan pada sumbu x didapat : Ix = ∫ y2

dA = 1/12 (b) (h)³

= 1/12 (0,055 m) . (0,059 m)³ Ix = 0,00000094132 m⁴

Titik berat Twist Lock :

Bentuk permukaan pembebanan pada twist lock diasumsikan berbentuk persegi. Maka persamaan titik berat untuk bentuk persegi adalah :

Persamaan tegangan permukaan yang terjadi adalah :

Maka tegangan permukaan yang terjadi pada twist lock adalah :

t= x

Maka didapatkan nilai x = kPa.

Nilai defleksi pada batang cantilever adalah :

Dimana :

= Defleksi yang tejadi

P = Gaya yang bekerja pada cantilever l = Panjang batang

E = Modulus elastisitas I = Momen Inersia

Dari perhitungan diatas, defleksi yang terjadi pada balok adalah sebesar 0,147 mm

Persamaan tegangan Von Mises maksimum minimum adalah :

Dimana _x = _tdan _y = 0

Maka untuk tegangan von Mises maksimum adalah :

Tegangan Von Mises Minimum adalah :

Dari hasil perhitungan diatas, di dapatkan nilai tegangan Von Mises maksimum dan minimum sebagai berikut :

Diagram Mohr terdapat pada Lampiran 2

BAB IV

ANALISA SIMULASI DENGAN MENGGUNAKAN

Dalam dokumen Analisis Perhitungan Dan Simulasi Tegangan Yang Terjadi Pada Twist Lock Rubber Tired Gantry Crane (RTGC) Kapasitas Angkat 40 Ton Dengan Menggunakan Software Msc. Visualnastran Desktop 2004 (Halaman 45-57)