Analisis Gaya-Gaya Dan Tegangan Pada Alat Pengangkut/Penyusun Peti Kemas (Reachstacker) Dengan Variabel Sudut Dan Panjang Lengan Berubah, Beban Tetap

ANALISIS GAYA-GAYA DAN TEGANGAN PADA

ALAT PENGANGKUT/ PENYUSUN PETI KEMAS

(REACHSTACKER) DENGAN VARIABEL SUDUT

DAN PANJANG LENGAN BERUBAH, BEBAN TETAP

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

NIM.060401043

BUDI SATIANO

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur selalu dipanjatkan kepada Allah SWT yang telah

memberikan begitu banyak nikmat. Baik nikmat iman, ilmu, kesehatan dan

nikmat lainnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi yang membahas tentang pembahasan Mekanika Kekuatan Bahan

dimana skripsi ini berjudul “ANALISIS GAYA-GAYA DAN TEGANGAN PADA ALAT PENGANGKUT/PENYUSUN PETI KEMAS

(REACHSTACKER) DENGAN VARIABEL SUDUT DAN PANJANG

LENGAN BERUBAH, BEBAN TETAP ” . skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelasikan masa studi dan memperoleh gelar sarjana di

Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dalam penulisan dan pembuatan skripsi ini penulis banyak mendapatkan

bantuan, arahan dan bimbingan dari berbagai pihak guna menyelesaikan skrisp

ini. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda (Alm) Sukri Amin dan Ibunda

Rosmanizar yang telah memberikan kasih sayangnya, pengorbanannya, perhatian

yang tiada batas serta mendoakan penulis. Uda ison, uda ta yang selalu memberi

motivasi dan dukungannya. Yuli, ummi kalian harus lebih baik dari abang.

2. Bapak Ir. Tugiman K, MT sebagai dosen pembimbing yang telah sabar

dalam membimbing dan banyak memberikan semangat, motivasi, ilmu dan

3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom,

MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik

USU.

4. Ibu Ir. Ida Ariani, MT dan teman-teman di IKTM yang selalu memberikan

semangat dan motivasi penulis dalam menyelsaikan skripsi ini.

5. Seluruh Dosen dan Staff Departemen Teknik Mesin USU yang telah

membantu penulis

6. Teman teman stambuk 2006 yang selalu memberi semangat dan motivasi

tertuma Harun al Rasyid yang telah menjadi teman diskusi .

Penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi

penyempurnaan di masa mendatang.

Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juli 2012

Penulis,

BUDI SATIANO

ABSTRAK

Raechtacker merupakan salah satu alat pengangkut dan pemindah bahan yang digunakan pada pelabuhan petikemas sebagai transportasi penyusunan dan pemindahan petikemas. Reachstacker adalah mobil crane khusus untuk mengangkat dan menyusun petikemas yang digunakan pada terminal petikemas.Karena reachstacker mempunyai peranan penting dalam transportasi pengangkatan pada petikemas dengan intensitas yang tinggi, maka kemungkinan terjadinya kerusakan reachstacker sangat rentan, sehingga perlu penelitian terhadap reachstacker dengan berbagai kondisi pembebanan. Penganalisisan ini dilakukan hanya pada lengan reachstacker dengan berbagai kombinasi sudut dan panjang lengan dengan beban konstan pada keadaan mobil secara diam dan dalam keadaan statis. Perhitungan analisis dilakukan secara superposisi dibagi dalam tiga bagian atau tiga titik. Sehingga dalam perhintungannya kondisi tegangan yang tinggi terjadi pada titik pertama dengan sudut100dengan panjang 15,5 meter dengan nilai tegangangnya sebesar 77396,60 kPa. Dari nilai tegangang dapat di ambil keseimpulan bahwa semakin kecil sudut dan semakin panjang lengan maka nilai tegangan akan semakin besar.

Kata Kunci :Reachstacker, Tegangan, PetiKemas

ABSTRACK

Reachstacker is one of transport tools and material transfer which used on shipping container harbor as a transportation for arranging and transfer shipping container. Reachstacker is a special crane car for lifter and arranger shipping container that used on slipping container terminal. Caused the reachstacker has the important role as the lifter transportation of shipping container with big intensity, possibility of reachstacker damage was susceptible, therefore the research of reachstacker is to be needed with some load condition. The analized build on reachstacker arm only by some angle combination and arm length with constans load at motion less car condition and static condition. Analizing calculation gave in superposition devided on three parts or three points. So in its calculation. The highest strain resulted on 100with length 15,5 meters at first points with strain value 77396,60 kPa. The highest strained condition appeared at first point. The smaller angle on its arms the bigger strained happened, and the longer arms the bigger strained resulted.

DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel Daftar Notasi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1Latar Belakang 1

1.2Tujuan Penelitian 2

1.3Manfaat Penelitian 3

1.4Batasan Masalah 3

1.5Metodologi Penelitian 4

1.6Sistematika Penulisan 4

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1Reachstacker 6

2.2Komponen-Komponen Reachstacker 6

2.2.1 Spreader 7

2.2.2 Lengan/ Boom 7

2.3Spesifikasi Teknis 8

2.3.1 Peti Kemas 9

2.4Cara Kerja Reachstacker 11

2.4.1 Gerakan Mobil 11

2.4.2 Gerakan Lengan/Boom 11

2.4.3 Gerakan Trolley 12

2.4.4 Gerakan Spreader 12

2.5Mekanisme Reachstacker 12

2.5.1 Mekanisme Penggerak 12

2.5.2 Mekanisme Pesawat Angkat 13

2.6Gaya Pada Reachstacker 13

2.7Persamaan Kesetimbangan 16

2.8Gaya dan Momen PadaTumpuan 17

2.9.1 Tegangan Satu Arah (Uniaxial) 21

2.9.2 Tegangan Dua Arah (Biaxial) 26

2.9.3 Tegangan Utama (Principal Stess) 30

2.9.4 Lgkaran Tegangan Mohr Tegangan Utama 34

BAB III : METODE PENELITIAN 36

3.1 Pendahuluan 36

3.2.1 Spesifikasi 36

3.2 Pelaksanaan Penelitian 38

3.3 Urutan Proses Analisis 39

3.3.1 Latar Belakang 39

3.3.2 Studi Literatur 39

3.3.3 Pengumpulan Data 39

3.3.4 Pembahasan 39

3.3.5 Kesimpulan 39

3.4 Penentuan Titik Perhitungan Gaya dan Tegangan 40

3.5 Gaya-Gaya yang Terjadi Pada Reachstacker 40

3.5.1 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x1)42 3.5.2 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x2)43 3.5.3 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x3)44 BAB IV : ANALISA DATA 45

4.1 Analisa Gaya Kesetimbangan Pada Kondisi Idle 45

4.2 Analisa Gaya Pada Lengan Pengangkat 50

4.2.1 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x1) 51

4.2.2 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x1) 56

4.2.3 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x3) 60

4.5 Hasil Perhitungan Keseluruhan 63

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 66

5.1 Kesimpulan 66

5.2 Saran 66

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1 Reachstacker 2. Gambar 2.2 Spreader

3. Gambar 2.3 Lengan Pengangkat

4. Gambar 2.4 Dimensi reachstacker

5. Gambar 2.5 Peti Kemas

6. Gambar 2.6 Gaya-gaya pada reachstacker

7. Gambar 2.7 Gaya-gaya pada mobil reachstacker

8. Gambar 2.8 Gaya-gaya pada lengan reachstacker

9. Gambar 2.19 Gaya-gaya pada reachstacker

10.Gambar 2.10 Gaya-gaya pada batang penyangga

11.Gambar 2.11 Free Body diagram kesetimbangan gaya dan momen

12.Gambar 2.12 Diagram Gaya geser dan momen

13.Gambar 2.13 Diberi gaya tarik

14.Gambar 2.14 Batang dengan penampang miring

15.Gambar 2.15 Lingkaran mohr tegangan satu arah

16.Gambar 2.16 Tegangan pada sebuah batang

17.Gambar 2.17 Lingkaran mohr tegangan satu dua

18.Gambar 2.18 Tegangan umum yang terjadi

19.Gambar 2.19 Lingkaran mohr

20.Gambar 3.1 Dimensi reachstacker

21.Gambar 3.2 Diagram alir penelitian

22.Gambar 3.3 Gaya luar reachstacker pada posisi idle

23.Gambar 3.4 Gaya luar pada lengan posisi idle

24.Gambar 3.5 Gaya luar dan gaya dalam pada lengan reachstacker dengan sudut α

25.Gambar 3.6 Free Body Diagram untuk titik 1(satu)/ x1

26.Gambar 3.7 Free Body Diagram untuk titik 2(dua)/ x2

27.Gambar 3.9 Free Body Diagram untuk titik 3(tiga)/ x3

28.Gambar 4.1 Gaya luar pada lengan posisi idle

30.Gambar 4.3 Gaya luar lengan

31.Gambar 4.4 Verifikasi Sudut

32.Gambar 4.5 Free Body Diagram untuk titik 1(satu)/ x1

33.Gambar 4.6 Free Body Diagram untuk titik 2(dua)/ x2

34.Gambar 4.7 Free Body Diagram untuk titik 3(tiga)/ x3

35.Gambar 4.8 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 11 meter

36.Gambar 4.9 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 11,5 meter

37.Gambar 4.10 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 12 meter

38.Gambar 4.11 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 12,5 meter

39.Gambar 4.12 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 13 meter

40.Gambar 4.13 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 13,5 meter

41.Gambar 4.14 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 14 meter

42.Gambar 4.15 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 14,5 meter

43.Gambar 4.16 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 15 meter

44.Gambar 4.17 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 15 meter

45.Gambar 4.18 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 11 meter

46.Gambar 4.19 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 11,5

meter

47.Gambar 4.20 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 12 meter

48.Gambar 4.21 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 12,5

meter

49.Gambar 4.22 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 13 meter

50.Gambar 4.23 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 13,5

meter

51.Gambar 4.24 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 14 meter

52.Gambar 4.25 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 14,5

meter

53.Gambar 4.26 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 15 meter

54.Gambar 4.27 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 15,5

DAFTAR TABEL

Table 2.1 Ukuran peti kemas standar

Table 4.1 Verifikasi sudut

Table 4.2 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 200- 600 dengan panjang lengan 11 meter

Table 4.3 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 200- 600 dengan panjang lengan 11,5 meter

Table 4.4 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 12 meter

Table 4.5 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 12,5 meter

Table 4.6 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 13 meter

Table 4.7 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 13,5 meter

Table 4.8 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 14 meter

Table 4.9 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 14,5 meter

Table 4.10 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 15 meter

DAFTAR NOTASI

F gaya kN

A luas penampang m2

M momen Nm

I inersia m

x koordinat titik berat x y koordinat titik berat y

N gaya normal kN

V gaya geser kN

W berat kN

m massa kg

g grafitasi ₂

s m

R panjang lengan m

σ tegangan normal Pa

ABSTRAK

Raechtacker merupakan salah satu alat pengangkut dan pemindah bahan yang digunakan pada pelabuhan petikemas sebagai transportasi penyusunan dan pemindahan petikemas. Reachstacker adalah mobil crane khusus untuk mengangkat dan menyusun petikemas yang digunakan pada terminal petikemas.Karena reachstacker mempunyai peranan penting dalam transportasi pengangkatan pada petikemas dengan intensitas yang tinggi, maka kemungkinan terjadinya kerusakan reachstacker sangat rentan, sehingga perlu penelitian terhadap reachstacker dengan berbagai kondisi pembebanan. Penganalisisan ini dilakukan hanya pada lengan reachstacker dengan berbagai kombinasi sudut dan panjang lengan dengan beban konstan pada keadaan mobil secara diam dan dalam keadaan statis. Perhitungan analisis dilakukan secara superposisi dibagi dalam tiga bagian atau tiga titik. Sehingga dalam perhintungannya kondisi tegangan yang tinggi terjadi pada titik pertama dengan sudut100dengan panjang 15,5 meter dengan nilai tegangangnya sebesar 77396,60 kPa. Dari nilai tegangang dapat di ambil keseimpulan bahwa semakin kecil sudut dan semakin panjang lengan maka nilai tegangan akan semakin besar.

Kata Kunci :Reachstacker, Tegangan, PetiKemas

ABSTRACK

Reachstacker is one of transport tools and material transfer which used on shipping container harbor as a transportation for arranging and transfer shipping container. Reachstacker is a special crane car for lifter and arranger shipping container that used on slipping container terminal. Caused the reachstacker has the important role as the lifter transportation of shipping container with big intensity, possibility of reachstacker damage was susceptible, therefore the research of reachstacker is to be needed with some load condition. The analized build on reachstacker arm only by some angle combination and arm length with constans load at motion less car condition and static condition. Analizing calculation gave in superposition devided on three parts or three points. So in its calculation. The highest strain resulted on 100with length 15,5 meters at first points with strain value 77396,60 kPa. The highest strained condition appeared at first point. The smaller angle on its arms the bigger strained happened, and the longer arms the bigger strained resulted.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan transportasi jarak jauh saat ini berkembang sangat pesat.

Hal ini merupakan faktor yang sangat penting sebagai sarana untuk mengangkut

barang-barang yang dibutuhkan manusia yang semakin bervariasi. Untuk

mengangkut barang dalam jumlah yang banyak serta jarak yang terpisah oleh laut,

maka pengangkutan dengan kapal laut merupakan sarana yang paling efektif.

Agar kualitas barang yang diangkut tetap baik, aman dan operasi bongkar muat

lebih cepat, maka dibuatlah suatu wadah barang yang dapat diangkut dari

pelabuhan ke kapal atau sebaliknya yang disebut dengan peti kemas, dimana

wadah tersebut juga dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan

lagi gudang sebagai tempat penyimpanan barang dan dengan demikian dapat

mengurangi biaya pengeluaran.

Kecenderungan untuk memakai peti kemas saat ini semakin tinggi seiring

dengan semakin berkembangnya pertumbuhan ekonomi Indonesia yang terlihat

dari semakin ramainya kegiatan ekspor dan impor dipelabuhan-pelabuhan besar.

Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan suatu pesawat pengangkat yang dapat

mengangkat dan memindahkan peti kemas dari pelabuhan ke kapal atau

sebaliknya dengan gerak dan mobilitas yang baik dan aman.

Salah satu pesawat pengangkat yang digunakan dalam pelabuhan peti

Reachstacker sebagai salah satu mesin pengangkat peti kemas mempunyai

peranan besar untuk kelancaran arus keluar masuk barang di pelabuhan.

Reachstacker digunakan untuk menyusun peti kemas yang akan dimuat ke kapal

dari truck pengangkut peti kemas yang berasal dari penyimpanan sementara peti

kemas. Tegangan yang terjadi pada reachstacker sangat tinggi sehingga

mempunyai intensitas pemakaian yang tinggi dan peranan penting dipelabuhan

maka kemungkinan terjadinya kerusakan harus dapat dicegah dan diminimalisir.

Untuk mencegah terjadinya kerusakan pada reachstacker maka penelitian terhadap

berbagai kondisi pembebanan reachstacker sangat diperlukan.

Setelah sebelumnya dilakukan penelitian yang dilakukan oleh saudara Roni

Hamdani Bako, ST mengenai alat pengangkut/pemindah peti kemas

(reachstacker) dengan judul skripsi ”Analisis Teoritis Kapasitas Angkat Terhadap

Keseimbangan Peralatan Pengangkat Reachstacker Pada Berbagai Kombinasi

Sudut Dan Panjang Lengan Pengangkat”. Dimana dalam pembahasan skripsi

tersebut membahas kesetimbangan gaya, agar tidak terjadi jungkir. Oleh sebab itu,

maka dilakukan lanjutan penelitian tentang gaya dan tegangan yang terjadi pada

reachstacker untuk mendapatkan nilai tegangan maksimum agar tidak terjadi patah atau bengkok pada lengan.

1.2 Tujuan Penelitian

Terdapat beberapa tujuan khusus yang diharapkan dapat dicapai sehubungan

dengan penelitian ini, antara lain :

1. Mengetahui penjabaran gaya-gaya yang terjadi pada lengan

2. Mendapatkan kondisi maksimum (tegangan) yang terjadi pada

reachstacker dengan variasi panjang lengan dan sudut lengan

pengangkat/boom dari peralatan pengangkat pada reachstacker dalam

keadaan diam dengan beban tetap

3. Meminimalisir terjadinya patah pada lengan reachstacker.

1.3 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian diharapkan mengetahui ketahanan reachstacker

sehingga bisa dilakukan pencegahan kerusakan (preventive maintenance),

meminimalisir kerugian, dan mengurangi terjadinya kesalahan operator

(Human Error).

1.4 Batasan Masalah

Peralatan pengangkat reachstacker merupakan salah satu peralatan yang terus

menerus dipakai pada proses bongkar muat peti kemas. Oleh karena itu

kemungkinan terjadi kerusakan juga sangat tinggi dan hal tersebut akan

berpengaruh besar terhadap proses bongkar muat peti kemas tersebut. Untuk

mencegah terjadinya kondisi yang dapat menyebabkan kerusakan fatal pada

reachstacker, maka dibuatlah penelitian yang bertujuan agar dapat meminimalisir

kemungkinan kerusakan terjadi. Penelitian ini difokuskan pada kemampuan

angkat peralatan pengangkat reachstacker untuk mendapatkan titik kritis angkat

lengan dengan beban yang konstan dilihat dari besar sudut dan panjang lengan

Dalam penelitian ini ditetapkan beberapa batasan penelitian, antara lain :

1. Analisis diagram benda bebas gaya-gaya yang terjadi pada lengan reachstacker dalam keadaan statis.

2. Analisis dan perhitungan gaya dan tegangan dalam keadaan statis pada

lengan reachstacker dengan menggunakan perhitungan super posisi, yang

dibagi dalam tiga titik/ bagaian pada setiap sudut dan panjang lengan.

1.5 Metodologi Penelitian

Untuk mendapatkan permasalahan maka dilakukan analisis kapasitas angkat

maksimum pada alat pengangkat reachstacker akibat perubahan panjang lengan

dan sudut lengan pangangkat. Dengan mencari variabel bebas yang terdapat pada

reachstacker yaitu panjang lengan pengangkat, sudut lengan pengangkat, beban.

Setelah medapatkan variabel yang dibutuhkan, kemudian dilakukan analisis

tegangan, perhitungan gaya-gaya dan tegangan dengan variabel sudut dan panjang

lengan berubah, beban tetap pada saat keadaan mobil diam .

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang dilakukan dalam pembuatan skirsi ini adalah

terdiri dari beberapa bab. Pada bab I yang merupakan pendahuluan dimana berisi

tentang latar belakang yang menentukan pengambilan penelitian diaman terdapat

rumusan masalah, tujuan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batsan masalah,

metode penelitian dan sistematika penelitian. Kemudian pada bab II berisi tentang

tinjauan pustaka yang didalam menjelaskan tentang ulasan teori-teori yang

penelitian tentang hal-hal yang ditujukan untuk mencapai tujuan dimana

mencakup dalam segi perencanaan. Di bab IV menjelaskan tentang analisa dan

hasil perhitungan data. Kemudian pada bab V berisi tentang kesimpulan dari

penelitian dan saran untuk kedepannya. Daftar pustaka yang merupakan referensi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada perkembangan teknologi yang begitu pesat saat ini, maka perlu

pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap aktivitas

untuk meningkatkan efisiensi dan daya saing.

Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasi atas dua jenis

yaitu :

1. Pesawat Pengangkat

Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan

memindahkan barang dari suatu tempat ke tempat yang lain yang

jangkauannya relative terbatas.

Contohnya : 1. Crane

2. Reachstacker

3. Lift

2. Pesawat Pengangkut

Pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara

berkesinambungan dan kontinuitas dan juga dapat mengangkut muatan

dalam jarak yang relatif jauh.

Contohnya : 1. Conveyor

2. Lori pengangkut

3. Elevator buah

Pada bab ini, akan dibahas mengenai landasan teori yang berkaitan

2.1Reachstacker

Reachstacker merupakan salah satu tipe pesawat pengangkat dimaksudkan

untuk keperluan mengangkat dan memindahkan barang dari suatu tempat

ketempat yang lain yang jangkauannya relatif terbatas. Reachstacker merupakan

peralatan pemindah bahan yang paling flexibel yang dioperasikan pada terminal

pelabuhan kecil maupun sedang. Reachstacker dapat mengangkut kontainer dalam

jarak dekat dengan relatif cepat dan juga dapat menyusun kontainer pada

gambar 2.1 reachstacker

berbagai posisi tergantung ruang gerak yang ada. Reachstacker terlihat pada

gambar 2.1 dapat mengangkat beban hingga 45 ton

. Terdapat beberapa keterbatasan dalam pengoperasian sudut lengan

pengangkat. Keterbatasan ini menjadi objek kajian penelitian ini.

2.2Komponen-komponen Reachstacker

Terdapat 2 komponen utama pada Reachstacker yaitu :

1. Spreader

2.2.1 Spreader

Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas. Pada spreader inilah terdapat

komponen Twist lock yang berguna untuk mengunci peti kemas sebelum diangkat

spreader terlihat pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Spreader

2.2.2 Lengan / boom

Lengan berfungsi sebagai pengangkat / penyangga beban agar dapat menjangkau

tempat yang tinggi. Lengan reach stacker terlihat pada gambar 2.3

2.3Spesifikasi Teknis

Data teknis reachstacker untuk perhitungan dapat dilihat pada gambar 2.4.

yaitu :

Daya, putaran = 246 kW, 2000 rpm

Tipe boom = 2 seksi teleskopik

Mmaks = Berat kendaraan = 68400 kg

u = jarak maksimum spreader dari tanah = 15 m

l = wheel base = 5,9 m

m = Panjang lengan/ boom(pendek/ panjang) = 9,3/16,0 m

n = Tinggi keseluruhan min = 4,7 m

q = Tinggi keseluruhan max = 18,1 m

o = Lebar keseluruhan,20feet/40feet = 6,04/12,17 m

p = Panjang Keseluruhan dengan lengan = 11,5 m

r = jarak roda terluar = 4,2 m

s = panjang mobil = 8 m

t = jarak titik berat beban ke roda depan = 1,9 m

Gambar. 2.5 dimensi reachstacker

2.3.1 Spesifikasi Peti Kemas

Dalam pengangkutan barang yang melalui dan memakai

transportasi laut dalam jumlah yang besar biasanya menggukan tempat

pengepak barang yang baik dan aman. Peti kemas digunakan untuk wadah/

tempat muatan barang yang akan dipindahkan agar tidak mengalami

kerusakan saat proses pemindahan. Peti kemas mempunyai ukuran standar

yang dipakai oleh hampir semua negara. Badan International Standart

Organization (ISO) telah menetapkan ukuran-ukuran dari peti kemas.

Tabel 2.1 Ukuran peti kemas standar

Peti kemas 20 kaki Peti kemas 40 kaki Peti kemas 45 kaki

Inggris Metrik Inggris Metrik Inggris Metrik

Dimensi luar

Panjang 19' 10½" 6.058 m 40′ 0″ 12.192 m 45′ 0″ 13.716 m

Lebar 8′ 0″ 2.438 m 8′ 0″ 2.438 m 8′ 0″ 2.438 m

Tinggi 8′ 6″ 2.591 m 8′ 6″ 2.591 m 9′ 6″ 2.896 m

Dimensi dalam

Panjang 18′ 10 5/16" 5.758 m 39′ 5 45/64″ 12.032 m 44′ 4″ 13.556 m Lebar 7′ 8 19/32″ 2.352 m 7′ 8 19/32″ 2.352 m 7′ 8 19/32″ 2.352 m Tinggi 7′ 9 57/64″ 2.385 m 7′ 9 57/64″ 2.385 m 8′ 9 15/16″ 2.698 m Bukaan

pintu

Lebar 7′ 8 ⅛″ 2.343 m 7′ 8 ⅛″ 2.343 m 7′ 8 ⅛″ 2.343 m Tinggi 7′ 5 ¾″ 2.280 m 7′ 5 ¾″ 2.280 m 8′ 5 49/64″ 2.585 m Volume 1,169 ft³ 33.1 m³ 2,385 ft³ 67.5 m³ 3,040 ft³ 86.1 m³ Berat kotor 52,910 lb 24,000 kg 67,200 lb 30,480 kg 67,200 lb 30,480 kg Berat kosong 4,850 lb 2,200 kg 8,380 lb 3,800 kg 10,580 lb 4,800 kg Muatan bersih 48,060 lb 21,800 kg 58,820 lb 26,680 kg 56,620 lb 25,680 kg

Source :

2.4Cara Kerja Reachstacker

Reachstacker bekerja dengan mekanisme angkat dengan cara memanjang/

meninggikan lengan pengangkat lalu memindahkan petikemas dengan mekanisme

mobil ke tempat lain.

Adapun cara kerja dari Reachstacker ini dapat dibagi atas tiga gerakan

yaitu :

1. Gerakan mobil

2. Gerakan lengan/boom

3. Gerakan trolley

4. Gerakan Spreader

2.4.1 Gerakan Mobil

Gerakan mobil ini adalah gerakan reachstacker untuk pindah dari suatu

tempat ketempat lain. Reachstacker bergerak seperti gerakan mobil pada

umumnya. Reachstacker memiliki 6 buah ban karet yang terdiri dari 2 buah ban

pada bagian belakang dan 4 buah ban dibagian depan. Roda pada reachstacker

digerakkan oleh putaran yang berasal dari mesin.

2.4.2 Gerakan Lengan/boom

Gerakan lengan/boom ini adalah gerakan angkat dan turun lengan serta

gerakan memanjang dan memendek lengan secara bersamaan sehingga lengan

dapat mengangkat dan menurunkan peti kemas sampai pada ketinggian tertentu.

Gerakan lengan ini memiliki sudut tertentu terhadap bidang datar yang

2.4.3 Gerakan Trolley

Gerakan trolley ini adalah gerakan untuk memutar spreader dan

menyeimbangkan petikemas agar selalu dalam keadaan tegak, yang berarti

memutar peti kemas sehingga peti kemas dapat dengan tepat disusun secara

bertingkat.

2.4.4 Gerakan Spreader

Gerakan spreader ini adalah gerakan untuk memanjang dan memendekkan

spreader sehingga dapat disesuaikan untuk mengangkat peti kemas. Spreader

dapat memanjang dengan menggunakan daya hidrolik. Spreader dapat memanjang

dengan panjang 40 feet dan 20 feet desesuaikan dengan standar internasional

ukuran peti kemas.

2.5 Mekanisme Reachstacker

Reachstacker mempunyai beberapa mekanisme dalam melakukan kerja

sebagai satu kesatuan dari mesin pengangkat. Beberapa mekanisme bersinergi

menjadikan reachstacker dapat bergerak mengangkat sekaligus berjalan. Berikut

merupakan mekanisme yang terdapat pada reachstacker yaitu :

1. Mekanisme penggerak

2. Mekanisme Pengangkat

2.5.1 Mekanisme Penggerak

Mekanisme penggerak merupakan salah satu mekanisme yang digunakan

Mekanisme ini menggunakan roda karet untuk bergerak berpindah. Untuk

menggerakkan roda diperlukan daya. Daya didapatkan dari hasil pembakaran

yang terjadi pada motor diesel dan disalurkan melalui sistem transmisi.

2.5.2 Mekanisme Pesawat Angkat

Mekanisme pesawat angkat adalah salah satu mekanisme yang digunakan

untuk mengangkat atau menurunkan peti kemas ketingkat yang lebih tinggi. Peti

kemas disusun menjadi beberapa tingkat. Hal ini diperlukan untuk menghemat

tempat di pelabuhan. Peti kemas diangkat dengan menggunakan lengan

penyangga hidrolik. Lengan penyangga ini akan memanjang atau memendek saat

proses pengangkatan. Boom juga akan memanjang/ memendek pada saat

mekanisme angkat. Mekanisme ini sangat mengutamakan sistem hidrolik untuk

kemampuan mengangkat peti kemas. Adapun elektro motor digunakan hanya

untuk menggerakkan spreader agar peti kemas selalu dalam keadaan seimbang.

2.6 Gaya Pada Reachtacker

Pada dasarnya gaya yang terjadi akibat adanya suatu perlakuan baik itu

secara diam ataupun bergerak. Reachstacker yang merupakan alat pengangkat

beban dimana banyak terdapat gaya-gaya yang bekerja pada mobil reachstacker,

lengan/boom reachstacker, penyangga hidrolik pada lengan reachstacker. Dimana

gaya-gaya yang terjadi pada reachstacker yang nantinya akan menimbulkan

[image:30.595.149.446.93.284.2]

Gambar. 2.7 gaya-gaya pada reachstacker

Gambar. 2.8 gaya-gaya pada mobil reachstacker

W

₂

W

₁

W

₃

W

₄

4

N

_F

F

_bx

F

_by

2

N

_R

F

_Rear

W

₂

W

₁

F

_ay [image:30.595.82.468.355.648.2]

[image:31.595.84.457.69.210.2]

Gambar. 2.9 gaya-gaya pada lengan raechstacker

Gambar.2.10 gaya-gaya pada batang penyangga

1. Bagian mobil reachstacker

Bagian mobil reachstacker merupakan bagian yang menopang seluruh

komponen yang ada. Pada mobil reachstacker terdapat gaya gaya yang secara

langsung mempengaruhi kestabilan dari seluruh komponen pada reachstacker.

Gaya gaya yang terjadi meliputi gaya normal yang ada pada bagian roda seperti

W

₃

F

_c

F

_ay

F

_ax

W

₄

b

c

���

��� ���

��� ���

[image:31.595.139.461.241.549.2]

pada gambar 2.8. Bila gaya normal yang terjadi pada masing masing roda bernilai

negatif itu berarti terjadi jungkir atau tidak seimbang pada reachstacker.

2. Bagian lengan/ boom

Bagian lengan pengangkat memiliki dua posisi tumpuan yaitu titik a dan

titik c. adapun gaya lain yang terjadi berupa gaya yang berasal dari berat lengan

penyangga itu sendiri maupun yang berasal dari berat peti kemas dan komponen

pengangkat spreader dan trolley. Gambar 2.9 menunjukkan gaya yang terjadi

pada lengan/ boom pengangkat

3. Bagian penyangga hidrolik

Bagian penyangga hidrolik merupakan batang dua gaya. Gaya yang terjadi

sama besar dan berlawanan arah. Sudut yang terjadi pada lengan penyangga

hidrolik dengan permukaan tanah disebut sudut β. Gambar 2.10 menunjukkan

diagram gaya yang terjadi pada lengan penyangga hidrolik

2.7 Persamaan Keseimbangan

Persamaankeseimbanganpada reachstacker merupakan hal yang paling

utama diketahui sebelum melakukan analisis menyeluruh tentang mekanisme gaya

yang terjadi.

Dengan menggunakan rumus dasar gaya yaitu :

F = m • a (1.1)

Dimana : F = gaya (N)

m = massa (kg)

dapat ditentukan suatu persamaan keseimbangan benda bebas yang menjadi dasar

bagi analisis keseimbangan pada reachstacker.

Pada saat reachstacker berjalan dangan mengangkat beban maka persamaan

keseimbangan yang dapat digunakan untuk komponen sumbu x yaitu :

∑ _{Fx = m • ax}

dimana ax merupakan percepatan yang terjadi pada reachstacker yang

sedang bergerak. Untuk komponen gaya pada sumbu y digunakan rumus

∑ Fx = 0;

∑ Fy = 0;

∑ M = 0

Nilai 0 disebabkan karena perubahan percepatan yang terjadi pada gerakan

vertical reachstacker sangat kecil sehingga bisa diabaikan.

2.8 Gaya dan Momen Pada Tumpuan

Ketika suatu batang dibebani dengan gaya atau momen, tegangan internal

terjadi pada batang. Secara umum, terjadi tegangan normal dan tegangan geser.

Untuk menentukan besarnya tegangan-tegangan ini pada suatu bagian atau titik

tersebut dan menentukan besarnya resultan pada tumpuan dapat menggunakan

persamaan-persamaan kesetimbangan.

Berikut ini adalah contoh analisa 1 dimensi arah x untuk menentukan arah

P

RAx

[image:34.595.184.442.81.286.2]

RAy RBy

Gambar. 2.11 Free Body Diagram kesetimbangan gaya dan momen

Dari diagram benda bebas diatas akan didapatgaya–gaya reaksi yang

bekerja pada tiap tumpuan yangterlihat pada persamaan dari gambar 2.11 :

∑�� = 0

�� − ���(�) = 0

��� (�) = ��

���

=

��_�

∑�� = 0

���+ ���− � = 0

��� =� − ���

��� =� −

��

�

���

=

��

�

Persamaan momen untuk batasan0 ≤ � ≤ �

A B

a b

���

�_��

∑� = 0

� − ���(�) = 0

� = �_��(�)

� = �� � (�)

Dan untuk persamaan gaya geser diperoleh :

∑�� = 0

���− � = 0

� = �_��

� =

��

�

Sedangkan persamaan momen untuk batasan� ≤ � ≤ �

∑�� = 0

�+�(� − �)− �_��(�) = 0

� = �_��(�)− �(� − �)

v M

x

Nx

�_�� Nx

M

x

a _v

�_��

� =

��

�

(�)− �(� − �)

Dan untuk persamaan gaya geser diperoleh :

∑�� = 0

���− � − � = 0

� = �_�� − �

� =

��

�

− � =−

��

�

Dari hasil penurunan persamaan diatas untuk momen dan gaya geser akan

didapat bentuk diagram untuk masing-masing persamaan momen dan gaya geser

dimana gambar yang dihasilkan berdasarkan bentuk dari diagram benda bebas

[image:36.595.175.407.430.700.2]

pada gambar 2.12 :

Gambar 2.12 Diagram gaya geser dan momen lentur

�� � �� � �� �(�) − + ��� ��� ���

A B

L

a b

2.9 Tegangan

Konsep paling mendasar dalam mekanika bahan adalah tegangan dan

regangan. Dalam konsep ini dapat diilustrasikan dalam bentuk meninjau sebuah

batang yang mengalami gaya . Batang adalah sebuah element struktural lurus

yang mempunyai penampang konstan diseluruh panjangnya. Gaya aksial adalah

beban yang mempunyai arah sama dengan sumbu elemen, sehingga

mengakibatkan terjadinya tarik atau tekan pada batang. Tegangan dapat

didefinisakan sebagai tahanan terhadap gaya-gaya luar. Ini diukur dalam bentuk

gaya yang ditimbulkan persatuan luas. Tegangan yang tejadi dalam sistem suatu

benda dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori, yakni Tegangan Normal

(Normal Stress) dan Tegangan Geser (Shear Stress). Tegangan normal adalah

tegangan yang mempunyai arah yang tegak lurus permukaan potongan. Jadi

tegangan normal dapat berupa tarik atau tekan. Sedangkan untuk tegangan geser

adalah tegangan yang bekerja sejajar terhadap permukaan potongan.

Sebuah benda yang mendapat pembebanan, maka benda tersebut mendapat

gaya yang diperoleh dari luar yang disebut dengan gaya luar. Gaya luar yankni

yang terdiri dari gaya berat, gaya reaksi dan gaya yang diberikan (load).

Sedangkan gaya yang diperoleh dari dalam disebut gaya dalam. Gaya dalam

terdiri dari gaya normal, gaya geser dan momen lentur.

2.9.1 Tegangan Satu Arah (Uniaxial)

Tegangan uniaxial terjadi jika suatu batang yang mendapat gaya dan tegngan yang terjadi hanya satu arah saja. Keadaan tegangan ini terjadi pada suatu

Q

θ

dianggap bahwa tegangan berbagi rata diseluruh penampang . pada suatu elemen

[image:38.595.175.440.164.240.2]

luas yang normalnya searah sumbu x bekerja tegangan normal.

Gambar. 2.13 batang yang mendapatkan gaya tarik,

Dari gambar 2.14 dapat diambil sebuah kesimpilan dalam menentukan formula

untuk mencari nilai suatu tegangan yang terjadi pada suatu batang. Persamaan

formula tersebut adalah

�

=

�_�

dimana:

σ

= tegangan (N/m2) F = gaya (N)

A = luas penampang (�2)

Tegangan Satu Arah Dengan Penampang Miring.

Jika pada batang yang berpenampang miring mendapat gaya dengan satu

arah terhadap sumbu x, dimana tegangan terjadi hanya satu arah maka tegangan

maksimum yang terjadi pada batang dengan sisi miring tersebut dapat diperoleh

dari persamaan dengan menjabarkan tegangan pada gambar

A

F F

A

S F

[image:39.595.168.382.93.200.2]

θ

Gambar. 2.14 batang dengan penampang miring

Persamaan keseimbangannya untuk tegangan maksikmal pada tegangan satu arah

dengan penampang miring :

untuk menetukan nilai �_�dapat kita cari dari :

����= �� ��

�� = �� ����

maka untuk mendapatkan persamaan tegangan normal :

�� �� − �� �� cos θ = 0

�� �� = �� �� cos θ

�� �� = �� (�� cos θ) cos θ �� =�� ���2θ

Jadi persamaan untuk tegangan maksimal satu arah dengan penampang miring

adalah

��= �� �����θ θ

�� ��

�� �����θ �� ��

�� ��

�� ������

�

�� � ��

Untuk menentukan nilai tegangan geser yang terjadi pada penampang batang yang

mendapat tegangan satu arah. Maka dapat dicari persamaan untuk tegangan

gesernya :

���� +���� ����= 0

���� =−���� ����

���� =−���� ��������

�� =−����������

Melalui persamaan Cosinus diketahui bahwa :

���2� = 2��������

�������� = 1

2 ���2�

Maka, didapatkan persamaan tegangan tarik sebagai berikut.

�� = ����������

�� = ���_������

Persamaan lingkaran mohr Dimana : cos2 θ = ½ (1 + cos 2 θ)

sin2 θ = ½ (1 - cos 2 θ)

sin θ cos θ = ½ sin2 θ

maka : �_� =�_� ���2 2θ =�_� (

1 2 +

1

2 cos 2θ)

�� =�₂� +�₂� cos 2θ (1)

�� = �₂� ���2� (2)

( �� − ��

2 )

( �� 2 )

�

O M

B

B’

2� ��

��

�� �

Maka �2=�_�2+ �_�2 pada penumlahan yang sama sehingga akan

menghasilkan :

(�_�− �₂� )2 =(�₂� cos 2θ)2

�� = �₂� ���2�

(�_�− �� 2 )2

_{+ �}

� =(�₂� cos 2θ)2 + (�₂� sin 2θ)2

(�_�− �₂� )2 + �_�=( �₂� )2 (x-a)2 + y2 = r2 ,

[image:41.595.109.483.83.702.2]

persamaan lingkaran

Gambar .2.15 lingkaran mohr tegangan satu arah

Untuk mendapatkan tegangan optimasi/maksimum, dengan persyaratan dimana :

���

�� = 0

� �� �

��

2 +

��

2 cos 2θ�= 0

0-2 ���

2 sin 2θ�= 0

- (�_�sin 2θ)=0

sin 2θ = 0

��

Θ = 0

Θ = 0, 90, 180

Tegangan maksimum

���� =�� +��′

Sehingga �_� maksimum pada Θ = 0

�� =�₂� +�₂� cos 2θ

�� =�₂� +�₂� (1)

�����= ��

Begitu pun untuk sudut 180 dan 360

2.9.2 Tegangan Dua Arah (Biaxial)

Berpijak pada gambar 2.14, dimana sebuah batang mendapat gaya dan titik

a

b c

[image:43.595.92.521.153.339.2]

titik C pada gambar. 2.14 diperbesar untuk penjabaran tegangan yang terjadi dua arah.

Gambar.2.16 tegangan pada sebuah batang

Dengan menggunakan hubungan giniometri :

cos2 θ = ½ (1 + cos 2 θ)

sin2 θ = ½ (1 - cos 2 θ) sin θ cos θ = ½ sin2 _θ

Dari gambar 2.16 didapat persamaan untuk mencari nilai suatu tegangan yang

terjadi pada suatu batang dua arah. Maka persamaan yang didapat:

�� ��� − �� ��� cos θ - �� ��� sin θ =0 �� ��� =�� ��� cos θ + �� ��� sin θ

�� ��� = ��(��� cos θ) cos θ + ��(��� sin θ) sin θ ���= �� cos2θ + �� sin2θ

��= 1₂ (�� + ��) + 1₂ (�� − ��) cos 2θ

Jadi persamaan untuk menetukan tegangan maksimal pada tegnagan dua arah

adalah x n θ �� �� θ ���� �� ��� �� �����θ �� ������ �� ��� θ �� ������ �� �����θ �� ��� a

b c

��= �_� (�� + ��) + �_� (�� − ��) cos 2θ

Untuk menentukan nilai tegangan geser yang terjadi pada penampang batang yang

mendapat tegangan dua arah. Maka dapat dicari persamaan untuk tegangan

gesernya :

���� − �� ��� sin θ + �� ��� cosθ =0 ���� = �� ��� sin θ - �� ��� cosθ

���� =��(��� cos θ) sin θ - ��(��� sin θ) cos θ ���� = (�� − ��) sin θ cos θ

�� = �_� (�� − ��) sin 2θ Persamaan lingkaran Mohr

��= 1₂ (�� + ��) + 1₂ (�� − ��) cos 2θ

�� +1₂ (�� + ��) = 1₂ (�� − ��) cos 2θ (1)

�� = 1₂ (�� − ��) sin 2θ (2)

Dilakukan penjumlahan antara persamaan I dan II dan kemudian di kuadratkan.

�� +1₂ (�� + ��) = 1₂ (�� − ��) cos 2θ

( �_� + 1

2 (�� + ��)2 + ��2 = ( 1

2(�� − ��) ��� 2�)2+ ( 1

2 ��� − ������ 2�)2

( �_� + 1₂ (�_� + �_�)2 + �_�2= ( �� −��

2 )2

( x - a )2 + ( y - b )2 = r2

( x - a )2 + ( y )2 = r2

( �� − ��

2 )

( �� + ��

2 )

( �_�)

�

B M

E

E’

O _2� ��

[image:45.595.169.454.154.443.2]

( �_�) �� �

Gambar .2.17 lingkaran mohr tegangan dua arah

��= 1₂ (�� + ��) + 1₂ (�� − ��) cos 2θ

OC = OM + MC’ cos 2�

�� = 1₂ (�� − ��) sin 2θ

CC’ = MC sin 2�

Untuk mendapatkan tegangan optimasi/maksimum, dengan persyaratan dimana :

���

�� = 0

�

�� � (�� + ��) + 1

2 (�� − ��) ��� 2��= 0

0-2 ��� −��

2 sin 2θ�= 0

- ��_� − �_��sin 2θ =0

sin 2θ = 0

Θ = 0, 180, 360

Tegangan geser maksimum

���

�� = 0

� �� �

1

2 (�� − ��) ��� 2��= 0

2 ���−��

2 cos 2θ�= 0

cos 2θ =0

Θ = 90, 270,

2.9.3 Tegangan Maksimum/Utama (Pricipal Stress Maximum)

Tegangan maksimum atau minimun pada suatu batang dapat digambarkan

pada sebuah elemen yang mendapat beban seperti pada gambar 2.14. Dimana

penjabaran tegangan yang terjadi dapat diuraikan sehingga nantinya memdapatkan

persamaan minimum dan maksimun untuk mencari nilai suatu tegangan. Pada

prinsipnya, tegangan maksimum atau minimum dapat dicari menggunakan

lingkaran morh. Dimana lingkaran tegangan mohr sangat luas dipergunakan

dalam praktek transformasi tegangan. Ordinat dari sebuah titik pada lingkaran

didapat σ1 merupakan tegangan maksimum sedangkan σ2 merupakan tegangan

minimum. Sehingga akan dijabarkan tegangan-tegangan yang terjadi, sehingga

untuk mendapatkan persamaan agar lebih mudah.

Gambar.2.18 tegangan umum yang terjadi

Dari gambar 2.18 dimana :

dAx = ��_� cos θ dAy = ��_� sin θ 2 τxy dA cos θ sin θ

sehingga persamaan pada �_� ��_�

�� ��� - σx dAxcos θ - σy dAy sin θ + 2 τxy dA cos θ sin θ =0 �� ���= σx dAxcos θ + σy dAy sin θ - 2 τxy dA cos θ sin θ

�� ฀฀฀ = σx (฀฀฀ cos θ) cos θ + σy (฀฀฀ sin θ)sin θ - 2 τxy ฀฀฀ cos θ sin θ

฀฀ = σx cos2θ + σy sin2θ - 2 τxy cos θ sin θ

฀฀ ฀฀฀ - σx dAx sin θ + σy dAy cos θ - τxy d฀฀ ( cos2θ - sin2θ)=0

฀฀ ฀฀฀= σx d฀฀cos θ sin฀ + σy d฀฀ sin θ cos฀ - τxy dA( cos2θ + sin2θ)

฀฀ = ( σx - σy ) sin θ cos฀ + τxy ( cos2θ + sin2θ) ฀฀ = ½ ( σx - σy ) sin 2θ + τxy cos 2θ

Persamaam lingkaran Mohr

฀฀ = ½ ( σx + σy ) +½ ( σx - σy ) cos 2θ - 2 τxy sin 2θ

฀฀ + ½ ( σx + σy ) =½ ( σx - σy ) cos 2θ - 2 τxy sin 2θ (1) ฀฀ = ½ ( σx - σy ) sin 2θ + τxy cos 2θ

(2)

Dilakukan penjumlahan antara persamaan I dan II dan kemudian di kuadratkan.

{( ฀_฀ + ½ ( ฀_฀ + ฀_฀ ) }2 + ฀_฀2 =

(1

2(฀฀ − ฀฀)฀฀฀2฀− 2฀฀฀ ฀฀฀2฀) 2_{+ {}1

2 (฀฀ − ฀฀)฀฀฀2฀+ ฀฀฀ ฀฀฀2฀}2

( ฀_฀+ 1

2 (฀฀ − ฀฀) 2 ₊ ฀

฀2 =( ฀฀−₂฀฀ )2 + 2฀฀฀2

( x - a )2 + ( y - b )2 = r2( x - a )2 + ( y )2 = r2

Sehingga Tegangan Tarik Utama Maximum adalah :

฀฀฀฀= �฀฀+฀฀

2 �+�

฀฀−฀฀

2 �฀฀฀2฀−2฀฀฀฀฀฀2฀

= �฀฀+฀฀ 2 �+�

฀฀−฀฀

2 �

฀฀฀2฀

฀฀฀2฀−2฀฀฀

฀฀฀2฀ ฀฀฀2฀

= �฀฀+฀฀ 2 �+�

฀฀−฀฀

2 � −2฀฀฀฀฀฀฀

= �฀฀+฀฀ 2 �+�

฀฀−฀฀

2 � −2฀฀฀�

฀฀฀

฀฀−฀฀�

฀฀฀฀=฀฀ + ฀฀

2 +��

฀฀− ฀฀

2 �

2

฀฀฀฀= ฀฀ + ฀฀

2 − ��

฀฀− ฀฀

2 �

2

+ ฀2_฀฀

sehingga terbentuk persamaan tegangan von mises masksimum

minimum tegangan:

฀1,2 = ฀฀ + ฀฀

2 ±��

฀฀− ฀฀

2 �

2

+ ฀2_฀฀

Untuk mendapatkan tegangan optimasi/maksimum, dengan persyaratan dimana :

฀฀฀

฀฀ =0

Kemudian ฀_฀ dideferensialkan terhadapat θ

maka d฀_฀ /dθ = 0

฀฀฀

฀฀ = ½ ( ฀฀+ ฀฀ ) +½ ( ฀฀−฀฀ ) ฀฀฀2฀ − 2฀฀฀฀฀฀2฀ ฀_฀฀′

฀฀ = −

฀฀−฀฀

2 (2sin2฀) + 2฀฀฀฀฀฀2฀ = 0 −( ฀_฀−฀_฀ )฀฀฀2฀ − 2฀_฀฀฀฀฀2฀= 0

tan2฀= 2฀฀฀ (฀_฀−฀_฀)

Tegangan geser maksimum

฀฀฀

฀฀ =0 ฀

฀฀ ( ½ ( ฀฀−฀฀ ) ฀฀฀2฀ + ฀฀฀ ฀฀฀2฀) =0

2 �฀฀−฀฀

cot2฀= 2฀฀฀ (฀_฀−฀_฀)

Sehingga Tegangan Geser Maximum Utama adalah :

฀฀฀฀= �฀฀−₂ ฀฀�฀฀฀2฀+฀฀฀฀฀฀2฀

=

�

฀฀−฀฀

2

�

฀฀฀2฀

฀฀฀2฀

+

฀

฀฀

฀฀฀2฀

฀฀฀2฀

=

�

฀฀−฀฀ 2

� �

�฀฀−₂฀฀�

฀_฀฀

�

+

฀

฀฀

฀฀฀฀=��฀฀−₂฀฀�

2

+

฀

_฀฀2

2.9.4 LingkaranMohr Tegangan Utama

Lingkaran mohr untuk tegangan utama dibentuk dari persamaan dasar dari

lingkaran dengan menjumlahkan persamaan pada tegangan tarik utama dan

tegangan geser utama.Persamaan yang diperoleh merupakan dasar untuk

membentuk lingkaran.Tegangan maksimum dan minimum dapat dihitung melalui

perhitungan untuk titik terjauh pada lingkaran sepanjang sumbu x dan tegangan

tarik utama minimum dapat dihitung melalui penentuan titik terdekat pada sumbu

[image:50.595.119.372.159.324.2]

x. Persamaan – persamaan tersebut dapat dilihat pada lingkaran mohr pada

gambar 2.19.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1.Pendahuluan

Dalam Bab ini berisikan metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan

permasalahan pada skripsi ini.Secara umum metodologi yang digunakan dalam

skripsi ini menjabarkan pembagian titik hitung, dimana titik-titik tersebut sebagai

acuan perhitungan data. Kasus yang terjadi di pada lengan reachstacker biasanya

terdiri dari human error. Oleh karena itu metologi perhitungan ini digunakan

untuk mencari tegangan maksimum yang terjadi.

Dalam skripsi ini dilakukan studi kasus perhitungan tegangan pada lengan

reachstacker dalam keadaan statis ,dimana data dapat diketahui pada pembahassan

selanjutnya.

3.2.Studi Kasus 3.2.1.Spesifikasi

Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah mobil crane peti kemas atau

reachstacker . Adapun data spesifikasi sebagai berikut:

Daya, putaran = 246 kW, 2000 rpm

Tipe boom = 2 seksi teleskopik

Mmaks = Berat kendaraan = 68400 kg

u = jarak maksimum spreader dari tanah = 15 m

l = wheel base = 5,9 m

m = Panjang lengan/ boom(pendek/ panjang) = 9,3/16,06 m

o = Lebar keseluruhan,20feet/40feet = 6,04/12,17 m

p = Panjang Keseluruhan dengan lengan = 11,5 m

r = jarak roda terluar = 4,2 m

s = panjang mobil = 8 m

t = jarak titik berat beban ke roda depan = 1,9 m

[image:52.595.76.565.81.755.2]

3.2Pelaksanaan Penelitian

Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan berurutan dan

[image:53.595.152.474.154.710.2]

sistematis,seperti ditunjukkan pada gambar 3.2

Gambar 3.2 diagram alir penelitian

SELESAI

KESIMPULAN

Ya Tidak

START

Indentisifikasi masalah dan menetapkan tujuan l

STUDI AWAL:

Studi literatur

PENGUMPULAN DATA:

- Kapasitas angkat

- Panjang Lengan

Analisa data

- Gaya Normal

- Gaya Geser

3.3. Urutan Proses Analisis

Untuk melakukan analisis pada skripsi ini, maka dibuat urutan proses agar dalam

pengerjaan tugas akhir ini dapat berjalan baik. Urutan ini dilakukan oleh penulis dimulai

dari awal hingga pembahasan tentang materi tugas akhir ini.

3.3.1 Latar Belakang

Latar belakang yang didalamnya mencakup titik awal sebagai identifikasi

masalah pada bahasan skripsi ini. Sehingga latar beakang ini akan menjadi

pembahasan.

3.3.2 Studi Literatur

Untuk mendapatkan informasi yang berkenaan dalam penyelesaian

masalah ini, maka dilakukan studi literatur.Informasi berkenaan masalah ini

diperoleh dari buku-buku dan jurnal-jurnal yang berhubungan dengan skripsi ini

secara umum yang diperoleh dari berbagai sumber.

3.3.3 Pengumpulan Data

Data data yang didapat maka dikumpulkan untuk dilakukan pengolahan

yang selanjutnya akan dilakukan analisa perhitungan

3.3.4 Pembahasan

Dari hasil analisis,beban yang diberikan pada sistem perpipaan, dapat

ditentukan apakah beban yang diterima melebihi dari batas yang diijinkan atau

tidak. Adapun proses pengerjaan dinyatakan dalam diagram alir sebagai berikut.

3.3.5 Kesimpulan

setelah analisa dilakukan dan kemudian ditetntukan kesimpulan akhir

3.4 Penentuan Titik Perhitungan Gaya Dan Tegangan

Pada pembahasan lengan reachstacker dimana akan dibagai dalam tiga

titik. Titik-titk ini sebagai acuan perhitungan tegangan, gaya dan data nilai

lainnya. Sehingga dalam setiap panjang yang akan dihitung,maka terbagi oleh tiga

titik. Berikut ini adalah pembagian titik dan gambar free diagram body

keselurahan lengan. Dimana, nanti akan dipecah dalam tiga bagian sehingga

dilakukan perhitungan secara super posisi.

3.5 Gaya Gaya Yang Terjadi Pada Reacshtacker

Pada reachstacker dalam keselurahannya akan di tentukan gaya gaya yang

terjadi. Baik itu meliputi gaya luar, gaya dalam. Gaya luar meliputi dari gaya

berat, gaya reaksi, dan gaya yang diberikan (load), sedangkan gaya dalam yang

terjadi pada reachstacker meliputi gaya normal (N), gaya geser (V), momen (M).

berikut ini adalah gabar dari gaya gaya yang terjadi pada reachstacker baik secara

[image:55.595.134.453.528.711.2]

kjeseluruhan maupun secara terpisah.

Gambar 3.3 Gaya luar reachstacker pada posisi idle

W

₂

W

₁

W

₃

���� ���� ��� �3 �4 �� �� �� α α α x1 α

�4cos α

�4sin α

�3sin α

[image:56.595.134.517.89.296.2]

������α �����α ������α ������α α α α α ��

Gambar 3.4 Gaya luar lengan pada posisi idle

Gambar 3.5 gaya luar dan gaya dalam pada lengan reachstacker dengan sudut α

W₃ W₄ ��� R₃ R₁ R₂ ��� _�� y x y1

����cos α

����cos α

����sin α ����sin α

�3cos α

β

[image:56.595.49.538.151.668.2]

�1 α �� �� �� α α ������α ������α ������α ������α A �� α α

3.5.1 Tegangan Dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (X1)

Pada titik pertama ini (X1) dimana menghasilkan bentuk free diagram

body sebagai berikut. Persamaan yang didapat pada digram body ini nanti akan menjadi persamaan untuk menghiung gaya pada titik satu (X1). Dimana skala

pada titik satu ini berada antara titik 0 sampai pada titik penumpu lengan hidrolik

[image:57.595.47.401.278.562.2]

yaitu 0 < x1 < 3,15.

Gambar 3.6 free body diagram untuk titik 1 (satu)/ x1

Keterangan :

x1 adalah nilai rata-rata dari 0 < x1 < 3,15(m) VA adalah gaya geser (N)

NA adalah gaya Normal (N)

MA adalah momen inesrsia (Nm)

y

x

�′

�′

�2 �1 α �� �� �� α α ������α ������α ������α ������α A α α α α �� �� ���

3.5.2 Tegangan Dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Dua (X2)

Pada titik kedua ini (X2) dimana menghasilkan bentuk free diagram body

sebagai berikut. Persamaan yang didapat pada digram body ini nanti akan menjadi

persamaan untuk menghiung gaya pada titik dua (X2). Dimana skala pada titik dua ini

berada antara titik pada titik penumpu lengan hidrolik sampai pada setengah dari

panjang lengan yaitu 3,15 < x2 <

[image:58.595.63.526.287.646.2]

1 2l.

Gambar 3.7 free body diagram untuk titik 2 (dua)/ x2 α y x �1 �1 β

����sin α

���� cos α

����sin α

����cos α ����

�3 �1 α α �� �� �_� α α ������α ������α ������α ������α A α α α α �3

�3���α

α

�3���α �2

��

��

Keterangan :

x2 adalah 3,15 < x2 <

1 2l(m) VA adalah gaya geser (N)

NA adalah gaya Normal (N)

MA adalah momen inesrsia (Nm)

3.5.3 Tegangan Dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Tiga (X3)

Pada titik ketiga ini (X3) dimana menghasilkan bentuk free diagram body

sebagai berikut. Persamaan yang didapat pada digram body ini nanti akan menjadi

persamaan untuk menghiung gaya pada titik tiga (X3). Dimana skala pada titik

tiga ini berada antara titik pada setengah dari panjang lengan sampai ujung

panjang lengan yaitu 1

[image:59.595.73.565.382.741.2]

2 l < x3<.l

Gambar 3.8 free body diagram untuk titik 3 (tiga)/ x3 α y x �1 �1 β

����sin α ����sin α

���� ���α

Keterangan :

x3 adalah

1

2l < x3 < l (m) VA adalah gaya geser (N)

NA adalah gaya Normal (N)

BAB IV ANALISA DATA

Pada bab ini akan dibahas perhitungan dan analisis gaya luar dan

kesetimbangan mekanisme pengangkat yang terjadi pada reachstacker. Terdapat

banyak kondisi yang dialami oleh mesin pengangkat reachstacker, oleh karena itu

diambil kondisi yang mewakili seluruh kerja dari reachstacker tersebut. Kondisi

kerja yang terjadi pada reachstacker dibagi atas 6 kondisi. Keenam kondisi ini

diasumsikan karena jumlah tingkat dari peti kemas yang bisa diangkat oleh

reachstacker adalah 5 tingkat peti kemas ditambah satu kondisi idle.

4.1 Analisis Gaya Kesetimbangan Pada Kondisi Idle

Kondisi idle reachstacker merupakan kondisi dimana lengan pengangkat

tidak mengangkat beban dan posisi lengan sejajar dengan permukaan tanah.

Analisis pada kondisi idle sangat diperlukan agar dapat dijadikan landasan

perhitungan pada kondisi kondisi selanjutnya. Gambar 3.1 menunjukkan gaya

[image:61.595.147.465.513.712.2]

gaya luar yang terjadi pada reachstacker dalam kondisi idle.

Gambar 4.1 Gaya luar reachstacker pada posisi idle

W

₂

W

₁

W

₃

Keterangan :

Frear gaya gesek pada permukaan tanah dengan ban belakang

Nr gaya normal roda belakang

Nf gaya normal roda depan

W1 berat mobil reachstacker

W2 berat counter balance

W3 berat lengan pengangkat

W4 berat spreader + trolley

Dari gambar 3.1 analisa gaya yang terjadi pada reachstacker dapat pecah menjadi

beberapa bagian. Bagian tersebut dapat dipisahkan menjadi tiga bagian besar yaitu

4. Bagian lengan/ boom

Bagian lengan pengangkat memiliki dua posisi tumpuan yaitu titik

a dan titik c. adapun gaya lain yang terjadi berupa gaya yang berasal dari

berat lengan penyangga itu sendiri maupun yang berasal dari berat peti

kemas dan komponen pengangkat spreader dan trolley. Gambar 4.2

[image:62.595.79.484.582.711.2]

menunjukkan gaya yang terjadi pada lengan/ boom pengangkat

Gambar 4.2 Gaya luar lengan pengangkat pada posisi idle ��

���

���

��

Analisa gaya pada lengan pengangkat

Dengan menggunakan persamaan 2.4 maka dapat dihitung kesetimbangan

pada reachstacker. analisa dibagi menjadi dua bagian besar yaitu pada bagian

lengan lalu analisa kesetimbangan pada bagian mobil reachstacker

Dari data survey didapat :

° =60

maks

α

N

G=49050 (berat trolley dan komponen pengait spreader)

W = m . g

W = 40000 kg x 9,81 = 392400 N

dimana :

α, yaitu sudut lengan pengangkat maksimum terhadap garis horizontal

G, yaitu berat trolley dan spreader (komponen pengait peti kemas)

W, yaitu berat peti kemas dengan kapasitas maksimum 40 ton

Dengan menggambarkan gaya gaya yang bekerja pada lengan pengangkat, maka

[image:63.595.131.518.518.706.2]

didapat diagram benda bebas pada gambar 4.3.

Dimana :

W4, adalah berat beban petikemas dengan paralatan trolley dan spreader

Berat maksimum petikemas 40000 kg = 392400 N

Berat trolley + spreader 10000 kg = 98100 N

karena pada saat kondisi idle reachstacker tidak dalam keadaan mengangkat beban

maka W4 = 98100 N

W3, adalah berat lengan pengangkat sebesar 10000 kg = 98100 N

Fcb, adalah gaya tekan hidrolik untuk mengangkat beban

R1, adalah panjang lengan pengangkat yaitu 9,5-15,5 m

R2, adalah koordinat x titik berat lengan pengangkat yaitu R1/2 m

R3, adalah jarak lengan penyangga hidrolik ke tumpuan yaitu 3,15 m

Panjang lengan penyangga hidrolik maksimum yaitu 6,5 meter dan

minimum yaitu 3,5 m. Untuk sudut antara penyangga hidrolik dengan sumbu x

dapat ditentukan melalui verifikasi berdasarkan panjang lengan penyangga

hidrolik. Hasil verifikasi sudut pada lengan Fcb terlihat pada gambar 4.5

[image:64.595.204.442.520.757.2]

[image:65.595.108.517.106.337.2]

Tabel 4.1 veriikasi sudut

Lengan (o) Hidrolik (o)

Min

0 56

Angkat 1

10 60

Angkat 2

20 62

Angkat 3

30 62

Angkat 4

40 62

Angkat 5

50 60

Max

60 59

Dari gambar 4.4 terlihat sudut cb dengan garis horizontal membentuk sudut.

Sudut yang terjadi tidak banyak mengalami perubahan. Panjang lengan hidrolik

yaitu 3,5 m dan panjang maksimum lengan penyangga hidrolik yaitu 6,5 m.

Maka persamaan kesetimbangan pada boom pengangkat dapat dilihat pada

gambar 3.5, maka diperoleh :

∑�� = 0

F_ax − Fcb cos 56 = 0

∑�� = 0

-F_ay − Fcb sin 56 − W3 − W4= 0

-F_ay + F_cb sin 56 = 196200 N

-W₄. R₁ −W3. R2+ Fcb sin 56 . R3 − Fcb cos 56 . R4 = 0

Dimana : R₁ yaitu panjang lengan sebesar 9,5 m

R₂ yaitu jarak titik tumpu ke titik berat lengan sebesar 4,8 m

R₃ yaitu jarak titik tumpu ke titik penyangga hidrolik 3,15 m

R₄ yaitu jarak proyeksi y titik tumpu ke titik penyangga 3,15 sin α

maka didapat :

F_cb = 535,3 kN

Dengan mensubstitusikan persamaan 3 ke 1 didapat nilai

F_ax = 299,34 kN

Dengan mensubstitusikan persamaan 3 ke 2 didapat nilai

F_ay = 247,59 kN

4.2 Analisis Gaya Padai Pada Lengan Pengangkat

Pada lengan reachstacker mengalami pembebanan yang terjadi akibat

adanya gaya-gaya yang bekerja pada lengan tersebut. Dimana pembebanan ini

muncul karena adanya gaya berat dari lengan dan beban petikemas ditambah

dengan beban komponen pengikat spreader beserta trolley. Analisis ini dilakukan

berdasarkan panjang lengan dan sudut yang berubah dengan beban maksimum

tetap. Dimana panjang lengan dimulai dari 11meter sampai dengan 15,5 meter

dengan interval 0,5. Sedangkan sudut yang dipakai mulai dari 100 sampai sudut

maksimuk lengan yaitu 600 . Namun ada beberapa panjang lengan yang di hitung

tidak mulai dari sudut 100.berdasarkan pembebanan yang terjadi pada lengan

reachstacker, maka didapat penjabaran gaya-gaya yang dialami oleh lengan

�1 α �� �� �� α α �����α �����α �����α �����α A �� α α

super posisi. Dimana tiap panjang lengan yang akan dihitung dibagai dalam tiga

titik atau tiga bagian. Titik pertama/bagian pertama (X1), titik kedua/bagian kedua

(X2), kemudian titik ketiga/bagian ketiga (X3).

4.2.1 Analisis Gaya Dan Tegangan Pada Panjang X1

Pada analisis ini,akan dihitung gaya dan tegangan yang terjadi pada lengan

reachstacker dimana panjang lengan 15,5 meter dengan skala 0 < x1 < 3,15 meter

dengan sudut α sebesar 100 .

Dimana pada panjang 15,5 meter titik titik untuk menghitung tegangan dibagai

dalam tiga titik/ bagian. Yang pertama adalah titik satu (X1). Dengan Free

[image:67.595.63.396.408.698.2]

diagram body sebagai berikut.

Gambar 4.5 free body diagram untuk titik 1 (satu)/ x1

y

x

�′

�′

α = 200

l = 15,5 meter , l1 = 7,75 meter untuk nilai r1 adalah.

0 < x1 < 3,15

= 1,575

r1 = 1,575 m

dengan