DISAIN RAMP GATE KAPASITAS 60 TON Dedi Oktravi Hendri, Ir. Iman Satria., M.T, Ir. Iqbal., M.T
Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta
Kampus III Jl. Gajah Mada Gunung Pangilun Telp. (0751) 51257 Padang Email : [email protected], [email protected]
ABSTRAK
Ramp gate adalah suatu kontruksi yang berfungsi sebagai jembatan untuk transportasi dari dermaga kekapal tongkang atau dari kapal tongkang kedermaga. Ramp gate digunakan untuk menunjang aktifitas kelancaran transportasi bongkar muat material curah kering, yang mana material curah kering diangkut atau dibongkar dengan dimuat keatas truk dan untuk truk ini keluar masuk dari kapal tongkang harus melewati ramp gate yang berfungsi sebagai jembatan. Maka untuk menunjang kelancaran aktifitas tersebut didisain Ramp Gate Kapasitas 60 Ton yang merupakan salah satu upaya meningkatkan aktifitas kelancaran transportasi penyebrangan kendaraan pengangkut Material Curah Kering tersebut dari kapal tongkang ke dermaga ataupun sebaliknya yang aman, cepat dan lancar.
Analisa perencanaan kekuatan konstruksi untuk masing-masing struktur ramp gate yang terdiri dari Gate I, Gate II dan, Gate III, dan pemodelan dilakukan dengan menggunakan program berbasis CAD. Analisa yang digunakan adalah analisa beban statis untuk mengetahui kekuatan pada struktur ramp gate yang direncanakan. Dan analisa untuk perencanaan pin dilakukan dengan disagns and calculates shafts.
Hasil analisa menggunakan program berbasis CAD didapat hasil maxsimum stress terbesar terjadi pada gate I yaitu sebesar 103 Mpa dengan asumsi beban pada struktur yaitu sebesar 50 ton berat kendaraan penuh beban, daerah paling kritis terjadi pada pangkal struktur gate I. Tegangan ini masih dalam kondisi aman karena setelah dibandingkan dengan σyield bahan sebesar 250 N/mm2 menghasilkan nilai safety faktor sebesar 1,27.
Kata kunci : konsep desain, pemodelan, metoda elemen hingga, von mises sress ABSTRACT
Ramp gate is a construction that serves as a bridge for transportation from the dock to the ship barge or vice versa. Ramp gate is used to support the activities of loading and unloading smooth transportation of dry bulk materials, where dry bulk material transported upwards loaded or unloaded by trucks and for this truck out of the barges must pass through ramp gate that serves as a bridge, Then to support the activities of the designed capacity of 60 Ton Ramp Gate which is one of the efforts to improve the activity of smooth transportation vehicles crossing the Dry Bulk Material from the barge to the pier or otherwise secure, fast and smooth.
Analysis of the planning for the construction of the power of each ramp gate structure consisting of Gate I, II and Gate, Gate III, and modeling is done by using a CAD-based program. The analysis used is a static load analysis to determine the strength of the structure of the planned ramp gate. And analysis for the planning done by disagns pin and calculates shafts
Results of analysis using CAD-based program results obtained maxsimum largest stress occurs on the first gate is equal to 103 Mpa assuming the load on the structure that is equal to 50 tons full load of heavy vehicles, The most critical area occurs at the base of the first gate structure, This voltage is still safe because after compared with σyield material of 250 N / mm2 produce safety factor value of 1.27.
I. PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG
Pelabuhan Teluk Bayur merupakan salah satu cabang dari PT. (Persero) Pelabuhan Indonesia II, sebuah BUMN yang mengelola beberapa pelabuhan di Indonesia. Pelabuhan
saat ini telah memiliki standar prosedur pelayanan berdasarkan ISO 9002 sehingga dapat dikatakan telah menjadi Pelabuhan Kelas Satu.
Seiring dengan meningkatnya perkembangan pelabuhan tersebut tentu fasilitas fasilitas di pelabuhan akan semakin di tingkatkan juga. Seperti fasilitas penunjang atau disebut dengan suprastruktur adalah struktur konstruksi peralatan yang menunjang kegiatan pelabuhan. Salah satu fasilitas penunjang di pelabuhan ini adalah dermaga. Dermaga yang ada di pelabuhan teluk bayur ini terdiri dari dermaga 1 sampai dermaga 7. Masing-masing dermaga tersebut dipergunakan untuk berbagai aktifitas kegiatan seperti untuk aktifitas proses bongkar muat material curah kering dan curah basa. Untuk menunjang kelancaran aktifitas tersebut tentu fasilitas perlu ditingkatkan seperti peralatan yang berfungsi sebagai jembatan dari dermaga ke kapal tongkang.
Salah satu jembatan yang perlu dilengkapi disalah satu dermaga yaitu di derrmaga 2 gaung, dermaga ini digunakan sebagai tempat bongkar muat material curah kering. Materrial curah kering ini lansung diangkut dari kapal tongkang dengan menggunakan truk dan di bantu dengan eskapator dan doser untuk proses bongkar muat diatas kapal tongkang tersebut.
Untuk Truk, Eskapator dan doser bisa naik keatas kapal tongkang tentu digunakan peralatan yang berfungsi sebagai jembatan antara dermaga dengan kapal tongkang, seperti terlihat pada gambar dibawah ini
GAMBAR 1.1 Proses Bongkar Muat Batubara Di Dermaga Gaung. Teluk Bayur. Padang.
Pelabuhan Teluk Bayur merupakan salah PT. (Persero) Pelabuhan Indonesia , sebuah BUMN yang mengelola beberapa pelabuhan di Indonesia. Pelabuhan Teluk Bayur saat ini telah memiliki standar prosedur pelayanan berdasarkan ISO 9002 sehingga dapat dikatakan telah menjadi Pelabuhan Kelas Satu.
Seiring dengan meningkatnya perkembangan pelabuhan tersebut tentu fasilitas –
in di tingkatkan juga. Seperti fasilitas penunjang atau disebut dengan suprastruktur adalah struktur konstruksi peralatan yang menunjang kegiatan pelabuhan. Salah satu fasilitas penunjang di pelabuhan ini adalah dermaga. Dermaga yang ada di pelabuhan bayur ini terdiri dari dermaga 1 sampai masing dermaga tersebut dipergunakan untuk berbagai aktifitas kegiatan seperti untuk aktifitas proses bongkar muat material curah kering dan curah basa. Untuk menunjang t tentu fasilitas perlu ditingkatkan seperti peralatan yang berfungsi sebagai jembatan dari dermaga ke kapal tongkang.
Salah satu jembatan yang perlu dilengkapi disalah satu dermaga yaitu di derrmaga 2 gaung, dermaga ini digunakan sebagai tempat bongkar uat material curah kering. Materrial curah kering ini lansung diangkut dari kapal tongkang dengan menggunakan truk dan di bantu dengan eskapator dan doser untuk proses bongkar muat diatas kapal
Untuk Truk, Eskapator dan doser bisa naik keatas kapal tongkang tentu digunakan peralatan yang berfungsi sebagai jembatan antara dermaga dengan kapal tongkang, seperti terlihat pada gambar
GAMBAR 1.1 Proses Bongkar Muat Batubara Di aung. Teluk Bayur. Padang.
Jembatan yang digunakan seperti terlihat pada gambar diatas tentu mempunyai banyak kekurangan kalau ditinjau dari berbagai sisi, antara lain peninjauan dari sisi keselamatan, keamanan dan kenyamanan dalam pemakaian jembatann tersebut. Dari berbagai sisi peninjauan tersebut tentu akan menimbulkan berbgai permasalahan, yang berdampak kepada kelancaran aktifita tersebut.
Mengingat pentingnya Peranan jembatan tersebut untuk aktifitas ini, Maka dalam kesempatan Tugas Akhir kali ini,
mengambil topik permasalahan tentang disain Ramp Gate yang berfungsi juga sebgai jembatan antara dermaga dengan kapal tongkang tersebut yakni dengan mengambil judul ”
Gate Kapasitas 60 Ton.
Disain Ramp Gate Kapasitas 60 Ton ini merupakan salah satu upaya meningkatkan aktifitas kelancaran transportasi penyebrangan kendaraan pengangkut Material Curah Kering
kapal tongkang ke dermaga ataupun sebaliknya yang aman, cepat dan lancar.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun dari latar belakang terdapat masalah yang diselesaikan yaitu diperlukannya
untuk fasilitas transportasi dari dermaga ke kapal tongkang yang efektif dan efisien dengan meninjau segi kekuatan struktur , keamanan dan
dalam pemakaian Ramp Gate 1.3 Maksud Dan Tujuan
Maksud dari penulisan Tugas Akhir dengan judul ”Disain Ramp Gate Kapasitas 60 Ton
1. Mendisain suatu struktur
mampu melayani transportasi dari kapal tongkang kedermaga.
2. Memberikan solusi yang efektif untuk fasilitas transportasi dari dkapal tongkang kedermaga. Tujuan penulisan Tugas Akhir dengan judul ”Disain Ramp Gate Kapasitas 60 Ton sebagai berikut :
1. Mendisain Ramp Gate yang efektif dan efisien dengan meninjau segi kekuatan struktur , keamanan dan kenyamanan dalam pemakaian Ramp Gate tersebut.
2. Pemenuhan syarat kelulusan program S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Padang
Jembatan yang digunakan seperti terlihat pada gambar diatas tentu mempunyai banyak ditinjau dari berbagai sisi, antara lain peninjauan dari sisi keselamatan, keamanan dan kenyamanan dalam pemakaian jembatann ebut. Dari berbagai sisi peninjauan tersebut tentu akan menimbulkan berbgai permasalahan, yang berdampak kepada kelancaran aktifita Mengingat pentingnya Peranan jembatan tersebut untuk aktifitas ini, Maka dalam kesempatan Tugas Akhir kali ini, Penulis akan mengambil topik permasalahan tentang disain yang berfungsi juga sebgai jembatan antara dermaga dengan kapal tongkang tersebut yakni dengan mengambil judul ” Disain Ramp Kapasitas 60 Ton ini merupakan salah satu upaya meningkatkan aktifitas kelancaran transportasi penyebrangan kendaraan Material Curah Kering tersebut dari kapal tongkang ke dermaga ataupun sebaliknya yang aman, cepat dan lancar.
Adapun dari latar belakang terdapat masalah yang diselesaikan yaitu diperlukannya Ramp Gate untuk fasilitas transportasi dari dermaga ke kapal yang efektif dan efisien dengan meninjau segi kekuatan struktur , keamanan dan kenyamanan
Ramp Gate tersebut.
Maksud dari penulisan Tugas Akhir dengan judul Disain Ramp Gate Kapasitas 60 Ton ini adalah :
Mendisain suatu struktur Ramp Gate yang mampu melayani transportasi dari kapal Memberikan solusi yang efektif untuk fasilitas transportasi dari dkapal tongkang kedermaga. Tujuan penulisan Tugas Akhir dengan judul
Kapasitas 60 Ton ini adalah yang efektif dan efisien au segi kekuatan struktur , keamanan dan kenyamanan dalam pemakaian Pemenuhan syarat kelulusan program S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Padang
II. TINJAUAN PUSTAKA II.1 Konsep Disain
Menurut kamus Webster’s, design (rancangan) adalah membentuk setelah direncanakan Disain menyangkut ilmu pengetahuan dan seni.
Sebuah disain berupa produk rencana kerja, yang mana mernghasilkan kepuasan yang dibutuhkan oleh seseorang.
Disain itu boleh atau tidak boleh melibatkan penemuan untuk memperoleh paten legal (resmi).
Disain yang bagus harus memiliki analisis dan sintesis.
Dalam proses disain ada dua proses pokok yaitu
1. Proses sintesis
Dalam proses sintesis direncanakan ukuran-ukuran dan bentuk geometrinya sehingga kita dapat melakukan pekerjaan yang diinginkan.
2. Proses analisis
Dalam proses analisis direncanakan material, dan dipelajari kualitas perilaku peralatan agar terhindar dari dampak yang tidak diinginkan.
II.2 Metoda Disain
Metoda secara alamiah dimulai dari ilmu pengetahuan yang ada.
Menurut Asimow’s Morpology disain, ada beberapa metoda :
1. Phase I Feasibility study
Maksud feasibility adalah dimulai dari disain dan ditempatkan pada batas yang dipikirkan. 2. Phase II Prelimary Design (Disain awal)
Dimulai dari kumpulan penyelesaian yang dikembangkan dalam fase I, .
3. Phase III Detailed Disain(Disain khusus) Tujuan Phase Detailed Design adalah untuk mengembangkan gambaran teknik yang lengkap dan disain yang dihasilkan.
4. Phase IV Plaining For Manufacture
Metoda manufaktur harus ditempatkan untuk komponen dalam sistem.
II.3 Pemilihan Material
Memilih bahan yang baik akan menciptakan kelancaran pada proses berikutnya, ketika kita menyertakan pemilihan bahan seharusnya didasarkan pada bagian manufaktur dan jumlah kombinasi yang mungkin hampir tanpa pertimbangan. Kebanyakan dalam pemilihan bahan diambil dari pengalaman lama, apa yang dilakukan sebelumnya merupakan solusi tapi bukan solusi yang optimal namun masalah pemilihan bahan biasanya termasuk satu dari dua perbedaan situasi : Seleksi dari bahan untuk produk baru atau
rancangan baru.
Penilaian kembali dari produk yang telah ada atau dirancang untuk mengurangi biaya, menaikkan keandalan dan meningkatkan penampilan.
Biasanya tidak mungkin menyadari potensi penuh dari bahan meskipun produk dirancang kembali untuk mengaplitasi karakteristik dari bahan dalam kata lain pengertian sederhana dari produk baru tanpa merubah rancangan untuk penggunaan optimal dari bahan.
II.4 Proses Pemodelan
Usaha untuk mempelajari, memperbaiki atau membuat suatu mekanisme, sistem keadaan lingkungan sering terbentur pada biaya, keamanan, waktu, alat ukur, dan lain-lain.
√ Phisikal model √ Skematik model √ Mathematika model
Phisikal model adalah suatu model phisik yang mengambarkan secara lengkap suatu produk yang akan dirancang.
Skematik model adalah model yang dapat mempresentasikan model phisik dari suatu sistem atau lainnya yang dapat menggambarkan secara akurat dari sistem tersebut.
Mathematics model adalah kumpulan perumusan mathematics yang dapat mengambarkan sifat kekuatan, sifat gerakan atau korelasi dari parameter-parameter pada system tersebut. Model mathematics ini adalah dibuat berdasarkan skematik model.
II.5 Tegangan (Stress)
Umumnya, gaya dalam yang bekerja pada luas yang kecil tak berhingga sebuah potongan, akan terdiri dari bermacam – macambesaran dan arah, seperti yang diperlihatkan secara diagramatis dalam Gambar 2.1 (b) dan (c).
Gambar 2.1 Pengirisan sebuah benda
Pada umumnya intensitas gaya yang bekerja pada luas yang kecil tak berhingga suatu potongan berubah - ubah dari suatu titik ke titik lain, umumnya intensitas gaya ini berarah miring pada bidang potongan. Dalam praktek keteknikan biasanya intensitas gaya diuraikan menjadi tegak lurus dan sejajar dengan irisan yang sedang diselidiki. Penguraian intensitas ini pada luas kecil tak berhingga diperlihatkan dalam Gambar 2.2. Intensitas gaya yang tegak lurus atau normal terhadap irisan disebut tegangan normal (normal stress) pada sebuah titik.
Gambar 2.2. Komponen Dari Teganga Benda Suatu tegangan pada sebuah titik, secara matematis dapat didefinisikan sebagai berikut :
dimana F adalah suatu gaya yang bekerja tegak lurus terhadap potongan, sedangkan A
merupakan luas yang bersangkutan. Selain itu tegangan normal dapat menghasilkan tegangan tarik (tensile stress), tegangan tekan (compressive stress) dan tegangan geser (shearing stress). II.6 Metode Elemen Hingga (Finite Element
Method)
Metode Elemen Hingga (Finite Element Method) merupakan salah satu metode aproksimasi yang umum digunakan untuk menyelesaikan persamaan diferensial parsial
atau Partial Differential Equation (PDE) sacara numerik dalam analisis struktur. Metode elemen hingga seperti yang dikenal sekarang ini diketahui pada awalnya diperkenalkan oleh Courant (1943). Ada beberapa jenis analisa yang biasa digunakan dalam metode elemen hingga antara lain :
1. Analisa Linier Statis (Linear Static Analysis) Analisa linier statis merupakan analisa yang dipakai untuk mengetahui kondisi struktur terhadap pembebanan yang linier (konstan, tidak berubah terhadap waktu). Adapun jenis pembebanan yang digunakan pada analisa statis ini antara lain pembebanan berupa gaya, tekanan dan steady state temperature.
2. Analisa Non Linier Statis (Non Linear Static Analysis)
Jika suatu struktur bahan mengalami pembebanan di atas titik luluhnya (yield point), maka dapat dikatakan bahwa hubungan antara tegangan dan ragangan sudah tidak linier lagi akan tetapi non linier. Dengan hubungan yang non linier ini, Modulus Young dari material cenderung berubah / menurun selama analisa, yang akibatnya akan terjadi deformasi yang permanen (plastis). II.7 Faktor Keamanan (Safety Factor)
Faktor keamanan adalah faktor yang menunjukkan tingkat kemampuan suatu bahan teknik menerima beban dari luar, yaitu beban tekan maupun tarik. Faktor ini identik dengan perbandingan antara tegangan ultimate (ultimate stress) dengan tegangan ijin (alloweble stress) batang tarik.
III.PEMODELAN DAN ANALISIS STATIC III.1 Sketsa Model Struktur Ramp Gate Yang
Direncanakan
Gambar 3.1 Bentuk Sederhana Struktur Ramp Gate Yang Yang Drencanakan
Keterangan gambar : 1. Gate I 2. Gate II 3. Gate III 4. Finger Flaps 5. Dermaga
6. As penghubung antara gate I ke gate II 7. As penghubung antara gate II ke gate III 8. As penghubung antara gate III ke finger
flaps
1. Model Gate Satu
Gambar 3.2 Rangka Gate 1 2. Model Gate II
Gambar 3.3 Rangka Gate II 3. Model Gate III R
Gambar 3.4 Rangka Gate III
As penghubung antara gate I ke gate II As penghubung antara gate II ke gate III As penghubung antara gate III ke finger
Gambar 3.2 Rangka Gate 1
3.3 Rangka Gate II
Gambar 3.4 Rangka Gate III R
4. Model Gate III L
Gambar 3.6 Rangka Gate III 5. Model Finger Flapt
Gambar 3.7 Finger Flapt 6. Model Struktur Rangka Terasemli
Gambar 3.8 Struktur Rangka Terasemli
III.2 STRESS ANALISIS 1. Gate I
Gambar 3.9 Stress Analissi Gate I Gambar 3.6 Rangka Gate III R
Gambar 3.7 Finger Flapt Model Struktur Rangka Terasemli
Gambar 3.8 Struktur Rangka Terasemli
2. Gate II
Gambar 3.10 Stress Analisis Gate II 3. Gate III
Gambar 3.11 Stress Analisis Gate III III.3 SAFETY FAKTOR
1. Gate I
Gambar 3.12 Safety Faktor Gate I
2. Gate II
Gambar 3.13 Safety Faktor Gate II 3. Gate III
Gambar 3.14 Safety Faktor Gate III
III.4 TABEL HASIL ANALISIS STATIC
Name Asumsi gaya (N0 Stress (Mpa) Safety faktor Gate 1 500000 131,1 1,27 Gate 2 500000 58,68 3,53 Gate 3 500000 70,05 2,95 Data Material ASTM A36 Steel
Sy = 250 Mpa Su = 345 Mpa
Yield Strenght ( Sy) > Tegangan (Σ ) Gate 1 Aman. Ok...!! Gate 2 Aman. Ok...!! Gate 3 Aman. Ok...!!
IV.5 DESIGN AND CALCULATES SHAFTS Data Input :
A. Panjang Pin = 2000 mm B. Diameter Pin = 150 mm
1. Reaksi Gaya Tiap Tumpuan
Gambar 3. 15 Reaksi Gaya Tiap Tumpuan Pin 2. Momen Bending
Gambar 3.16 Diagram Momen Bending Pada Pin Tegangan Bending ( σ ) < Yield Strenght (Sy) 115,232 Mpa < 300 Mpa Aman.Ok....!!
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisys static yang teleh dilakukan sebelumnya maka didapatkan : 1. Stress yang terjadi pada struktur gate I akaibat
beban statis didapat maxsimum sebesar 103 Mpa dan, Displacement maksimum sebesar 3,04 mm dengan asumsi pembebanan sebesar 50 ton berat kendaraan yang akan melewati gate I tersebut.
2. Stress yang terjadi pada struktur gate II akaibat beban statis didapat maxsimum sebesar 58,68 Mpa dan, Displacement maksimum sebesar 1,397 mm dengan asumsi pembebanan sebesar 50 ton berat kendaraan yang akan melewati gate II tersebut.
3. Stress yang terjadi pada struktur gate III akibat beban statis didapat maxsimum sebesar 70,05 Mpa dan, Displacement maksimum sebesar 2,1 mm dengan pembebanan sebesar 25 ton berat setengah dari kendaraan yang melewati gate tersebut.
4. Kondisi stress yang dialami struktur paling besar adalah pada struktur gate I, Sedangkan displacement terbesar terdapat pada struktur gate II.
5. Dari beberapa uraian butir diatas maka disimpulkan struktur ramp gate masih dalam kondisi sangat aman, daerah paling kritis terjadi pada pangkal struktur gate I tegangan ini masih dalam kondisi aman karena setelah dibandingkan dengan σyield bahan sebesar 250 N/mm2 menghasilkan nilai safety faktor sebesar 1,27.
DAFTAR PUSTAKA
Kroes, P., Light, A., Moore, S. A., & Vermaas, P. E. (2008). Philosophy and Design from Engineering to Architecture. New York: Springer. Peter-Paul, V. (2008). Morality in Design. Dalam P. Kroes, A. Light, S. A. Moore, & P. E. Vermaas,Philosophy and Design from Engineering to Architecture
(hal. 90). New York: Springer.
Popov, E. P. Mekanika Teknik, edisi ke II. Diterjemahkan oleh Zainul Astanam Tanisan, M.Sc. Jakarta : Erlangga, 1983
Deutschman, Aaron D. , Machine Design, Theory and Practice, Collier Mac millan, International Edition, London 1975.
Shigley, Joseph E., Mechanical Engineering Design, 5th Edition, Mc Graw Hill 2001.
Spotts, M. F., Design of Machines Elements, Prentice Hall Inc.
Dobrovolsky, V., Machine Elements, Peace Publisher.
Popov, E.P. 1978. “Mechanics of Materials.”, 2nd edition. Prentice- Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, USA.
Nakasome, Y, Yoshimoto, S, and Stolarski, T.A. 2006. “Engineering Analysis With ANSYS Software.”Oxford: Elsevier’s Science & Technology Rights Department.
Madenci, Erdogan and Guven, Ibrahim. 2006. “The Finite Element Methode and Aplications in Engineering Using ANSYS.” Arizona: The University of Arizona.
Akuan, Abrianto. 2007. Kelelahan Logam. Bandung: Universitas Jenderal Achmad Yani. Browell, Raymond. 2006. Calculating and Displaying Fatigue Result. Al Hancq.
C.G. Salmon, and J.E. Johnson, 1990, Steel Structures Design and Behavior Emphasizing LRFD, Third Edition, Harper Collins.
C.G. Salmon and J.E. Johnson, 1992, Struktur Baja Desain dan Perilaku (dengan penekanan pada LRFD), Gramedia Pustaka Utama
SNI 03-1729-2002, 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.
William T. Segui, 2003, LRFD Steel Design, Third Edition, Thomson Brook/Cole, United States.
