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

(1)

i

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

NIM : 035214048

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

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

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)

(4)

(5)

v

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

(6)

vi

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

(7)

vii

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

(8)

viii

KATA PENGANTAR

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

2.

Bapak Budi Sugiharto, S.T.,M.T., selaku ketua program studi Teknik Mesin

3.

Segenap Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dengan

pengetahuan yang sangat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

4.

Bapak dan Ibu yg tercinta, atas dorongan doa, semangat dan biaya selama

(9)

ix

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.

(10)

x

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

1.2

.Tower crane merupakan pewawat pengangkat dan pengangkut… ….1

1.3

.Klasifikasi pesawat pengangkat dan pengangkut………...…..2

1.4

.Tower crane………...………...2

1.5

.Batasan masalah………..……….5

BAB II DASAR TEORI

2.1 .Pengertian struktur………...…….6

2.2. Macam-macam struktur…...………...……..6

(11)

xi

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

3.1.6.Sambungan pada rangka batang... …………..…...…49

3.1.6.1.Kekuatan sambungan las...49

3.1.6.2.Kekuatan sambungan mur-baut...51

3.2 Pondasi tower crane...55

3.3 Stabilitas tower crane...56

3.3.1.Keadaan berbeban...………...….…....…….….57

(12)

xii

BAB IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan……..……….…………60

4.2

Saran……….62

DAFTAR PUSTAKA

(13)

xiii

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

2002 v.8.08 pada batang 550.

Tabel 3.3

2002 v.8.08 pada batang 607.

Tabel 3.4

2002 v.8.08 pada batang 1095.

Tabel 3.5

2002 v.8.08 pada batang 915.

Tabel 3.6

2002 v.8.08 pada batang 915 dengan profil yang berbeda.

Tabel 3.7

Daftar bahan

Tabel 3.8

Daftar berat rangka batang tower crane yang diperoleh dari

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Tower crane

Gambar 2.1

Rangka batang 2-dimensi

Gambar 2.2

Rangka batang 3-dimensi

Gambar 2.3

Diagram benda bebas pada rangka batang

Gambar 2.4

Kampuh las V

Gambar 2.5

Kampuh las X

Gambar 2.6

Kampuh las rangkap

Gambar 2.7

Tipe las dan contoh penempatan posisi las

Gambar 2.8

Penentuan ukuran las

Gambar 2.9

Sambungan mur-baut

Gambar 2.10 Nama bagian-bagian ulir

Gambar 2.11 Tekanan permukaan pada ulir

Gambar 3.1

Menara dibawah tower head dalam 1 stage

Gambar 3.2

Menara diatas tower head dalam 1 stage

Gambar 3.3

Lengan Angkat 1 dalam 1 stage

Gambar 3.4

Gambar 3.5

Gambar 3.6

Lengan Penyeimbang 1

Gambar 3.7

Lengan Penyeimbang 2

Gambar 3.8

Menara Atas

(15)

xv

Gambar 3.10 Detail sambungan las

Gambar 3.11 Detail sambungan mur-baut

Gambar 3.12 Pondasi tower crane

Gambar 4.1

Kerusakan batang pada stage 2 lengan angkat 1

Gambar 4.2

Penambahan batang pada profil L152x152x15,9 mm, pada

(16)

xvi

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

sb

= tegangan geser ijin baut.

f

sb

=

Tegangan geser pada ulir baut.

m s

F

= tegangan geser ijin mur.

f

t

= tegangan aksial yang terjadi pada baut.

F

tb

= tegangan tarik ijin baut.

F

v

= kekuatan geser ijin sambungan las.

F

v stress

=

tegangan geser .

F

v allowable

=

tegangan geser ijin

F

y

= tegangan

leleh

G

f

=

bobot

pondasi

(17)

xvii

G

l

= bobot lengan crane yang berputar (tanpa penyeimbang).

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

22

= momen dalam bidang (1-2).

n =

jumlah

baut

P

= beban aksial, (-) menunjukan beban aksial tekan dan (+) beban

aksial tarik .

p

=

jarak

bagi.

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.

V

d

= kekuatan sambungan las.

V

2

= gaya geser dalam bidang (1-2).

V

3

V

o

= resultan gaya pada tower crane pada saat tak terbeban

W =

beban

angin.

z

= jumlah ulr mur.

(18)

(19)

BAB I

PENDAHULUAN

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

Pesawat pengangkat dan pengangkut dibagi menjadi dua bagian, yaitu:

a.

External Transport

External

Transport

adalah pengangkutan atau pemindahan muatan

dari luar unit kegiatan/pabrik ke dalam unit kegiatan/pabrik atau

sebaliknya. Misalnya : bahan baku dari luar ke dalam unit kegiatan, atau

(20)

2

b.

Internal Transport

Internal

Transport

yaitu pengangkutan atau pemindahan barang

atau material di dalam unit kegiatan atau pabrik. Misalnya : dari unit

produksi ke unit finishing.

1.3.Klasifikasi Pesawat Pengangkat

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 pengangkatdibedakan atas :

a.

Pesawat pengangkat stasioner (

Stationary

Hoisting Equipment

)

b.

Pesawat pengangkat jenis

mobil (

Mobile Hoisting Equipment

)

c.

Pesawat pengangkat

ringan (

Portable Hoisting Equipment

)

d.

Crane

dengan lintasan khusus (

Traveling Type Hoisting

Equipment

)

1.4.

Tower Crane

(21)

3

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

(22)

4

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

E.751ersebut dengan spesifikasi sebagai berikut :

1.

Kapasitas

angkat

:

6

ton.

2.

Kecepatan angkat standar

: 30 m/menit

3.

Kecepatan pergeseran trolley

: 55 m/menit

4.

Macam gerakan

:

hoisting, trevelling, dan

slewing

.

(23)

5

6.

Panjang lengan angkat (

boom

)

: 46 m.

7.

Tinggi kapasitas angkat

: 35 m

1.5 Batasan Masalah

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

(24)

6

BAB II

STRUKTUR RANGKA BATANG

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-bagian yang dihubungkan dengan sendi. Terdapat dua macam rangka

batang yaitu :

1.

Sistem rangka batang 2-dimensi (Plane truss sytem)

Struktur

terbentuk

dari

elemen-elemen batang lurus (lazimnya

prismatis) yang dirangkai dalam bidang datar, dengan sambuangan

antar ujung-ujung batang diasumsikan “sendi sempurna”. Beban luar

(25)

7

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.

Gambar 2.1 Rangka batang 2-dimensi

2.

Sistem rangka batang 3-dimensi (space truss sytem)

Struktur terbentuk dari elemen-elemen batang lurus

(lazimnya prismatis) yang dirangkai dalam ruang 3-dimensi, dengan

sambungan antar ujung-ujung batang diasumsikan ‘sendi sempurna”.

(26)

8

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

R

a

2.2 Rangka batang 3-dimensi

b.

sistem portal 2-dimensi

(27)

9

d.

Sistem Portal 3-dimensi

2.3 Beban Pada struktur

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

lokasinya bervariasi. Contoh beban hidup adalah Manusia, peralatan yang

dapat bergerak.

3.

Beban Angin

Semua struktur memikul beban angin tetapi umumnya hanya pada

struktur yang tinggi.

4.

Beban hujan

(28)

10

2.4 Analisis Rangka Batang

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 :

2.4.1 Metode keseimbangan titik hubung

Analisa rangka batang menggunakan metode titik hubung, rangka

batang dianggap sebagai gabungan batang dan titik hubung. Gaya batang

diperoleh dengan meninjau keseimbangan titik-titik hubung dan setiap

titik-titik hubung harus berada dalam keseimbangan. Gambar 2.3

mengGambarkan rangka batang umum yang telah diuraikan atas

kumpulan elemen-elemen linier dan titik hubung ideal. Diagram benda

bebas untuk titik hubungn dan batang. Dengan meninjau titik-titik

hubung dapat terlihat bahwa sistem gaya yang bekerja pada setiap titik

(29)

11

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

Σ

F

x

= 0 dan

Σ

F

y

= 0. Titik awal dalam menganalisa adalah

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

(30)

12

Gambar 2.3 Diagram benda bebas pada rangka batang

1.

Titik hubung A

Kesetimbangan dalam arah vertikal :

Σ

y

= 0

↑

+

+0.5p-F

AE

sin 45º = 0

(31)

13

Batang AE bertanda positif, berarti sesuai dengan permisalan, yaitu

tekan

Keseimbangan dalam arah horizontal : F

x

= 0

→

+

F

AE

cos 45º+F

AB

= 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

Σ

Fy = 0

↑

+

+ F

AE

sin 45º - F

EB

sin 45º = 0

+

F

BE

=+0.707P (tarik)

Keseimbangan dalam arah horizontal:

Σ

F

x

= 0

→

+ :

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

F

BD

= 0.0707p (tarik)

Keseimbangan dalah arah horizontal FX = 0

→

+ :1

F

AB

+ F

BC

- F

EB

cos 45º + F

BD

cos 45º = 0 atau F

BC

=0.5(tarik)

4.

Titik hubung D

Kesetimbangan dalam arah vertical:

Σ

FY = 0

↑

+ :

-F

BD

sin 45º + FBC sin 45º = 0

(32)

14

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:

Σ

Fy = 0

↑

+ :

-F

DC

sin 45º + 0.5p = 0

-0.707P sin 45º + 0.5P = 0

Kesetimbangan dalam arah horizontal:

Σ

Fx = 0

→

:

-F

BC

+ F

BC

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

2.4.2 Program analisis dengan Komputer

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.

2.5 Sambungan Pada Rangka Batang

Sambungan pada rangka batang

Tower Crane

meliputi sambungan las

dan sambungan mur-baut. Sambungan pada rangka batang diperlukan jika:

1.

Batang standar kurang panjang

2.

Untuk meneruskan gaya dari elemen satu ke elemen yang lain

3.

Sambungan

truss

(33)

15

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.

2.5.1 Sambungan Las

Sambungan las yaitu ikatan metalurgi pada sambungan logam

paduan yang dilaksanakn pada keadaan lumer atau cair.

Metode pengelasan terdapat 3 macam yaitu :

1.

metode las tekan yaitu Bagian yang disambung akan dipanaskan

kemudian ditekan. Metode pengelasan ini tanpa menggunakan bahan

tambahan.

2.

Metode las cair yaitu bagian yang akan disambung dipanaskan

(34)

16

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 :

a. Bentuk- Bentuk Kampuh las

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 2.4 kampuh Las V

2.

Kampuh Las X

kampuh las X digunakan untuk menyambungan plat dengan

ketebalan 12-25mm dan kedua sisi permukaan yang akan di las

(35)

17

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 2.6 Kampuh Las sudut rangkap

b. Tipe Las

Tipe las tergantung dari lokasi yang akan di las Gambar 2.7

(36)

18

Gambar 2.7 Tipe las dan contoh penempatan lokasi las

2.5.1.1 Kekuatan Las

Kekuatan las dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu bahan

yang akan dilas, jenis elektroda, ukuran las dan panjang las.

Tabel dibawah ini menunjukan kekuatan sambungan las yang

dilihat dari ukuran las dan panjang pengelasan dengan bahan

(37)

19

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

Panjang ukuran

Las Maksimum

in mm

Lb/in

N/mm

11/16

5/8

9/16

½

7/16

3/8

5/16

¼

3/16

1/8

18

16

15

14

12

10

8

6

5

3

¼

3/16

1/8

6

5

3

5/8

9/16

½

7/16

3/8

5/16

¼

3/16

1/8

16

14

13

12

10

8

6

5

3

9060

8150

7250

6340

5440

4530

3620

2720

1810

1600

1400

1300

1200

100

800

600

500

300

Dalam menentukan ukuran las dapat dilihat dari Gambar

2.8 dibawah ini. Setelah Menentukan ukuran las dapat dihitung

(38)

20

Gambar 2.8 Penentuan ukuran las

Tinjauan kekuatan sambungan las :

V

d

= L x F

v.

...…...………...…..….(2.5.1-1)

P

≤

V

d

...(2.5.1-2)

Keterangan :.

P

= beban pada pengelasan.

L

= panjang pengelasan

V

d

= kekuatan sambungan las

(39)

21

2.5.2 Sambungan Mur-Baut

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

ini adalah bagian-bagian dari ulir.

(40)

22

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

c. Ulir

sekrup

gas

- ulir withworth

- ulir bisentrix

Ukuran standar dari ulir dapat dilihat dalam Tabel 2.2 berdasarkan

(41)

23

Tabel 2.2 ukuran standar ulir kasar metris (JIS B 0205)

Sumber : Sularso, K iyokatsu Suga

, Dasar perencanaan dan pemilihan

elemen mesin,

hal. 290.

(42)

24

2.5.2.1 Kekuatan Sambungan Mur-Baut

a.

Kekuatan baut dengan pembebanan tegangan normal.

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.

f

t

=

A

P

=

(

)

2 1

4

/

d

P

π

...(2.5.2-3)

f

t

=

A

P

≤

F

tb

...(2.5.2-4)

d

1 b t

F

p

2

≥

...(2.5.2-5)

Keterangan :

f

t

= tegangan aksial yang terjadi pada baut

P = beban pada sambungan

F

tb

= tegangan tarik ijin baut.

A = luas permukaan baut inti.

d

1

= diameter inti baut (sesuai Tabel 2.2)

•

Tekanan kontak pada permukaan ulir seperti yang

terlihat pada Gambar 2.11 dibawah ini dan dikatakan

(43)

25

Gambar 2.11 tekanan permukaan pada ulir

q =

F

_sb

hz

d

p

≤

2

π

...(2.5.2-6)

dengan z = d/

p

= 8,8

Keterangan :

q = tekanan kontak pada permkaan ulir.

F

sb

= tegangan geser ijin baut.

h = tinggi kaitan ulir baut. (sesuai Tabel 2.2)

z = jumlah ulr mur.

2

d

= diameter efektif baut (sesuai Tabel 2.2)

•

Tegangan geser pada akar ulir baut dikataka aman jika.

f

sb

=

z

k

d

P

p

1

π

b s

F

≤

...(2.5.2-7)

Keterangan :

f

sb

=

Tegangan geser pada ulir baut.

p

= jarak bagi.

(44)

26

•

Tegangan geser pada akar ulir mur dikatakan aman jika.

f

sm

=

z

Dj

p

π

m s

F

≤

...(2.5.2-8)

Keterangan :

m s

F

= tegangan geser ijin mur

j =

0,75

D

= diameter luar baut (sesuai Tabel 2.2)

b.

Kekuatan baut yang menerima beban geser.

F

smax

= F

sb X

A...(2.5.2-9)

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.

(45)

27

BAB III

PERANCANGAN STRUKTUR RANGKA BATANG DAN

STABILITAS TOWER CRANE

Struktur rangka batang tower crane

mendukung semua mekanisme

operasi, perlengkapan listrik, motor, dan peralatan pengendali crane tersebut.

Kerangka harus dapat menahan beban-beban yang ada yaitu beban mati, beban

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

dari gangguan.

3.1 Perancangan Struktur Rangka Batang Tower Crane

Pada kontruksi

rangka batang tower crane,

jenis baja yang digunakan

untuk semua batang yaitu BJ 55 dan sesuai dengan lampiran, dengan

tegangan putus minimum (

F

u

) 550 MPa, tegangan leleh minimum (

F

y

) 410

MPa

dan modulus elastisitasnya 200 GPa. Struktur rangka batang yang

(46)

28

3.

1. 1. Struktur Rangka Menara

(Mast)

Pada struktur rangka menara terdapat dua macam 2 macam

bentuk struktur yang berbeda :

1.

Struktur Rangka Menara dibawah Tower Head

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 :

Gambar 3. 1. Menara di bawah tower head dalam 1 stage

Keterangan :

A.

Bentuk profil

: Siku-siku sama kaki (L)

(47)

29

B.

Bentuk profil

Ukuran profil

: L76 x 76 x9.5 mm

2.

Struktur Rangka Menara diatas Tower Head

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

Ukuran Profil

: L152 x 152 x 15,9 mm

B.

Bentuk profil

(48)

30

Gambar 3. 2. Menara diatas tower head dalam 1 stage.

3.1.2. Struktur Lengan Angkat (Jib)

Struktur Lengan Angkat terdiri dari 9 stage dan terdiri dari 3 bagian

yang berbeda yaitu :

1. Lengan angkat 1.

Terdiri dari 3 bagian yaitu stage 1-3. Pada Gambar 3.3

menunjukan profil Lengan Angkat1 dalam 1 stage. Profil baja yang

(49)

31

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

Gambar 3. 3. Lengan Angkat1 dalam 1 stage.

2. Lengan angkat 2

Terdiri dari 4 bagian yaitu stage 4-7. Pada Gambar 3.4

menunjukan bentuk lengan angkat 2 dalam 1 stage. Profil baja yang

(50)

32

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

(51)

33

3. Lengan angkat 3

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

(52)

34

3.1.3 Struktur Lengan Pengimbang

(Counter Jib)

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

(53)

35

2.

Lengan Penyeimbang 2

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

(54)

36

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

(55)

37

3.1.5 Analisis Rangka Batang

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.

(56)

38

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:

Weight per unit volume

= 7860 kg/m

2

Modulus of elasticity

= 200 GPa

Poisson’s =

0.3

Coef of thermal expansion

= 11.7 x 10

−6

/ ºC

Minimum yeild stress (

F

y

)

= 550 MPa

Minimum tensile stress (

F

u

)

= 410 MPa

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 mati :

- beban yang diakibatkan oleh berat struktur rangka batang itu

sendiri.

- beban bobot penyeimbang yaitu sebesar 10 ton.

•

Beban hidup

(57)

39

•

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

pesisir pantai tekanan tiupnya adalah 25 kg/m

2

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

a

atau H)

1,2D + 1,6 (

L

a

atau H) + (

γ

l

L

atau 0,8 W)

1,2D + 1,3 W +

γ

_l

L

+ 0,5 (

L

e

atau H)

Keterangan :

D

adalah beban mati

L

adalah beban hidup

L

a

adalah beban hidup yang ditimbulkan pekerja selama

penggunaan.

H

adalah beban yang ditimbulkan karena hujan.

(58)

40

l

γ

= 0,5 apabila L<5 Kpa

l

γ

= 1 apabila L

≥

5 Kpa

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.

(59)

41

(60)

42

→

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.

F

y

= tegangan

leleh

P

= beban aksial, (-) menunjukan beban aksial tekan dan (+)

beban aksial tarik.

M

33

M

22

V

2

(61)

43

T

=

momen

torsi.

Major

= dalam bidang (1-2).

Minor

= dalam bidang (1-3).

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.

Cm

=

faktor perkalian karena distribusi momen yang tidak

seragam bentangan.

Cb

=

koefisien pengali momen tekuk lateral.

K

=

faktor panjang efektif untuk patah, tergantung pada

L

=

faktor panjang efektif untuk patah, tidak tergantung pada

F

v stress

=

tegangan geser .

F

v allowable

=

tegangan geser ijin.

Total

ratio = menunjukan

total

perbandingan maksimum antara kekuatan

ijin pada bahan dengan total tegangan dan momen yang terjadi.

Total ratio =

Fy

f

1

≤

→

aman

(62)

44

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.

→

(63)

45

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.

→

Total ratio pada data yang terdapat diatas sebesar 0,936i jadi dapat

(64)

46

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.

→

(65)

47

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

→

Total ratio pada data yang terdapat diatas sebesar 1.414 jadi dapat

(66)

48

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

V.8.0.8 pada batang 915 dengan profile yg berbeda.

→

Total ratio pada data yang terdapat diatas sebesar 0.819 jadi dapat

(67)

49

→

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

3.1.6.Sambungan Pada Bangka Batang

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.

3.1.6.1.Kekuatan sambungan las

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

mur-baut dengan pipa pada batang 902 yang terlihat dalam Gambar

(68)

50

Gambar 3.10 Detail sambungan las

Data Pengelasan:

Bahan Baja Bj 55 dilas dengan menggunakan elektroda E70XX.

Pembebanan sesuai dengan lampiran 8 :

P

=

-160969

N

V

=

-443

N

(69)

51

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

.

3.1.6.2.Kekuatan Sambungan Mur-Baut

Bagian yang ditinjau dalam sambungan

mur-baut

ini adalah

sambungan

mur-baut

pada batang 902 pada struktur rangka lengan

angkat karena perbandingan antara besar baut dan jumlah dengan

tegangan yang terjadi paling besar . Sambungan ini menghubungkan

antara stage 2 pada struktur lengan angkat dengan stage 3 pada

(70)

52

Gambar 3.11 Detail sambungan mur-baut

Data sambungan mur-baut :

Pembebanan sesuai dengan lampiran 1 Tabel 5 halaman 63:

P

= -160969 N

V

= 208 N

Jadi gaya total yang diterima setiap baut adalah sebesar:

(71)

53

Jenis baut (JIS B 0205) M22 sesuai dengan Tabel 2.2 maka :

D

= 22 mm

P

= 2,5

h

= 1,353 mm

2

d

=

20,376mm

d

1

=

19,294 mm

n

=

4

k

=

0,84

j

=

0,75

t

F

b

= 300 MPa

s

F

b

= 120 Mpa

•

Tegangan aksial yang terjadi pada baut pada diameter inti

baut.

f

t

=

A

P

=

(

)

₂

1

4

/

d

P

π

...(2.5.2-3)

=

(

/

4

)

19

,

294

2

40242,25

π

= 137,7 MPa

f

t

=

A

P

≤

F

tb

...(2.5.2-4)

137,7 MPa

= 300 MPa

→

aman

d

₁ _b

t

F

p

2

(72)

54

19,294

300

40242,25

2

x

≤

19,294

≤

16.4

→

aman

•

Tekanan kontak pada permukaan ulir

q

=

F

_sb

hz

d

p

≤

2

π

...(2.5.2-6)

z

=

p

D

=

8

,

8

5

,

2

22

=

= 9

=

120

9

.

353

,

1

.

376

,

20

.

40242,25

≤

π

MPa

= 51,6 MPa

≤

120

MPa

→

aman

•

Tegangan geser pada akar ulir baut dikataka aman jika.

f

sb

=

z

k

d

P

p 1

π

b s

F

≤

...(2.5.2-7)

=

120

9

.

5

,

2

.

84

,

0

.

294

,

19

.

40242,25

≤

π

MPa

=

35,2

MPa

≤

120 MPa

→

aman

•

Tegangan geser pada akar ulir mur dikatakan aman jika:

f

sm

=

z

Dj

p

π

m s

F

≤

...(2.5.2-8)

=

120

9

.

75

,

0

.

22

.

40242,25

≤

π

MPa

= 86,3 Mpa

≤

120

MPa

→

aman

→

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa

(73)

55

3.2 Pondasi tower crane

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 :

1.

Meneruskan bobot

Tower Crane

dan bobot pondasi ketanah.

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

berat jenis

: 2400 Kg/ m

3

(Tabel 3.6)

Ukuran pondasi

: 4m x 4m x 3m

Tabel 3.8 Daftar Bahan

Sumber :

Sidharta S Kamarwan

, Mekanika bahan

Bahan Berat

jenis

(Kg/m

3

)

Beton 2400

(74)

56

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

(75)

57

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

2

Bagian yg ber putar tanpa penyeimbang

“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 =

α

Q + G

l

+ G

cw

+ G

2

+ G

f

...(3.1)

Dengan :

V

= Resultan gaya pada

tower crane

pada saat berbeban

penuh

V

o

=Resultan gaya pada

tower crane

pada saat tak terbeban

α

=koefisien

yang

memperhitungkan pembebanan lebih

pada crane yang diizinkan (1,25)

Q

= bobot muatan (kg)

G

l

=bobot lengan crane yang berputar (tanpa penyeimbang)

(kg)

(76)

58

G

cw

= bobot pengimbang (kg)

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

V

e

G

e

G

Qa

e

=

α

+

l l

−

CW g

...(3.2)

dengan

a

= jarak pada saat beban penuh (m)

e

l

= jarak titik berat dengan sumbu putar (m)

e

g

= jarak lengan pengimbang dengan sumbu putar (m)

m

e

x

e

6

.

0

150679

)

5

,

13

000

.

10

(

)

16

7970

(

)

5

,

12

000

.

6

25

,

1

(

=

−

+

=

3.3.2. Keadaan Tak Berbeban

Resultan gaya pada saat keadaan tak berbeban :

Vo = G

l

+ G

cw

+ G

2

+ G

f

...(3.3)

=

7970

+10.000 +10009 +11520

= 39499 kg

Jarak titik kerja gaya resultan dengan sumbu putar crane

Vo

e

G

e

G

(77)

59

m

e

x

e

2

.

0

39499

)

16

7970

(

)

5

,

13

000

.

10

(

0 0

=

−

=

Pondasi dikatakan aman jika

:

e <

2

b

(pada kondisi terbeban) ………(3.5)

0.6 <

2

4

→

aman

e

o

<

2

b

( pada keadaaan tak terbeban ) ……..………..(3.6)

0.2 <

2

4

→

aman

Dari kondisi titik kerja diatas dapat diketahui bahwa crane

dalam keadaan stabil. Jarak titik kerja gaya resultan pada keadaan

berbeban penuh maupun tanpa beban adalah aman karena

(78)

DAFTAR PUSTAKA

E.P.Popov & Zainul Astamar

, Mekanika Teknik edisi ke 2, Penerbit Erlangga

1989

Ferdinand P.Beer, E.Russel Johnston, JR., John T

. Dewolf, Mechanics Of

Materials Third Edition.

Jesen & Chenoweth

, Kekuatan Bahan Terapan, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1991

N. Rudenko,

Mesin Pengangkat,

Penerbit Erlangga, Jakarta, 1995.

SNI 03.-1729-2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja, BSN

Sularso & Kiyokatsu Suga.,

Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,

(79)

(80)

1

Hasil keluaran program SAP 2000

Table: Element Forces - Frames

Frame Station OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3

Text m Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m

1 0.00000 COMB5 Combination -25.324 69.482 81.118 1.2242 4.5365 0.8186

1 0.03750 COMB5 Combination -25.324 69.509 81.118 1.2242 1.4945 -1.7875

1 0.07500 COMB5 Combination -25.324 69.537 81.118 1.2242 -1.5474 -4.3946

2 0.00000 COMB5 Combination -22.508 -57.719 -84.755 0.0978 -7.9802 -8.9453

2 0.11250 COMB5 Combination -22.508 -57.635 -84.755 0.0978 1.5548 -2.4567

2 0.15000 COMB5 Combination -22.508 -57.608 -84.755 0.0978 4.7331 -0.2958

3 0.00000 COMB5 Combination 165.874 127.311 2.815 -0.6667 0.3489 -1.1263

3 0.07500 COMB5 Combination 165.874 127.367 2.815 -0.6667 0.1378 -10.6768

3 0.15000 COMB5 Combination 165.874 127.422 2.815 -0.6667 -0.0734 -20.2314

4 0.00000 COMB5 Combination 48.856 -16.201 -5.538E-03 0.0119 -0.0089 -8.7876

4 0.16250 COMB5 Combination 48.856 -16.144 -5.538E-03 0.0119 -0.0080 -6.1596

4 0.32500 COMB5 Combination 4