Data–data Perhitungan Perencanaan Detail

MATERI SERAHAN

BAB 1 PENDAHULUAN

4.2 Data–data Perhitungan Perencanaan Detail

BAB 4

SPESIFIKASI KHUSUS

- Gaya geser di dalam alur pengarah (beban statis).

 Beban maksimum

Untuk pintu yang dioperasikan dengan tenaga manusi, harus dipakai faktor keamanan 2 (dua) pada beban maksimum yang mungkin oleh satu orang, maka apabila satu orang dapat menggerakkan gaya/ tenaga 100 N selama waktu yang singkat beban maksimum diperhitungkan 2 x 400 N = 800 N. Beban yang dapat ditahan oleh seorang dalam waktu yang lama 30 menit atau lebih adalah 100 N. Nilai banding antara beban maksimum yang mungkin dan lebar nominal adalah 800 : 100 = 8.

 Koefisien gesek

Perbandingan antara tinggi dan lebar pintu harus lebih kecil dari koefisien gesekan f antara sisi samping pintu dan alur pengarah (h/b < f) untuk menghindari kemacetan pintu akibat ditarik keluarnya bagian segi empat.

Apabila perbandingan h/b lebih kecil daripada f, maka diperlukan dua stang.

Tabel 4.1

Harga-harga Koefisien Gesekan f

Bahan yang dipakai

Koefisien gesekan f

Bergerak Tak bergerak

Kering Basah Sedikit

dilumasi Kering Basah Sedikit dilumasi Besi tuang pada besi tuang

Besi tuang pada baja Besi tuang pada perunggu Baja pada baja

Baja pada perunggu Perunggu pada perunggu Kayu pada logam

Kayu pada kayu Baja pada batu Kayu pada batu

0,5 0,2 0,2 0,15 0,11 0,2 0,5 0,4 - -

0,3 - - - - - 0,3 - - -

0,15 - - 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 - -

- 0,25 - 0,2 0,13 - 0,7 0,5 0,5 0,6

- - - - - - 0,6 - - -

0,2 - - 0,15 - 0,12 - 0,2 - -

Dengan mempertimbangkan pemeliharaan yang jelek, kotoran, korosi dan sebagainya, maka dianjurkan untuk menambah koefisien gesekan untuk berbagai komponen pekerjaan transmisi dengan 40 – 50% dan untuk pengarah dengan 100%. Maksudnya, koefisien gesekan yang dianjurkan untuk gerakan baja pada perunggu adalah 0,15, bukannya 0,11 untuk perhitungan stang dan

gir. Alur pengarah f = 0,3 untuk baja pada perunggu, bukannya 0,13 (tak bergerak).

 Perhitungan untuk stang

Perhitungan pekerjaan transimisi mulai dengan : - Menemukan beban tarik T pada stang

- Untuk kondisi normal, gaya tarik nominal T adalah : T = (G + W)

- Untuk kondisi tidak normal, gaya maksimum Tmaksadalah : Tmaks= n * T = n (G + W)

Dimana :

G = Berat total pintu termasuk stangnya (berat mati) W = beban gesekan vertikal di dalam alur

W = fH

F = koefisien gesekan

H = beban horisontal maksimum pada pintu

n = faktor beban (= 8, perbandingan antara beban maksimum dan nominal).

Untuk dua stang, gaya tarik maksimum pada masing-masing stang adalah 2/3 dari nominal maupun dari beban vertikal maksimum.

- Gaya tekan as pada stang

- Untuk kondisi normal, gaya tekan nominal P adalah : P = (W – G)

- Untuk kondisi tidak normal, gaya tekan maksimum Pmaksadalah :

) α φ

( tan

) α φ

( ) tan W G ( n P

min maks

maks 

 







- Puntiran pada stang

g max

w (G W) tan(φ α) r

M     

Dimana :

Mw = puntiran, Nm

d = diameter bagian luar stang, m

dk = (d – 2t) diameter bagian tengah stang, m rg = jari-jari rata-rata stang, rg1/4 (d + dk), m S = ulir

 = sudut ulir )

d π α s (tan

k



 = sudut gesek

maks= sudut gesekan (gerak maksimum yang mungkin

^min = sudut gesekan minimum (diberi pelumas).

- Penentuan puntiran maksimum pada stang untuk kondisi tidak normal :

g maks

maks

w n (G W) tan (φ α) r

M      

- Diameter minimum teras stang yang diperlukan ditentukan dengan memperhitungkan tekukan stang untuk gaya tekan maksimum dan puntiran maksimum. Tegangan nominal untuk tegangan dan tekanan, tegangan maksimum dan sudut maksimum karena perubahan bentuk diperiksa dengan menggunakan diameter teras yang sudah dihitung.

- Tekanan :

maks 2 k

k 2

k :kondisi P P l

I E

P  π 

- Puntiran :

maks w k k

k :kondisi M M l

I E π

M  2 

- Kombinasi tekanan dan puntiran, penekukan puntiran.















 



 



2

k maks w k

*

k M

1 M P P

12 k maks k

*

k M

1 P M

M 



 



 



Untuk Pk*Pmaks dan Mk*Mw maks

Dimana :

Pmaks = gaya desak maksimum pada stang, N Mw maks = puntiran maksimum pad stang, Nm Ik = panjang tekukan, m

E = modulus elastisitas, N/m² I = 1/64d⁴(momen lembam), m⁴ dk = diameter teras stang, m

 Perencanaan pekerjaan transmisi - Satu stang

Apabila digunakan satu stang, sebagaimana umumnya dipraktekkan untuk pintu-pintu yang lebih kecil dari 1,00 sampai 1,20 m, maka pekerjaan transmisi dapat direncana sebagai berikut :

Gerak pintu mur menyebabkan pintu bergerak vertikal. Untuk mengangkat pintu, momen-momen berikut harus dipecahkan :

- Momen nominal untuk mengangkat pintu :

g maks

1 (W G) tan (φ α) r

M     

- Momen gesekan antara mur dan dudukan :

n 2

2 (W G) tan φ r

M    

Dimana :

tan2 = koefisien gesekan antara mur dan dudukan rn = jarak antara as stang dan bagian tengah dudukan Momen operator pintu :

M = P x R Dimana :

R = jari-jari roda tangan, m

P = gaya yang digunakan oleh operator pintu, m - Dua stang

Momen nominal untuk mengangkat pintu : M1= ½ (W + G) tan (maks+) . rg

Momen gesekan bergantung pada : - Gaya tarik nominal

- Koefisien gesekan

- Jarak dari beban gesek ke as stang

Momen gesekan antara mur dan dudukan tiap stang adalah : M2= ½ (W + G) . F. rn

Jumlah momen untuk gesek ulir adalah Ms= M1+ M2

Momen dorong adalah : M = 2 x 0,9 x 0,9 x 0,8 x R x P Dimana :

P = gaya maksimum satu orang, N

R = jari-jari roda tangan dari roda kapstan m

0,9 = efisiensi akibat kehilangan pada setiap transmisi 0,8 = pengurangan jika roda dioperasikan oleh dua orang.

- Waktu pengangkatan

Setelah pekerjaan transmisi selesai direncana, waktu pengangkatan pintu bisa dihitung. Pada waktu pintu diangkat h dan puncak stang s, ulir membuat putaran h/s. Jumlah putaran roda tangan tergantung pada nilai banding gir i dan jumlahnya i x h/s. Sebuah roda tangan dengan jari-jari

0,30 m dapat membuat 15 – 20 kali putaran per menit yang m,emberikan kecepatan putaran 0,63 m/detik. Satu putaran roda tangan memerlukan 2R/0,63 = 3,0 s dan jumlah putaran per menit mencapai sekitar 20.

Waktu angkat maksimum : s

x 20

h x t  i

 Tegangan dan kondisi rencana Tegangan rencana :

Tegangan rencana harus memenuhi syarat-syarat yang telah ditetapkan, di samping itu batang elemen harus memenuhi persyaratan-persyaratan berikut.

Tegangan pada batang elemen boleh melebihi tegangan kritis :

cr= 0,6y(1,23 - 0,0153 x L/t) Dimana :

cr = tegangan kritis yang diijinkan (kgf/ cm²)

y = tegangan liniear (yield stress) material yang dipakai L = jarak penumpu lateral dari batang elemen (cm)

T = tebal elemen kisi-kisi tidak termasuk toleransi korosi (cm)

 Pintu diversion tunnel

Beban rencana pada kondisi normal : - Beban tekanan air

Pw= 0,5 x (H22– H12) x B x GW

Dimana :

Pw = beban tekanan air (tf) H1 = tinggi air dari atas pintu, m H2 = tinggi air dari dasar pintu, m B = bentang sealing, m

Gw = berat jenis air = 1,0 tf/m³ - Momen lentur

Mmax= W x (2 x L) Dimana :

Mmax = momen lentur maksimum (tf-m) W = beban hidraulik pada tiap batang (tf) L = bentang yang menahan, m

- Momen geser

2 S_max  W

Dimana:

Smax = gaya geser maksimum

W = beban hidrolik pada tiap batang (tf) - Tegangan lentur

Z 10 M_max ⁵

max

 x



w 3 max

max A

10 x

 S



Dimana :

max = tegangan lentur maksimum (kgf/ cm²) Mmax = momen lentur maksimum, tf-m

Z = potongan modulus, cm³

^max = tegangan geser maksimum, (kdf/cm²) Smax = gaya geser maksimum, tf

Aw = luas web pada masing-masing ujung 224,84 cm² - Defleksi



 



  

 8

B 2

B x L L

EI 48 δ W

3 2 3

max

Dimana :

max = defleksi maksimum setiap batang W = beban rencana pada batang, kgf L = bentang yang menahan, m B = bentang sealing, m

E = modulus elastis baja, kgf/ cm² I = momen inersia, cm⁴

 Pintu radialspillway

- Perencanaan beban pada pintu - Kondisi perencanaan

R α H Sin ₁  ¹

R α H Sin ₂ 

1 2

1 1 Sin α

α

Cos  

2 2

2 1 Sin α

α

Cos  

Dimana :

1 = sudut antara ujung permukaan air pada pintu dengan garis mendatar pada pusat pin trunnion.

² = Sudut antara garis mendatar pada pusat pin trunnion dengan lantai dasar pintu.

H = Jarak tegak antara lantai dasar pintu dengan pusat pin trunnion H1 = Jarak tegak antara rencana permukaan air dengan pusat pin

trunnion

R = Jari-jari pintu radial - Beban hidrolik

- Beban mendatar akibat tekanan air P = ½ Wo . Hd2. B

Dimana :

P = beban mendatar akibat tekanan air (tf) Wo = berat jenis air (tf/ m³)

B = bentang pintu (m) Hd = head reancana (m) - Beban tegak

 



^{(Sinα Sin ) (Cosα Cosα ) α α Sin(α α )}



R . B . Wo /

Pu  ¹ ₂ ² ₂  _{1 1} ₂  ₂  ₁ ₂ ₁

- Beban kerja dan arah gaya

2 / 1 2

2 Pu )

(P Pc 

P tan Pu β  ^1



^{α (β α )}



^R

Lc ₂   ₁ Dimana :

Pc = total tekanan air (tf)

 = sudut beban dari permukaan dasar pintu Lc = jarak titik beban dari dasar pintu

RANGKUMAN

Spesifikasi khusus dalam pekerjaan Hidro Mekanik mencakup data perhitungan perencanaan detail dan gambar perencanaan tiap jenis peralatan, standar material dan metode kerja terkait untuk masing jenis dan tipe alat Hidro Mekanik yang akan dikerjakan.

Spesifikasi khusus meliputi penjelasan dan uraian :

 Umum

 Data-data perhitungan perencanaan detail

LATIHAN

1. Sebutkan tipe pintu otomatis yang dapat dipakai sebagai pelimpah darurat ? 2. Sebutkan apa saja yang termasuk gaya angkut :

BAB 5

JADWAL PELAKSANAAN PEKERJAAN HIDRO MEKANIK