BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. girder silang ( end carriage ) yang menjadi tempat pemasangan roda penjalan

Tugas Akhir BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Merencanakan girder

Sturktur perencanaan crane dengan H-beam atau Wide Flange untuk kepastian 5 (lima) ton terdiri atas dua girder utama memanjang yang ujungnya diikatkan pada dua girder silang ( end carriage ) yang menjadi tempat pemasangan roda penjalan. Faktor Utama dalam penyelesaian perencanaan girder H-Beam adalah tegangan lentur atau tegangan bengkok suatau aman dan defleksi girder yang diinginkan. Dibawah ini direncanakan bagaimana cara menentukan pemilihan bahan yang cocok untuk mendapatkan momen bengkok dan gaya lateral dalam batasan aman, untuk pembuatan girder yang sesuai dengan kapasitas 5 Ton. -

Beban angkat maksimum (Q)

= 5000 kg = 5 ton

-

Berat Troli Hoisting Crane ( G )

=

-

Panjang Bentangan girder Utama ( L )

= 1800 cm = 18 m

-

Jarak antara roda troli hoisting crane ( a )

=

-

Berat balok profil gelegar percentimeter ( q ) = 1,055 kg/cm

640 kg = 0.64 ton

32 cm = 0.32 m

Menentuka beban yang dipikul oleh girder memanjang utama adalah : P = =

𝑄+𝐺 2 5000 +640 2

= 2820 kg [AUTHOR NAME] 38 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir 4.1.1 Merencanakan momen bengkok dan gaya lateral akibat beban konstan

Menentukan momen bengkok akibat beban konstan Mb = 𝑞 .

𝑥 2

. (𝐿 − 𝑥) , dimana x = 450 cm , dianggap merupakan

jarak tumpu dari sebelah kiri . ( lihat gambar 4.1 ) = 1,055 .

450 2

. ( 1800 – 450 )

= 320456,25 kg-cm Menentukan momen bengkok maksimum bila x =

𝐿 2

adalah :

𝐺1 = q . L = 1,055 x 1800 = 1899 𝐿 MBmaks = 𝐺1 . 8

,

= 1899 x

( dimana 𝐺1 = q . L ) 1800 8

= 427275 kg-cm Dari perhitungan diatas Mb = 320456,25 kg/cm < MBmaks = 427275 kg/cm, maka momen bengkok terhadap beban konstan memenuhi syarat. Tabel 1.1 Hasil perhitungan momen bengkok terhadap beban konstan Momen bengkok akibat beban konstan

Momen bengkok maksimum

320456,25 kg/cm

427275 kg/cm

[AUTHOR NAME] 39 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir Dan kurva momen bengkok akan merupakan suatu parabola yang digambarkan sesuai girder sepanjang L dengan koordinat maksimum MBmaks.

Gambar 4.1 Kurva momen bengkok akibat beban konstan

4.1.2 Merencanakan momen bengkok dan gaya lateral akibat beban gerak ( troli dan muatan)

Menentukan momen bengkok akibat beban gerak karena beban troli dan muatan. Bila roda troli berbeban didistribusikan seragam pada rodanya, maka beban pada satu roda adalah :

P’ = =

𝑄+𝐺 4 5000+640 4

= 1410 kg Dapat diasumsikan dalam hal ini bahwa girder akan menahan dua buah beban P yang identic terpisah jauh a = 32 cm . P’ =

𝑄+𝐺 4


Tugas Akhir

=

5000+640 2

= 2820 kg Jadi momen bengkok terhadap beban gerak adalah : Mb’ = =

2.𝑃 𝐿

[(L-

2 𝑥 2820 1800

𝑎 2

)–x]x

[ ( 1800 -

32 2

) – 450 ] 450

= 1880940 kg-cm Momen bengkok maksimum akan terjadi pada penampang yang berjarak

𝑎 2

dari bagian

tengah bentangan girder WF-Beam tersebut, adalah : ′ 𝑀𝑏𝑚𝑎𝑘𝑠 =

=

𝑃 2𝐿

𝑎

(𝐿 − 2)2

2820 2 𝑥 1800

( 1800 −

32 2

)2

= 2493080,53 kg-cm ′ Dari perhitungan diatas Mb’ = 1880940 < 𝑀𝑏𝑚𝑎𝑘𝑠 = 2493080,53 , maka momen

bengkok terhadap beban gerak memenuhi syarat. Tabel 1.2 Hasil perhitungan momen bengkok terhadap beban gerak Momen bengkok akibat beban gerak

Momen bengkok maksimum

1880940 kg/cm

2493080,53 kg/cm

Dan kurva momen bengkok didistribusikan dengan bentuk parabola dengan kordinat 𝑎

terbesar pada panjang (𝐿 − ). 2


Tugas Akhir

Gambar 4.2 Kurva momen bengkok terhadap beban gerak Gaya lateral akibat beban gerak

𝑇𝑋′′ = =

2. 𝑃 2

2 . 2820 2

𝑎

{ (𝐿 − ) – x } 2

{ (1800 −

32 2

) – 450 }

= 4179,867 kg Gaya lateral maksimum akibat beban gerak, bila x = 0 cm pada penumpuan sebelah kiri adalah : ′′ 𝑇𝑚𝑎𝑘𝑠 = 2P – P

𝑎 𝐿

′′ 𝑇𝑚𝑎𝑘𝑠 = 2 x 2820 – 2820 .

32 1800

= 5589,867 kg ′′ Dari perhitungan diatas 𝑇𝑋′′ = 4179,867 kg < 𝑇𝑚𝑎𝑘𝑠 = 5589,867 kg , maka gaya

lateral akibat beban gerak memenuhi syarat.


Tugas Akhir

Gambar 4.3 Kurva gaya lateral akibat beban gerak

4.1.3 Perencanaan bahan profil wide flange untuk girder

Dibawah ini diperhitungkan bagaimana memilih material untuk mendapatkan harga

momen inersia dalam batas aman yang sesuai dengan besarnya beban yang

diterima oleh girder guna mendapatkan defleksi yang diinginkan. Untuk mendapatkan defleksi maksimum dalam rumus sebagai berikut :

ẟmaks = ẟmaks =

1 700 1 700

.L . 1800

= 2,57 cm Besarnya reaksi tumpuan yang dipikul satu girder akibat beban terhadap momen pada bidang A = B, adalah : RA = RB = =

𝑃 2 2820 2

= 1410 kg [AUTHOR NAME] 43 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir Momen bengkok maksimum yang terjadi : Mbmaks = RA .

𝐿 2 1800

= 1410 x

2

= 1269000 kg-cm Luas bidang momen ditinjau terhadap beban titik pada A1 = A2, adalah sebagai berikut. Am = Mbmaks

= 1269000 .

1 4

.L

1 4

. 1800

= 5,7105 x 108 kg-cm2

Gambar 4.4 Kurva momen akibat reaksi tumpuan Jika ditinjau berdasarkan reaksi tumpuan dititik B, terhadap jarak X1 adalah : X1 =

1 6

.L


Tugas Akhir

=

1 6

. 1800

= 300 cm Dan jika ditinjau berdasarkan reaksi tumpuan dititik B, terhadap jarak X2 adalah : X2 = X1

1 2

X2 = 300 .

.L 1 2

. 1800

= 1200 cm

Menentukan lenturan titik-titik B :

δb = δb = =

( 𝐴1 . 𝑋1 )+( 𝐴2 . 𝑋2 ) 𝐸 . 1𝑥

, ( Dimana E = 2,2 x 106 kg/cm2 )

( 5,7105x108 . 300 ) + ( 5,7105x108 . 1200 ) 2,2 x 106 . 𝐼𝑥 389231,818 𝐼𝑥

Jadi harga δ1 =

389231,818 2 . 𝐼𝑥

=

194615,909 𝐼𝑥

=

194615,909 25,7

= 7572,60 cm4 Menentukan lenturan δ2

δ2 =

8 ( 5,7105x10 . 1200 ) 6

2,2 x 10 . 𝐼𝑥


Tugas Akhir

=

= Jadi 𝐼𝑥 =

=

( 𝐴2 . 𝑋2 ) 𝐸 . 𝐼𝑥 311481,818 𝐼𝑥

311481,818 , ( Dimana δmaks = 25,7 cm ) δmaks 311481,818 25,7

= 121199,151 cm4 Dari perhitungan diatas kita mencoba menggunakan balok profil H-Beam atau WF 800 x 200 x 11 x 17, apakah profil tersebut memenuhi syarat atau tidak :

Keterangan : H = 800 mm = 80 cm B = 200 mm = 20 cm T = 17 mm = 1,7 cm t = 11 mm = 1.1 cm Menentukan momen inersia maksimum pada I-section terhadap sumbu x-axis b = B–t = 20 – 1,1 = 18,9 cm h= H–(2xT) = 80 – ( 2 x 1,7 ) = 76,6 cm

Ix . maks =

𝐵 . 𝐻3 12

−

𝑏 . ℎ3 12


Tugas Akhir

Ix . maks =

20 𝑥 803

Ix . maks =

10240000

12

12

18,9 𝑥 76,63

−

12 8494701,314

−

12

= 145441,55 𝑐𝑚4 Dari perhitungan diatas bahwa Ix = 121199,151 𝑐𝑚4 < Ix maks = 145441,55 𝑐𝑚4 . Maka momen inersia dengan menggunkan balok profil WF 800 x 200 x 11 x 1. Terbukti memenuhi syarat untuk girder memanjang utama. Tabel 1.3 Hasil perhitungan momen inersia pada profil WF-beam 800. Momen inersia WF

Momen inersia WF maksimum

121199,15 cm4

145441,55 cm4

Modulus section profil WF-Beam Zx terhadap x-axis

Zx = = =

( 𝐵 . 𝐻 3 )+( 𝑏 . ℎ3 ) 6. 𝐻 ( 20 . 803 )+(18,9 . 76,63 ) 6 . 80 1745298,69 480

= 3636,039 𝑐𝑚3


Tugas Akhir 4.1.4 Perencanaan deformasi defleksi girder

Defleksi girder memanjang utama yang berlebihan akan memnyebabkan seluruh jembatan bergetar dan berpengaruh besar pada operasi crane. Untuk menjaga defleksi girder memanjang utama dalam batas aman, penyelesaian diantara salah satunya yaitu badan girder harus dibuat cukup tinggi dan memiliki momen inersia yang memadai. (A)

(B)

Gambar 4.5 Defleksi girder memanjang utama crane jalan

a.

Perencanaan difleksi akibat beban konstan

δ’ = δ’ =

𝐺1 𝐸 . 𝐼𝑥

𝑥

5. 𝐿 384 1899

2,2 x 106

. 145441,55

𝑥

5 𝑥 1800 384

= 5,9 x 10-9 . ( 7,5 x 107 ) = 0,44 cm b.

Menentukan defleksi girder akibat beban gerak untuk satu girder dipakai rumus (b)

δ’’ = δ’’ =

𝑃 48 . 𝐸 . 𝐼𝑥

. ( 𝐿 − 𝑎). [𝐿2 + (𝐿 + 𝑎2 )]

2820 . ( 1800 − 32). [18002 + (1800 + 322 )] 48 .(2,2 x 106 ) . 145441,55


Tugas Akhir

=

=

2820 1,53𝑥1013

. ( 1769) . (3,2𝑥106

+ 3,3𝑥106 )

3,2𝑥1013 1,53𝑥1013

= 2,09 cm

Jadi defleksi total yang terjadi pada girder memanjang utama

δ tot = δ’ + δ’’ = 0,44 + 2,09 = 2,53 cm Dari perhitungan diatas δ

1.tot

= 2,53 cm < δmaks = 2,57 cm, maka perencanaan

defleksi untuk satu girder tersebut memenuhi syarat dan aman untuk digunakan. Karena perhitungan perencanaan diatas hanya untuk satu girder, sehingga perlu mengecek perencanaan secara keseluruhan untuk kedua girder sesuai dengan persyaratan atau tidak. Besarnya beban yang diterima oleh kedua girder : P’ = Q + G = 5000 + 640 = 5640 kg

Defleksi total double girder digunakan rumus :

δ 2.tot = =

𝑃 . 𝐿3 48 . 𝐸 . 𝐼𝑥

+

5 . 𝑞 . 𝐿4 384 . 𝐸 . 𝐼𝑥

5640 . 18003 5 . 1,055 . 18004 + 48 𝑥 (2,2𝑥106 ) 𝑥 145441,55 384 𝑥 (2,2𝑥106 ) 𝑥 145441,55


Tugas Akhir

=

3,3𝑥1013 1,6𝑥1013

+

5,5𝑥1013 12,3𝑥1013

= 2,06 + 0,45 = 2,51 cm Dari perhitungan diatas δ

2.tot

= 2,51 cm < δmaks = 2,57 cm, maka perencanaan

defleksi untuk double girder untuk kapasitas 5 ton dengan menggunakan profil WFbeam (WF.800) tersebut memenuhi syarat dan aman untuk digunakan. Tabel 1.4 Hasil perhitungan defleksi total satu girder dan double girder

Defleksi Girder Defleksi Total Girder

Defleksi maksimum

Satu Girder

2,53 cm

2,57 cm

Double Girder

2,51 cm

2,57 cm

Menetukan tegangan bengkok terhadap arah horizontal ( lendutan lateral profil )

Flens tekan balok profil cenderung menekuk sisi mendatar apabila balok profil terlalu panjang. Lendutan lateral balok profil dapat diindari dengan cara menggunakan system lantai atau tegangan yang diijinkan dengan penuh bisa dipergunakan. Jika tidak, tegangan harus dikurangi. Dalam perencanaan ini dianggap semua balok profil diperkuat secara sempurna melawan lendutan lateral . Gaya horizontal terhadap beban pengangkatan dan beban troli hoisting crane akibat pengereman adalah :

H2 = H2 =

1 10 1 10

.(

𝑄+𝐺

.(

2

)

5000 + 640 2

) [AUTHOR NAME] 50

http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir = 282 kg Perencanaan gaya horizontal akibat berat girder memanjang utama H3 = 1/7 Gtot , Dimana Gtot = G’’ = 5292,02 kg = 1/7 x 5292,09 = 756,01 kg Menentukan momen bengkok horizontal MBH

=

MBH =

1 . 𝐻2 2

8. 𝐿

. ( 2. 𝐿 − 𝑎)2 +

1 x 282 2

1 8

. 𝐻3 L

x ( 2𝑥1800 − 32)2 +

8. 𝐿

1 8

x 756,01 x 1800

= 124654,027 + 170100,64 = 294754,67 kg-cm Menentukan tegangan bengkok lateral yang diijinkan ( σ BH )

σ BH = Dimana, 𝑍𝛾 =

=

𝑀𝐵𝐻 𝑍𝛾

𝐻 . 𝐵3 − ℎ . 𝑡 3 6. 𝐵 (80 . 203 ) −(76,618 . 93 ) 6 . 20

= 1023,77 cm3 Maka : σ BH =

=

𝑀𝐵𝐻 𝑍𝛾 286445,78 1023,77

= 287,91 kg/cm2


Tugas Akhir Menentukan gaya geser karena beban hidup ( troli dan muatan ) Kita menentukan diagram gaya lintang ( geser ) akibat gaya pembebanan pada jarak x = 1000 cm , untuk perencanaan girder diatas, perhitungan ini berdasarkan satu profil girder memanjang utama. RA = ƩMB = 0

RB = ƩMA = 0

-H x 800 + RA x 1800 = 0

-H x 1000 + RB x 1800 = 0

RA x 1800 = H x 800 RA =

RB x 1800 = H x 800

282 𝑥 800

RB =

1800

= 125,3 kg

282 𝑥 1000 1800

= 156,7 kg

Gambar 4.6 Diagram gaya lintang akibat beban hidup dimana : gaya horizontal P = H2 = 282 kg Perencanaan Modulus section yang terjadi terhadap sumbu y – y ( Z’γ )

𝑍𝛾 ≥ Z’γ = =

𝑃. 𝑥

σ BH 282 . 1000 279,79

= 979,58 cm3


Tugas Akhir Dari hasil perhitungan di atas diperoleh hasil bahwa 𝑍𝛾 = 1023,77 cm3 ≥ Z’γ = 979,58 cm3, maka modulus tahanan profil terhadap gaya horizontal memenuhi syarat dan aman digunakan.

4.1.5 Merencanakan Pelat Penggantung Monorel Troli Hoisting Crane

Konstruksi pelat berfungsi sebagai penggantung monorel troli hoisting crane dan pelat tersebut juga menahan beban pengangkatan dan beban troli.

Gambar 4.7 Pelat penggantung Besarnya beban yang ditahan oleh pelat P’ = =

Q+G 2 5000 + 640 2

= 2820 kg Menetukan momen inersia pelat ( Ix ) Keterangan : b = 16 mm = 1,6 cm h = 100 mm = 10 cm


Tugas Akhir

Maka : Ix = =

3

b. ℎ 12

1,6 . 103 12

= 133,3 cm4

Perencanaan defleksi pelat penggantung troli

Perencanaan defleksi pada pelat akibat beban berat pelat (δ tot ) Dimana : E : 2,2𝑥106 L : 60 cm Menentukan defleksi akibat beban berat pelat ( δtot )

δ tot = =

=

𝑃 . 𝐿3 48 . 𝐸 . 𝐼𝑥 2820 . 603 6

48 . 2,2𝑥10 . 133,3

6,091𝑥108 1,408𝑥1010

= 0,043 cm

Dimana harga defleksi maksimum yang diijinkan adalah :

δ maks = =

1 xL 700 1 x 60 700

= 0,086 cm


Tugas Akhir Dari hasil perhitungan diatas δ tot = 0,043 cm < δ maks = 0,086 cm , maka pelat tersebut memenuhi syarat dan aman digunakan penggantung monorel troli.

4.1.6 Perencanaan Flens Bawah INP Monorel Troli Hoisting Crane

Profil monorel troli hoisting crane menerima beban merata, beban titik dan beban bergerak, sehingga pada monorel troli mengalami bending down force yang mana terjadi pada bagian flens bawah. Perencanaan perhitungan kekuatan flens bawah terhadap profil besi INP adalah supaya bahan yang digunakan untuk monorel benarbenar aman terhadap beban pengangkatan dan berat troli itu sendiri. Digunakan : Bahan yang diambil dari JIS E 4502 lambang SF A 60 A, yang mempunyai tegangan Tarik bahan ( σt ) = 60 kg / mm2 Faktor keamanan untuk beban 5,64 ton ( fk ) = 3,5

Keterangan : h = 300 mm b = 125 mm s = 10,8 mm t = 16,2 mm r = 6,5 mm Gambar 4.8 Bending down force pada monorel troli


Tugas Akhir Menentukan tegangan Tarik yang diizinkan ( σ t )

σt

=

=

σ𝑡 𝑓𝑘 60 3,5

= 17,1 kg / mm2 Tegangan akibat bending down force pada lens bawah akibat beban dapat ditentukan dengan rumus menggunakan rumus : Perencanaan tegangan kekuatan flens bawah akibat beban ( σ )

σ= =

3,05 . 𝑃 𝑡2

, Dimana : P =

5000 + 640 4

= 1410 kg

3,05 . 1410 (16,2)

2

= 16,4 kg / mm2 Dari hasil perhitungan diatas σ = 16,4 kg / mm2 <

σt = 17,1 kg / mm2 , maka kekuatan

flens bawah dari profil INP 300 memenuhi syarat dan aman. Tabel 1.5 Hasil perhitungan flens bawah Profil INP 300

Tegangan Tarik akibat beban

Tegangan Tarik yang diizinkan

16,4 kg/mm2

17,1 kg/mm2


Tugas Akhir 4.2 Merencanakan End Carriage

Perhitungan menentukan end carriage meliputi antara :

4.2.1 Menentukan Profil End Carriage

a. Beban akibat berat girder memanjang utama

Gambar 4.9 Beban akibat batang girder memanjang utama

Besarnya beban yang diterima oleh girder melintang ( end carriage ), sesuai dengan perencanaan yaitu double girder memanjang utama : RA1 = RB1 Di mana : RA = =

1 2

1 2

.L.q

. 1800 x 1,055

= 949,5 kg Karena dalam perencanaan menggunakan daouble girder memanjang utama, maka berat yang ditahan oleh end carriage adalah : RA1 = 2. RA = 2 x 949,5 [AUTHOR NAME] 57 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir = 1889 kg b. Beban akibat berat troli dan berat pengangkatan Dalam perencanaan jarak x = 51 cm , merupakan jarak tumpuan atau pembatas gerak troli hoisting saat membawa beban pengangkatan pada waktu melintas di monorel troli dengan jarak end carriage supaya tidak kandas.

Gambar 4.10 End carriage akibat berat troli dan berat pengangkatan

Besarnya reaksi tumpuan ( RA2 ) adalah :

RA2 =

𝑃 . ( 𝐿−𝑥 ) 2

, Di mana P = Q + G = 5000 + 640 = 5640 kg

=

5640 . ( 1800−51 ) 2

= 5480,2 kg Sehingga dari perhitungan di atas gaya total yang diterima oleh end carriage adalah :

F = RA1 + RA2 = 1889 + 4923 = 6821 kg


Tugas Akhir 4.2.2 Menentukan Defleksi Pada End Carriage

Untuk itu perlu ditinjau berdasarkan pemerikasaan terhadap lenturan atau defleksi yang terjadi. Dalam merencanakan defleksi pada end carriage perlu diperhatikan akibat beban-beban yang terjadi, yaitu : a. Defleksi end carriage ditinjau terhadap beban merata ( Berat Profil UNP 200 )

Gambar 4.11 Defleksi end carriage akibat beban merata Di mana : q = 0,279 kg/cm x 2 profil end carriage ( Lampiran 9 ) = 0,558 kg/cm Ix = 18,2 x 106 mm4 = 1820 cm4 x 2 profil end carriage = 3640 cm4

δ’ = δ’ =

5 . 𝑞 . 𝐿4 384 . 𝐸 . 𝐼𝑥 5 𝑥 0,558 𝑥 2504 6

384 𝑥 (2,2𝑥10 ) 𝑥 3640

= 0,0035 cm


Tugas Akhir b. Defleksi end carriage ditinjau terhadap gaya

Gambar 4.12 Defleksi end carriage akibat gaya total

δ’’ = =

𝐹 48 . 𝐸 . 𝐼𝑥

( 𝐿 − 𝑎). [𝐿2 + (𝐿 + 𝑎2 )] , dimana : a = jarak antara girder

6821 6

48 . (2,2𝑥10 ) . 3640

( 250 − 80). [2502 + (250 + 802 )]

= 0,208 cm Defleksi total yang terjadi pada End Carriage (δ tot )

δ tot = δ’ + δ’’ = 0,0035 + 0,208 = 0,211 cm Dimana defleksi maksimal adalah :

δ maks = 0,0015 . L = 0,0015 x 250 = 0,357 cm Karena nilai defleksi yang terjadi pada end carriage dari hasil perhitungan lebih kecil dari nilai defleksi maksimal, maka profil tersebut aman dan dapat digunakan. Tabel 1.6 Hasil Perhitungan Defleksi End Carriage Defleksi Total End Carriage

Defleksi Maksimal

0,211 cm

0,357 cm


Tugas Akhir 4.2.3 Menentukan Daya Motor End Carriage

A. Motor penggerak Putaran roda gigi pinion ( 𝑛1 ) output dari gear motor / reducer :

𝑛1 = 155,03 rpm ( lampiran 4 ) Diameter jarak bagi roda gigi pinion ( 𝑑𝑏1 ) 𝑑𝑏1 = 90 mm Dari data di atas, maka dapat ditentukan kecepatan keliling sebagai berikut :

v1 =

𝜋 . 𝑑𝑏1 . 𝑛1

=

60 𝑥 1000 3,14 𝑥 90 𝑥 155,03 60 𝑥 1000

= 0,730 m/s

B. Roda jalan atau roda penggerak Diameter roda jalan ( 𝑑 ) = 256 mm Diameter jarak bagi roda jalan ( 𝑑𝑏2 ) = 270 mm Menentukan kecepatan putaran roda gigi jalan atau roda gigi penggerak ( 𝑛2 )

𝑛2 = =

𝑣1 . 60 𝑥 1000 𝜋 . 𝑑𝑏2 0,730 𝑥 60 𝑥 1000 3,14 . 270

= 51,66 rpm Menentukan kecepatan keliling roda jalan atau roda penggerak ( 𝑣2 )


Tugas Akhir

𝑣2 = =

𝜋 . 𝑑 . 𝑛2 60 . 1000 3,14 𝑥 256 𝑥 51,66 60000

= 0,671 m/s Jadi kecepatan jalan untuk penggerak overhead crane ( v ) dalam m/menit adalah :

v = 0,671 x 60 = 41,52 m/menit = 0,7 m/s

C. Menentukan tahanan gerak antara roda jalan dengan rel Dimana kita menentukan dahulu berat komponen secara keseluruhan kerangka overhead crane ( Go ), diantaranya adalah : a. Berat komponen end carriage -

Berat roda jalan ( G1 ), terdiri dari 4 buah roda jalan

Gambar 4.13 Roda jalan Dimana, roda jalan mempunyai data berikut : Bahan dari besi tuang mempunyai berat jenis ( ρ ) = 0,00722 kg/cm2 do = 28,6 cm [AUTHOR NAME] 62 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir d = 6,5 cm d1 = 25,6 cm L =

8,5 cm

b =

2 cm

Menentukan volume pada roda jalan : 1

1

v = [ 4 . 𝜋 . (𝑑𝑜2 − 𝑑 2 ) . 𝑏] . 2 + [ 4 . 𝜋 . (𝑑12 − 𝑑 2 ) . 𝐿] 1

1

= [ 4 . 3,14 . (28,62 − 6.52 ) . 2] . 2 + [ 4 . 3,14 . (25,62 − 6,52 ) . 8,5] = [ 0,785 . (860,2) . 2] . 2 + [ 0,785 . (613,1) ] . 8,5 = 2701,02 + 4090,9 = 6791,92 cm3 Jadi Berat roda jalan ( G1 ) adalah : G1 = v . ρ . 4 buah roda jalan = 6791,92 x 0,00722 x 4 = 196,1 kg

-

Berat bantalan roda jalan G2, terdiri dari 8 buah bantalan

Gambar 4.14 Bantalan roda jalan


Tugas Akhir

Dari gambar diatas dengan data sebagai berikut : D = 120 mm d = 65 mm B = 23 mm Berat bantalan ( G2 ) = 0,9 x 8 = 7,2 kg

-

Berat profil UNP 200 End Carriage ( G3 ), terdiri dari 4 buah profil

Gambar 4.15 Profil UNP 200

Dari gambar di atas terdapat data sebagai berikut : Berat profil per meter ( q ) = 27,9 kg/m L = 3 meter Jadi Profil ( G3 ) adalah : G1 = ( q . L ) . 4 buah poros = ( 27,9 x 3 ) x 4 = 334,8 kg


Tugas Akhir -

Berat poros roda jalan ( G4 ), terdiri dari 4 buah poros

Gambar 4.16 Poros roda jalan Dimana : bahan poros dari baja dengan berat jenis ( ρ ) = 0,0079 kg/cm2 L = 250 mm D = 65 mm Jadi berat poros ( G4 ) adalah :

G4 = [ 4 . 𝜋 . 𝑑2 . 𝐿 . ρ] . 4 buah poros 1

1

= [ 4 𝑥 3,14 𝑥 652 𝑥 0,25 𝑥 0,0079] x 4 = 26,20 kg -

Berat motor penggenggerak ( G5 ), terdiri dari 2 buah motor : ( G5 ) = 48 kg x 2 = 96 kg

-

Berat roda gigi pinion ( G6 ), terdiri dari 2 buah roda gigi.

Gambar 4.17 Roda gigi pinion [AUTHOR NAME] 65 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir Menentukan volume roda gigi pinion adalah : 1

1

v = [ 4 . 𝜋 . (𝑑𝑖 2 − 𝑑 2 ) ] . 𝐵 + [ 4 . 𝜋 . (𝑑𝑜2 − 𝑑 2 ) . 𝐿] = [ 0,785 . (102 − 3,52 ) ]. 3,2 + [ 0,785 . (62 − 3,52 ) . 9] = 220,42 + 167,79 = 388,21 cm3 Jadi berat roda gigi pinion ( G6 ) = v . 2 . ρ = 388,21 x 0,0079 x 2 = 6,13 kg

Sehingga berat total end carriage ( G’ ) G’ = G1 + G2 + G3 + G4 + G5 + G6 = 196,1 + 7,2 + 334,8 + 26,20 + 96 + 6,13 = 666,43 kg

b. Berat Komponen Girder -

Berat profil girder ( WF.800 ), terdiri dari 2 buah profil.

Gambar 4.18 Profil Wide Flange 800


Tugas Akhir Dari gambar diatas didapat data sebagai berikut : Berat profil ( q ) = 105,5 kg/m L = 18 m Jadi berat girder memanjang utama ( 𝑔1 ) = ( q . L ) . 2 = ( 105,5 x 18 ) x 2 = 3798 kg -

Berat profil INP 300 monorel troli ( 𝑔2 )

Gambar 4.19 Profil INP 300 Dari gambar diatas didapat data sebagai berikut : Berat profil ( q ) = 55,08 kg/m L = 17 m Jadi berat profil ( 𝑔2 ) = ( q . L ) = ( 55,08 x 17 ) = 936,36 kg


Tugas Akhir Berat pelat penggantung monorel dan penahan girder ( 𝑔3 ), terdiri dari 74 buah pelat .

Gambar 4.20 Pelat Dari gambar diatas didapat data sebagai berikut : Berat jenis untuk baja ( ρ ) = 0,00785 kg/cm3 L = 0,6 m b = 100 mm h = 16 mm Jadi berat pelat ( 𝑔3 ) = ( h . b . L . ρ ) x 74 Pelat = ( 16 x 100 x 0,6 x 0,00785 ) x 74 = 557,66 kg Sehingga berat total girder memanjang utama dan perlengkapan lainnya ( G’’ ) G’’ = 𝑔1 + 𝑔2 + 𝑔3 = 3798 + 936,36 + 557,66 = 5292,02 kg c. Berat total overhead crane ( Go ) Go = G’ + G’’ = 666.43 + 5292,02 = 5,95 Ton Maka tahanan gerak ( W ) adalah : W = β ( Q + G + Go ) ω = 1,25 . ( 5 + 0,64 + 5,95 ) . 20,5 [AUTHOR NAME] 68 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir = 296,9 kg Menentukan daya statik motor ( N ) N =

𝑊. 𝑣 75 . 𝜂 296,9 𝑥 41,52

=

75 𝑥 60 𝑥 0,85

= 3,2 HP = 2,4 kW Untuk mendapatkan daya maksimum motor maka perlu adanya factor koreksi ( fc ), untuk mendapatkan factor keamanan. Dimana harga factor koreksi berkisar 0,8 sampai dengan 1,2 , sehingga daya motor rencana listrik ( Pd ) adalah : Dimana : N = p Pd = p x fc = 2,4 x 1,2 = 2,88 kW Direncanakan pada motor en carriage dilengkapi dengan 2 (dua) unit motor listrik, sehingga masing-masingend carriage memerlukan daya listrik : N =

=

𝑃𝑑 2 2,88 2

= 1,44 kW Dikarenakan harga standar daya motor berdasarkan katalog ( lampiran 4 ), kami mementukan harga lebih tinggi dari hasil perhitungan yaitu type CHENTA 45E dengan data sebagai berikut : [AUTHOR NAME] 69 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir Pd = 1,5 kW = 2 HP n = 1450 rpm

4.2.4 Menentukan Bahan Roda Gigi End Carriage Dalam perencanaan roda gigi yang paling penting adalah bagaimana mendapatkan beban yang sesuai dengan tegangan lentur beban yang diijinkan disamping itu kekuatan tegangan tarik bahan. ( Lampiran 6 ) a) Memilih bahan untuk roda gigi pinion Rencana bahan diambil baja karbon ( S 45 C ) dengan data : Tegangan tarik ( σtp ) = 58 kg/mm2 Tegangan lentur ijin ( σp ) = 30 kg/mm2 Kekerasan permukaan sisi gigi ( HBp ) = 200 HB b) Memilih bahan untuk roda gigi jalan Rencana bahan diambil besi cor ( FC 30 ) mempunyai data : Tegangan tarik ( σtp ) = 30 kg/mm2 Tegangan lentur ijin ( σp ) = 13 kg/mm2 Kekerasan permukaan sisi gigi ( HBg ) = 200 HB c) Direncakan roda gigi lurus, dengan data sebagai berikut : Sudut tekan ( α ) = 20˚ full depth involute system ( lampiran 10 ) Diameter jarak bagi roda gigi pinion ( dp ) = 90 mm Diameter jarak bagi roda gigi jalan ( dg ) = 270 mm Modul ( m ) = 5 Menentukan jumlah gigi ( z ) [AUTHOR NAME] 70 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir

-

Jumlah gigi pinion ( Zp ) =

𝑑𝑝

=

90

𝑚

5

= 18 gigi -

Jumlah gigi pinion ( Zg ) = =

𝑑𝑝 𝑚 270 5

= 54 gigi Menentukan jarak sumbu poros ( a ) a =

(𝑍1 + 𝑍1 ) . 𝑚

=

(18 + 54) . 5

2

2

= 180 mm

Menentukan Harga untuk factor levis berdasarkan bentuk gigi ( Y ) Harga untuk factor levis berdasarkan bentuk gigi sesuai masing-masing jumlah gigi yaitu diambil berdasarkan sudut tekan ( α ) = 20˚ full depth involute system adalah sebagai berikut : a) Roda gigi pinion ( Yp ) Yp = 0,154 -

0,912

= 0,154 -

0,912

𝑍𝑝

(lampiran 11)

18

= 0,104 b) Roda gigi jalan ( Yg )


Tugas Akhir

Yg = 0,154 -

0,912

= 0,154 -

0,912

𝑍𝑔

54

= 0,137 Kita membandingkan hasil dari perhitungan di atas berdasarkan tegangan lentur bahan yang diijinkan, dimana hasil yang terkecil diambil untuk menentukan besarnya gaya tangesial.

σp . Yp : σg . Yg 30 x 0,104 : 13 x 0,137 3,12 > 1,781 Maka yang dipergunakan persamaan untuk menghitung besarnya gaya tangesial adalah persamaan untuk roda gigi jalan. Di dalam perencanaan biasanya besarnya gaya tangesial digunakan persamaan yang dikalikan dengan factor koreksi. Maka, Ft =

4500 𝑥 𝑃𝑑 𝑣

. Cs , di mana : Pd = 2 HP v = 41,52 m/menit

=

4500 𝑥 2 41,52

x 1,25

= 270,95 kg


Tugas Akhir Tabel 1.7 Untuk mementukan harga factor koreksi ( Cs ) Type Service Type Beban

3 jam/hari

8 s/d 10 jam/hari

24 jam/hari

0,8

1

1,25

1

1,25

1,54

Tumbukan Medium

1,25

1,54

1,8

Tumbukan Berat

1,54

1,8

2

Steady Tumbukan Ringan

( sumber : CAT. No. E1102c 2006 J-2 Printed in Japan ©NSK Ltd. 2005 ) Menentukan factor kecepatan ( Cv ) Cv =

3 3+𝑣

, dimana : v = kecepatan keliling roda jalan = 0,692 m/detik

=

3 3 + 0,692

= 0,813 Menentukan bahan permukaan yang diijinkan untuk persatuan lebar sisi gigi ( F’G Tabel 1.8 Faktor tegangan kontak pada bahan roda gigi

( sumber : CAT. No. E1102c 2006 J-2 Printed in Japan ©NSK Ltd. 2005 ) Dimana harga ( k ) = 0,079 kg/mm2 [AUTHOR NAME] 73 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

Tugas Akhir

Maka, F’G = Cv . kH . dp .

2 . 𝑍1 𝑍1 + 𝑍2

= 0,813 x 0,079 x 90 .

2 . 54 18 + 54

= 8,671 kg/mm2 Menentukan lebar sisi gigi ( b ) b =

=

𝐹𝑡 𝐹′ 𝐻 270,95 8,671

= 31,3 mm

Dengan mempertimbangakan keamanan maka lebar sisi gigi diambil ( b ) = 32mm Menentukan tegangan lentur pada sisi gigi ( σ ) -

Tegangan lentur yang terjadi pada roda gigi pinion ( σpl )

σpl

=

=

𝐹𝑡 𝑏 . 𝑚 . 𝑌𝑝 270,95 32 𝑥 5 𝑥 0,103

= 16,44 kg/mm2 Dari hasil perhitungan diatas bahwa harga tegangan lentur terjadi pada roda gigi pinion lebih kecil dari tegangan lentur bahan yang diijinkan, maka bahan tersebut aman dan dapat digunakan. -

Tegangan lentur yang terjadi pada roda gigi jalan ( σg1 )

σg1 =

𝐹𝑡 𝑏 . 𝑚 . 𝑌𝑔


Tugas Akhir

=

270,95 32 𝑥 5 𝑥 0,137

= 12,36 kg/mm2 Dari hasil perhitungan diatas bahwa harga tegangan lentur terjadi pada roda gigi jalan lebih kecil dari tegangan lentur bahan yang diijinkan, maka bahan tersebut aman dan dapat digunakan.

4.2.5 Menentukan Bahan Poros Pada Roda Jalan

Direncanakan bahan poros diambil dari bahan karbon ( S 45 C ), dengan mempunyai data : Tegangan Tarik ( σt ) = 58 kg/mm3 Faktor Keamanan ( sfi ) = 6,0 Faktor Keamanan ( sfi ) = 2,0 Menentukan tegangan lentur yang diijinkan ( σb )

σb

=

=

σ1 𝑆𝑓1 +𝑆𝑓2 58 6 +2

= 4,8 kg/mm2 = 480 kg/cm2 Menentukan beban yang diterima oleh setiap poros ( P ), poros terdiri dari 4 poros P =

=

𝑄+𝐺+𝐺𝑜 4 5000+640+5889,92 4


Tugas Akhir = 2882,48 kg

Gambar 4.21 Momen lentur pada poros

Karena poros dalam keadaan diam, maka poros hanya mengalami momen lentur ( Mb ) Mb =

=

𝑃. 𝑎 4 2882,48 𝑥 9,3 4

= 6701,77 kg/cm Menentukan tegangan bengkok yang terjadi berdasarkan perencanaan poros (σb) direncanakan diameter poros ( d ) = 6,5 cm

σb = =

10,2 . 𝑀𝑏 𝑑3 10,2 𝑥 6701,77 6,53

= 284,91 kg/cm2 Maka dari perhitungan diatas tegangan lentur terjadi pada poros lebih kecil dari tegangan lentur bahan yang diijinkan, maka bahan tersebut aman dan dapat digunakan. [AUTHOR NAME] 76 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. girder silang ( end carriage ) yang menjadi tempat pemasangan roda penjalan

Recommend Documents