MESIN PEMINDAH BAHAN
PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT.
SKRIPSI Skripsi yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memeperoleh Gelar Sarjana Teknik
BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007
PROGRAM STUDI SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT 6.
BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007
Diketahui/disyahkan oleh:
Disetujui oleh :
Departemen Teknik Mesin
Dosen Pembimbing
Fakultas Teknik USU Ketua,
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : 19641224 199211 1 001
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : 19641224 199211 1 001
PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT 6.
BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 152 , pada Tanggal 09 April 2011
Dosen pembanding I
Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. NIP. 19491012 198103 1 002
Dosen pembanding II
Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 19560910 198701 1 001
PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT 6.
BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007
Telah Disetujui oleh: Pembimbing/Penguji
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : 19641224 199211 1 001
Penguji I
Penguji II
Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. NIP. 19491012 198703 1 002
Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 19560910 198701 1 001
Diketahui Oleh : Departemen Teknik Mesin Ketua
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : 19641224 199211 1 001
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN PROGRAM PENDIDIKANEKSTENSI FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN ==============================
AGENDA : 255 / TS / 2010 DITERIMA : 27 / 10 / 2010 PARAF : =======================
TUGAS SKRIPSI Nama
: Brian Pebrinta Tarigan
NIM
: 080421007
Mata Kuliah
: Mesin Pemindah Bahan
Spesifikasi
: Perencanaan Tower Crane dengan Kapasitas Angkat 7 Ton, Tinggi Angkat 55 Meter, Radius 60 Meter untuk Pembangunan Gedung Bertingkat. Sebagai Studi Kasus ambil pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU, Jalan Dr. Mansyur Medan Untuk itu rencanakanlah Mekanisme Pengangkat, Mekanisme Trolley, Mekanisme Gerak Slewing, dan Konstruksi Boom sebuah Tower Crane
Diberikan tanggal : 27 Oktober 2010 Selesai tanggal
:
Ketua Departemen Teknik Mesin
Medan, Oktober 2010 Dosen Pembimbing,
Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP. 19641224 199211 1 001
Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP. 19641224 199211 1 001
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dihaturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana ini merupakan suatu syarat yang harus dialaksanakan mahasiswa untuk menyelesaikan pendididkannya di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun Tugas sarjana yang dipilih adalah dalam bidang Mesin Pemindah Bahan dengan Judul : “Perencanaan Tower Crane dengan Kapasitas Angkat 7 Ton, Tinggi Angkat 55 Meter, Radius 60 M, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat. Penyusunan tugas akhir ini berdasarkan hasil survey langsung dilapangan serta melakukan pembahasan dan studi literature. Penulis menyadari banyak kekurangan dalam tuas sarjana ini, untuk itu penulis mengharapkan adanya saran dan kritik untuk kesempurnaan tugas sarjana ini Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua tercinta, Ir. N. Tarigan dan Y.br Sitepu, atas segala dukungan baik moril maupun materil dan support yang tiada hentinya kepada penulis dalam penyelesaian tugas sarjana ini. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingannya kepada penulis dalam penulisan tugas sarjana ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin dan bapak Ir. Tulus Burhanuddin, M.T. Sebagai Sekertaris Departemen Teknik Mesin serta Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Mesin. 4.
Bapak dan Ibu staff pegawai yang telah banyak membantu penulis semasa kuliah di Depaatemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Teman-teman Teknik Mesin USU Ekstension terutama Stambuk 2008 yang telah banyak membantu penulis didalam segala hal, terima kasih sahabat segala yang telah kau berikan akan ku ingat selalu. Semoga pertemanan dan persahabatan ini selalu untuk selamanya. 6. Dan semua orang yang namanya tidak mungkin saya sebutkan satu perasatu disini. Terimakasih atas semua bantuan dan dukungan nya, semoga Tuhan yang membalas semua kebaikan kalian. Semua kisah pasti ada akhir yang harus dilalui, begitu juga akhir dari kisah ini aku yakin sangatlah indah. Semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat buat kita semua.
Medan, Juni 2011 Penulis
Brian Pebrinta Tarigan NIM. : 080421007
ABSTRAK
Jenis mesin pemindah bahan yang direncanakan adalah mesin pengangkat tipe tower crane sesuai dengan hasil survei pada Proyek Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU Jln.Dr. Mansyur. Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat diperlukan. Banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai desain, sehingga dalam operasi yang sama dapat dilakukan berbagai metode dan alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, tetapi juga memerlukan pengetahuan menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu perusahaan.Dalam pemilihan jenis pesawat pengangkat, alat ini harus dapat dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan, dan tugas-tugas tambahan lainnya. Pesawat pengangkat tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, atau menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi atau perawatannya. Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu pelaksanaan pekerjaan yang lama. Dari posisi tetapnya, tower crane harus mampu menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat ke tempat yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan tower crane adalah berat, ukuran, dan radius angkat dari beban terberat, tinggi maksimum berdiri bebas alat, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani. Tower crane dirancang dengan ketinggian tertentu dan dengan boom yang memiliki daya jangkau yang cukup jauh. Selain itu tower crane mampu melayani pengangkutan bahan yang berat sesuai dengan kapasitas angkat maksimumnya. Tower crane biasanya digunakan untuk mengangkat beban terpadu (load), seperti : rangka besi, kepingan atap bangunan, batu bata dalam jumlah yang banyak, dsb. Namun terkadang juga dapat digunakan untuk mengangkat bahan curah (bulk load), seperti pasir dan coran semen. Untuk bahan curah, tower crane membutuhkan wadah muatan seperti bucket, yang kemudian dihubungkan dengan kait nantinya.
Kata Kunci : Tower Crane, Mesin Pengangkat, Kapasitas, Tinggi angkat, Radius
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN DARI PEMBIMBING ............................... ii LEMBAR PERSETUJUAN DARI PEMBANDING ............................. iii SPESIFIKASI TUGAS ............................................................................. v LEMBAR EVALUASI SEMINAR SKRIPSI......................................... vii KATA PENGANTAR ............................................................................... x ABSTRAK ................................................................................................. xii DAFTAR ISI .............................................................................................. xiii DAFTAR TABEL ..................................................................................... xvi DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xvii DAFTAR NOTASI/ISTILAH .................................................................. xviii
BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...................................................................... 1 1.2 Tujuan tugas Akhir ............................................................... 2 1.3 Batasan Permasalahan .......................................................... 2 1.4 Metode Penulisan ................................................................. 2 1.5 Sistematika Penulisan ........................................................... 3
BAB II
PEMBAHASAN MATERI 2.1 Mesin Pemindah Bahan ........................................................ 5 2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan ...................................... 6 2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan ............................ 10 2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ........................ 11 2.3.2 Dasar Pemilihan Crane ............................................... 12
2.4 Tower Crane ......................................................................... 13 2.4.1 Komponen-Komponen Utama Tower Crane.............. 14 2.4.2 Cara Kerja Tower Crane ............................................. 15 2.5 Spesifikasi Perencanaan ....................................................... 17
BAB III PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT 3.1 Perancangan Tali Baja .......................................................... 18 3.2 Peerancangan Puli................................................................. 24 3.3 Perancangan Drum ............................................................... 27 3.4 Perancangan Kait .................................................................. 30 3.5 Perancangan Motor Penggerak ............................................. 35 3.6 Perancangan Transmisi Mekanisme Pengangkat ................. 38 3.6.1 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat I ........................ 40 3.6.2 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I ............... 42 3.6.3 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat II ....................... 44 3.6.4 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat III ..................... 46 3.6.5 Bantalan Transmisi Roda Gigi ................................... 48 3.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Pengangkat ........................ 53
BAB IV PERANCANAAN MEKANISME TROLLEY 4.1 Perancanaan Roda Jalan ....................................................... 59 4.2 Perancanaan Tali Baja .......................................................... 62 4.3 Perancanaan Puli................................................................... 66 4.4 Perancanaan Drum ................................................................ 67 4.5 Perancanaan Motor Penggerak ............................................. 68 4.6 Perancanaan Mekanisme Trolley.......................................... 71 4.6.1 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat II ....................... 74 4.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Trolley ............................... 75
BAB V
PERENCANAAN MEKANISME GERAK SLEWING 5.1 Motor Penggerak .................................................................. 82
5.2 Sistem Rem Mekanisme Slewing ......................................... 85
BAB VI PERANCANAAN KONSTRUKSI BOOM 6.1 Konstruksi Boom .................................................................. 88 6.2 Gaya-Gaya Pada Batang Akibat Beban dan Beratnya Sendiri 89 6.3 Pemeriksaan Kekeuatan Konstruksi Bom ............................ 93 6.3.1 Analisa Gaya pada Spreader ....................................... 95 6.4 Perencanaan Counter Weight (Bobot Imbang) ..................... 101
BAB VII KESIMPULAN 7.1 Kesimpulan ........................................................................... 106 7.2 Saran ..................................................................................... 109
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Table 3.1 Dimensi Puli................................................................................ 26 Table 3.2 Tekanan Bidang yang Diizinkan ................................................. 27 Table 4.1 Dimensi Puli................................................................................ 67 Tabel 6.1 Klasifikasi dari Tower Crane ...................................................... 103 Tabel 6.2 Panjang Jumlah dan Masa kerangka Bobot Lawan (Hasil Perhitungan) ..................................................................... 105 Tabel 6.3 Berat Panjang dan Jumlah Panjang Boom .................................. 105
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Dongkrak dan Ikatan ........................................................... 7
Gambar 2.2
Hoisting Crane ..................................................................... 7
Gambar 2.3
Elevator................................................................................ 8
Gambar 2.4
Jenis Utama Crane ............................................................... 9
Gambar 2.5
Tower Crane ........................................................................ 16
Gambar 3.1
Konstruksi Serat Tali Baja................................................... 19
Gambar 3.2
Diagram Lengkungan Tali Baja Mekanisme Hoist ............. 20
Gambar 3.3
Puli....................................................................................... 25
Gambar 3.4
Drum .................................................................................... 28
Gambar 3.5
Diagram Lengkungan Tali Baja .......................................... 28
Gambar 3.6
Kait Tunggal/Standart ......................................................... 31
Gambar 3.7
Penampang Kait................................................................... 33
Gambar 3.8
Motor Penggerak ................................................................. 35
Gambar 3.9
Sistem Transmisi Roda Gigi ................................................ 39
Gambar 3.10 Nama Bagian Roda Gigi ...................................................... 40 Gmabar 3.11 Gaya Pada Roda Gigi .......................................................... 49 Gambar 4.1
Trolley ................................................................................. 58
Gambar 4.2
Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek ..................... 60
Gambar 4.3
Diagram Roda Puli Untuk Tali Pengangkat ........................ 61
Gambar 4.4
Diagram Mekanisme Trolley............................................... 62
Gambar 4.5
Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali .......................... 63
Gambar 6.1
Konsruksi Boom .................................................................. 89
Gambar 6.2
Pembebanan Boom Maksimum........................................... 90
Gambar 6.3
Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri .......................... 91
Gambar 6.4
Pembebanan Boom maksimum yang Diizinkan.................. 92
Gambar 6.5
Gaya-Gaya Setiap Sambungan Pada Boom ........................ 93
Gambar 6.6
Gaya-gaya Pada Spreader .................................................... 95
Gambar 6.7
Diagram Benda Bebas Pada Spreader ................................. 96
Gambar 6.8
Lengan Bobot Imbang ......................................................... 101
Gambar 6.9
Counter Weight ................................................................... 103
DAFTAR NOTASI / ISTILAH
Notasi
Arti
Satuan
Q
Kapasitas Angkat Maksimum
kg
q
Berat Spreader (Rumah Kait)
kg
S
Tegangan Tarik Maksimum Tali Baja
kg
η
Efisiensi
%
P
Kekuatan Putus Tali Sebenarnya
kg
K
Faktor Keamanan
Pb
Beban Patah
kg
σ
Tegangan
kg/mm2
d
Diameter
mm
Dmin
Diameter Minimum Puli dan Drum
mm
F222
Luas Penampang Tali Baja
mm2
m
Jumlah kelengkungan berulng
C
Faktor Karakteristik Konstruksi Tali dan Kekuatan Tarik Bahan
z1
Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan
z2
Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja
α
Jumlah siklus rata-rata perbulan
β
Faktor Perubahan Daya Tali
φ
Perbandingan Jumlah lengkungan dan Putus Tali
e1
Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat dan kondisi operasinya
e2
Faktor yang tergantung pada konstruksi tali
P
Tekanan Bidang Pada Gandar Roda Puli
kg/cm2
z
Jumlah lilitan
H
Tinggi
m
L
Panjang
mm
v
Kecepatan Keliling
m/s
ω
Tebal dinding drum
mm
t
kisar ulir
mm
A
Luas penampang
mm2
V
Kecepatan
m/s
N
Daya
HP
M
Momen
kg.m
n
Putaran
rpm
GD2
Momen girasi
kg/cm2
g
Gravitasi
m/s2
t
Waktu
s
α
Sudut tekan roda gigi
0
m
Modul
mm
z
Jumlah gigi
buah
b
Lebar gigi
mm
i
Perbandingan
a
Jarak Sumbu Poros
mm
hk
Tinggi Kepala Gigi
mm
hf
Tinggi Kaki Gigi
mm
ck
Kelonggaran Puncak
mm
t
Jarak bagi lingkaran
mm
S0
Tebal gigi
mm
Ft
Gaya Tangensial
kg
A
Luas Permukaan
mm2
Y
Faktor bentuk gigi
fv
Faktor Dinamis
δ
Koefisien pengaruh masa bagian mekanisme transmisi
β
Koefisien pengereman
k
Faktor Kecepatan Gelinding Roda
Dw
Diameter roda Trolley
mm
W
Tahanan
kg
G0
Berat Trolley
kg
μ
Koefisien Gesek
k
Koefisien gesek Roda Gelinding
ε
Koefisien tahanan Roda puli
f
Defleksi tali Baja yang diizinkan
mm
qr
Berat tali Baja
kg
S
Luas Bidang
m2
Pw
Tekanan Angin
kg/m2
T
Gaya rem keliling total
kg
N
Tekanan Normal
kg
F
Luas Permukaan Kontak
cm2
W
Berat
kg
E
Modulus Elastisitas
kg/m2
F
Gaya
kg
R
Jari-jari/radius
mm
I
Momen Inersia
mm4
