PERANCANGAN PINTU AIR INTAKE GATE HYDROULIC SKRIPSI Diajukan Kepada : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
ANDHIKA PUTRA NIM: 201110120311100
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016
i
ii
iii
iv
v
vi
PERANCANGAN PINTU AIR INTAKE GATE HYDROULIC Andhika Putra Indra , U, Ir.Eko Hariyadi,MT, Ir.Mulyono,MT Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
[email protected] ABSTRACT The intake gate hydroulic floodgate is purposed to irrigate the farmyards, fish farm, and flood drain in urban area. It is designed to support High Level Diversion (HLD) system. This floodgate is expected to be useful for the society who live nearby. In addition to direct benefits to provide irrigation water, The intake gate hydroulic also has indirect benefits that is able to collect rain water and were able to reduce the flood discharge in river downstream and able to improve people's lives around. In this masterplan, most of the data has been determined in advance. And of calculation has done in planning the intake sluice gate hydroulic working at a depth of 12 m is done with 1.5 m height and 1.2 m width. The force found in this plan is hydrostatic, 20.25 ton. Material efficacy and dimension are attached, so it is known that the material used is SS 440 C, with allowed-tensile stress 1896 kg/cm and shear stress 948 kg/cm. Keywords : Perencangan Pintu Air Intake Gate Hydroulic
vii
PERANCANGAN PINTU AIR INTAKE GATE HYDROULIC Andhika Putra Indra, U, Ir.Eko Hariyadi,MT, Ir.Mulyono,MT Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
[email protected] Abstrak Pintu air intake gate hydroulic tersebut memiliki fungsi untuk mengalirkan air kepersawahan, air bersih ke warga ataupun saluran banjir di perkotaan. Pintu air intake gate hydroulic tersebut memiliki fungsi untuk mendukung sistem high level diversion (HLD).Pembangunan pintu air intake gate hydroulic tersebut diharapkan mampu memenuhi atau membantu kebutuhan masyarakat sekitar. Selain manfaat langsung untuk menyediakan air irigasi, pintu air intake gate hydroulic ini juga mempunyai manfaat tidak langsung yaitu mampu menampung air hujan dan mampu meredam debit banjir di sungai bagian hilir serta mampu meningkatkan taraf hidup masyarakat sekitar. Dalam perencanaan ini sebagian data sudah ditentukan. Dan dari perhitungan-perhitngan yang telah dilakukan dalam perencanaan pintu air intake gate hydroulic yang bekerja pada kedalaman 12 m dibawah permukaan air, dengan tinggi pintu 1,5 m dan lebar 1,2 m didapatkan gaya-gaya yang bekerja yaitu hidrostatis sebesar 20,25 ton,perhitungan kekuatan bahan dan dimensi yang sudah terlampir ,sehingga diketahui bahan yang di gunakan yaitu material SS 440 C ,tegangan tarik izin 1896 kg/cm ,serta tegangan geser 948 kg/cm. Kata kunci : Perencangan Pintu Air Intake Gate Hydroulic
viii
KATA PENGANTAR Bismillaahirrahmaanirrahiim Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat, taufik dan hidayahNya yang selalu diimpahkan kepada kita tanpa pernah terputus. Shalawat dan salam kita panjatkan kepada Junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai Nabi dan Rasul akhir zaman yang membimbing kita agar kelak diakui menjadi hamba Allah SWT. Dalam penulisan tugas akhir ini penulis memberikan judul “ Perancangan Pintu Air Intake Gate Hydroulic ”. Tugas akhir ini dibuat dengan tujuan sebagai salah
satu
syarat
untuk
mendapatkan
gelar
kesarjanaan
di
Universitas
Muhammadiyah Malang. Tugas akhir ini tidak akan tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik dalam segi material maupun spiritual dan karenanya penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu dan Bapak tercinta dirumah, beserta adek saya yang tak ada henti mendukung dan memberi motivasi saya. Beserta seluruh keluarga dan orang-orang yang penulis sayangi yang selalu memberikan doa, dan motivasi bagi penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Drs. Fauzan, M.Pd. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Bapak Ir. Sudarman, M. T selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 4. Bapak Ir. Daryono, M. T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang. 5. Bapak Ir. Eko Hariyadi, M.T selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan tugas akhir ini.
ix
6. Bapak Ir. Mulyono, M.T selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta memberikan dorongan penulisan tugas akhir ini. 7. Bapak dan Ibu Dosen khususnya jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dan juga wawasan yang luas pada saat perkuliahan. 8. Para karyawan dan juga staff jurusan Teknik Mesin yang sudah banyak membantu dan dengan sabar memberikan petunjuk dan arahan di dalam penyelesaian rangkaian kegiatan pada tugas akhir ini. 9. Teman-teman mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang, khususnya Leni Fitria Wati yang tidak henti-hentinya memberikan dorongan motivasi kepada penulis, serta teman-teman jurusan Teknik Mesin yang dengan sangat terbuka, baik dan ramah dalam menerima kehadiran kami selama ini. Baik pada saat mengikuti kegiatan perkuliahan di kelas, maupun dalam pergaulan sehari-hari. Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat baik diri pribadi ataupun orang lain dan semoga kebaikan Bapak, Ibu, dan rekan – rekan semuanya mendapatkan balasan terbaik dari Allah SWT. Aamiin
Malang, 21 Januari 2016 Hormat,
Andhika Putra Indra Ugitama
x
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR JUDUL .............................................................................. i POSTER ............................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................... iii LEMBAR ASISTENSI ...................................................................... iv LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ............... vi ABSTRAKS ........................................................................................ vii KATA PENGANTAR ........................................................................ viii DAFTAR ISI ....................................................................................... x DAFTAR TABEL .............................................................................. xiiI DAFTAR GAMBAR .......................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ....................................................................... 2 1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................ 2 1.4 Manfaat Penelitian. ..................................................................... 3 1.5 Batasan Masalah ......................................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pintu Air .................................................................................... 5 2.2. Jenis Pintu Air ............................................................................ 5 2.3. Katup .......................................................................................... 9 2.4. Gaya Hidrostatis ........................................................................ 9 2.5. Tekanan Hidrostatis Pada Horisontal Girder (Balok Horisontal) ..... 10 2.5.1. Momen Inersia Pada Balok .............................................. 11
xi
2.5.2. Momen Lentur Dan Gaya Geser Pada Balok ................... 13 2.5.3. Tegangan Bengkok Dan Tegangan Geser ........................ 14 2.5.4. Lenturan Pada Balok ........................................................ 14 2.6 Gaya Pada Vertica Girder .......................................................... 15 2.6.1 Momen Lentur Dan Momen Geser Vertical Girder .......... 15 2.6.2 Momen Inersia Pada Vertical Girder ................................ 16 2.6.3 Tegangan Geser ................................................................ 17 2.7 Pelat ........................................................................................... 17 2.8 Pengelasan SMAW .................................................................... 18 2.9 Sandblasting ............................................................................... 24 2.10 Alat Angkat hidrolik ................................................................ 27 2.10.1. Keuntungan Dan Kekurangan Sistem Hydroulic .......... 28 2.10.2. Prinsip Dasar System Hidrolik ..................................... 29 2.10.3. Komponen Penyusun System Hidrolik ......................... 30 2.10.4 Pelumasan Pada System Hidrolik .................................. 39 BAB III METODELOGI PERANCANGAN 3.1 Tinjauan Umum ......................................................................... 42 3.2 Metode Pengumpulan Data ........................................................ 42 3.3 Skema gambar rancangan .......................................................... 43 3.4 Perhitungan Perancangan ........................................................... 44 3.4.1 Perhitungan Beban Hidrostatis........................................ 44 3.4.2 Perhitungan Penataan Balok Utama ............................. 44 3.4.3 Perhitungan Distribusi Beban Pada Masing-masing Balok Gelegar ................................................................ 44 3.4.4 Perhitungan Penataan Plat Penutup ................................ 45 3.4.5 Perhitungan Tebal Plat Penutup ..................................... 45 3.5 ProsedurPerancangan (Flow Chart) ........................................... 46 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Kondisi Desain ............................................................................ 47
xii
4.2 Beban Hidrostatis ....................................................................... 47 4.3 Balok Utama Horizontal ............................................................ 48 4.4 Penataan Balok Utama ............................................................... 49 4.5 Distribusi Beban pada Masing-masing balok Gelagar ............... 50 4.6 Perhitungan Balok Utama Horisontal ........................................ 50 4.6.1. Momen Inersia Pada Balok Utama Horisontal ................ 50 4.6.2. Momen lentur dan Gaya geser ........................................ 52 4.6.3. Gaya Geser dan Tegangan Geser ................................... 54 4.6.4. Defleksi Pada Balok Utama Horisontal ......................... 55 4.7 Plat Penutup ............................................................................... 56 4.7.1. Penataan Plat Penutup ..................................................... 56 4.7.2. Tebal Plat Penutup ......................................................... 56 4.8 Perhitungan Berat Pintu ............................................................. 59 4.9 Beban Operasi ............................................................................ 59 4.7.3. Kondisi operasi .............................................................. 59 4.7.4. Beban Operasi ................................................................ 59 4.8. Alat Angkat Hidrolis .................................................................. 62 4.8.1. Data desain ...................................................................... 62 4.8.2. Tekanan oli ..................................................................... 62 4.9. Gaya hidrolis maksimum ........................................................... 63 4.10. Kekuatan batang torak ............................................................. 63 4.11. Kapasitas pompa oli ................................................................ 64 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ................................................................................ 65 5.2. Saran .......................................................................................... 67 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Momen Lentur Dan Momen Geser Vertical Girder ............ 15 Tabel 2.2 Tabel koefisien tegangan lentur plat penutup ..................... 18 Tabel 2.3 Pemilihan Elektroda ............................................................ 22 Tabel 2.4 Tabel spesifikasi elektroda menurut AWS ......................... 23 Tabel 2.5 Simbol Katub pengarah menurut jumlah lubang /posisi kontrol. 33 Tabel 2.6 Simbol-simbol untuk melayani katup-katup ....................... 34 Tabel 2.7 Beberapa lambang komponen penyusun dalam sistem hidrolik
35
Tabel 4.1 Tekanan hidrostatis pada setiap balok ................................ 49 Tabel 4.2 : Perhitungan tebal minimum plat penutup ......................... 5 7 Tabel 4.3 :Koefisien lentur plat penutup ............................................. 59
xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Gaya Hidrostatis ............................................... 10 Gambar 2.2. Horizontal Girder 1 ........................................................ 11 Gambar 2.3. Horizontal Girder 2-5 ..................................................... 12 Gambar 2.4. Vertical Girder ................................................................ 16 Gambar 2.5 Proses Pengelasan ........................................................... 19 Gambar 2.6 Macam – macam sambungan las ..................................... 21 Gambar 2.7. Sandblasting ................................................................... 27 Gambar 2.8: Diagram aliran sistem hidrolik ....................................... 28 Gambar 2.9: Prinsip dasar sistem hidrolik .......................................... 29 Gambar 2.10: Motor Listrik ................................................................ 30 Gambar 2.11: External Gear Pump .................................................... 31 Gambar 2.12: Internal Gear Pump ..................................................... 31 Gambar 2.13: Pompa Tipe Sumbu Bengkok ...................................... 32 Gambar 2.14: Pompa Axial Tipe Alat Pengatur ................................. 32 Gambar 2.15: Katup pengatur tekanan. ............................................... 32 Gambar 2.16: Katup pengtur arah aliran ............................................. 33 Gambar 2.17: Flow control throttling valve ....................................... 36 Gambar 2.18: Silinder kerja penggerak tunggal ................................. 36 Gambar 2.18: Silinder kerja penggerak ganda .................................... 37 Gambar 2.19: Filter Tangki (kiri) dan Filter Pipa (kanan) .................. 38 Gambar 2.20: Pengukur Tekanan (Manometer) ................................. 39 Gambar 3.1. Skema Perancangan Pintu Air Intake Gate Hydroulic ... 43 Gambar : 4.1. Gaya Hidrostatis pada Pintu Air .................................. 48 Gambar 4.2 : Penataan balok utama horizontal .................................. 50 Gambar 4.3 : Potongan seksen balok profil [ 380 x 100 x 13 x 20 .... 50 Gambar 4.4 : Reaksi pembebanan pada balok .................................... 52 Gambar 4.5 : Potongan balok horizontal ............................................ 53 Gambar 4.6 : Gaya geser pada balok .................................................. 54
xv
Gambar 4.7: Penataan plat penutup .................................................... 56
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1: Pembentukan Biogas .................................................................... 8 Gambar 2.2: Pencerna Tipe Floating Dome (India) .......................................... 9 Gambar 2.3: Pencerna Tipe Fixed Dome (China) ............................................. 9 Gambar 2.4: Jenis-Jenis Biodigester (Syamsudin dan Iskandar, 2005) .......... 12 Gambar 2.5: Digester Biogas Tipe Kubah Tetap (Fixed Dome) .................... 14 Gambar 2.6: Digester Biogas Tipe Drum Terapung ....................................... 16 Gambar 2.7: Digester Biogas Tipe Balon ....................................................... 17 Gambar 2.8: Digester Tipe Persegi Panjang DVO Anaerobic Digester ......... 18 Gambar 2.9:Paten Digester US 8,298424 B2.................................................. 19 Gambar 2.10:Paten Digester US 8,835,155 B2............................................... 20 Gambar 2.11: Paten GAMA............................................................................ 21 Gambar 2.12: Bentangan Dinding .................................................................. 23 Gambar 2.13: Sistem Pelat Hollow Core tipe Dy-core ................................... 24 Gambar 2.14: Sistem Pelat Hollow Core tipe Dynaspan ................................ 24 Gambar 2.15: Sistem Pelat Hollow Core tipe Flexicore ................................. 25 Gambar 2.16: Sistem Pelat Hollow Core tipe Spancrete ................................ 25 Gambar 2.17: Sistem Pelat Hollow Core tipe Span Deck ............................... 25 Gambar 2.18: Sistem Pelat Hollow Core tipe Ultra Span ............................... 25 Gambar 2.19: Sistem Pelat Hollow Core tipe Elematic .................................. 25 Gambar 2.20: Sistem Pelat Hollow Core tipe Roth. ....................................... 26 Gambar 2.21: Jenis Bambu. ............................................................................ 26 Gambar 2.22: Jenis Tulangan Ikan.................................................................. 26 Gambar 2.23: Jenis Sirip Curam ..................................................................... 27 Gambar 2.24: Geomembrane HDPE ............................................................... 29 Gambar 2.25: Jenis-Jenis Sambungan Geomembrane HDPE......................... 29 Gambar 2.26: Screw Conveyor ....................................................................... 32 Gambar 2.27: Pitch Screw Conveyor .............................................................. 34 Gambar 2.28: Roda Gigi Lurus ....................................................................... 40
xvii
Gambar 2.29: Pasak ........................................................................................ 45 Gambar 2.30: Bantalan.................................................................................... 46 Gambar 2.31: Konsep Desain Digester ........................................................... 48
xviii
Daftar Putaka Nur, Yuwono. 1998 “ Hidrolika I “ : Hanindita, Jogjakarta. Soedibyo 1993. “ Teknik Bendungan “ : Pradnya Paramitha, Jakarta. James,M,G Stephen, Thimosenko.1987. “ Mekanika Bahan “ : Erlangga, Jakarta. Jensen dan Chenoweth. 1991. “ Kekuatan Bahan Terapan “ : Erlangga, Jakarta. CharleS. G. Salmon dan Jhon E. Jhonson. 1991. “ Struktur Baja “ : Erlangga, Jakarta. Sularso. 1994. “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin “ : Pradnya Paramitha, Jakarta. Thimosenko, S. Woynowsky, Krieger. 1992. “ Teori Plat dan Cengkang “ : Erlangga, Jakarta. http://sumbawabaratnews.com/ http://bioindustries.co.id/pengertian-sanblasting-348/sandblas Yudha lestari 2015. “ Perancang Mesin Cetak Briket Dengan Penggerak Hidrolik” : Skripsi, Universitas Muhammadiyah Malang, Malang.
xix
