DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

Transkripsi

1 ANALISIS PERHITUNGAN DAN SIMULASI TEGANGAN YANG TERJADI PADA TWIST LOCK RUBBER TIRED GANTRY CRANE (RTGC) KAPASITAS ANGKAT 40 TON DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MSC. VISUALNASTRAN DESKTOP 2004 SKRIPSI Skripsi yang diajukan untuk memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik FADLY AHMAD KURNIAWAN NASUTION DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

2 TUGAS SKRIPSI MEKANIKA KEKUATAN BAHAN ANALISIS PERHITUNGAN DAN SIMULASI TEGANGAN YANG TERJADI PADA TWIST LOCK RUBBER TIRED GANTRY CRANE (RTGC) KAPASITAS ANGKAT 40 TON DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MSC VISUALNASTRAN DESKTOP 2004 OLEH FADLY AHMAD KURNIAWAN NASUTION DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

3

4

5

6

7 KATA PENGANTAR Ahamdulillah, Puji dan syukur Kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas sarjana ini. Tugas Sarjana ini merupakan tugas akhir bagi mahasiswa dalam menyelesaikan studinya di Departemen Teknik Mesin, Fakultas teknik, Universitas Sumatera Utara untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik (ST). Pada penulisan tugas sarjana ini penulis memilih bidang ilmu Mekanika Kekuatan Material dengan judul ANALISIS PERHITUNGAN DAN SIMULASI TEGANGAN YANG TERJADI PADA TWIST LOCK RUBBER TIRED GANTRY CRANE (RTGC) KAPASITAS ANGKAT 40 TON DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MSC. VISUAL NASTRAN DESKTOP 2004 Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak DR.Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin. 2. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin 3. Bapak Ir. Tugiman, MT selaku dosen pembimbing penulis, yang telah banyak mendidik, membimbing, mengarahkan dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 4. PT. Pelabuhan Indonesia I Terminal Internasional Peti kemas Belawan beserta seluruh staff dan karyawan Noell Reggiane Crane Service (NRCS) (Pak Franz Elmar, Pak Aidil, Pak Sony) tempat penulis melakukan survey skripsi. 5. Seluruh staff pengajar Departemen Teknik Mesin yang telah membina dan memberikan ilmunya selama penulis kuliah di DTM Fakultas teknik USU. Terima kasih kepada Ibu Ir. Farida Ariani D, MT yang telah member masukan BAB I dan BAB II pada skripsi ini. Kepada Bapak Prof. Armansyah Ginting, seseorang yang menjadi panutan penulis selama

8 berkuliah, yang selalu mengingatkan dengan perkataan jangan mau jadi spesialis kata pengantar ya dik. Bapak Prof. Darwin Sitompul yang selalu memberikan kata motifasi. 6. Kedua orang tuaku Drs. H. Irwan Nasution dan DR. Hj. Chairani Hanum yang telah mencurahkan kasih sayangnya dan memberikan dukungan moril dan materil selama penulis dalam masa pendidikan. Semoga tetap dalam lindungan Allah SWT. 7. Bang Syawal, Bu Isma, Bu Sonta, Bang Fauzi, Bang Atin, Bang Rustam, Bang Marlon, bang Yono. Terima kasih atas pelayanan yang baik selama penulis berkuliah di Departemen Teknik Mesin. 8. Kedua adikku AR. Habibi dan Putri Nahrisa. dr. Gunawan dan dr. Sulhani Nurul Aini, H. Parjoes Adamy, S.Sos dan Hj. Nuraisyah, kedua Nenekku. Seluruh keluarga yang telah mendukungku, Terima kasih untuk kasih sayang, doa, dan dukungan yang telah kalian berikan. 9. Teman teman semasa kuliah (Ipul, Adit, Afit, Dana, Yudhi, Fery, Edi, Esra, Theo, Azis, Jali, Qhairum) dan semua anak-anak dengan nim xx. Abang abang senior aku. Adik adik junior. Terima kasih untuk semuanya yang telah mewarnai kehidupan kita di Departemen Teknik Mesin. 10. Roni, Varo, Anto, Mirza, Raja dan semuanya yang ada di IKATM, terima kasih atas segala bantuan dan dorongan yang telah diberikan dalam menyelesaikan tugas ini Dan juga kuucapkan terima kasih kepada Hj. Sefny Riantisa, SH. Seseorang yang telah punya arti di dalam hatiku. Penulis sudah berusaha menyelesaikan Tugas sarjana ini dengan sebaik-baiknya, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan dan sangat mengharapkan saran dan kritik demi lebih baiknya tulisan ini. Semoga bermanfaat untuk kita semua. Amin. Medan, Juli 2009 Penulis

9 DAFTAR ISI Fadly Ahmad K. Nst KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI i iii v vii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penelitian Tujuan Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mesin Pemindah Bahan Mesin Pengangkat Rubber Tired Gantry Crane (RTGC) Mekanisme Kerja Twist Lock Spesifikasi Rubber Tired gantry Crane Persamaan Daya Motor Tegangan Normal Gaya Geser dan Momen Lentur Defleksi Pada Balok Lingkaran Mohr 21 BAB III ANALISA PERHITUNGAN GAYA-GAYA PADA TWIST LOCK 3.1. Analisa rangka Rubber Tired gantry Perhitungan Daya Motor Analisa Tegangan Tarik Pada Twist Lock 30

10 3.4. Analisa Tegangan Geser dan Bending Pada Twist Lock 31 BAB IV ANALISA DENGAN MENGGUNAKAN SIMULASI MSC. VISUALNASTRAN DESKTOP Pendahuluan Spesifikasi Twist Lock RTGC Batasan Simulasi Diagram Alir Simulasi Prosedur Simulasi Hasil Simulasi Dengan Menggunakan Software Msc. VisualNastran BAB V HASIL ANALISA SIMULASI DAN DISKUSI 5.1. Hasil Analisa Diskusi 57 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 59 DAFTAR PUSTAKA 61 LAMPIRAN 62

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 : Komponen Twist Lock pada RTGC 7 Gambar 2.2 : Sebuah Rubber Tired Gantry Crane yang sedang beroperasi 8 Gambar 2.3 : Spreader pada Gantry Crane 9 Gambar 2.4 : Gambar assembling spreader dan twist lock 9 Gambar 2.5 : Gambar Pandangan depan Spreader yang mengunci peti kemas 10 Gambar 2.6 : Trolley yang digerakkan motor 11 Gambar 2.7 : Rubber Tired pada unit gantry crane 11 Gambar 2.8 : Skema gerakan Hoist pada RTGC 12 Gambar 2.9 : Gambar Skema Gerakan Transversal pada RTGC 13 Gambar 2.10 : Gambar skema gerakan Rubber Tired 14 Gambar 2.11 : Twist lock pada posisi belum terkunci 15 Gambar 2.12 : Twist lock pada posisi mengunci 16 Gambar 2.13 : Sebuah batang yang mengalami pembebanan tarik 18 Gambar 2.14 : Segmen batang yang sudah diberikan pembebanan 18 Gambar 2.15 : Pembebanan pada batang cantilever 19 Gambar 2.16 : Potongan benda bebas 20 Gambar 2.17 : Gaya geser dan momen lentur 20 Gambar 2.18 : Defleksi pada batang cantilever 21 Gambar 2.19 : Lingkaran Mohr 22 Gambar 3.1 : RTGC pada saat titik angkat maksimum sebelah kanan 23 Gambar 3.2 : RTGC pada saat titik angkat maksimum sebelah kiri 24 Gambar 3.3 : RTGC pada saat titik angkat maksimum tepat ditengah 25 Gambar 3.4 : Twist lock dengan beban tarik sebesar 10 ton 30 Gambar 3.5 : Twist lock yang mengalami pembebanan terdistribusi 31 Gambar 3.6 : Twist lock dengan pembebanan hanya pada satu sisi 32 Gambar 3.7 : Penguraian gaya-gaya penyebab melengkung 33 Gambar 3.8.a : Jarak pembebanan pada twist lock 33

12 Gambar 3.8.b : Pembebanan cantilever pada twist lock 34 Gambar 3.9 : Gaya-gaya luar yang bekerja pada twist lock 34 Gambar 3.10 : Gaya-gaya dalam yang bekerja pada twist lock 35 Gambar 3.11 : Dimensi twist lock yang mengalami tegangan permukaan 37 Gambar 3.12 : Pendekatan perhitungan luas permukaan 38 Gambar 3.13 : Koordinat momen inersia 39 Gambar 4.1 : Komponen twist lock pada RTGC 43 Gambar 4.2 : Diagram alir permodelan dan simulasi 45 Gambar 4.3 : Tampilan layar pembuka software solid works Gambar 4.4 : Hasil permodelan komponen dengan software solidworks Gambar 4.5 : Tampilan pembuka Msc. VisualNastran 4D Gambar 4.6 : Proses import mekanisme 48 Gambar 4.7 : Memasukka n material properties 48 Gambar 4.8 : Kotak dialog tipe analisis 49 Gambar 4.9 : Memasukkan nilai pembebanan 50 Gambar 4.10 : Simulasi twist lock dengan menggunakan Msc. Nastran 50 Gambar 4.11 : Hasil analisa dengan pembebanan dikedua sisi twist lock 51 Gambar 4.12 : Penampang permukaan samping dari twist lock 52 Gambar 4.13 : Hasil analisa dengan pembebanan dikedua sisi twist lock 53 Gambar 4.14 : Penampang permukaan samping dengan pembebanan satu sisi 54

13 DAFTAR NOTASI Simbol Arti Satuan F = Gaya N m = massa kg g = Gravitasi m/s 2 Q = Beban yang diangkat N v = Kecepatan angkat m/s η = Efisiensi motor - M = Torsi/Momen Nm n = Putaran motor rpm σ = Tegangan tekan kg/m 2 P = Gaya kgf A = Luas penampang m 2 V = Gaya geser N I = Momen inersia m 4 E = Modulus Elastisitas kpa δ = Defleksi m τ g = Tegangan geser kpa σ t = Tegangan permukaan kpa

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penelitian Menarik dan mengangkat muatan telah dikerjakan manusia sejak zaman dahulu hingga ditemukannya roda. Orang-orang dahulu bekerjasama untuk memindahkan beban/muatan yang berat. Kuda, gajah, dan binatang besar lainnya juga digunakan untuk membantu manusia untuk memindahkan muatan yang berat. Transportasi jarak jauh merupakan faktor yang sangat penting pada saat ini sebagai sarana untuk pengangkutan barang-barang yang dibutuhkan manusia. Pada saat sekarang ini manusia melakukan pengangkutan barang dalam jumlah yang besar dan jarak yang cukup jauh. Untuk memindahkan barang dalam jumlah yang banyak dengan rentang jarak yang cukup jauh, dibutuhkan sebuah wadah/tempat untuk menjaga agar kualitas, kuantitas, dan keamanan barang tetap terjaga. Wadah/tempat tersebut diberi nama peti kemas (container). Peti kemas (container) adalah peti atau kotak yang memenuhi persyaratan teknis sesuai dengan International for Standardization (ISO) sebagai wadah pengangkutan barang yang bisa digunakan pada berbagai moda transportasi. Peti kemas pada awalnya sudah digunakan dalam perdagangan sejak akhir tahun Tetapi standarisasi global dari peti kemas dan alat pemindahnya seperti crane, dimulai pada abad ke 20. Ada tiga jenis ukuran peti kemas yang digunakan dalam kargo internasional. Yaitu peti kemas 20 ft, 40 ft, dan 45 ft. Yang paling banyak digunakan adalah peti kemas 20 ft dan 40 ft. Seiring dengan pertumbuhan ekonomi, penggunaan peti kemas pada saat sekarang ini sudah sangat tinggi. Ini terlihat dari semakin ramainya tingkat eksport dan import yang menggunakan wadah peti kemas. Pada saat ini hampir 90% borongan kargo didunia dilakukan dengan menggunakan peti kemas dan ditransportasikan dengan menggunakan kapal laut. Ini dikarenakan peti kemas dapat dengan mudah untuk dipindahkan, ditumpuk, dan disimpan dilapangan terbuka. Untuk dapat memindahkan peti kemas dari satu tempat ke tempat lain, atau dari kapal (sea side) ke darat (land side) dibutuhkan sebuah mesin

15 pengangkat yang memiliki mobilitas yang baik dan aman. Salah satu mesin pengangkat yang memiliki mobilitas yang baik dan banyak digunakan pada pelabuhan adalah Rubber Tired Gantry Crane (RTGC). Rubber Tired Gantry Crane adalah mesin pengangkat yang berfungsi untuk mengangkat/mengangkut peti kemas dari kapal ke darat, atau dari truk ke tempat penumpukan. Sebuah gantry crane memiliki tiga komponen utama, yaitu spreader, trolley dan rubber tired gantry. Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan/penurunan dari atau ke kapal. Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader dan kabin operator. Trolley dilengkapi motor yang membuatnya dapat bergerak kearah kiri atau kanan sepanjang jarak pijak roda gantry. Komponen yang ketiga adalah rubber tired. Roda karet pada gantry berfungsi agar dapat bergerak leluasa, berupa maju, mundur, belok kekiri atau kekanan. Salah satu komponen penting yang terdapat pada spreader adalah Twist Lock. Twist lock merupakan kait pengunci yang berguna mengunci peti kemas pada saat akan diangkat. Sebuah spreader memiliki empat buah twist lock. Twist lock menerima beban tarik yang sangat besar pada saat melakukan pengangkatan peti kemas. Sebuah peti kemas dengan ukuran 40 ft, memiliki bobot maksimum total 40 ton. Beban 40 ton tersebut di kaitkan pada twist lock dan didistribusikan secara merata ke seluruh twist lock. Spreader memiliki empat buah twist lock, sehingga masing-masing twist lock menerima beban sebesar 10 ton. Skripsi ini ditulis untuk menghitung dan menganalisa gaya dan distribusi tegangan yang terjadi pada twist lock, dan menyesuaikannya dengan sifat mekanis material yang digunakan. Selain itu juga menganalisa kegagalan yang terjadi pada sebuah twist lock. Kegagalan yang terjadi diduga berupa melengkungnya twist lock (Bending). Twist lock yang telah melengkung tidak dapat digunakan lagi, dan harus diganti dengan unit yang baru Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Menghitung gaya yang terjadi pada twist lock saat melakukan pengangkatan peti kemas.

16 2. Menghitung distribusi tegangan pada twist lock saat melakukan pengangkatan peti kemas. 3. Melakukan simulasi pada komponen twist lock dengan dua jenis pembebanan, yaitu pembebanan pada kedua sisi twist lock (pembebanan aksial) dan pembebanan haya pada satu sisi twist lock (pembebanan kantilever) dengan menggunakan software Msc. Visual Nastran. 4. Membandingkan hasil perhitungan teoritis dengan hasil simulasi menggunakan software Msc. Visual Nastran Batasan Masalah Skripsi ini menghitung gaya dan distribusi tegangan yang bekerja pada komponen twist lock RTGC. Kemudian melakukan simulasi dengan menggunakan software Msc. Visual Nastran. Kemudian melakukan perbandingan antara hasil perhitungan teoritis dengan hasil simulasi. Penelitian ini dibatasi hanya pada komponen twist lock yang digunakan pada gantry crane di Pelabuhan Internasional Peti Kemas I Belawan. Kegagalan kerja yang terjadi pada twist lock diduga berupa bending (melengkung) dan patah. Tetapi pada operasi dilapangan yang sering terjadi berupa melengkungnya twist lock. Skripsi ini tidak melakukan perhitungan metode elemen hingga pada node-nodenya karena software Msc. Visual Nastran tidak dapat melakukan analisa tersebut Sistematika Penulisan Tugas skripsi ini terdiri dari 6 bab. Bab I adalah bab pendahuluan. Bab ini menceritakan penjelasan tentang latar belakang masalah, Tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Bab II adalah bab tinjauan pustaka. Pada bab ini akan dibahas tentang teori-teori mesin pengangkat dan pengangkut, crane, teori gaya dan teori distribusi tegangan yang melandasi penulisan skripsi ini. Bab III adalah perhitungan teoritis dari gaya dan distribusi tegangan pada Twist Lock. Pada bab ini dibahas perhitungan gaya yang bekerja dan distribusi tegangan yang terjadi pada saat twist lock melakukan pengangkatan. Bab IV adalah simulasi dengan menggunakan software Msc. Visual Nastran. Pada bab ini

17 akan diperlihatkan simulasi gaya yang terjadi pada saat twist lock saat di berikan pembebanan. Bab V adalah hasil analisa dan diskusi. Bab ini berisi tentang komparasi antara hasil perhitungan teoritis dengan hasil simulasi.bab VI adalah bab kesimpulan dan saran. Pada bab ini akan ditarik kesimpulan yang didapat dari perbandingan hasil perhitungan teoritis dengan hasil simulasi menggunakan software Msc. Visual Nastran.

18 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Mesin Pemindah Bahan Mesin Pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan untuk memindahkan muatan dilokasi pabrik, konstruksi, tempat penyimpanan, dan pembongkaran muatan. Pemilihan mesin pemindah bahan harus sesuai dimana alat tersebut akan bekerja dan jenis muatan yang akan diangkut. Mesin pemindah bahan dalam pengoperasiannya dapat diklasifikasikan atas : 1. Mesin Pengangkat Mesin pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan memindahkan barang/bahan dari suatu tempat ke tempat lain dengan jarak yang relatif terbatas. Contoh : Crane, elevator, lift, escalator. 2. Mesin pengangkut Mesin pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan tanpa henti dengan jarak yang relatif panjang. Contoh dari mesin pengangkut adalah Conveyor Mesin Pengangkat Banyaknya jenis perlengkapan pengangkat yang tersedia di pasaran membuat sulit untuk digolongkan secara tepat. Mesin pengangkat adalah kelompok mesin yang bekerja secara periodik yang didesain sebagai alat swa angkat, atau untuk mengangkat dan memindahkan muatan atau sebagai mekanisme tersendiri bagi crane atau elevator (rudenko). Menurut dasar rancangannya, pesawat pengangkat dikelompokkan atas tiga jenis yaitu : 1. Mesin Pengangkat (Hoisting Machine), yaitu mesin yang bekerja secara periodik yang digunakan untuk mengangkat dan memindahkan beban. 2. Crane, yaitu kombinasi dari mesin pengangkat dan rangka yang bekerja secara bersama-sama untuk mengangkat dan memindahkan beban.

19 3. Elevator, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat beban pada jalur padu tertentu Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat Dalam pemilihan pesawat pengangkat perlu diperhatikan beberapa faktor antara lain : 1. Jenis dan ukuran dari beban yang akan diangkat, misalnya untuk beban terpadu; bentuk, berat, volume, sifat rapuh dan liat, suhu dan sebagainya. Untuk beban tumpahan; ukuran gumpalan, kemungkinan lengket, ssifatsifat kimia, sifat mudah remuk dsb. 2. Kapasitas perjam. Crane jembatan dan truk dapat beroperasi secara efektif bila mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja yang berat. 3. Arah dan panjang lintasan. Berbagai jenis alat dapat mengangkat beban dalam arah vertikal dan arah horizontal. Panjang jarak lintasan, lokasi dari tempat pengambilan muatan juga sangat penting dalam menentukan pemilihan pesawat pengangkat yang tepat. 4. Metode penumpukan muatan. Beberapa jenis peralatan dapat memuat atau membongkar muatan secara mekanis sedangkan yang lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau bantuan operator. 5. Kondisi lokal yang spesifik termasuk luas dan bentuk lokasi, jenis dan rancangan gedung, susunan yang mungkin untuk unit pemerosesan, debu, keadaan lingkungan sekitarnya dsb. Penelitian skripsi ini akan menganalisa salah satu komponen yang terdapat pada spreader yang bernama Twist Lock. Sebuah spreader memiliki empat buah twist lock. Twist Lock merupakan alat pengait yang terdapat didalam spreader. Berfungsi untuk mengunci peti kemas pada saat peti kemas akan diangkat/dipindahkan atau ditumpuk.

20 Gambar 2.1. Komponen Twist Lock pada Rubber Tired gantry Crane Gambar 2.1 merupakan gambar sebuah twist lock dalam keadaan terlepas dari spreader. Twist lock menerima beban tarik yang sangat besar pada saat melakukan pengangkatan peti kemas. Pada penelitian ini diasumsikan bobot maksimum sebuah peti kemas 40 ft adalah sebesar 40 ton, dan terdistribusi secara merata. Jika sebuah spreader memiliki empat buah twist lock, maka masingmasing twist lock menahan beban tarik sebesar 10 ton. Analisa dilakukan untuk mengetahui besarnya gaya dan distribusi tegangan yang terjadi pada saat twist lock mengangkat peti kemas, melakukan simulasi, dan menyesuaikan dengan sifat mekanis dari material yang digunakan. Selain itu juga untuk menganalisa kegagalan kerja pada twist lock. Pada penggunaan dilapangan, kegagalan yang terjadi pada twist lock diduga adalah bending (melengkung) Rubber Tyred Gantry Crane (RTGC) Rubber Tyred Gantry crane adalah termasuk dalam kelompok crane tipe jembatan dimana jembatannya dilengkapi dengan roda karet yang dapat bergerak

21 pada jalur diatas permukaan tanah. Crane ini umumnya dioperasikan dilapangan terbuka. Pada penelitian ini gantry crane dioperasikan pada sebuah pelabuhan laut untuk mengangkat/memindahkan dan menumpuk peti kemas. Gambar 2.2. Sebuah Rubber Tyred Gantry Crane yang sedang beroperasi Gambar 2.2 merupakan gambar sebuah RTGC (Rubber Tyred Gantry Crane) yang sedang beroperasi di Pelabuhan Internasional I Belawan. Ada 6 unit RTGC yang beroperasi dan kesemuanya berfungsi dengan baik. Perawatan unit RTGC ini dilakukan oleh perusahaan Noell Reggiane Crane Service (NRCS) Komponen-komponen Utama Rubber Tyred Gantry Crane Adapun komponen utama Rubber Tyred Gantry Crane ini adalah : 1. Spreader Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan atau penurunan peti kemas dari atau ke kapal. Sebuah spreader memiliki twist lock disetiap sudut sisi-sisinya(terdapat empat buah twist lock pada sebuah spreader).

22 Gambar 2.3. Spreader pada gantry crane Gambar 2.3 merupakan sebuah spreader yang digunakan pada Rubber Tyred Gantry Crane. Lengan spreader Dapat memanjang atau memendek sesuai dengan kebutuhan peti kemas yang akan diangkat. Twist lock terdapat di keempat sisi spreader. Gambar 2.4. Gambar assembling Spreader dan Twist Lock (Pandangan Depan) Gambar 2.4 merupakan gambar sederhana sebuah spreader dengan assembling twist lock didalamnya. Dari gambar dapat dilihat lengan spreader memanjang menyesuaikan dengan kebutuhan peti kemas yang akan diangkat.

23 Gambar 2.5. Gambar pandangan depan Spreader yang mengunci peti kemas Keterangan : a = Posisi twist lock pada saat mengunci peti kemas Sebuah spreader memiliki empat buah twist lock. Masing-masing twist lock terdapat pada setiap sisi peti kemas. Gambar 2.5 menunjukkan posisi twist lock pada saat mengunci peti kemas. 2. Trolley Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader dan kabin operator. Trolley dilengkapi dengan motor yang berfungsi untuk menggerakkan spreader dan kabin operator kearah kiri/kanan sepanjang jarak pijak roda RTGC. Hal ini berguna untuk memudahkan operator dalam pengaturan posisi dan operasi memindahkan/pengangkutan peti kemas.

24 Gambar 2.6. Trolley yang digerakkan motor Gambar 2.6 merupakan sebah trolley yang bergantung pada unit RTGC. Pada trolley bergantung spreader dan kabin operator. Spreader digantungkan pada trolley dengan menggunakan sling baja, dan semuanya digerakkan oleh motor. 3. Rubber Tired Gantry Roda karet pada RTGC berfungsi agar gantry crane dapat bergerak diarea pelabuhan. RTGC dapat bergerak maju, mundur, belok kekiri atau kekanan untuk memudahkan menaikkan/menurunkan dan menumpuk peti kemas.

25 Gambar 2.7. Roda karet pada gantry crane Gambar 2.7. merupakan gambar roda karet pada unit RTGC. Sebuah RTGC memiliki delapan buah roda karet. Roda karet ini dapat berputar 180 o sesuai kebutuhannya Mekanisme Gerakan Gantry Crane Adapun mekanisme gerakan dari Gantry crane dapat dibagi atas tiga gerakan yaitu : 1. Gerakan hoist 2. Gerakan transversal 3. Gerakan Rubber Tired 1. Gerakan Hoist Gerakan hoist merupakan gerakan turun untuk mengangkat/menurunkan dan menumpuk peti kemas yang telah dijepit oleh spreader yang diikat melalui tali baja yang digulung oleh drum, dimana drum ini digerakkan oleh elektro motor. Apabila posisi angkatnya telah sesuai seperti yang dikehendaki maka gerakan drum ini dapat dihentikan menggunakan rem yang dioperasikan melalui handle yang berada di kabin operator. Gambar 2.8. Skema gerakan hoist pada RTGC

26 Gambar 2.8 merupakan gambar skematik gerakan hoist dari RTGC. Dari gambar 2.8 dapat dilihat motor menggerakkan spreader dan peti kemas keatas dan kebawah. 2. Gerakan Transversal Gerakan transversal ini merupakan gerakan berpindah pada arah melintang yang dilakukan oleh trolley melalui tali baja yang digulung pada drum, trolley bergerak pada rel yang bergerak yang terletak diatas girder yang digerakkan oleh elektro motor. Gerakan ini akan berhenti jika arus listrik pada elektro motor diputuskan dan sekaligus rem bekerja. Gambar 2.9. Gamber skema gerakan transversal pada RTGC Gambar 2.9 merupakan gambar skema gerakan transversal dari sebuah RTGC. Gerakan transversal merupakan gerakan spreader dan kabin operator sepanjang girder dari RTGC. Gerakan berguna untuk menumpuk dan memindahkan peti kemas. 3. Gerakan Rubber Tired Gerakan Rubber Tired ini disebut juga gerakan jalan gantry yaitu gerakan berjalan sepanjang lintasan yang terletak pada permukaan tanah menggunakan roda karet yang ditransmisikan menggunakan roda gigi. Dalam hal ini motor memutar roda jalan kearah yang diinginkan (maju atau mundur, dan belok ke kiri atau kekanan) dan setelah posisi yang diinginkan tercapai, maka arus listrik akan terputus dan sekaligus rem bekerja.

27 Gambar Gambar skema gerakan Rubber Tired Gambar 2.10 merupakan gambar skematik gerakan dari roda karet pada RTGC. Gerakan berguna untuk memindahkan RTGC dari satu lokasi penumpukan peti kemas, ke lokasi yang lainnya Mekanisme Kerja Twist Locks Twist lock pada gantry crane bekerja secara hidrolik yang didukung dengan elektrik. Proses membuka dan mengunci twist lock dilakukan dengan menggunakan sebuah sakelar yang terdapat dikabin operator dimana ketika twist lock sudah tepat masuk kedalam lubang pengangkat, maka twist lock dapat dikunci. Twist lock memiliki sensor tekan disetiap sudut spreader. Sensor ini berguna untuk mengetahui twist lock sudah tepat masuk sempurna kedalam lubang peti kemas dan siap untuk dikunci. Jika twist lock belum tepat masuk ke dalam lubang peti kemas, maka sensor tidak akan tertekan, dan operator tidak

28 dapat memerintahkan twist lock untuk mengunci. (Assembling Twist Lock terdapat pada halaman Lampiran 1) Mengunci dan Membuka Twist Lock Pada saat operator menurunkan spreader menuju peti kemas, operator menyesuaikan panjang spreader sesuai dengan panjang peti kemas. Terdapat dua ukuran peti kemas secara umum, yaitu peti kemas dengan panjang 20 ft dan 40 ft. Operator akan menyesuaikan panjang spreader sesuai dengan peti kemas yang akan diangkat. Setelah panjang spreader sesuai dengan peti kemas, operator akan menurunkan spreader secara perlahan ke atas peti kemas yang akan diangkat. Operator haruslah menempatkan spreader tepat pada lubang twist lock yang terdapat pada peti kemas. Pada saat twist lock tepat masuk kedalam lubang peti kemas, maka switch akan tertekan dan lampu di kabin operator menyala, yang menyatakan twist lock sudah dapat di kunci. Twist lock akan mengunci. Kemudian operator dapat mengangkat peti kemas.

29 Gambar Twist lock pada posisi belum terkunci (Potongan samping peti kemas) Gambar Twist lock Pada Posisi Mengunci (potongan depan peti kemas) 2.5. Spesifikasi Rubber Tired Gantry Crane Sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat pengangkat ini, dibawah ini tercantum spesifikasi teknik dari crane pengangkat peti kemas yang diambil dari hasil survey pada Terminal Internasional Peti Kemas PT. PELABUHAN INDONESIA I Cabang Belawan ; Kapasitas angkat = 40 ton = kg Tinggi angkat = 15,24 meter Kecepatan angkat (tanpa pembebanan) = 1 m/s Kecepatan angkat (dengan pembebanan) = 0,5 m/s Panjang perpindahan trolley = 23,47 meter Kecepatan gantry = 45 m/menit

30 Berat Spreader = 9,5 ton = 9500 kg Kecepatan angkat (pelan) = 0,38 m/s Kecepatan Angkat (cepat) = 0,75 m/s Waktu akselerasi (t) = 2 s Percepatan = 0,5 m/s 2 Putaran Motor (n) = 1566 rpm Efisiensi Motor = 0,9 TWIST LOCK Spesifikasi Teknik : Kapasitas Angkat : 35 Ton + 10% untuk beban eksentris 40 Ton untuk beban terdistribusi Putaran Twist Lock : 1,5 detik untuk memutar Pergerakan teleskopik : 20 in ke 40 in adalah 30 detik. Tekanan pompa : Kondisi operasi normal, 100 bar. Catatan : Seluruh data diatas sesuai dengan buku manual spesifikasi Rubber Tired Gantry Crane yang terdapat di Pelabuhan Internasional I Belawan 2.6. Persamaan Perhitungan Daya Motor Adapun persamaan-persamaan yang digunakan dalam perhitungan daya dan torsi pada motor yang digunakan pada RTGC ini adalah sebagai berikut : F = m. g Dimana : F = Gaya yang bekerja m = Beban yang diangkat (massa peti kemas + massa spreader) g = Percepatan grafitasi (9,81 m/s2) Persamaan daya motor yang digunakan sebagai berikut

31 Dimana : N = daya motor yang dibutuhkan Q = Beban yang akan diangkat v = Kecepatan angkat η = Efisiensi motor (0,9) Perhitungan torsi pada motor Dimana : M = Torsi pada motor N = Daya motor n = Putaran motor 2.7. Tegangan Normal Konsep paling dasar dalam mekanika kekuatan bahan adalah tegangan dan regangan. Konsep ini dapat diilustrasikan dalam bentuk yang paling mendasar dengan meninjau sebuah batang yang mengalami gaya aksial. Gaya aksial adalah beban yang mempunyai sama arah dengan sumbu elemen sehingga mengakibatkan terjadinya teganga tarik atau tekan pada batang. Gambar Sebuah batang yang mengalami pembebanan tarik sebesar P Gambar 2.13 merupakan gambar sebuah batang dengan penampang b dan diberikan pembebanan tarik sebesar P. Batang tersebut merupakan sebuah elemen prismatis yang mengalami tarikan.

32 Gambar Segmen batang yang sudah diberikan pembebanan Dengan mengasumsikan tegangan terbagi rata diseluruh permukaan potongan mn, sedangkan gaya terdistribusi kontiniu bekerja pada seluruh penampang (Gambar 2.14). Intensitas gaya (yaitu gaya per satuan luas) disebut dengan tegangan dan diberi notasi σ. Dengan demikian persamaan untuk tegangan adalah : Dimana : σ = Tegangan yang terjadi P = Gaya yang diberikan A = Luas penampang Persamaan ini memberikan intensitas tegangan merata pada batang prismatis yang dibebani secara aksial dengan penampang sembarang. Apabila batang ini ditarik dengan gaya P, maka tegangannya adalah tegangan tarik (tensile stress), apabila gayanya mempunyai arah sebaliknya, sehingga batang tersebut mengalami tekan, maka terjadi tegangan tekan (compressive stress) Gaya Geser dan Momen Lentur Pada saat suatu balok dibebani oleh gaya atau kopel, tegangan dan regangan akan terjadi diseluruh bagian interior balok. Untuk menentukan tegangan dan regangan ini, mula-mula kita harus mencari gaya internal dan kopel internal yang bekerja pada balok.

33 Gambar Pembebanan pada batang cantilever Sebagai ilustrasi, diperlihatkan seperti pada gambar Balok kantilever AB dibebani oleh gaya P diujung yang bebas. Kemudian kita memotong balok tersebut di potongan melintang mn yang terletak pada jarak x dari ujung bebas, dan mengisolasi bagian kiri dari balok sebagai benda bebas. Ini ditunjukkan oleh gambar Gambar Potongan benda bebas Benda bebas ini dipertahankan berada dalam kesetimbangan oleh gaya P dan tegangan yang bekerja pada penampang. Tegangan-tegangan ini mewakili aksi bagian sebelah kanan balok pada bagian kirinya; yang kita ketahui adalah bahwa resultan dari tegangan harus sedemikian rupa sehingga mempertahankan keseimbangan benda bebas. Dari statika kita ketahui bahwa resultan dari tegangan yang bekerja di penampang adalah gaya geser V dan momen lentur M. Ini di perlihatkan oleh gambar 2.17.

34 Gambar Gaya geser dan momen lentur Dengan menjumlahkan gaya-gaya dalam arah vertikal dan mengambil momen terhadap potongan, kita dapatkan : ΣFvert = 0 P - V = 0 maka P = V (Lit.4, hal 241) ΣM = 0 M - Px = 0 maka M = Px (Lit.4, hal 241) 2.9. Defleksi Pada Balok Hubungan gaya peralihan antara gaya yang terjadi pada batang dan perpanjangannya ditunjukkan oleh gambar Gambar Defleksi pada batang cantilever Nilai defleksi pada batang cantilever adalah : Dimana : δ = Defleksi yang tejadi P = Gaya yang bekerja pada cantilever l = Panjang batang E = Modulus elastisitas I = Momen Inersia Lingkaran Mohr

35 Keadaan tegangan yang dialami material merupakan sebagai akibat dari gaya-gaya eksternal yang diterima dan pada umumnya bersifat kompleks atau lebih dari satu sumbu (Multiaksial). Berbagai cara dilakukan untuk mempermudah penggambaran keadaan tegangan tersebut. Salah satu metode yang paling banyak digunakan untuk penggambaran keadaan tegangan adalah menggunakan lingkaran Mohr, yang dikembangkan oleh Otto Mohr. Diagram lingkaran Mohr menggambarkan keadaan tegangan pada satu elemen fisik dengan menggunakan dua buah sumbu. Sumbu absis digunakan untuk menggambarkan tegangan normal (normal stress), dan sumbu ordinat untuk menggambarkan tegangan geser (shear stress). Gambar Lingkaran Mohr Gambar 2.19 merupakan gambar lingkaran Mohr yang digunakan untuk menggambarkan keadaan tegangan yang terjadi pada bahan. Adapun persamaan untuk menghitung lingkaran Mohr adalah sebagai berikut : Lit. 10 Lit. 10 Dimana : = Gaya Normal maksimum yang bekerja σ max

36 σ min σ x σ y τ xy = Gaya normal minimum yang bekerja = Gaya yang bekerja sepanjang sumbu x = Gaya yang bekerja sepanjang sumbu y = Tegangan Geser BAB III ANALISA PERHITUNGAN GAYA-GAYA PADA TWIST LOCK 3.1. Analisa Struktur Rangka Rubber Tired Gantry Crane Analisa gaya-gaya pada RTGC ini bertujuan untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada struktur rangka RTGC. Analisa dilakukan mencakup 3 titik kritis pada RTGC, yaitu pada titik angkat maksimum sebelah kiri, kanan, dan pada bagian tengah gantry crane. a. Titik angkat maksimum sebelah kanan

37 Gambar 3.1. RTGC pada saat titik angkat maksimum sebelah kanan M A = 0 M A = F. l + N B. x Kapasitas peti kemas 40 ft (max) Massa Spreader = 40 ton = 10 ton Maka total gaya F = Kapasitas peti kemas + Massa Spreader 40 ton + 10 ton = 50 ton = kg Sehingga : M A = 0 = F. l - N B. x = ( ,81) N B. 23,47 = N B. 23,47 = N B. 23,47 N B = ,441 Nm

38 M B = 0 = -F. (x-l) + N A. x = N. (23,47-22) + (N A ). 23,47 = N A. 23,47 N A = 30721,559 Nm b. Titik angkat maksimum sebelah kiri Gambar 3.2. RTGC pada saat titik angkat maksimum sebelah kiri M A = 0 F. (23,47 22) N B. 23,47 = ,47 N B. 23,47 = = N B. 23,47 N B = 30721,559 Nm M B = 0 -F N A. 23,47 m = N A. 23,47 = 0

39 N A. 23,47 = 0 N A = ,441 Nm c. Pada titik tengah struktur rangka RTGC Gambar 3.3. RTGC pada saat titik angkat maksimum tepat ditengah M A = 0 -N B. 23, N. 11,73 = 0 -N B. 23, = 0 N B = ,501 Nm M B = 0 N A. 23,47 F. 11,73 = 0 N A. 23, ,73 = 0 N A = ,501 Nm 3.2. Perhitungan Daya Motor

40 Rubber Tired gantry Crane memiliki 3 motor utama untuk menggerakkan RTGC. Masing-masing motor tersebut digunakan untuk gerakan hoist, gerakan transversal, dan gerakan roda karet gantry crane. Adapun perhitungan daya masing-masing motor tersebut adalah sebagai berikut : Gerakan Hoist Gerakan hoist merupakan gerakan turun untuk mengangkat/menurunkan serta melakukan penumpukan peti kemas. Perhitungan daya pada motor F = m. g Total beban untuk Hoist : Massa Spreader + Massa peti kemas (Maksimum) = 9500 kg kg = kg F = m. g = kg. 9,81 m/s 2 = N. Untuk gerakan hoist, digerakkan oleh dua unit motor penggerak. Sehingga gaya yang terjadi dibagi dua. = N / 2 = ,5 N Untuk perhitungan torsi pada motor adalah sebagai berikut :

41 Spesifikasi motor yang digunakan : Daya motor : 203 kw Torsi motor : 1238 Nm Jumlah : 2 unit Putaran : 1566 rpm Gerakan Transversal Gerakan transversal ini merupakan gerakan berpindah pada arah melintang yang dilakukan oleh trolley melalui tali baja yang digulung pada drum, trolley bergerak pada rel yang bergerak yang terletak diatas girder yang digerakkan oleh elektro motor. Perhitungan daya motor Beban yang diterima oleh motor : Massa peti kemas berisi + Massa Spreader + Massa Troli kg kg kg = kg Q = massa total x gravitasi (g) Q = kg x 9,81 m/s2 Q = N Untuk gerakan transversal, digerakkan oleh dua unit motor penggerak. Sehingga gaya yang terjadi dibagi dua. = N / 2 = N

42 Untuk perhitungan torsi pada motor adalah sebagai berikut : Spesifikasi motor yang digunakan : Daya motor : 299 kw Torsi motor : 1824 Nm Jumlah : 2 unit Putaran : 1566 rpm Gerakan Roda Karet Gantry Crane Gerakan roda karet ini disebut juga gerakan gantry crane yaitu gerakan berjalan sepanjang lintasan yang terletak pada permukaan tanah menggunakan roda karet yang ditransmisikan menggunakan roda gigi. Perhitungan daya motor Beban yang diterima oleh motor : Total beban RTGC (Tanpa peti kemas) = 124,9 Ton = kg Q = massa total x gravitasi (g) Q = kg x 9,81 m/s2 Q = N

43 Untuk perhitungan torsi pada motor adalah sebagai berikut : Spesifikasi motor yang digunakan : Daya motor : 1021 kw Torsi motor : 6226,4 Nm Jumlah : 1 unit Putaran : 1566 rpm 3.3. Analisa Tegangan Tarik Pada Twist Lock

44 Gambar 3.4. Twist lock dengan beban tarik sebesar 10 ton Pada sebuah spreader terdapat empat buah twist lock. Kapasitas peti kemas maksimum adalah 40 ton. Diasumsikan bahwa kapasitas peti kemas terdistribusi secara merata, maka masing-masing twist lock menerima beban untuk diangkat sebesar 10 ton (gambar 3.4). Maka tegangan tarik yang terjadi pada twist lock adalah : Pada perhitungan tegangan tarik ini, luas permukaan A diambil diameter terkecil dari twist lock ( bagian paling atas). Karena diameter terkecil tersebut mewakili permukaan yang mengalami gaya tarik yang paling kritis. Diameter permukaan terkecil adalah 38 mm. Dari rumus diatas :

45 Tegangan tarik yang terjadi pada Twist Lock adalah , 709 kg/m Analisa Tegangan Geser dan Bending Pada Twist Lock Analisa tegangan geser pada twist lock dilakukan untuk mengetahui gaya yang menyebabkan terjadinya kegagalan kerja pada twist lock yang diduga berupa Bending (melengkung). Pada saat twist lock melakukan pengangkatan peti kemas dan beban tidak terdistribusi sempurna, maka dugaan melengkung dapat terjadi pada twist lock. Twist lock yang sudah melengkung tidak dapat digunakan lagi dan harus diganti dengan yang baru. Gambar 3.5. Twist Lock yang mengalami pembebanan terdistribusi Keterangan : Fr = Untuk permukaan sisi kanan Fl = Untuk permukaan sisi kiri Pada kondisi ideal twist lock mengalami pembebanan yang terdistribusi merata pada kedua permukaannya seperti ditunjukkan oleh gambar 3.5. Jika

46 masing-masing twist lock mendapatkan beban sebesar 10 ton (10000 kg), maka setiap sisi permukaan twist lock mengalami pembebanan sebesar 5 ton (5000 kg). Karena pada saat pengangkatan peti kemas, kedua permukaan twist lock akan mendapatkan pembebanan. F = m. g = 5000 kg. 9,81 m/s 2 F = N Dari perhitungan diatas, maka masing masing permukaan twist lock bekerja gaya sebesar N. Bending (melengkung) pada twist lock disebabkan oleh beban yang tidak terdistribusi merata pada kedua permukaan twist lock. Salah satu permukaan twist lock mengalami pembebanan yang lebih besar daripada permukaan yang satunya lagi atau hanya satu permukaan saja yang mengalami pembebanan. Gambar 3.6. Twist lock dengan pembebanan hanya pada satu sisi Gambar 3.6. menunjukkan bahwa twist lock mengalami pembebanan hanya pada satu permukaan sisinya. Pembebanan ini dapat menyebabkan terjadi bending/melengkungnya twist lock.

47 Gambar 3.7. Gambar penguraian gaya-gaya penyebab melengkung (Bending) pada Twist Lock Gambar 3.7 merupakan penguraian gaya-gaya yang menyebabkan terjadinya melengkung pada twist lock. Pada saat twist lock telah dikunci dan memulai pengangkatan, permukaan yang menyentuh peti kemas hanya pada satu sisi saja. Sehingga pembebanan yang seharusnya terdistribusi pada kedua permukaan, hanya ditopang oleh satu permukaan saja (Fl). Ini menyebabkan permukaan Fl menerima gaya dua kali lipat lebih besar, sehingga terjadi bending (melengkung) pada twist lock. Kita dapat misalkan gaya yang bekerja pada satu sisi tersebut dengan gaya pada batang cantilever.

48 Gambar 3.8.a. Jarak Pembebanan pada Twist Lock Gambar 3.8.b. Pembebanan Cantilever pada Twist Lock Pembebanan pada twist lock dimisalkan dengan menggunakan pembebanan pada batang cantilever dimana salah satu bagiannya adalah fixed joined (Tumpuan mati), sedangkan sisi satunya lagi mendapatkan beban. Perhitungan gaya-gaya luar pada batang cantilever diperlihatkan seperti pada gambar 3.9 sebagai berikut : Gambar 3.9. Gaya-gaya luar yang bekerja pada Twist Lock F = m. g = kg. 9,81 m/s 2 F = N

49 M B = 0 = F. l M l M l = N (0,0953 m) M l = 9348,93 Nm 3.10 berikut: Untuk menghitung gaya-gaya dalam pada twist lock digunakan gambar Gambar Gaya-gaya dalam yang bekerja pada Twist Lock Vx = F Vx = N Dengan menggunakan Syarat setimbang : 1. Gaya Normal ΣFx = 0 => Nx = 0 x = 0 => Nx = 0 x = L => N L = 0 2. Gaya Geser ΣFy = 0 => -Vx = 0 Vx = N (Keatas) x = 0 => V 0 = N x = L => V L = N 3. Momen Lentur (Mx)

50 ΣMA = 0 => (x) + Mx = 0 Mx = (x) x = 0 => M 0 = 0 x = L => M L = 9348,93 Nm Gambar Diagram Gaya-gaya dalam

51 Perhitungan Luas Permukaan Yang Mengalami Pembebanan Gambar Dimensi Twistlock yang mengalami tegangan permukaan Gambar 3.11 merupakan gambar pandangan samping twist lock beserta dimensi yang mengalami tegangan geser. Perhitungan tegangan geser yang terjadi pada twist lock menggunakan persamaan sebagai berikut : Dimana : = Tegangan geser yang terjadi v = Resultan internal gaya geser A = Luas permukaan

52 Untuk menghitung luas permukaan yang mengalami tegangan geser, digunakan metode pendekatan perhitungan luas. Karena bentuk dari permukaan yang tidak persegi sepenuhnya. Perhitungan luas permukaan seperti pada gambar Gambar Gambar Pendekatan Perhitungan Luas Permukaan Luas Permukaan Seluruhnya (Permukaan dianggap berbentuk persegi): = 0,059 m x 0,055 m = 0, m 2 Luas permukaan persegi panjang I kecil yang terdapat pada bagian dasar Twist Lock : = 0,018 m x 0,002 m = 0, m 2 Luas permukaan persegi panjang II : = 0,0185 m x 0,002 m = 0, m 2

53 Karena terdapat pada kedua sisi Twist Lock, maka luas dikali dua = 0, m 2 x 2 = 0, m 2 Luas permukaan III berbentuk segitiga : = ½ x a x t = ½ x 0,0185 m x 0,006 m = 0, m 2 Karena terdapat pada kedua sisi Twist Lock, maka luas dikali dua = 0, m 2 x 2 = 0, m 2 Maka Luas permukaan yang sebenarnya adalah : = 0, m 2 (0, m 2 + 0, m 2 ) = 0,00306 m 2 Maka : Perhitungan Titik Berat Twist Lock

54 Gambar Koordinat momen inersia Dari gambar 3.13 dapat dihitung titik berat twist lock : h = 5,9 cm = 0,059 m h/2 = 2,95 cm = 0,0295 m b = 5,5 cm = 0,055 m Untuk bentuk muka persegi, Persamaan Momen adalah : Ix = y 2 da Iy = x 2 da Iz = r 2 da Maka untuk pembebanan pada sumbu x didapat : Ix = y 2 da = 1/12 (b) (h) 3 = 1/12 (0,055 m). (0,059 m) 3 Ix = 0, m 4 Titik berat Twist Lock : Bentuk permukaan pembebanan pada twist lock diasumsikan berbentuk persegi. Maka persamaan titik berat untuk bentuk persegi adalah : Maka didapatkan titik berat :

55 Persamaan tegangan permukaan yang terjadi adalah : Maka tegangan permukaan yang terjadi pada twist lock adalah : σ t = σ x Maka didapatkan nilai σ x = kpa. Nilai defleksi pada batang cantilever adalah : Dimana : δ = Defleksi yang tejadi P = Gaya yang bekerja pada cantilever l = Panjang batang E = Modulus elastisitas I = Momen Inersia

56 Dari perhitungan diatas, defleksi yang terjadi pada balok adalah sebesar 0,147 mm Persamaan tegangan Von Mises maksimum minimum adalah : Dimana x = t dan y = 0 Maka untuk tegangan von Mises maksimum adalah : Tegangan Von Mises Minimum adalah : Dari hasil perhitungan diatas, di dapatkan nilai tegangan Von Mises maksimum dan minimum sebagai berikut :

57 Diagram Mohr terdapat pada Lampiran 2 BAB IV ANALISA SIMULASI DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MSC. VISUAL NASTRAN Pendahuluan Bab ini berisikan simulasi gaya pada Twist Lock. Secara umum metodologi analisa yang digunakan dalam analisa ini dibagi kedalam 2 tahapan yaitu pertama adalah permodelan komponen twist lock dengan software SolidWorks 2007, kemudian melakukan simulasi dengan menggunakan software Msc.Visual Nastran Dekstop Permodelan dilakukan dengan menggunakan bantuan software Solid Works 2007 untuk memperoleh assembly dari Twist Lock. Hasil permodelan kemudian dikirim ke software Msc.Visual Nastran Dekstop 2004 untuk melakukan simulasi Spesifikasi Twist Lock Rubber Tired Gantry Crane (RTGC). Adapun spesifikasi Twist Lock RTGC sebagai berikut : Spesifikasi Teknik : Kapasitas Angkat Twist Lock : 35 Ton + 10% untuk beban eksentris 40 Ton untuk beban terdistribusi Putaran Twist Lock : 1,5 detik untuk memutar Gambar assembling Twist lock yang akan dianalisa

58 Gambar 4.1. Komponen Twist lock pada RTGC Gambar 4.1. merupakan gambar komponen Twist Lock RTGC yang akan dianalisa dengan menggunakan software Msc. Visual Nastran Desktop Analisa yang akan dilakukan adalah berupa uji pembebanan pada Twist Lock. Twist Lock menggunakan bahan dengan komposisi 42CrMo4 atau setara dengan DIN Adapun material properties dari bahan 42CrMo 4 adalah sebagai berikut: Modulus Young = MPa Tensile Strength = 1200 MPa Yield Strength = 700 MPa Material Properties dari twist lock terdapat pada lampiran Batasan Simulasi Simulasi dengan menggunakan software Msc. VisualNastran 2004 dilakukan pada dua kondisi pembebanan pada twist lock. Kondisi pertama twist lock di beri pembebanan yang ideal dimana masing-masing sisinya diberi pembebanan sebesar N. Kondisi pembebanan kedua adalah twist lock diberi pembebanan hanya pada satu sisinya saja dan sebesar N. Dari hasil simulasi tersebut akan di bandingkan dengan perhitungan teoritis yang dilakukan pada BAB III. Pada analisa simulasi dengan menggunakan software Msc. VisualNastran ini juga tidak mengikut sertakan perhitungan metode elemen hingga Diagram Alir Simulasi

59 Aliran proses simulasi menggunakan bantuan komputer meliputi, yaitu (1) Proses pemodelan untuk membuat komponen twist lock dilakukan dengan menggunakan bantuan software SolidWorks 2007, karena software SolidWorks 2007 ini mampu melakukan permodelan secara tiga dimensi, simulasi dilakukan dengan menggunakan software Msc.VisualNastran Dekstop 2004 (gambar 4.2.). MULAI Permodelan komponen Twist Lock dengan software Solidworks 2007 Menghubungkan dengan Software Nastran Periksa Hubungan ke Menu Nastran Berhasil? Tidak Ya SELESAI Gambar 4.2. Diagram Alir Permodelan dan simulasi 4.5. Prosedur Simulasi Permodelan Komponen Twist Lock

60 Karena keterbatasan software Msc.VisualNastran Dekstop 2004 dalam hal permodelan, maka proses permodelan akan menggunakan bantuan software SolidWorks Program ini mampu membuat permodelan tiga dimensi dan mampu berkomunikasi dengan software Msc.VisualNastran Dekstop 2004, sehingga hasil permodelan dengan Software SolidWorks 2007 akan mampu diterjemahkan secara baik oleh Msc.VisualNastran Dekstop 2004, baik dimensi maupun goemetri objeknya. Gambar 4.3 merupakan tampilan awal software Solidworks 2007 sebagai media untuk membuat model komponen twist lock. Gambar 4.3. Tampilan Layar Pembuka Software SolidWorks 2007 Twist Lock. Proses permodelan dimulai dengan membuat permodelan komponen

61 Gambar 4.4. Hasil Permodelan Komponen dengan Software SolidWorks 2007 Gambar 4.4 merupakan gambar komponen twist lock yang sudah selesai dimodelkan dengan menggunakan software SolidWorks Simulasi Twist Lock Dengan Msc Nastran Hasil assembling pada gambar 4.4, kemudian di export ke software simulasi. Simulasi dilakukan dengan menggunakan software komputer Msc.VisualNastran Dekstop 2004, dimana software program ini mampu melakukan analisis pembebanan statis dan dinamis, analisa temperatur temperatur, deformasi, defleksi, tegangan pada truss, dan sebagainya. Pada gambar 4.5. merupakan tampilan awal Msc.VisualNastran Dekstop 2004.

62 Gambar 4.5. Tampilan Pembuka Msc.VisualNastran 4D Proses Import Mekanisme Hasil proses modeling objek dengan software SolidWorks 2007, kemudian di kirim ke Msc.VisualNastran Dekstop 2004 untuk dilakukan simulasi pembebanan twist lock. Proses import dilakukan dengan mengklik VisualNastran > Connect. Proses import dapat dilihat pada gambar 4.6. Gambar 4.6. Proses Import Mekanisme

63 2. Mendefenisikan Material Properties Langkah selanjutnya adalah menentukan properties dari Twist lock. Langkah mendefenisikan material properties adalah: Klik kanan objek > Properties > Material Gambar 4.7 Memasukkan Material Properties 3. Menentukan Jenis Analisa Software VisualNastran Dekstop 4D memiliki beberapa kemampuan analisa, oleh karena itu harus didefenisikan jenis analisa yang akan dikerjakan yaitu dengan cara: Klik menu World > Simulation Setting > FEA > Analisis type >Stress > Displacement, Stress, Strain

64 Gambar 4.8 Kotak Dialog Tipe Analisis 4. Menentukan Pembebanan (Load) Besar nilai pembebanan telah diperoleh dari perhitungan BAB III. Pembebanan yang terjadi adalah tegangan tarik yang terjadi pada twist lock. Untuk memasukkan nilai pembebanan dilakukan dengan cara : Klik Force > Letakkan titik pembebanan Twist Lock > Structural Loads > Masukkan nilai F = N Gambar 4.9 Memasukkan Nilai Pembebanan (Load)

65 Pada gambar 4.10 menampilkan pembebanan yang bekerja pada twist lock sebelum simulasi komponen twist lock dengan menggunakan software Msc.VisualNastran Dekstop Gambar Simulasi twist lock Dengan Menggunakan Software Msc.VisualNastran Dekstop Diatas merupakan gambar twist lock yang sudah diberikan pembebanan dengan menggunakan software Msc. VisualNastran Desktop Pembebanan berupa tekanan sebesar N di kedua sisi twist lock Hasil Simulasi Dengan Menggunakan Software Msc. VisualNastran Pembebanan Pada kedua Sisi Twist Lock Twist lock mengalami pembebanan pada kedua sisinya sehingga beban tarik terdistribusi secara merata di kedua sisinya. Ini untuk menghindarkan terjadinya lengkungan (bending) pada twist lock.

66 Nilai pembebanan yang diberikan adalah sebesar N di kedua sisi twist lock. Hasil analisa dengan menggunakan software Msc. VisualNastran Desktop 2004 adalah sebagai berikut : Gambar Hasil analisa dengan pembebanan dikedua sisi twist lock Keterangan gambar 4.11 : Tegangan maksimum (Bahan) : 2,96 x 10 5 kpa Tegangan yang bekerja (simulasi) : 2,67 x 10 5 kpa Dari hasil analisa menggunakan software Msc. VisualNastran Desktop 2004, didapatkan besarnya tegangan Von-Mises yang bekerja adalah sebesar 2,67 x 10 5 kpa. Sedangkan tegangan Von-Mises maksimum bahan adalah sebesar 2,96 x 10 5 kpa.

67 Dari hasil perhitungan dan hasil analisa dapat diketahui bahwa komponen twist lock masih aman dalam melakukan proses pengangkatan peti kemas. Dimana tegangan maksimum bahan lebih besar dari tegangan yang bekerja. Dengan catatan beban pada twist lock terbagi merata dikedua sisinya. Gambar Penampang permukaan samping dari twist lock Gambar 4.12 merupakan gambar pandangan permukaan samping dari twist lock yang mengalami pembebanan terdistribusi. Dari gambar 4.12 dapat dilihat pada sisi twist lock tegangan yang terjadi sebesar 1,79 x 10 5 kpa (berwarna kehijauan) Pembebanan Pada Satu Sisi Pada pembebanan satu sisi ini twist lock dapat mengalami kegagalan kerja. Kegagalan kerja yang terjadi adalah terjadinya lengkungan (bending) sehingga twist lock tidak dapat berputar dengan sempurna didalam ruang selinder.