ANALISIS GAYA-GAYA DAN TEGANGAN PADA ALAT PENGANGKUT/ PENYUSUN PETI KEMAS (REACHSTACKER) DENGAN VARIABEL SUDUT DAN PANJANG LENGAN BERUBAH, BEBAN TETAP SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik BUDI SATIANO NIM.060401043 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur selalu dipanjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak nikmat. Baik nikmat iman, ilmu, kesehatan dan nikmat lainnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi yang membahas tentang pembahasan Mekanika Kekuatan Bahan dimana skripsi ini berjudul ANALISIS GAYA-GAYA DAN TEGANGAN PADA ALAT PENGANGKUT/PENYUSUN PETI KEMAS (REACHSTACKER) DENGAN VARIABEL SUDUT DAN PANJANG LENGAN BERUBAH, BEBAN TETAP. skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelasikan masa studi dan memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. Dalam penulisan dan pembuatan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan, arahan dan bimbingan dari berbagai pihak guna menyelesaikan skrisp ini. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda (Alm) Sukri Amin dan Ibunda Rosmanizar yang telah memberikan kasih sayangnya, pengorbanannya, perhatian yang tiada batas serta mendoakan penulis. Uda ison, uda ta yang selalu memberi motivasi dan dukungannya. Yuli, ummi kalian harus lebih baik dari abang. 2. Bapak Ir. Tugiman K, MT sebagai dosen pembimbing yang telah sabar dalam membimbing dan banyak memberikan semangat, motivasi, ilmu dan bimbingannya kepada penulis.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 4. Ibu Ir. Ida Ariani, MT dan teman-teman di IKTM yang selalu memberikan semangat dan motivasi penulis dalam menyelsaikan skripsi ini. 5. Seluruh Dosen dan Staff Departemen Teknik Mesin USU yang telah membantu penulis 6. Teman teman stambuk 2006 yang selalu memberi semangat dan motivasi tertuma Harun al Rasyid yang telah menjadi teman diskusi. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, Juli 2012 Penulis, BUDI SATIANO 06 0401 043
ABSTRAK Raechtacker merupakan salah satu alat pengangkut dan pemindah bahan yang digunakan pada pelabuhan petikemas sebagai transportasi penyusunan dan pemindahan petikemas. Reachstacker adalah mobil crane khusus untuk mengangkat dan menyusun petikemas yang digunakan pada terminal petikemas.karena reachstacker mempunyai peranan penting dalam transportasi pengangkatan pada petikemas dengan intensitas yang tinggi, maka kemungkinan terjadinya kerusakan reachstacker sangat rentan, sehingga perlu penelitian terhadap reachstacker dengan berbagai kondisi pembebanan. Penganalisisan ini dilakukan hanya pada lengan reachstacker dengan berbagai kombinasi sudut dan panjang lengan dengan beban konstan pada keadaan mobil secara diam dan dalam keadaan statis. Perhitungan analisis dilakukan secara superposisi dibagi dalam tiga bagian atau tiga titik. Sehingga dalam perhintungannya kondisi tegangan yang tinggi terjadi pada titik pertama dengan sudut10 0 dengan panjang 15,5 meter dengan nilai tegangangnya sebesar 77396,60 kpa. Dari nilai tegangang dapat di ambil keseimpulan bahwa semakin kecil sudut dan semakin panjang lengan maka nilai tegangan akan semakin besar. Kata Kunci :Reachstacker, Tegangan, PetiKemas ABSTRACK Reachstacker is one of transport tools and material transfer which used on shipping container harbor as a transportation for arranging and transfer shipping container. Reachstacker is a special crane car for lifter and arranger shipping container that used on slipping container terminal. Caused the reachstacker has the important role as the lifter transportation of shipping container with big intensity, possibility of reachstacker damage was susceptible, therefore the research of reachstacker is to be needed with some load condition. The analized build on reachstacker arm only by some angle combination and arm length with constans load at motion less car condition and static condition. Analizing calculation gave in superposition devided on three parts or three points. So in its calculation. The highest strain resulted on 10 0 with length 15,5 meters at first points with strain value 77396,60 kpa. The highest strained condition appeared at first point. The smaller angle on its arms the bigger strained happened, and the longer arms the bigger strained resulted. Key Words :Reachstackeer, Strain, Shipping Container
DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel Daftar Notasi BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan Penelitian 2 1.3 Manfaat Penelitian 3 1.4 Batasan Masalah 3 1.5 Metodologi Penelitian 4 1.6 Sistematika Penulisan 4 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 Reachstacker 6 2.2 Komponen-Komponen Reachstacker 6 2.2.1 Spreader 7 2.2.2 Lengan/ Boom 7 2.3 Spesifikasi Teknis 8 2.3.1 Peti Kemas 9 2.4 Cara Kerja Reachstacker 11 2.4.1 Gerakan Mobil 11 2.4.2 Gerakan Lengan/Boom 11 2.4.3 Gerakan Trolley 12 2.4.4 Gerakan Spreader 12 2.5 Mekanisme Reachstacker 12 2.5.1 Mekanisme Penggerak 12 2.5.2 Mekanisme Pesawat Angkat 13 2.6 Gaya Pada Reachstacker 13 2.7 Persamaan Kesetimbangan 16 2.8 Gaya dan Momen PadaTumpuan 17 2.9 Tegangan 21
2.9.1 Tegangan Satu Arah (Uniaxial) 21 2.9.2 Tegangan Dua Arah (Biaxial) 26 2.9.3 Tegangan Utama (Principal Stess) 30 2.9.4 Lgkaran Tegangan Mohr Tegangan Utama 34 BAB III : METODE PENELITIAN 36 3.1 Pendahuluan 36 3.2.1 Spesifikasi 36 3.2 Pelaksanaan Penelitian 38 3.3 Urutan Proses Analisis 39 3.3.1 Latar Belakang 39 3.3.2 Studi Literatur 39 3.3.3 Pengumpulan Data 39 3.3.4 Pembahasan 39 3.3.5 Kesimpulan 39 3.4 Penentuan Titik Perhitungan Gaya dan Tegangan 40 3.5 Gaya-Gaya yang Terjadi Pada Reachstacker 40 3.5.1 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x 1 )42 3.5.2 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x 2 )43 3.5.3 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x 3 )44 BAB IV : ANALISA DATA 45 4.1 Analisa Gaya Kesetimbangan Pada Kondisi Idle 45 4.2 Analisa Gaya Pada Lengan Pengangkat 50 4.2.1 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x 1 ) 51 4.2.2 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x 1 ) 56 4.2.3 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x 3 ) 60 4.5 Hasil Perhitungan Keseluruhan 63 BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 66 5.1 Kesimpulan 66 5.2 Saran 66 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 2.1 Reachstacker 2. Gambar 2.2 Spreader 3. Gambar 2.3 Lengan Pengangkat 4. Gambar 2.4 Dimensi reachstacker 5. Gambar 2.5 Peti Kemas 6. Gambar 2.6 Gaya-gaya pada reachstacker 7. Gambar 2.7 Gaya-gaya pada mobil reachstacker 8. Gambar 2.8 Gaya-gaya pada lengan reachstacker 9. Gambar 2.19 Gaya-gaya pada reachstacker 10. Gambar 2.10 Gaya-gaya pada batang penyangga 11. Gambar 2.11 Free Body diagram kesetimbangan gaya dan momen 12. Gambar 2.12 Diagram Gaya geser dan momen 13. Gambar 2.13 Diberi gaya tarik 14. Gambar 2.14 Batang dengan penampang miring 15. Gambar 2.15 Lingkaran mohr tegangan satu arah 16. Gambar 2.16 Tegangan pada sebuah batang 17. Gambar 2.17 Lingkaran mohr tegangan satu dua 18. Gambar 2.18 Tegangan umum yang terjadi 19. Gambar 2.19 Lingkaran mohr 20. Gambar 3.1 Dimensi reachstacker 21. Gambar 3.2 Diagram alir penelitian 22. Gambar 3.3 Gaya luar reachstacker pada posisi idle 23. Gambar 3.4 Gaya luar pada lengan posisi idle 24. Gambar 3.5 Gaya luar dan gaya dalam pada lengan reachstacker dengan sudut α 25. Gambar 3.6 Free Body Diagram untuk titik 1(satu)/ x 1 26. Gambar 3.7 Free Body Diagram untuk titik 2(dua)/ x 2 27. Gambar 3.9 Free Body Diagram untuk titik 3(tiga)/ x 3 28. Gambar 4.1 Gaya luar pada lengan posisi idle 29. Gambar 4.2 Gaya luar pada lengan posisi idle
30. Gambar 4.3 Gaya luar lengan 31. Gambar 4.4 Verifikasi Sudut 32. Gambar 4.5 Free Body Diagram untuk titik 1(satu)/ x 1 33. Gambar 4.6 Free Body Diagram untuk titik 2(dua)/ x 2 34. Gambar 4.7 Free Body Diagram untuk titik 3(tiga)/ x 3 35. Gambar 4.8 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 11 meter 36. Gambar 4.9 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 11,5 meter 37. Gambar 4.10 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 12 meter 38. Gambar 4.11 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 12,5 meter 39. Gambar 4.12 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 13 meter 40. Gambar 4.13 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 13,5 meter 41. Gambar 4.14 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 14 meter 42. Gambar 4.15 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 14,5 meter 43. Gambar 4.16 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 15 meter 44. Gambar 4.17 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 15 meter 45. Gambar 4.18 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 11 meter 46. Gambar 4.19 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 11,5 meter 47. Gambar 4.20 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 12 meter 48. Gambar 4.21 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 12,5 meter 49. Gambar 4.22 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 13 meter 50. Gambar 4.23 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 13,5 meter 51. Gambar 4.24 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 14 meter 52. Gambar 4.25 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 14,5 meter 53. Gambar 4.26 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 15 meter 54. Gambar 4.27 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 15,5 meter
DAFTAR TABEL Table 2.1 Table 4.1 Ukuran peti kemas standar Verifikasi sudut Table 4.2 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 20 0-60 0 dengan panjang lengan 11 meter Table 4.3 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 20 0-60 0 dengan panjang lengan 11,5 meter Table 4.4 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 12 meter Table 4.5 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 12,5 meter Table 4.6 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 13 meter Table 4.7 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 13,5 meter Table 4.8 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 14 meter Table 4.9 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 14,5 meter Table 4.10 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 15 meter Table 4.11 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 10 0-60 0 dengan panjang lengan 15,5 meter
DAFTAR NOTASI F gaya kn A luas penampang m 2 M momen Nm I inersia m x y koordinat titik berat x koordinat titik berat y N gaya normal kn V gaya geser kn W berat kn m massa kg m g grafitasi 2 s R panjang lengan m σ tegangan normal Pa τ tegangan geser Pa