7 - pengujian statis alat angkut peti kemas

Prosiding PPI Standardisasi 2008, 25 November 2008

PENGUJIAN STATIS ALAT ANGKUT PETI KEMASOleh

Sasi Kirono1 AbstrakPengujian statis terhadap alat angkut peti kemas dilakukan sebagai suatu verifikasi desain dengan skala penuh. Pada pengujian statis ini, digunakan standar UIC pembebanan vertikal, kompresi horizontal dan kombinasi keduanya. Untuk mensimulasikan beban vertikal sampai 55,75 ton digunakan peti kemas standar ISO 20 ft, untuk beban kompresi sampai 150 ton digunakan silinder hidrolik. Pengujian dilakukan melalui pengukuran tegangan dan lenturan menggunakan sensor regangan dan langkah. Makalah ini membahas aspek pembebanan, metode pengujian, dan evaluasi hasil pengukuran. Kata kunci : pengujian statis, pembebanan, pengukuran1

Peneliti di B2TKS-BPPT 1


I. PENDAHULUAN [1] Peti kemas adalah peti atau kotak yang memenuhi persyaratan teknis sesuai dengan ISO (Internalional Organization for Standardization) sebagai alat atau perangkat pengangkutan barang yang bisa digunakan berbagai moda, mulai dari moda jalan dengan truk peti kemas, kereta api dan kapal peti kemas laut. Dalam kondisi di lapangan peti kemas merupakan peralatan yang selalu digunakan dalam perancangan logistik pada pengangkutan barang, yang dalam prosesnya diperlukan peralatan pengangkat dan pengangkut. Dalam proses produksi di industri diperlukan distribusi aliran material yang berkesinambungan dalam perencanaan lokasi dan beban yang harus diangkat dan diangkut diperlukan penataan pergudangan dalam industri . Salah satu keunggulan angkutan peti kemas adalah mempuyai intermodalitas yang tinggi, karena peti kemas bisa diangkut dengan truk peti kemas, kereta api dan kapal peti kemas. Hal ini yang menyebabkan peralihan angkutan barang umum menjadi angkutan barang dengan menggunakan peti kemas yang timbul dalam beberapa masa terakhir ini. Kendaraan rel adalah jenis kendaraan yang bergerak pada lintasan tetap atau rel dengan jumlah gandar dua atau lebih. Dalam praktek kendaraan rel terdiri dari rangkaian penarik lokomotif dan yang ditarik gerbong. Gerbong datar [8] [3,5] yang meliputi tipe, berat dan ukuran yang dipersyaratkan adalah salah satu jenis gerbong barang yang digunakan sebagai alat angkut untuk mengangkut peti kemas ISO 20 kaki (20). Gerbong datar dengan konstruksi terdiri dari rangka dasar yang didukung oleh dua buah bogi pada sisi depan dan belakang. Rangka dasar dirancang mampu dimuati dua buah peti kemas 20 atau satu buah peti kemas 40 beserta muatannya, serta menahan beban saat merangkaikan dan mengerem. Pengujian satis dilakukan untuk mengetahui kekuatan statis, sehingga dapat bermanfaat didalam proses desain sehingga kuat aman dan ekonomis. II. PEMBEBANAN Klasifikasi pembebanan meliputi berat maksimum peti kemas muatan[2]3 kering 20 kaki (20) adalah 24.000 kg dengan volume 33,1 m3, panjang 6,058 m dan untuk 40 kaki (40) adalah 30.480 kg dengan volume 67,5 m2, panjang 12,192 m. Sedangkan berat muatan bersih (pay load) yang mampu diangkut adalah 21.800 kg untuk 20 dan 26.680 kg untuk 40. Besar berat kotor yang diijinkan 30.480 kg dan maksimum jumlah palet 23 buah dengan ukuran 800 x 1200 dan luas permukaan 27,6 m, menurut standar ISO 668 Amandement 1:2005 dan 2:2005 dan ISO 1496-1 mengenai kontainer barang atau DIN 15146 seperti Tabel 1.

2


Bentuk beban dan tipe tersusun pada alat pengangkut yang tersusun dalam paking. palet kayu pendorong dan kontainer. Kendaraan yang digunakan untuk mengangkut peti kemas adalah truk kontainer dan kereta api yang dilengkapi bogi under frame yang dapat digunakan mengangkut peti kemas. Pembebanan statis meliputi pembebanan vertikal dan pembebanan horizontal serta kombinasi keduanya. Pembebanan vertikal merupakan beban statis yang diterima rangka dasar akibat beban dua buah peti kemas beserta muatannya. Tabel 1 Ukuran dan Berat Menurut Standar ISO 668 dan 1496 atau DIN 15146

ISO -Tipe20 27,6 24.000 21.800 33,1 6,058 Tipe40 27,6 30.480 26.680 67,5 12,192 DIN 15146 Pada pengujian statis tekan vertikal perlu diperhitungkan faktor amplitudo dinamis 0,3 sehingga beban vertikal yang direncanakan adalah 1,3 kali muatan total. Pembebanan vertikal dibuat bertahap dengan urutan pembebanan seperti terlihat pada Tabel 2. Tabel 2 Beban Uji Tekan Vertikal No. Beban ( ton)

Pembebanan horizontal kompresi merupakan beban statis yang terjadi pada rangka dasar, akibat tumbukan alat perangkai pada waktu gerbong di rangkaikan dan pada saat pengereman. Menurut standar ORE- Office for Research and Experiment of[4]

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10, 11. 12. 13. 5,75 13,75 21,75 29,75 Luas permukaan Palet 800x1200 Max.

3

37,75 45,75 55,75 45,75 37,75 29,75 21,75 13,75 5,75 23 (m2) Muatan Kering (kg) Mampu

diangkut(m3(kg) Volume )

Panjang( m)


the International Union of Railways dan UIC Leaflet 530-1 besar beban kompresi adalah 150 ton. Pembebanan kompresi dibuat bertahap seperti terlihat pada Tabel 3. 2Untuk pembebanan kombinasi dilakukan pengujian tekan vertikal dengan urutan pembebanan seperti Tabel 2 sehingga mencapai beban maksimum, selanjutnya dilakukan pembebanan kompresi horizontal dengan urutan seperti Tabel 3. Kemudian dilakukan pengurangan beban vertikal sesuai dengan Tabel 2 sehingga mencapai beban minimum. III. KONSTRUKSI Bentuk rangka dasar alat angkut peti kemas, dengan konstruksi rangka dasar terdiri dari satu buah center sill, dua buah side sill, dua buah bolster, enam buah cross beam, dan dua buah end beam. Konstruksi terbuat dengan pengelasan dengan bahan baja konstruksi dengan kuat tarik berkisar 410 N/mm sampai 520 N/mm22 sedangkan kekuatan luluh 250 N/mm. Tabel 3 Beban Uji Kompresi Horizontal No. Beban (ton) 1.

4

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 135 120 105 90 75 60 45 30 15


Gambar 1 Konstruksi Rangka Dasar. IV. METODE UJI Konstruksi rangka dasar alat angkut peti kemas agar dapat memenuhi fungsi dengan baik, kuat ,aman dan ekonomis, diperlukan beberapa pengujian diantaranya pengujian statis. Pengujian tersebut untuk mengetahui sifat kekuatan mekanis, distribusi tegangan dan lenturan. Pengujian terhadap rangka dasar alat angkut peti kemas tipe datar dilakukan dengan cara meletakkan alat angkut peti kemas pada tersebut pada dua buah penumpu yang dipasang pada center plate Bolster sebagai pengganti bogie. Untuk menahan gaya horizontal rangka dasar yang diletakkan didalam test rig yang dirancang kuat menahan gaya tersebut seperti terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Test Rig Sesuai dengan standar pengujian alat angkut peti kemas menurut ORE- UIC dilakukan pengujian statis menurut OREQuestion Report B12 No 17 (80) 4 th edition [4]dengan melakukan kondisi pengujian beban vertikal dan pengujian kompresi dengan atau tanpa beban vertikal. Pembebanan diberikan secara bertahap dengan besar beban diukur menggunakan load cell. Pada pembebanan vertikal digunakan peti yang diberi beban pada dua buah peti kemas dinding samping terbuka ISO 20 yang terpasang pada tumpuan corner fitting pada rangka dasar. Posisi pembebanan yang dilakukan seperti terlihat pada Gambar 3. yang dilaksanakan secara bertahap sampai 55,75 ton.

5


. Gambar 3 Posisi Pembebanan Pembebanan vertikal yang terjadi lebih kecil dibandingkan pembebanan kompresi, maka untuk menghindari resiko kegagalan dalam pengujian, pembebanan vertikal dilaksanakan terlebih dahulu. Setelah pengujian tersebut dianggap berhasil baru kemudian pada alat angkut peti kemas yang sama dilakukan pengujian beban kompresi tanpa beban vertikal yang dilanjutkan dengan pengujian kompresi dikombinasikan dengan beban vertikal. Pada pembebanan kompresi digunakan dua buah hidrolik kempa yang mempunyai kapasitas masing masing 100 ton. Peralatan tersebut memberikan beban kompresi ialah kempa hidrolik memberikan tekanan pada salah satu sisi benda uji (center coupler) melalui poros penekan yang dilengkapi dengan sensor gaya. Sensor gaya ini digunakan untuk mengukur beban yang timbul. Pengujian beban kompresi tanpa beban vertikal dilakukan dengan pembebanan bertahap sampai dengan 150 ton, seperti Gambar 4. Sedangkan pengujian beban kompresi dikombinasikan dengan beban vertikal dilakukan dengan memberikan beban vertikal terlebih dahulu sampai mencapai maksimum, kemudian pembebanan kompresi diberikan secara bertahap sampai dengan 150 ton. V. ANALISA TEGANGAN Besar tegangan yang timbul pada titik kritis dari alat pengangkut peti kemas dilakukan dengan pengukuran regangan menggunakan sensor regangan (strain gauge). Sedangkan untuk mengukur lendutan yang terjadi menggunakan alat sensor jarak (displacement transducer). Penentuan lokasi sensor regangan dan sensor jarak berdasarkan hasil kajian kekuatan alat pengangkut peti kemas. VI. PEMBAHASAN Hasil pengamatan selama pengukuran beban vertikal, kompresi dan kombinasi keduanya, besarnya pembebanan dikorelasikan terhadap tegangan dan lendutan dapat dilihat pada Gambar 5 dan 6.[7]

6


Gambar 4 Rangkaian Pembebanan

Gambar 5 Gaya Kompresi Terhadap Tegangan

Ga mbar 6 Gaya Kompresi Terhadap Lendutan

7


Pengamatan titik kritis dari nilai tegangan dan lendutan seperti terlihat pada Tabel 4. Tabel 4 Tegangan Hasil Pembebanan Kondisi Titik Ukur Nilai Keterangan

Besar tegangan kritis dan lendutan yang terjadi selama pengujian di evaluasi dengan persyaratan ORE Question B12 Report No 17 (80) 4th Edition, kemudian dibandingkan dengan tegangan dan lendutan yang diijinkan. a. Tegangan terjadi Tegangan yang terjadi dapat diperoleh dari tegangan yang dapat mempertahankan sifat mekanis bahan berdasarkan pertimbangan faktor keamanan (SF). s terjadi < s , sedangkan sijin= s ijin[1,6]luluh / SF. Pada pengujian statik 2 , besar tegangan s pembebanan vertikal, nilai tegangan ijin ditentukan berdasarkan batas luluh bahan, dengan memberikan faktor keamanan SF = 1,5. Untuk bahan St. 37 dengan kekuatan tarik 370 N/mmp 2= 160 N/mm untuk konstruksi bukan las, dan sp 2= 145 N/mm untuk konstruksi las. Tegangan ijin ini berlaku untuk pengujian beban vertikal dengan menambahkan faktor dinamik 30%. Pada pengujian statik alat angkut peti kemas tanpa ditambahkan faktor dinamik 30%, perlu pengurangan tegangan ijin dengan membagi 1,3. Sehingga sp 2= 120 N/mm untuk konstruksi bukan las, dan s= 112 N/mmp2 untuk konstruksi las. Pada pengujian kompresi dengan atau tanpa dikombinasikan beban vertikal, nilai 2tegangan ijin yang ditentukan berdasarkan batas luluh bahan . Untuk bahan dengan kekuatan tarik 370 N/mm, besar tegangan s = 220 N/mmp2 untuk konstruksi bukan las, dan s= 240 N/mmP2 untuk konstruksi las. Pada pengujian statik beban vertikal, nilai tegangan pada titik-titik kritis melebihi tegangan ijin yang dipersyaratkan menurut standar UIC, sedangkan pada pengujian beban kompresi dan kombinasi tegangan titik kritis masih lebih kecil dari tegangan yang diijinkan. b. Lendutan

Beban Vertikal Beban kompresi Beban kombinasi SG .7 SG. 26 DT. 3 SG. 6 SG. 8 SG. 7 SG.

8

26 SG. 5 2 164,8 N/mm 2 164,8 N/mm

10,99 mm2-137,8 2

2

175,1 N/mm2 159,3 N/mm

N/mm 40,3 N/mm

2-211,2

N/mmTarik Tarik Lendutan ke

bawah Tekan

Tarik Tarik Tarik Tekan


Lendutan maksimum dari rangka dasar tidak boleh lebih besar dari 3 o/oo jarak center pivot bogie. Pada rangka dasar pengujian lendutan maksimum yang diijinkan adalah d = 3/1000 x 8687 = 26,06 mm. Pada pengamatan lendutan kebawah maksimum yang terjadi pada pengujian beban vertikal yang nilainya masih dibawah persyaratan UIC. VII. KESIMPULAN Pengujian statis alat angkut peti kemas yang telah dilakukan memenuhi standar UIC pada pembebanan kompresi 150 ton pada tegangan 40,3 N/mmdan lendutan 11 mm. Dalam usaha menjamin kekuatan konstruksi alat angkut peti kemas aman dioperasikan perlu menambahkan stiffner penguat agar aman, ringan dan ekonomis. VIII. DAFTAR PUSTAKA 1. BPP Teknologi UPT-LUK. 1990. Static Test Report BCF-KTM PT.INKA, Sept. 1990 2. http://id.wikipedia.org/wiki/Peti_kemas 3. http://www.hubdat.web.id/peraturan/km14tahun2007.pdf 4. ORE- Question Report B12 No 17 (80) 4 th edition. Standardisation of Wagons, Ultrect, 1980 5. Peraturan Menteri Perhubungan Nomor 14 tahun 2007, tentang Kendaraan Pengangkut Peti Kemas di Jalan 6. PT. INKA. 1990. Static Test Report of Bogie Container Flat Wagons for Kereta Tanah Melayu Malaysia 7. PT. IPTN. 1990. Underframe BCF-KTM, Strain Gauge and Displacement Tranducer Location, April 1990 W. Geitz und K.H. Kuttner. 1981. Dubble Taschenbuch furden Maschinenbau. 14 Auflage, Berlin Heidelberg, Spinger Verlag2

9

7 - pengujian statis alat angkut peti kemas

Documents