perancangan tower crane kapasitas 10 ton dengan …eprints.umm.ac.id/50834/1/pendahuluan.pdf ·...
TRANSCRIPT
i
PERANCANGAN TOWER CRANE KAPASITAS 10 TON
DENGAN TINGGI ANGKAT 47 METER
DAN RADIUS 54 METER
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ROMANSYAH ABU RIZAL BACHRI
201210120311086
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2019
iii
iv
v
vi
vii
Perancangan Tower Crane Kapasitas 10 Ton
dengan Tinggi Angkat 47 Meter dan Radius 54 Meter
Romansyah Abu Rizal Bachri
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246, Malang, Indonesia
Telp. (0341) 464318 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
e-mail: [email protected]
Abstrak
Dalam pembangunan gedung kuliah bersama (GKB) 4 Universitas Muhammadiyah
Malang terdapat sebuah tower crane yang digunakan untuk mengangkat material dan
struktur bangunan yang akan dipasang pada gedung, dengan kapasitas angkat 6 ton, radius
kerja 56 meter dan tinggi angkat 47 meter. Dari data spesifikasi tower crane yang didapat,
maka direncanakan perancangan tower crane dengan kapasitas angkat yang lebih besar
yaitu 10 ton. Tujuan dari perancangan ini yaitu untuk merancang tower crane pada bagian
mast section dengan profil yang sesuai, yang mampu menopang beban angkat mencapai
10 ton serta beban dari struktur yang berada diatasnya. Tahapan perancangan yaitu
pengumpulan data, pembuatan konsep desain, perhitungan perancangan, pemilihan
spesifikasi bahan dan pembuatan desain gambar. Tinggi mast section 3 meter, dan disusun
hingga ketinggian 45 m. Mast section menggunakan profil persegi HSS (Hollow
Structural Steel), dengan gaya kritis batang 921,157,78 N. Defleksi elastis yang terjadi
pada tower crane sebesar 2,49 m. Tekanan angin tower crane pada ketinggian 50 – 60 m
sebesar 543,7 N/m² Gaya angin pada ketinggian mast section 40 – 45 sebesar 772,12 N/m
Kata kunci: tower crane, 10 ton, mast section
viii
Design of Tower Crane with a Capacity 10 Tons
with a Lift Height of 47 Meter and a Radius of 54 Meter
Romansyah Abu Rizal Bachri
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University
Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246, Malang, Indonesia
Telp. (0341) 464318 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
e-mail: [email protected]
Abstract
In the construction of the college building (GKB) 4 of the University of Muhammadiyah
Malang, there is a tower crane that is used to lift the material and structure of the building
to be installed in the building, with a lifting capacity of 6 tons, a working radius of 56
meters and lift height of 47 meters. From the tower crane specification data, it is planned
to design a tower crane with a larger lifting capacity of 10 tons. The purpose of this design
is to design a tower crane in the mast section with the appropriate profile, which can
support a lifting load of up to 10 tons and the load of the structure above it. The design
stages are data collection, design concept making, design calculation, material
specification selection and drawing design. Mast section height of 3 meters, and
assembled to a height of 45 m. The mast section uses a square profile of HSS (Hollow
Structural Steel), with a stem critical force of 921,157.78 N. The elastic deflection that
occurs in the tower crane is 2.49 m. Tower crane wind pressure at an altitude of 50 - 60
m at 543.7 N / m². Wind force at mast height section 40 - 45 is 772.12 N / m
Keywords: tower crane, 10 ton, mast section
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdulillahirobbil’alamin, rasa syukur yang tak terhingga penulis sampaikan
kepada Allah SWT, atas kasih sayang-NYA sehingga penulis mampu menyelesaikan
tugas akhir skripsi sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik mesin di
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang dengan Judul “PERANCANGAN
TOWER CRANE KAPASITAS 10 TON DENGAN TINGGI ANGKAT 47 METER
DAN RADIUS 54 METER”. Sholawat serta salam tetap tercurah kepada Rosulullah
SAW, sang pendidik umat sepanjang zaman.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini dapat diselesaikan atas bantuan dan
motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan hati yang ikhlas penulis
menghaturkan rasa hormat dan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua, Suprayitno dan Rini Astuti yang selalu memberikan bantuan
materiil maupun non materiil, terimakasih atas semua kasih sayang,
bimbingan, doa, dan dukungan yang tak pernah henti diberikan kepadaku
selama ini, serta pengorbanan-pengorbanan yang telah beliau berikan demi
masa depanku. Semoga papa dan mama selalu panjang umur dan sehat selalu.
2. Bapak Ir. Ali Saifullah, MT. Selaku Dosen Pembimbing 1, yang telah
memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan.
3. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT. Selaku Dosen Pembimbing 2 yang telah
memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga
terselesaikannya skripsi ini.
4. Bapak Murjito, ST. MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM, yang
telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini
dilakukan.
5. Bapak/Ibu Dosen serta staf karyawan jurusan teknik mesin yang telah
membantu selama proses belajar dan terselesaikannya skripsi ini.
6. Adikku Gilang dan semua sanak keluarga besar yang selalu memberikan
semangat, kasih sayang, dan dukungan.
x
7. Sahabatku Bagus Besari, Danang Yekti, Muhammad Hasanuddin, Julius
Lucky, Riki Rangga terimakasih atas motivasi yang selalu kalian berikan
untukku.
8. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 terkhusus kelas mesin B,
terimakasih atas doa, semangat, dan dukungannya.
Semoga Allah SWT, senantiasa memberikan balasan terbaik, melimpahkan
rahmat dan mempermudah dalam segala urusan baik di dunia maupun di akhirat nanti.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak yang
berkepentingan termasuk penulis sendiri. Namun demikian tiada manusia yang sempurna,
oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar bisa lebih
baik untuk ke depannya.
Malang, 20 Juli 2019
Romansyah Abu Rizal B.
xi
DAFTAR ISI
Lembar Judul ........................................................................................................i
Poster ....................................................................................................................ii
Lembar Pengesahan ..............................................................................................iii
Lembar Asistensi ..................................................................................................iv
Lembar Surat Pernyataan Keaslian Tulisan..........................................................vi
Abstraksi Indonesia ..............................................................................................vii
Abstraksi Bahasa Inggris ......................................................................................viii
Kata Pengantar ......................................................................................................ix
Daftar Isi ...............................................................................................................xi
Daftar Gambar ......................................................................................................xiv
Daftar Rumus ........................................................................................................xv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................1
1.1 Latar Belakang ................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ...........................................................................2
1.3 Tujuan Perancangan ........................................................................2
1.4 Manfaat Perancangan ......................................................................3
1.5 Batasan Masalah..............................................................................3
1.6 Konsep Perancangan .......................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................7
2.1 Tower Crane ....................................................................................7
2.2 Tipe Pembebanan ............................................................................8
2.2.1 Beban Struktural ...............................................................9
2.2.2 Beban Angin .....................................................................10
xii
A. Tekanan Kecepatan Angin. .........................................11
B. Gaya Angin Pada Objek. ............................................13
2.2.3 Beban Saat Beroperasi ......................................................17
2.2.4 Beban Saat Tidak Beroperasi ............................................18
2.3 Defleksi Elastis Tower Crane ..........................................................18
BAB III METODE PERANCANGAN .............................................................20
3.1 Diagram Alir Perancangan ..............................................................20
3.2 Pengumpulan Data ..........................................................................21
3.3 Konsep Desain ................................................................................21
3.4 Perhitungan Perancangan ................................................................22
3.4.1 Perhitungan Beban Angkat ..................................................22
3.4.2 Perhitungan Beban Mati ......................................................22
3.4.3 Perhitungan Kombinasi Beban ............................................23
3.4.4 Pemilihan Spesifikasi Bahan ...............................................23
3.4.5 Perhitungan Gaya Kritis ......................................................23
3.4.6 Perhitungan Tegangan Tekan dan Tegangan Bending .........23
3.4.7 Perhitungan Defleksi Elastis ...............................................24
3.4.8 Perhitungan Gaya Angin .....................................................24
3.5 Desain Gambar ................................................................................24
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ..........................................25
4.1 Perhitungan Beban Angkat Tower Crane ........................................25
4.2 Perhitungan Beban Mati Tower Crane ............................................26
4.3 Perhitungan Kombinasi Beban ........................................................28
4.3.1 Perhitungan Gaya Tekan .....................................................28
4.3.2 Perhitungan Momen Bending ..............................................29
4.4 Pemilihan Spesifikasi Bahan Mast Section .....................................30
4.5 Perhitungan Gaya Kritis Batang......................................................37
4.6 Perhitungan Tegangan Tekan dan Tegangan Bending.....................40
4.7 Perhitungan Defleksi Elastis Tower Crane .....................................41
4.8 Perhitungan Gaya Angin .................................................................
xiii
4.8.1 Perhitungan Tekanan Angin ..............................................43
4.8.2 Perhitungan Gaya Angin ...................................................45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................59
5.1 Kesimpulan ......................................................................................59
5.2 Saran ................................................................................................60
Daftar Pustaka ......................................................................................................61
Lampiran ...............................................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Konsep desain perancangan tower crane kapasitas 10 ton ...........5
Gambar 2.1 Sebuah tower crane di kota kecil Amerika serikat. .......................8
Gambar 2.2 Pecco SN160 luffing boom tower crane dengan top slewing ......8
Gambar 2.3 Luffing jib tower crane dengan bottom slewing ...........................9
Gambar 2.4 Self-erecting tower crane with a telescoping mast ......................9
Gambar 2.5 Pemodelan tower crane untuk menghitung defleksi elastis. .........19
Gambar 3.1 Konsep awal desain.......................................................................21
Gambar 4.1 Bagian utama tower crane yang menunjukkan adanya beban
diatas mast section / menara .........................................................26
Gambar 4.2 Diagram benda bebas tower crane ................................................28
Gambar 4.3 Profil persegi berongga .................................................................31
Gambar 4.4 Penampang struktur mast section..................................................32
Gambar 4.5 Dimensi profil batang utama .........................................................32
Gambar 4.6 Dimensi profil batang horizontal ..................................................35
Gambar 4.7 Batang tekan dengan tumpuan jepit – bebas .................................37
Gambar 4.8 Mast section 3 dimensi..................................................................39
Gambar 4.9 Area gaya angin pada mast section. ..............................................45
Gambar 4.10 Area gaya angin pada slewing dan mast top. ................................48
Gambar 4.11 Area gaya angin pada ketinggian 50 – 60 meter ...........................52
xv
DAFTAR RUMUS
Rumus 2.1 Hubungan tekanan statis ...............................................................11
Rumus 2.1a Hubungan tekanan statis satuan Amerika Serikat .........................11
Rumus 2.1b Hubungan tekanan statis satuan Internasional ..............................12
Rumus 2.2 Variasi kecepatan dengan ketinggian h .........................................12
Rumus 2.3 Gaya yang diberikan angin pada objek .........................................16
Rumus 2.4a Gaya angin Satuan Standar Amerika ............................................17
Rumus 2.4b Gaya angin Satuan Standar Internasional .....................................17
Rumus 2.5 Perpindahan menara atas dari garis tengah δc ..............................18
Rumus 2.6 Efek kolom gelagar .......................................................................18
61
DAFTAR PUSTAKA
Hasanuddin, Muhammad. 2019. Perancangan Tower Crane Kapasitas 10 ton dengan
Tinggi Angkat 47 meter dan radius 54 meter, Skripsi Gelar Sarjana (S1)
Universitas Muhammadiyah Malang.
Kurniawan, Ade. 2007. Struktur Rangka Batang Tower di. di download pada 21 Juli 2019.
Mechanical Engineering Department, Crane, Carlos III University di download
pada 23 Oktober 2017.
Muhib Zainuri, Achmad. 2006. Mesin Pemindah Bahan Edisi Pertama. Yogyakarta :
Andi Offset.
Saifullah, Ali. 2012. Materi Perkuliahan Pengantar Teknik Mesin (Buckling). Jurusan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
Shapiro, Lawrence K., p.e. and Shapiro, Jay P., p.e. 2006. Cranes and Derricks.
Newyork: The McGraw-Hills Companies. Pdf. di download pada 10
Januari 2017