perancangan tower crane

118

Click here to load reader

Upload: hendrik-voice

Post on 18-Jul-2016

273 views

Category:

Documents


22 download

DESCRIPTION

Perancangan Tower Crane

TRANSCRIPT

Page 1: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERANCANGAN TOWER CRANE

DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON, TINGGI ANGKAT 45

METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN

GEDUNG BERTINGKAT

OLEH :

TEGUH PUTRA

NIM : 020401058

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

Page 2: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

MEDAN

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERANCANGAN TOWER CRANE

DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON,TINGGI ANGKAT 45

METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN

GEDUNG BERTINGKAT

OLEH :

TEGUH PUTRA

NIM : 020401058

Disetujui Oleh :

Dosen Pembimbing

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc

NIP. 131 654 258

Page 3: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

MEDAN

TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN

PERANCANGAN TOWER CRANE

DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON, TINGGI ANGKAT 45

METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN

GEDUNG BERTINGKAT

OLEH :

TEGUH PUTRA

NIM : 020401058

Telah disetujui dari hasil seminar periode ke-530

Tanggal : 24 januari 2009

Disetujui Oleh :

Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II

Drs. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Raskita S. Meliala

NIP. 132 018 668 NIP. 130 353 111

Page 4: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya

penulis akhirnya dapat menyelesaikan penulisan tugas sarjana ini dengan baik dan

lancar.

Tugas sarjana ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan

Pendidikan Program Sarjana Strata I (S1) di Depatemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul tugas sarjana yang dibahas adalah “Perancangan Tower

Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55

Meter Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat ”

Dalam menyelesaikan tulisan ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi,

akan tetapi berkat bimbingan, arahan dan bantuan dari semua pihak akhirnya

tugas sarjana ini dapat diselesaikan. Untuk semua itu dengan segenap hati ikhlas

penulis menyampaikan penghormatan dan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr.Ing.Ir. IkHwansyah Isranuri sebagai Ketua Departemen Teknik

Mesin Universitas Sumatera Utara dan juga sebagai Dosen Pembimbing

penulis

2. Bapak Tulus B. Sitorus, ST, MT sebagai Sekertaris Departemen Teknik

Mesin Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Ir. Alfian Hamsi M.Sc. sebagai dosen pembimbing tugas skripsi ini.

4. Bapak / Ibu Dosen dan di Departemen Teknik Mesin yang telah memberikan

ilmu pengetahuan kepada penulis selama menjalani perkuliahan

5. Staf / Pegawai Administrasi dan para Asisten Laboratorium di Departemen

Teknik Mesin yang telah memberikan banyak bantuan kepada penulis baik

dalam hal administratif maupun praktikum selama masa perkuliahan.

6. Pimpinan dan staff, khususnya Bapak Ir. Heri Widodo di Proyek

Pembangunan Hotel Grand Antareas medan.

7. Orang tua tercinta, Ayahanda Ir. Efrizal dan Ibunda Ir. Hafni yang telah

banyak mendukung penulis baik dari segi moril dan materil serta memberikan

Page 5: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

semangat dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan dan

Tugas Sarjana ini

8. Saudara-saudaraku, Reza Adnan syahrefi dan Rizki Rahmadhani yang

menjadi teman, lawan dan semangat dalam mengarungi kehidupan penulis.

9. Rekan-rekan mahasiswa fikri, riyaldi, Gefri, Reza, Sokep, Dani, Yuki , Napi,

Irfandi dan Seluruh Stambuk 2002 yang telah membantu penulis melewati

hari-hari perkuliahan.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih terdapat kelemahan, oleh

karena itu penulis mengharapkan masukan ide dan saran yang bersifat

membangun demi kesempurnaan tugas sarjana yang lebih baik.

Penulis

Teguh Putra

Page 6: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……………………………………………………… i

DAFTAR ISI………………………………………………………………... iii

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………….. vi

DAFTAR TABEL…………………………………………………………... vii

DAFTAR NOTASI…………………………………………………………. vii

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………... xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang……………………………………………

1.2 Tujuan………………………………………………….…

1.3 Batasan Masalah……………………………………….…

1.4 Metode Penulisan………………………………………....

1.5 Sistematika Penulisan………………………………….…

1

1

2

2

2

BAB II PEMBAHASAN MATERI

2.1 Mesin Pemindah Bahan…………………………………..

2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan………………………

2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan………………...

2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat……………

2.3.2 Dasar Pemilihan Crane…………………………...

2.4 Tower Crane………………………………………………

2.4.1 Komponen-Komponen Utama Tower Crane……..

2.4.2 Cara Kerja Tower Crane………………..………...

2.5 Spesifikasi Perancangan…………………………………..

4

4

7

8

8

9

9

10

11

Page 7: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

BAB III PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT

3.1 Perancangan Tali Baja……………………………………

3.2 Perancangan Puli……………………………………...….

12

18

3.3 Perancangan Drum……………………….……………….

3.4 Perancangan Kait…………………………………………

3.5 Perancangan Motor Penggerak…………………………...

3.6 Perancangan Sistem Transmisi…………………………...

3.6.1 Perancangan Transmisi Tingkat I………………...

3.6.2 Perancangan Transmisi Tingkat II………………..

3.6.3 Perancangan Transmisi Tingkat III……………….

3.7 Perancangan Sistem Rem……………..………………….

20

22

25

27

28

31

33

34

BAB IV

PERANCANGAN MEKANISME TROLLEY 4.1 Perancangan Roda Jalan……………..……………..…….

4.2 Perancangan Tali Baja……………..……………..………

4.3 Perancangan Puli……………..……………..……………

4.4 Perancangan Drum……………..……………..………….

4.5 Perancangan Motor Penggerak……………..…………….

4.6 Perancangan Sistem Transmisi……………..…………….

4.6.1 Perancangan Transmisi Tingkat I………………...

4.6.2 Perancangan Transmisi Tingkat II………………..

4.7 Perancangan Sistem Rem……………..…………………..

38

41

44

45

46

48

49

50

51

BAB V

PERANCANGAN MEKANISME SLEWING……………... 5.1 Perancangan Motor Penggerak……………..……………..

5.2 Perancangan Sistem Transmisi……………..……………..

5.3 Perancangan Sistem Rem……………..……………..……

53

55

56

58

BAB VI

PERANCANGAN BOOM DAN BOBOT IMBANG 6.1 Perancangan Boom……………..……………..…………..

6.2 Perancangan Bobot Imbang……………..………………...

62

67

Page 8: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

BAB VII PERANCANGAN KONSTRUKSI TIANG ..………………. 7.1 Perancangan Blok Pondasi……………..…………………

7.2 Perancangan Penahan Tiang (Anchorage) …………….…

7.3 Defleksi Elastis Tiang Tower Crane……………..……….

71

73

74

BAB

VIII

KESIMPULAN ……………..……………..……………..…... 77

DAFTAR PUSTAKA……………..……………..……………..…………… 81

LAMPIRAN……………..……………..……………..……………..……… xi

Page 9: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

10 4.3 Diagram Mekanisme Trolley 41

11 4.4 Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali 42

12 5.1 Meja Putar Mekanisme Slewing 53

13 5.2 Diagram Rem Sepatu Yang Digerakkan Pemberat 59

14 6.1 Konstruksi Boom 63

15 6.2 Pembebanan Boom Maksimum 63

16 6.3 Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri 64

17 6.4 Pembebanan Boom Maksimum Yang Diizinkan 65

18 6.5 Gaya-Gaya Setiap Sambungan Pada Boom 65

19 6.6 Lengan Bobot Imbang 67

20 6.7 Konstruksi Lengan Bobot Imbang 68

21 6.8 Bobot Imbang 68

22 7.1 Blok Pondasi Tower Crane 70

23 7.2 Pola Tekanan Segitiga Dibawah Blok Pondasi 71

24 7.3 Model Tower Crane Untuk Perhitungan Defleksi

Elastisitas 73

Page 10: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1 3.1 Dimensi-dimensi Puli Mekanisme Pengangkat 18

2 3.2 Tekanan Bidang Yang Diizinkan 19

3 3.3 Dimensi Puli pada Mekanisme Trolley 45

4 4.1 Tabel Klasifikasi Dari Tower Crane 69

Page 11: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR NOTASI

Notasi Keterangan Satuan

Q Kapasitas angkat maksimum kg

q Berat spreader (rumah kait) kg

S Tegangan tarik maksimum tali baja kg

η Efisiensi

P Kekuatan putus tali sebenarnya kg

K Faktor keamanan

Pb Beban patah kg

σ Tegangan kg/mm2

d Diameter mm

Dmin Diameter minimum puli dan drum mm

F222 Luas penampang tali baja mm2

m Jumlah lengkungan berulang

C Faktor karakteristik konstruksitali dan kekuatan

tarik bahan

z1 Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan

z2 Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja

α Jumlah siklus rata-rata perbulan

β Faktor perubahan daya tali

φ Perbandingan jumlah lengkungan dan jumlah putus

tali

e1 Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat

dan kondisi operasinya

e2 Faktor yang tergantung pada konstruksi tali

p Tekanan bidang pada gandar roda puli kg/cm2

z Jumlah lilitan

H Tinggi m

Page 12: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

L Panjang mm

v Kecepatan keliling m/s

ω Tebal dinding drum mm

t Kisar Ulir mm

A Luas penampang mm2

V Kecepatan m/s

N Daya Hp

M Momen kg.m

n Putaran rpm

GD2 Momen girasi kg/cm2

g Gravitasi m/s2

t Waktu s

α Sudut tekan roda gigi o

m Modul mm

z Jumlah gigi buah

b Lebar gigi mm

i Perbandingan

a Jarak Sumbu Poros mm

hk Tinggi Kepala Gigi mm

hf Tinggi Kaki Gigi mm

ck Kelonggaran Puncak mm

t Jarak bagi lingkaran mm

So Tebal gigi mm

Ft Gaya Tangensial kg

A Luas permukaan mm2

Y Faktor Bentuk Gigi

fv Faktor dinamis

δ Koefisien pengaruh masa bagian mekanisme

transmisi

β Koefisien pengereman

k Faktor kecepatan gelinding roda

Dw Diameter roda trolley mm

Page 13: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

W Tahanan kg

G0 Berat trolley kg

μ Koefisien gesek

k Koefisien gesek roda gelinding

ε Koefisien tahanan roda puli

f Defleksi tali baja yang diizinkan mm

qr Berat tali baja kg

S Luas bidang m2

Pw Tekanan angin kg/m2

T Gaya rem keliling total kg

N Tekanan normal kg

F Luas permukaan kontak cm2

W Berat kg

E Modulus Elastisitas kg/m2

F Gaya kg

r Jari-jari/radius mm

I Momen inersia mm4

Page 14: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1. Effisiensi Puli

2. Harga Minimum Faktor K, e1 dan e2

3. Tipe Tali Baja

4. Jumlah Lengkungan Tali

5. Harga Faktor m, C, C1 dan C2

6. Harga a, z2 dan β

7. Sifat Mekanis Baja Paduan

8. Dimensi Alur Drum

9. Diameter Puli

10. Diameter Poros

11. Sifat-sifat Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin

12. Karakteristik Material Gesek

13. Dimensi Bantalan

14. Sifat-sifat Baja Pegas

15. Baja I Profil Normal

16. Baja L Sama Sisi

Page 15: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR PUSTAKA

1. Rudenko, N, Mesin Pengangkat, Erlangga, Jakarta, 1966.

2. Sularso, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya

Paramita, Jakarta, 1997.

3. Muin Syamsir. A, Pesawat Pengangkat, P.T Raya Grafindo Persada,

Jakarta, 1995.

4. G.M. Maitra, Hand Book of Gear Design, Tata McGrawHill, New Delhi

5. Joseph ,E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 1, Erlangga,

Jakarta, 1986.

6. Joseph ,E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 2, Erlangga,

Jakarta, 1986.

7. George. H. Martin, Setyobakti, Kinematika dan Dinamika Teknik, Edisi

kedua, Erlangga, Jakarta.

8. Rudenko, N, Material Handling Equipment, Moscow, 1964.

9. Beer. Ferdinand, P. Johnston, Mekanika Untuk Insinyur, Erlangga,

Jakarta, 1976.

10. United Ropework, Wire Rope, Roterdam, Holland.

11. Dobrovolsky, V, Machine Element, MIR Publisher, Moscow, 1979.

12. Hamrock, Bernard, J, Fundamentals of Machine Elements, WCB

McGrawHill, International Edition, Singapore, 1999.

13. Niemann, Gambar Elemen Mesin, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1994.

Page 16: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah negara yang sedang berkembang, dimana pada saat

sekarang ini sedang menggalakkan pembangunan di segala bidang untuk

meningkatkan taraf hidup bangsa Indonesia. Pembangunan sarana dan prasarana

umum meliputi pembangunan industri, perhubungan, pusat perbelanjaan (mall),

perkantoran, hotel, dan apartemen.

Untuk membangun konstruksi bangunan tinggi seperti : gedung bertingkat,

maka dibutuhkan tenaga kerja yang terampil, para ahli di bidang konstruksi, yang

lebih penting adalah mesin-mesin yang berguna untuk membantu dan

meringankan kerja manusia itu sendiri. Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan

suatu pesawat pengangkat yang dapat mengangkat dan memindahkan material dan

struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang dikerjakan

dengan gerak dan mobilitas yang aman.

Agar material yang diangkat tetap baik, aman dalam operasi bongkar muat

lebih cepat, maka diperlukan suatu wadah barang yang dapat diangkat dari semua

areal proyek ke tempat yang diinginkan seperti bucket, dimana wadah tersebut

dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai

tempat penyimpanan barang.

Untuk mengangkat material dalam kapasitas, jangkauan dan tinggi angkat

yang maksimum, maka pengangkatan dengan Tower Crane merupakan mesin

Page 17: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

yang paling efektif. Kecenderungan untuk memakai tower crane saat ini semakin

tinggi seiring dengan semakin meningkatnya pembangunan di Indonesia.

Pesawat pengangkat ini berguna untuk mengangkat serta memindahkan

material dan struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang

dikerjakan dan menjangkau semua area yang diinginkan.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan tugas sarjana ini adalah merencanakan sebuah mesin

pemindah bahan jenis pesawat pengangkat yaitu tower crane. Dengan

menjelaskan teori tentang tower crane, melakukan perhitungan komponen-

komponen utama, perencanaan mekanisme pergerakan tower crane dan gambar

teknik dari tower crane. Perencanaan ini diharapkan meningkatkan kemampuan

penulis dalam mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama

perkuliahan dalam melakukan berbagai perhitungan untuk mendapatkan

kesesuaian teori-teori yang diperloleh dari buku dan literatur serta

membandingkannya dengan hasil study dan survei di lapangan.

1.3 Batasan Masalah

Dalam perancangan ini, tower crane direncanakan digunakan untuk

kapasitas angkat maks 6 Ton, tinggi angkat hook 45 m, dan radius maks 55 m.

Karena luasnya permasalahan pada perancangan tower crane ini, untuk

menjelaskan tujuan penulisan tugas sarjana maka perlu pembatasan masalah yang

akan dibahas.

Page 18: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Pada perancangan ini akan dibahas komponen-komponen utama tower

crane sebagai berikut : tali baja, puli, drum, kait, motor penggerak, rem, dan

sistem transmisi (roda gigi). Dan merencanakan mekanisme pergerakan dari tower

crane. Data-data diperoleh dari hasil survei di lapangan.

1.4 Metode Penulisan

Dalam penulisan ini menggunakan metode penulisan analitik yang

dilakukan didalam perencanaan ini adalah :

1. Studi literatur, dengan memaparkan teori-teori dasar dan rumus-rumus serta

tabel yang berkaitan dari berbagai literatur dengan perhitungan.tentang

perencanaan Tower Crane dari berbagai buku

2. Survey ke lapangan langsung ke Proyek Pembangunan Hotel GrandAntares

Jl S.M. Raja Medan, untuk mendapatkan data sebagai bahan perbandingan

dan dasar dalam perancangan.

3. Diskusi dengan pembimbing dan referensi ahli yang memahami tentang

Tower crane

1.5 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan tugas sarjana ini, ditulis dalam 8 Bab dengan sistematika

berikut ini :

Bab I Pendahuluan,

Bab ini menyajikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, metode

penulisan, dan sistematika penulisan perancangan.

Bab II Pembahasan Materi

Page 19: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Bab ini membahas tentang tinjauan pustaka dan klasifikasi mesin

pemindah bahan; dasar pemilihan dari mesin pemindah bahan, pesawat

pengangkat,dan crane; komponen utama dan cara kerja tower crane; serta

spesifikasi perencanaan

Bab III Perencanaan Mekanisme Pengangkat

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum, kait,

motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme pengangkat

Bab IV Perencanaan Mekanisme Trolley

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum,

motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme trolley

Bab V Perencanaan Mekanisme Slewing

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan motor penggerak, sistem

transmisi dan sistem rem pada mekanisme slewing

Bab VI Perencanaan Boom/ Jib

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan konstruksi boom serta

pemeriksaan kekuatan boom. Serta membahas tentang bobot imbang untuk

mengimbangi beban maksimum.

Bab VII Kesimpulan

Membahas semua kesimpulan semua perencanaan tower crane pada bab-

bab sebelumnya.

Page 20: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

BAB II

PEMBAHASAN MATERI

2.1 Mesin Pemindah Bahan

Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis

dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam

disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta

banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap

perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan

jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan

efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan

desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat

diperlukan.

Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan yang digunakan

untuk memindahkan muatan dilokasi atau area, departemen, pabrik, lokasi

konstruksi, tempat penumpukan bahan, tempat penyimpanan, dan pembongkaran

muatan. Mesin pemindah bahan pada prakteknya hanya memindahkan muatan

dalam jumlah dan besar serta jarak tertentu. Jarak ribuan meter hanya dilakukan

untuk perpindahan yang konstan antara dua lokasi atau lebih yang dihubungkan

oleh kegiatan produksi yang sama. Untuk operasi bongkar muatan tertentu,

mekanisme mesin pemindah bahan dilengkapi dengan alat pemegang khusus yang

dioperasikan oleh mesin bantu atau secara manual.Pemilihan mesin pemindah

bahan yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap ktivitas diatas, akan meningkatkan

effisiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.

Page 21: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan

Berdasarkan desainnya mesin pemindah bahan diklasifikasikan atas :

1. Perlengkapan pengangkat, yaitu kelompok mesin dengan peralatan

pengangkat yang bertujuan untuk memindahkan muatan dalam satu batch.

2. Perlengkapan pemindah, yaitu kelompok mesin yang tidak mempunyai

peralatan pengangkat tetapi memindahkan muatan secara berkesinambungan.

3. Perlengkapan permukaan dan overhead, yaitu kelompok mesin yang tidak

dilengkapi dengan peralatan pengangkat dan biasanya menangani muatan

dalam satu batch dan kontinu.

Setiap kelompok mesin dibedakan oleh ciri khas dan bidang penggunaan

yang khusus. Perbedaan dalam desain kelompok ini juga ditentukan oleh keadaan

muatan yang akan ditangani, arah gerakan kerja dan keadaan proses

penanganannya.

Banyaknya jenis perlengkapan pengangkat, membuat sulitnya

penggolongan secara tepat. Penggolongan bisa berdasarkan pada berbagai

karakteristik, seperti desain, tujuan, jenis gerakan dan sebagainya. Bila

diklasifikasikan menurut jenis gerakannya (karakterisrik kinematik), beban

dianggap terpusat pada titik berat beban tersebut dan penggolongan mesin

ditentukan oleh lintasan perpindahan muatan yang berpindah pada bidang

horizontal. Penggolongan menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan

memperhatikan kondisi operasi khasnya

Jenis-jenis perlengkapan pengangkat diklasifikasikan berdasarkan ciri khas

desainnya, yaitu :

Page 22: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

1. Mesin pengangkat, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik yang

didesain sebagai perlatan swa-angkat, atau untuk mengangkat dan

memindahkan muatan. Salah satu jenis mesin pengangkat dapat dilihat pada

gambar 2.1 dibawah ini.

Gambar 2.1 dongkra dan Ikatan

2. Crane, yaitu gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan rangka

untuk mengangkat sekaligus memindahkan muatan yang dapat digantungkan

secara bebas atau diikatkan pada crane. Salah satu jenis crane dapat diihat

pada gambar 2.2 dibawah ini.

Gambar 2.2 Hoisting Crane

Page 23: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

3. Elevator (Lift), yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk

mengangkat muatan pada jalur pandu tertentu.

Gambar 2.3 Elevator

Page 24: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

CRANECrane pada truk yang digerakkan

tangan

Crane portal

Crane tower menara

Crane satu rel

Crane yang dipasang di langit-langit

Jembatan untuk transfer muatan

Gantry crane dan semi gantry

Crane berpalang ganda untukgerakan overhead

Crane berpalang tunggal untukgerakan overhead

Crane berpalang

Crane yang dipasang padatraktor rantai

Crane dengan rel

Crane yang dipasang pada truk

Crane yang dipasang pada traktor

Crane pada truk yang digerakkandaya

Crane kantilever

Crane palu

Kerekan

Crane

Crane dengan poros

Crane wall jib

Crane berlengan

Crane dengan pilar yang tetap

Crane tipe jembatan

Crane yang dipasang diatastraktor rantai

Crane tanpa lintasan

Crane yang bergerak pada rel

Crane putar yang diam

Gambar 2.4 Jenis Utama Crane

Page 25: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan

Faktor-faktor teknis penting yang digunakan dalam menentukan pilihan

jenis peralatan yang digunakan dalam proses pemindahan bahan :

1. Jenis dan sifat muatan yang akan diangkat.

Untuk muatan satuan (unit load) : bentuk, berat, volume, kerapuhan, keliatan,

dan temperatur. Untuk muatan curah (bulk load) : ukuran gumpalan,

kecenderungan menggumpal, berat jenis, kemungkinan longsor saat

dipindahkan, sifat mudah remuk (friability), temperatur, dan sifat kimia.

2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan.

Kapasitas pemindahan muatan per jam yang hampir tak terbatas dapat

diperoleh pada peralatan, seperti konveyor yang bekerja secara kontinu.

Sedangkan pada peralatan lain yang mempunyai siklus kerja dengan gerak

balik muatan kosong, akan dapat beroperasi secara efisien jika alat ini

mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi

kerja yang berat, seperti truk dan crane jalan.

3. Arah dan jarak perpindahan.

Berbagai jenis peralatan dapat memindahkan muatan ke arah horizontal,

vertikal, atau dalam sudut tertentu. Untuk gerakan vertikal diperlukan

pengangkat seperti : crane, bucket elevator. Dan untuk gerakan horizontal

diperlukan crane pada truk yang digerakkan mesin atau tangan, crane

penggerak tetap, dan berbagai jenis konveyor. Ada beberapa alat yang dapat

bergerak mengikuti jalur yang berliku dan ada yang hanya dapat bergerak

lurus dalam satu arah.

Page 26: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir, dan antara.

Pemuatan ke kendaraan dan pembongkaran muatan ditempat tujuan sangat

berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis,

sedangkan pada mesin lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau

bantuan operator.

5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindahan muatan.

Gerakan penanganan bahan berkaitan erat, bahkan terlibat langsung dengan

proses produksi. Misalnya : crane khusus pada pengecoran logam, penempaan

dan pengelasan; konveyor pada pengecoran logam dan perakitan; pada

permesinan dan pengecatan.

6. Kondisi lokal yang spesifik.

Hal ini meliputi luas dan bentuk lokasi, jenis dan desain gedung, keadaan

permukaan tanah, susunan yang mungkin untuk unit proses, debu, kelembaban

lingkungan, adanya uap dan berbagai jenis gas lainnya, dan temperatur.

2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

Banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai

desain, sehingga dalam operasi yang sama dapat dilakukan berbagai metode dan

alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus

tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, tetapi juga

memerlukan pengetahuan menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu

perusahaan.Dalam pemilihan jenis pesawat pengangkat, alat ini harus dapat

dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin

operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan, dan tugas-tugas tambahan

Page 27: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

lainnya. Pesawat pengangkat tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, atau

menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam

operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi atau perawatannya.

2.3.2 Dasar Pemilihan Crane

Dasar pemilihan crane ditentukan dari faktor teknis jenis dan sifat muatan,

yang dapat mengangkat muatan satuan dan curah. Dari faktor kapasitas per jam

yang dibutuhkan, dimana crane mempunyai siklus kerja dengan gerak balik

bermuatan sehingga dapat beroperasi secara efektif dan efisien karena alat ini

mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi. Dari faktor arah

dan jarak perpindahan crane dapat memindahkan dan mengangkat muatan baik

secara vertikal, horizontal, dan berputar 360o.

Dari faktor teknis kondisi lokasi yang spesifik, dimana crane digunakan

pada pembangunan gedung bertingkat dengan kelebihan dari segi struktur dengan

ketinggian tertentu dan daya jangkauannya yang cukup jauh. Crane dirancang

untuk melayani pengangkatan muatan dengan jarak yang cukup jauh dalam suatu

areal pembangunan, dengan mempertimbangkan dimensinya. Dari pertimbangan

faktor-faktor teknis diatas maka dipilihlah Tower Crane sebagai alat yang tepat

untuk memenuhi semua pertimbangan tersebut

2.4 Tower Crane

Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena

crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu

pelaksanaan pekerjaan yang lama. Dari posisi tetapnya, tower crane harus mampu

Page 28: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat

ke tempat yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan tower

crane adalah berat, ukuran, dan radius angkat dari beban terberat, tinggi

maksimum berdiri bebas alat, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan

angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani.

Tower crane dirancang dengan ketinggian tertentu dan dengan boom yang

memiliki daya jangkau yang cukup jauh. Selain itu tower crane mampu melayani

pengangkutan bahan yang berat sesuai dengan kapasitas angkat maksimumnya.

Tower crane biasanya digunakan untuk mengangkat beban terpadu (load), seperti

: rangka besi, kepingan atap bangunan, batu bata dalam jumlah yang banyak, dsb.

Namun terkadang juga dapat digunakan untuk mengangkat bahan curah (bulk

load), seperti pasir dan coran semen. Untuk bahan curah, tower crane

membutuhkan wadah muatan seperti bucket, yang kemudian dihubungkan dengan

kait nantinya.

2.4.1 Komponen Utama Tower Crane

Komponen-komponen utama dari Tower Crane adalah :

1. Rangka

2. Boom/ Jib (Lengan)

Boom adalah lengan dari tower crane yang memiliki jangkauan/ radius

sebagai tempat berjalannya trolley. Boom ini berfungsi untuk menjangkau,

memutar, memindahkan, mengangkat dan menurunkan beban. Boom pada

tower crane ini ada 2 yaitu : boom bobot imbang dan boom beban.

3. Bobot Imbang (Counter Weight)

Page 29: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Bobot Imbang adalah bagian dari tower crane yang berfungsi untuk

mengimbangi berat dari boom beban

4. Trolley

Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader kait dan juga untuk

menggerakkan spreader kait pada saat mengangkat dan menurunkan beban

atau muatan. Trolley terletak pada konstruksi boom.

5. Motor Penggerak

Motor penggerak pada tower crane ada 3 yaitu motor penggerak drum, motor

penggerak trolley dan motor penggerak mekanisme slewing.

6. Drum

Drum adalah alat yang berfungsi sebagai tempat untuk menggulung atau

mengulur tali baja pada saat menaikkan atau menurunkan beban

7. Sistem Puli

Puli (kerek) adalah alat yang berbentuk cakra bundar beralur, berfungsi

sebagai laluan tali baja.

8. Tali Baja

Tali Baja adalah perlengkapan fleksibel yang berfungsi sebagai penarik atau

pengulur spreader kait atau trolley.

9. Kait (Hook)

Kait adalah alat sebagai tempat menggantungkan beban

10. Rem

Rem adalah alat yang digunakan untuk menghentikan pergerakan motor

penggerak baik itu, pada mekanisme pengangkat, trooley ataupun slewing

Page 30: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

2.4.2 Cara Kerja Tower Crane

Cara kerja dari tower crane ini dapat dibagi atas 3 gerakan, yaitu :

1. Gerakan Angkat dan Turun (Hoisting)

Gerakan mengangkat dan menurunkan beban ini diatur oleh kerja elektro

motor yang berfungsi memutar drum yang akan menggulung tali baja. Tali

baja ini akan menggerakkan puli agar rumah puli yang diujungnya memiliki

kait (hook) akan bergerak naik-turun. Beban yang akan dipindahkan

digantungkan pada kait. Bila posisinya telah sesuai dengan yang dikehendaki

maka gerakan drum ini akan dihentikan oleh operator dengan menarik tuas

(handle) yang terhubung dengan rem.

2. Gerakan Jalan Mendatar (Trolling)

Gerakan ini adalah gerakan trolley yang berjalan / berpindah dalam arah

mendatar (horizontal) atau melintang. Gerakan ini diatur oleh elektro motor

yang berfungsi untuk memutar drum untuk menggulung tali baja yang akan

memutar puli sehingga trolley berjalan disepanjang rel yang terletak diatas

girder dan boom. Gerakan ini dihentikan dengan memutuskan arus listrik pada

elektro motor melalui tombol operator dan sekaligus rem bekerja.

3. Gerakan Berputar (Slewing)

Gerakan ini terjadi akibat putaran elektro motor yang memutar gigi jib

sehingga jib dapat berputar ke arah kanan atau kiri dengan sudut 3600

Page 31: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Keterangan Gambar :

1. Rangka tower Crane 6. trolley

2. Boom tower crane

3. Bobot imbang (Couter weight)

4. Spreader

5. kait (Hook)

Page 32: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

2.5 Spesifikasi Perencanaan

Dari data yang diperoleh dari Proyek Pembangunan Hotel Grand Antareas

Jln. S. M. Raja Medan, sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat

pengangkat ini, dibawah ini tercantum spesifikasi tower crane yang diperoleh dari

hasil survey :

Jenis mesin : Tower Crane

Kapasitas angkat maks : 6.000 kg

Tinggi angkat maks : 45 m

Radius jangkauan lengan : 55 m

Page 33: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

BAB III

PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT

Komponen utama mekanisme pengangkat meliputi perencanaan-

perencanaan :

1. Tali Baja (Steel Wire Rope)

2. Puli (Rope Sheave)

3. Drum (Rope Drum)

4. Kait (Hook)

5. Motor Penggerak

6. Sistem Transmisi

7. Sistem Rem

3.1 Perancangan Tali Baja

Tali baja berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan beban serta

memindahkan gerakan dan gaya. Tali baja adalah tali yang dikonstruksikan dari

kumpulan jalinan serat-serat baja (steel wire) dengan kekuatan σb = 130-200

kg/mm2 . Beberapa serat dipintal hingga menjadi satu jalinan (strand), kemudian

beberapa strand dijalin pula pada suatu inti (core) sehingga membentuk tali.

Tali baja banyak sekali digunakan pada mesin pengangkat karena

dibandingkan dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan antara lain :

1. Lebih ringan dan lebih murah harganya

2. Lebih tahan terhadap beban sentakan, karena beban terbagi rata pada

semua strand

Page 34: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

3. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi

4. Keandalan operasi yang tinggi

5. Lebih fleksibel dan ketika beban lengkungan tidak perlu mengatasi

internal stress

6. Sedikit mengalami fatigue dan internal wear karena tidak ada

kecenderungan kawat untuk menjadi lurus yang selalu menyebabkan

internal stress

7. Kurangnya kecenderungan untuk membelit karena peletakan yang tepat,

pada drum dan puli, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit (clip),

atau ditekuk (socket)

8. Kawat yang patah setelah pemakaian yang lama tidak akan menonjol

keluar sehingga lebih aman dalam pengangkatan dan tidak akan merusak

kawat yang berdekatan

Gambar 3.1 Konstruksi serat tali baja

Dalam perencanaan ini kapasitas maksimum berat muatan yang diangkat

adalah 6 ton. Karena pada pengangkat dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti

overload, keadaan dinamis dalam operasi dan perubahan udara yang tidak

terduga, maka diperkirakan penambahan beban 10 % dari beban semula sehingga

berat muatan yang diangkat menjadi :

Q0 = 6.000 + (10 % x 6.000) = 6.600 kg

Page 35: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Kapasitas angkat total pesawat adalah :

Q = Q0 + q

dimana : q = Berat spreader = 300 kg (Hasil survei)

maka : Q = 6.600 + 300 = 6.900 kg

Drum1

6-7

10

9

8

5

4

3

2

11

1213

14

1516

Gambar 3.2 Diagram lengkungan tali baja mekanisme hoist

Dari gambar 3.2 dapat dilihat diagram lengkungan tali pada mekanisme

gerak hoist dapat ditentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi. Sistem

pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 7 buah puli yang menyangga

(suspensi), sehingga :

7654321 SSSSSSSQ ++++++=

Tegangan tarik maksimum pada tali dari sistem puli beban dihitung

dengan rumus :

1.. ηηn

QS = ………………………………………………..…(Lit.1, Hal 41)

dimana : n = Jumlah puli yang menyangga (suspensi) = 7

η = Efisiensi puli = 0,905 (Lampiran 1)

η1 = Efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya ketika

menggulung pada drum yang diasumsikan 0,98 (Lit. 1, Hal. 41)

Page 36: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

maka : ==98,0.905,0.7

900.6S 1111,42 kg

Kekuatan putus tali sebenarnya (P) dapat dicari dengan rumus :

KPS = ………………………………………...…………..…(Lit.1, Hal 40)

atau : P = S . K

dimana : K = Faktor keamanan dengan jenis mekanisme dan kondisi operasinya

= 5,5 (Lampiran 2)

maka : P = 1111,42 . 5,5 = 6112,81 kg

Dari hasil kekuatan putus tali (P), maka pada perencanaan ini dipilih tipe

tali baja menurut United Rope Works Standard, Rotterdam Holland yaitu 6 x 37 +

1 fibre core (Lampiran 2) dengan :

Diameter tali (d) = 18,6 mm

Berat tali (W) = 1,15 kg/m

Beban patah (Pb) = 15.400 kg

Tegangan patah (σb) = 140-159 kg/mm2

Jenis tali ini dipilih dengan pertimbangan bahwa semakin banyak kawat

baja yang digunakan konstruksi tali maka akan lebih aman dari tegangan putus tali

dan dapat menahan beban putus tali.

Tegangan maksimum tali baja yang diizinkan adalah :

KP

S bizin = ………...…………………………...…………..…(Lit.1, Hal 40)

maka : kg28005,5

400.15==izinS

Page 37: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Tegangan pada tali yang dibebani pada bagian yang melengkung karena

tarikan dan lenturan adalah :

Kbσ

σ =∑ ………....…………………………...…………..…(Lit.1, Hal 39)

maka : 2kg/mm9,285,5

159==∑σ

Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :

( )000.36

min

222

Dd

K

SFb −

..………….………………....…(Lit.1, Hal 39)

Dengan perbandingan diameter drum dan diameter tali baja

dDmin untuk

jumlah lengkungan (NB) = 16, seperti terlihat pada gambar 3.2 adalah 38

(Lampiran 2), maka luas penampang dari tali baja adalah :

2222 cm57,0

000.36381

5,5900.15

1111,42=

×−=F

Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :

222FS

t = σ ……………………………………...………....…(Lit.1, Hal 83)

maka : 22 kg/mm 19,46 kg/cm1946 571,0

42,1111===tσ

Dari hasil perhitungan diatas terlihat bahwa perencanaan tali baja aman

untuk digunakan karena tegangan maksimum tali (S) yang direncanakan lebih

kecil dari tegangan maksimum izin ( izinS ) yaitu : 1111,42 kg < 2181,81 kg. Dan

Page 38: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

tegangan tarik ( tσ ) yang direncanakan lebih kecil dari tegangan tarik yang

diizinkan ( ∑σ ) yaitu : 19,46 kg/mm2 < 28,9 kg/mm2.

Kerusakan tali baja disebabkan oleh kelelahan bahan dan mengalami

jumlah lengkungan tertentu. Umur pakai tali tergantung pada ukuran puli atau

drum, beban, konstruksi tali, faktor metalurgi, produksi, desain dan kondisi

operasi. Ketahanan (batas kelelahan) tali baja ditentukan berdasarkan umur

operasi tali baja tersebut.

Faktor yang bergantung pada jumlah lengkungan berulang selama periode

keausannya sampai tali tersebut rusak (m) yang dihitung dengan persamaan :

A = 21.... CCCmdD σ= ……...…………………………….…(Lit.1, Hal. 43)

dimana : A = Perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali, A = 38

σ = Tegangan tarik sebenarnya pada tali, σ = 19,46 kg/mm2

C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi dan tegangan patah

tali baja, C = 0,93 (Lampiran 3)

C1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, C1 = 0,97 (Lampiran 3)

C2 = Faktor yang menentukan produksi dan operasi tambahan, C2 = 1,37

(Lampiran 3)

maka : 21.. CCC

Amσ

=

56,137,1.97,0.93,0.46,19

38==m

Dari Tabel 6 (Lampiran 3), untuk m = 1,56 dan dengan perhitungan

secara interpolasi diperoleh nilai z1, yaitu :

Page 39: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

500.242

000.230000.255000.230

50,162,150,156,1

=−

−=

−−

z

z

Jadi, jumlah lengkungan berulang yang diizinkan z = 242.500 yang

menyebabkan kerusakan pada tali baja. Untuk mencari umur tali baja (N)

diperoleh dengan rumus :

z1 = a.z2.N.β ……………………………………………...…(Lit.1, Hal. 48)

dimana : z1 = Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan, z = 242.500

a = Jumlah siklus rata-rata per bulan, a = 3400 (Lampiran 4)

z2 = Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja (mengangkat dan

menurunkan) pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan satu

sisi, z2 = 5 (Lampiran 4)

β = Faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkut muatan lebih

rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh, β = 0,3

(Lampiran 4)

φ = Perbandingan jumlah lengkungan dengan jumlah putus tali, φ = 2,5

maka : ϕβ ... 2

1

zazN =

195,2.3,0.5.3400

500.242==N bulan

3.2 Perancangan Puli

Puli (kerek atau katrol) yaitu cakra (disc) yang dilengkapi tali, merupakan

Page 40: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

kepingan bundar, terbuat dari logam ataupun nonlogam. Pinggiran cakra diberi

alur (grove), berfungsi sebagai laluan tali untuk memindahkan gaya dan gerak.

Puli ada 2 jenis yaitu :

1. Puli Tetap

Puli tetap terdiri dari sebuah cakra dan sebuah tali yang dilingkarkan pada

alur di bagian atasnya dan pada salah satu ujungnya digantungi beban, sedangkan

ujung lainnya ditarik ke bawah sehingga beban terangkat keatas.

2. Puli Bergerak

Puli bergerak terdiri dari cakra dan poros yang bebas. Tali dilingkarkan

dalam alur di bagian bawah. Salah satu ujung tali diikatkan tetap dan di ujung

lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, beban digantungkan pada

kait yang tergantung pada poros.

Gambar 3.3 Puli

Diameter drum atau puli minimum untuk pemakaian tali baja yang

diizinkan diperoleh dengan rumus :

D ≥ e1 . e2 . d ….…...…………………………………….…(Lit.1, Hal. 41)

dimana : D = Diameter drum atau puli pada dasar alurnya (mm)

Page 41: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

d = Diameter tali baja (mm) = 18,6 mm

e1 = Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat dan kondisi

operasinya = 25 (Lampiran 2)

e2 = Faktor yang tergantung pada konstruksi tali = 0,9 (Lampiran 2)

maka : D ≥ 25 . 0,9 . 18,6

D ≥ 418,5 mm

Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh ukuran-ukuran dari puli

yang ditabelkan pada Tabel 3.1 dibawah (Dari Lampiran 4) dengan diameter tali

18,6 mm.

Tabel 3.1 Dimensi Puli

Diameter a b c E h l r r1 r2 r3 r4

18,6 52 38 9,4 1,4 29 14 11,3 4,8 3,6 16 9,6

Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.

Puli dipasang pada poros (gandar) yang terdapat bantalan tak terbebani

didalam roda puli sehingga bushing roda puli mengalami tekanan yang dicari

dengan rumus :

gdl

Qp.

= ….…...………………………………………….…(Lit.1, Hal. 72)

dimana : p = Tekanan bidang pada poros/gandar roda puli (kg/mm2)

Q = Beban (kg/mm2)

l = Panjang bushing (mm)

dg = Diameter gandar roda puli (mm)

Page 42: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Harga tekanan yang tergantung pada kecepatan keliling permukaan lubang

roda puli ini tidak boleh melebihi nilai yang tercantum didalam Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Tekanan Bidang Yang Diizinkan

V (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

P (kg/cm2) 75 70 66 62 60 57 55 54 53 52 51 50 49

Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.

Kita mengambil kecepatan keliling υ = 0,3 m/s karena kecepatan angkat =

0,28 m/s, maka tekanan bidang poros sebesar P = 66 kg/cm2.

Perbandingan panjang bushing dengan diameter gandar untuk roda puli

kerja adalah :

8,15,1 −=gd

l (Lit.1, Hal. 72) diambil 1,65

atau : l = 1,65 . dg

maka : lp

Qd g .=

)65,1(.66

900.6

gg d

d = = 5,68 cm = 56,88 mm

maka : l = 1,65 .56,88 = 93,852 mm

3.3 Perancangan Drum

Drum pada mekanisme pengangkatan digunakan untuk menggulung tali

atau rantai. Drum untuk tali baja terbuat dari besi cor, tapi terkadang dari besi

tuang atau konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan efisiensi gesekan pada

bantalannya η ≈ 0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali.

Page 43: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar 3.4 Drum

Untuk drum penggerak daya (digerakkan dengan mesin), drum harus

dilengkapi dengan alur heliks sehingga tali akan tergulung secara seragam dan

keausannya berkurang. Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu

arah heliks ke kanan. Drum yang didesain untuk dua tali diberi dua arah heliks, ke

kanan dan ke kiri.

Drum1

6-7

10

9

8

5

4

3

2

11

1213

14

1516

Gambar 3.5 Diagram lengkungan tali baja

Berdasarkan jumlah lengkungan (NB) yang terjadi pada tali baja diperoleh

hubungan perbandingan diameter minimum untuk puli dan drum dengan diameter

tali. Untuk NB = 16, maka :

Page 44: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

38min =d

D

Dmin = 38 . d = 38 . 18,6 = 706,8 mm

Jumlah lilitan (z) pada drum untuk satu tali adalah :

2..

+=DiHz

π......………………………………………….…(Lit.1, Hal. 74)

dimana : H = Tinggi angkat muatan, angka 2 ditambahkan untuk lilitan yang

menahan muatan = 110 m

i = Perbandingan sistem tali = 2

D = Diameter drum minimum = 706,8 mm

maka : =+×

= 28,706.2000.45

πz 42 lilitan

Panjang alur spiral (helical grove) dihitung dengan rumus :

l = z . s......………………………………………………..…(Lit.1, Hal. 75)

Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh nilai s dari drum

(Lampiran 5) dengan diameter tali 18,6 mm, maka : s = 26 mm

l = 112 . 26 = 2.912 mm

Panjang drum (L) seluruhnya dapat dicari dengan persamaan :

sDiHL

+= 7

..

π………………...……….………...……..…(Lit.1, Hal. 75)

maka : 2678,706.2.45000

+=

πL = 1,236 mm

Tebal dinding drum (ω) dapat ditentukan dengan rumus :

ω = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0 cm); diambil 0,8 cm…....……..…(Lit.1, Hal. 75)

maka : ω = 0,02 . 70,68 + 0,8

ω = 2,21 cm = 22mm

Page 45: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Tegangan tekan (σ t) pada permukaan dinding drum adalah :

s

St .ω

ο = …………………………………...…...………..…(Lit.1, Hal. 76)

dimana : S = Tegangan tarik maksimum pada tali baja = 1111,42 kg

maka : 35,2.1,242,1111

=tο = 225,21 kg/cm2

Jadi, bahan drum dipilih dari besi cor dengan kekuatan tekan maksimum

bahan 1000 kg/cm2. (Lit.1, Hal. 76)

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh tegangan tekan izin lebih besar dari

tegangan tekan σ ti > σ t , maka drum aman untuk digunakan.

3.4 Perancangan Kait

Kait adalah perlengkapan yang digunakan untuk menggantung beban yang

diangkat. Pada ujung tangkainya terdapat ulir yang digunakan untuk mengikat

bantalan aksial agar kait tersebut dapat berputar dengan leluasa. Kait dapat

mengangkat mulai dari 25-100 ton. Kait terdiri atas beberapa jenis, yaitu :

1. Kait Tunggal (Single Hook) / Kait Standar

Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup. Kait

standar dapat mengangkat sampai 50 ton,

2. Kait Ganda (Double Hook)

Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup Kait ganda

dapat mengangkat mulai dari 25-100 ton Kait ganda didesain dengan dudukan

yang lebih kecil dari kait tunggal dengan kapasitas angkat yang sama

3. Kait Mata Segitiga (Triangular Hook)

Kait mata segitiga digunakan pada crane untuk mengangkat muatan diatas 100

ton

Page 46: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar 3.6 Kait tunggal/standar

Dalam perencanaan ini, jenis kait yang digunakan adalah kait tunggal.

Karena beban yang diangkat masih dalam batas kemampuan kait tunggal yaitu 12

ton. Bahan kait yang diambil dari bahan S 45 C dengan sifat-sifat material : batas

mulur = 5000 kg/cm2, kekuatan tarik (σt) = 7000 kg/cm2.

Perencanaan dimensi kait dapat diambil dari standar N 661 (Kait Tunggal)

dari bahan baja (Lampiran 6). Untuk beban angkat 12 ton dengan perhitungan

secara interpolasi diperoleh dimensi kait :

d1 = Diameter dalam ulir kait = 59,5 mm

d2 = Diameter tangkai kait = 82 mm

Tangkai kait diperiksa tegangan tariknya pada bagian yang berulir dengan rumus :

21

0

.4

dQ

t πσ = < 500 kg/cm2 ………………………………..…(Lit.1, Hal. 86)

dimana :Qo = Kapasitas angkat maksimum = 6.900 kg

maka : == 2)95,5()900.6(4

πσ t 248,28 kg/cm2

Page 47: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Tegangan tarik yang terjadi pada bagian yang berulir dari tangkai kait :

248,28 kg/cm2 < 500 kg/cm2, masih dalam batas yang diizinkan sehingga kait

aman untuk digunakan

Karena kait yang digunakan untuk mengangkat muatan diatas 5 ton jenis

ulir yang dipakai adalah ulir trapesium. Dengan diameter dalam ulir 59,5 dari

Standar 364 (Lampiran 7) diperoleh :

d0 = Diameter luar ulir kait = 70 mm

t = Kisar ulir = 10

Tinggi minimum mur kait (H) ditentukan oleh tegangan tekan yang

diizinkan pada ulir yang dicari dengan rumus :

pddtQ

H)(.

42

12

0

0

−=

π…...………………………………..…(Lit.1, Hal. 86)

dimana : p = Tegangan tekan aman untuk baja; 300-350 kg/cm2, diambil 325

kg/cm2

maka : cm02,2325.)95,50,7(.

1)900.6(422 =

−=

πH

Jumlah ulir/lilitan (z) :

tHz = …………………………………………………..…(Lit.3, Hal. 156)

dimana : t = Jarak puncak ulir/pitch = 10 mm

maka : ==102,2z 2,02 ≈ 2 ulir

Page 48: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar 3.5 Penampang Kait

Luas penampang berbentuk trapesium :

( )212bbhA += *………………………………..………..…(Lit.3, Hal. 163)

dimana : h = 2,4 d1 = 2,4 (5,95) =14,28 cm

b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm

b2 = 2,2 d1 = 2,2 (5,95) = 13,09 cm

Jadi luas penampang I-II :

AI-II = 1,2 d1 (0,9 d1 + 2,2 d1)

maka : AI-II = 3,72 d12……………………………………….…….(Lit.3, Hal. 163)

AI-II = 3,72 (5,95)2 = 131,69 cm2

Dalam menentukan luas penampang III-IV, juga menggunakan rumus (*):

dimana : h = 2 d1 = 2 (5,95) = 11,9 cm

b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm

b2 = 1,9 d1 = 1,9 (5,95) = 11,31 cm

maka : AIII-IV = d1 (0,9 d1 + 1,9 d1)

AIII-IV = 2,8 d12…………………………………………….(Lit.3, Hal. 163)

Page 49: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

AIII-IV = 2,8 (5,95)2 = 99,13 cm2

Tegangan geser (τ) yang terjadi dicari dengan rumus :

AQ

=τ …..…………………………………....……...…….(Lit. 3, Hal. 164)

maka : ===−

− 69,131900.6

IIIIII A

Qτ 50,40 kg/cm2

===−

− 13,99900.6

IVIIIIVIII A

Qτ 69,60 kg/cm2

Pemeriksaan tegangan pada bagian kait. Dari konstruksi secara grafis

diperoleh (Lampiran 7) : luas penampang kritis (F) = 104 cm, faktor x = 0,12; dan

Jari-jari mulut kait

2a = 6,5 cm

21

211

23 bb

bbhe++

= …………………………....……………...(Lit. 3, Hal. 163)

maka : =+

+=

09,1336,509,13)36,5(2

328,14

1e 6,14 cm

Tegangan tarik maksimum di bagian terdalam pada penampang tersebut adalah :

ae

xFQ

I121

=σ < σ aman = 1500 kg/cm2…………………….(Lit. 1, Hal. 88)

maka : ==13

)14,6(212,01

104900.6

Iσ 521 kg/cm2

21

212

23 bb

bbhe++

= ………………………....……………......(Lit. 3, Hal. 162)

maka : =+

+=

09,1336,5)09,13(236,5

328,14

2e 8,14 cm

Tegangan tekan maksimum di bagian terluar pada penampang tersebut adalah :

Page 50: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

ha

exF

QII

+=

2

1 2σ < σ aman…………………….(Lit. 1, Hal. 88)

maka : =+

=28,145,6

14,812,01

104900.6

IIσ 216,57 kg/cm2

3.5 Perancangan Motor Penggerak

Gambar 3.6 Motor penggerak

Dalam perancangan ini, tenaga penggerak yang digunakan untuk

mengangkat berasal dari daya motor listrik dengan memakai sebuah elektromotor.

Pada kecepatan angkat yang konstan (V = const, gerakan yang seragam), besarnya

daya (N) yang dihasilkan oleh elektromotor dapat dihitung dengan rumus :

η.75

.VQN = …………...……………………………….….…(Lit.1, Hal. 234)

dimana : Q = Kapasitas angkat muatan = 6.900 kg

η = Effisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan 3

pasangan roda gigi penggerak (Lit. 1, Hal 299)

V = Kecepatan angkat muatan, V = 17 m/min = 0,28 m/det

maka : =×

=8,0.75

28,0900.6N 33 HP

Page 51: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Maka dipilih elektromotor dengan daya motor ternilai, Nrated = 75 HP,

putaran (nrated) = 1000 rpm disesuaikan dengan standar, jumlah kutub 6 buah,

momen girasi rotor (GDrot = 4,08 kg.m2).

Momen tahanan statik pada poros motor (M) adalah :

nNxM st 620.71= …………………………………...…...(Lit. 1, Hal 234)

maka : ==1000

63620.71 xM st 4.512 kg.cm = 45,12 kg.m

Bahan poros penggerak dipilih S30C dengan kekuatan tarik bahan σt =

5500 kg/cm2. (Lampiran 5).

Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

K

tti

σσ =

dimana : K = Faktor keamanan, diambil K = 8

5,6878

5500==tiσ kg/cm2

Tegangan puntir yang diizinkan adalah :

( ) 2/25,4815,6877,0

7,0

cmkgp

tip

==

=

σ

σσ

Diameter poros penggerak dapat dicari dengan rumus :

3.2,0 p

ratedp

Md

σ≥

maka : 81,3)25.481.(2,0

5,53713 =≥pd cm = 38,1 mm

Diameter poros penggerak dp diambil sebesar 40 mm (Lampiran 8), maka

momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus :

Page 52: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

IgGD coupl ..42 = ……………………………….……….....(Lit. 1, Hal 289)

dimana : g = Percepatan gravitasi, g = 9,81 m/s2

I = Momen inersia kopling = 0,01 kg.cm/s2

(Lampiran 8)

maka : GD2coupl = 4 (9,81)(0,0001) = 0,039 kg.m2

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :

GD2 = GD2rot + GD2

coupl

GD2 = 4,08 +0,003 = 4,083 kg.m2

Momen gaya dinamis (Mdyn) ketika start, diperoleh dengan rumus :

ηδ

ssdyn tn

VQt

nGDM22 975,0

375+= .………….…...………...….(Lit. 1, Hal 293)

dimana : δ = Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 s/d 1,25)

n = Kecepatan poros motor dalam keadaan normal = 1000 rpm

Q = Berat penuh muatan pada peralatan pengangkat =6.900 kg

V = Kecepatan normal atau tetap dari mekanisme pengangkat = 0,28 m/s

η = Efisiensi mekanisme pengangkat =0,8

ts = Waktu start pada mekanisme pengangkat (1,5-5), diambil =3,25

maka : ( )( )( ) ( ) =+=

8,0)25,3(100028,0900.6975,0

)25,3(375)1000()08,4()15,1( 2

dynM 4,04 kg.m

Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start adalah :

dynstmot MMM += ……...…………….……….……….....(Lit. 1, hal 296)

maka : Mmot = 45,12 + 4,04 = 49,16 kg.m

Momen gaya ternilai motor adalah :

Page 53: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

n

NxM rated

rated 620.71=

maka : kg.cm5,371.51000

75620.71 == xM rated = 53,71 kg.m

Pemeriksaan motor terhadap beban lebih motor selama start (Mmaks = Mmot) adalah

5,2max <ratedM

M ……………………………………………….(Lit. 1, Hal 296)

85,071,5316,49max ==

ratedMM

Harga 0,85 berada jauh dibawah batas aman yang diizinkan 2,5 maka motor aman

untuk digunakan.

3.6 Perancangan Transmisi Mekanisme Pengangkat

Pada perancangan transmisi mekanisme pengangkat ini digunakan sistem

roda gigi yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak. Roda gigi

yang dipakai adalah roda gigi lurus 3 tingkat yang terpasang pada poros

elektromotor. Pada sistem pengangkat ini digunakan sebuah elektromotor yang

dipasang pada satu poros yang diantaranya dipasang transmisi roda gigi yang

meneruskan putaran ke drum.

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa untuk mekanisme

pengangkat diperoleh :

Daya motor penggerak, N1 = 75 HP = 55,95 kW

Putaran motor, n1 = 1000 rpm.

Kecepatan angkat, V = 0,28 m/s.

Diameter drum, D = 623,2 mm.

Page 54: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Motor Penggerak

Drum

Roda Gigi 3

Poros I

Poros II

Roda Gigi 6Roda Gigi 2

Poros IIIRoda Gigi 4

Roda Gigi 3 Roda Gigi 5

Poros IV

Gambar 3.6 Sistem transmisi roda gigi

Kecepatan tali baja pada drum adalah :

Vd = V . i puli ………………………………………………(Lit. 1, Hal 234)

dimana : i puli = Perbandingan transmisi puli, i puli >1, diambil 2

V = Kecepatan angkat motor

maka : Vd = 0,28 . 2 = 0,56 m/s.

Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus :

nd = DVd

..60

π ………………….…..………………………...(Lit. 1, Hal 235)

nd = 62,0.56,0.60

π = 17,25 rpm

Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah :

i =dn

n ………………………………………………….….(Lit. 1, Hal 234)

i = 25,17

1000 = 58

Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, kedua dan ketiga diambil i1 = 5;

i2 = 4 dan i3 = 2,9.

Page 55: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar 3.7 Nama-Nama Bagian Roda Gigi

3.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat I

Daya dari poros elektromotor diteruskan ke poros roda gigi tingkat I,

sehingga dapat direncanakan ukuran-ukuran roda gigi 1 dan 2, transmisi tingkat I

yaitu :

Sudut tekan : α = 200

Modul : m = 6

Jumlah gigi roda gigi : z1 = 12

: z2 = i1 . z1 .…....………….…….(Lit.2 , Hal 216)

= 5 x 12 = 60

Lebar gigi : b = (6-10) m ….....………...…..(Lit.2 , Hal 240)

= 8.(6) = 48 mm

Tinggi kepala gigi : hk = m = 6 mm ..……..………..(Lit.2 , Hal 219)

Tinggi kaki gigi : hf = 1,25 . m .………..………..(Lit.2 , Hal 219)

= 1,25 (6) = 7,5 mm

Kelonggaran puncak : ck = 0,25 . m ……….……..…....(Lit.2 , Hal 219)

= 0,25.(6) = 1,5 m

Page 56: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi gigi : H = 2 m + ck …...……...………(Lit.2 , Hal 219)

= 2 (6) + 1,5 = 13,5 mm

Jarak sumbu poros : a = ( )2

21 zzm + ………….……(Lit.2 , Hal 216)

= ( )2

60126 + = 216 mm

Diameter jarak bagi : d01 = m . z1 ……….…………….(Lit.2 , Hal 216)

= 6 x 12 = 72 mm

: d02 = m . z2

= 6 x 60 = 360 mm

Diameter kepala : dh1 = (z1 + 2) m ……….……...…(Lit.2 , Hal 219)

= (12 + 2) 6 = 84 mm

: dh2 = (z2 + 2) m

= (60 + 2) 6 = 372 mm

Diameter kaki : df1 = dh1 – H……….…..…..……(Lit.2 , hal 249)

= 84 – 13,5 = 70,5 mm

: df2 = dh2 – H

= 372 – 13,5 = 358,5 mm

Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = m.π ……….…………(Lit.2 , Hal 214)

= π . 6 = 18,84 mm

Tebal gigi : So1 = So2 = m . 2π ……….…....….(Lit. 4, Hal 30)

= 6 . 2π = 9,42 mm

Page 57: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

3.6.2 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I

Perhitungan kekuatan roda gigi tingkat I sangat penting untuk diperiksa

karena saat roda gigi berputar antara roda gigi yang satu dengan yang lainnya

akan terjadi benturan dan gesekan.

Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 dapat dihitung dengan rumus :

V = 100060

.. 101

×ndπ ………….…………………..…………….(Lit. 2, Hal 238)

dimana : do1 = Diameter jarak bagi lingkaran = 72 mm

n1 = Putaran motor = 1000 rpm

maka : V = 1000601000.72.

×π = 3,76 m/det

Gaya tangensial (Ft) yang bekerja pada roda gigi 1 dan 2 adalah :

V

PFt.102

= ……………………………………………….(Lit. 2, Hal 238)

dimana : P = Daya yang ditransmisikan dari motor penggerak = 55,95 kW

maka : 76,3

95,55.102=tF = 1517,79 kg

Faktor dinamis (fv), dimana untuk kecepatan rendah dirumuskan dengan :

fv = V+3

3 ……..…..………...……...…………..…………(Lit. 2, Hal 240)

fv = 76,33

3+

= 0,44

Tegangan lentur yang terjadi dapat dicari dari rumus :

vat fYmbF ....σ= …………………………………………..(Lit. 2, Hal 240)

atau : v

ta fYmb

F...

Page 58: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

dimana : b = Lebar sisi gigi = 48 mm

m = Modul = 6

Y = Faktor bentuk gigi (Lampiran 11)

Pada roda gigi 1, untuk Z = 12 dengan Y1 = 0,245 maka :

σa = 44,0.245,0.6.48

79,1517 = 44,82 kg/mm2

Pada roda gigi 2, untuk Z = 60 Y2 = 0,421 maka :

σa = 44,0.421,0.6.48

79,1517 = 26,08 kg/mm2

Bahan untuk roda gigi 1 adalah SNC 2 yang memiliki tegangan lentur izin

(σa1) = 50 kg/mm2 dan kekuatan tarik (σb1) = 85 kg/mm2. Dan bahan untuk roda

gigi 2 bahannya adalah S 45 C yang memiliki tegangan lentur izin (σa2) = 30

kg/mm2 dan kekuatan tarik (σb2) = 58 kg/mm2. (Lampiran 10)

Besarnya beban lentur yang diizinkan per satuan lebar sisi dapat dihitung

dengan rumus :

vab fYmF ...σ= ………………………………………...…..(Lit. 2, Hal 240)

maka : Fb1 = 50 . 6 . 0,245 . 0,44 = 35,28 kg/mm

Fb2 = 30 . 6 . 0,421 . 0,44 = 36,37 kg/mm

Dari hasil perhitungan terlihat bahwa tegangan lentur yang diizinkan lebih

besar dari tegangan lentur yang direncanakan sehingga roda gigi aman untuk

digunakan.

3.6.3 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat II

Daya dari poros roda gigi tingkat I diteruskan ke poros roda gigi tingkat II,

dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat I dapat

Page 59: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu :

Sudut tekan : α = 200

Modul : m = 6

Jumlah gigi roda gigi : z3 = 14

: z4 = 56

Lebar gigi : b = 48 mm

Tinggi kepala gigi : hk = 6 mm

Tinggi kaki gigi : hf = 7,5 mm

Tinggi gigi : H = 13,5 mm

Jarak sumbu poros : a = 210 mm

Diameter jarak bagi : d03 = 84 mm

: d04 = 336 mm

Diameter kepala : dh3 = 96 mm

: dh4 = 348 mm

Diameter kaki : df3 = 82,5 mm

: df4 = 334,5 mm

Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 18,85 mm

Kelonggaran puncak : ck = 1,5 mm

Tebal gigi : So1 = 9,42 mm

Putaran poros I adalah n1, dengan :

i =1

2

2

1

ZZ

nn

=

maka putaran poros II adalah :

Page 60: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

n2 = 2

1.1

ZZn

= 60

12.1000 = 200 rpm

Putaran poros III adalah :

n3 = 4

3.2

ZZn

n3 = 5614200× = 50 rpm

Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4 : Vo3 = Vo4 = 4,39 m/s

Gaya tangensial yang dialami : Ft = 1291,61 kg

Tegangan lentur yang terjadi : σa3 = 36,92 kg/mm2

: σa4 = 23,27 kg/mm2

Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang

diizinkan σa3 = 40 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb3 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 4

yang dipilih adalah S 35 C dengan tegangan lentur yang diizinkan σa4 = 26

kg/mm2 dan kekuatan tarik σb4 = 52 kg/mm2.

Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan

lebih besar dari tegangan lentur yang direncanakan.

3.6.4 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat III

Daya dari poros roda gigi tingkat II diteruskan ke poros roda gigi tingkat

III, dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat II

dapat diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 5 dan 6, yaitu :

Sudut tekan : α = 200

Page 61: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Modul : m = 6

Jumlah gigi roda gigi : z5 = 16

: z6 = 47

Lebar gigi : b = 48 mm

Tinggi kepala gigi : hk = 6 mm

Tinggi kaki gigi : hf = 7,5 mm

Tinggi gigi : H = 13,5 mm

Jarak sumbu poros : a = 189 mm

Diameter jarak bagi : d05 = 96 mm

: d06 = 282 mm

Diameter kepala : dh5 = 108 mm

: dh6 = 294 mm

Diameter kaki : df5 = 94,5 mm

: df6 = 280,5 mm

Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 18,85 mm

Kelonggaran puncak : ck = 1,5 mm

Tebal gigi : So1 = 9,42 mm

Putaran poros IV adalah :

n4 = 6

5.3

ZZn

n4 = 4,46

1650× = 17,24 rpm

Kecepatan keliling roda gigi 5 dan 6 : Vo5 = Vo6 = 5,03 m/s

Gaya tangensial yang dialami : Ft = 1134,57 kg

Page 62: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Tegangan lentur yang terjadi : σa5 = 30,35 kg/mm2

: σa6 = 22,27 kg/mm2

Bahan roda gigi 5 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang

diizinkan σa5 = 35 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb5 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 6

yang dipilih adalah S 35 C dengan tegangan lentur yang diizinkan σa6 = 26

kg/mm2 dan kekuatan tarik σb6 = 52 kg/mm2.

Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan lebih besar dari pada tegangan lentur yang direncanakan . 3.6.5 Bantalan Transmisi Roda Gigi Bantalan poros transmisi berfungsi sebagai penyangga atau penumpu

poros. Untuk perencanaan poros bantalan transmisi roda gigi dibutuhkan sebanyak

29 bantalan, dimana pada setiap poros ditumpu oleh dua hingga empat bantalan.

Untuk mendapatkan bantalan yang sesuai maka terlebih dahulu dicari

besarnya beban nominal dinamis spasifik ( C ) yang harus ditahan bantalan. Pada

gerak hoist terdapat lima putaran,seperti dijelaskan sebelumnya.

- Putaran poros I (n1) = 1000 rpm

- Putaran poros II (n2) = 200 rpm

- Putaran poros III (n3) = 50 rpm

- Putaran poros IV (n4) = 17,25 rpm

Untuk menentukan beban radial maka dapat ditentukan dengan cara seperti

berikut ini (gaya yang bekerja pada poros I )

Gaya total yang ditumpu kedua banatalan adalah :

RA + RB = FRG + WP ; FRG = Fn + WP

Page 63: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

RA + RB = Fn + WRG + WP

Dimana :

Fn = Gaya yang terjadi akibat persinggungan antara roda gigi (kg)

WRG = Berat roda gigi (kg)

Wp = Berat Poros (kg)

Gambar 3.13 Gaya pada Roda Gigi

Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial)

Ft = ( )kgdfM p

2

……………………….(lit.2 hal 25)

Dimana :

Ft = Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial)

(kg)

Mp = Momen puntir (kg.mm)

df = Diameter lingkar kaki (mm)

Sehingga gaya tangensial yang terjadi adalah :

Page 64: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Ft = 2

5,281,376.19

Ft = 1359,7 kg

Gaya normal yang terjadi (Fn)

Fn = αCos

F1 (kg) ……….....................................(lit 2 hal.237)

Dimana :

Ft = Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial)

(Fn) = Gaya normal yang terjadi (kg)

α = Sudut tekan = 200

sehingga :

Fn = 0207.359.1

Cos= 1.446.9 kg

Fn = 1.446,9 x 9,81 = 14,194 N

Massa roda gigi (Mrg):

Mrg = Volum roda gigi x massa jenis

Mrg = ( ) )(1000

85,74

220 kgbdd −

π

Dimana :

(Mrg) = Massa roda gigi (kg)

do = Diameter lingkaran jarak bagi (cm)

d = Diameter poros (cm)

b = Lebar gigi (cm)

Sehingga masa roda gigi diperoleh :

Mrg = ( )1000

85,75,43,36.34

22 −π

Page 65: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Mrg = 0,06 kg

Berat roda gigi (Wrg)

Wrg = Mrg.g (N)

Dimana :

Wrg = Berat roda gigi (N)

g = Gaya gravitasi bumi = 9,81 m/s2

Maka :

Wrg = 0,06 x 9,81 = 0,5886

Wrg = 0,6 N

Massa poros (mp)

mp = Volum poros x massa jenis

mp = 1000

85,7..4

2 Ldπ (kg)

Dimana :

mp = Massa poros (kg)

d = Diameter poros (cm)

L = Panjang poros = 60 cm

Sehingga :

mp = ( )1000

85,7.60.3,34

2 xπ

mp = 4

Berat poros (Wp)

Wp = m.g (N)

Dimana :

Wp = Berat poros (N)

Page 66: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

M = Massa poros (Kg)

g = Gaya gravitasi bumi = 9,81 m/s2

Maka :

Wp = 4 x 9,81

Wp 39,3 N

Maka gaya reaksi pada bantalan A dan B adalah :

0=∑ AM

FRG ( )+15 Wp ( )−30 RB ( ) 060 =

( Fn + Wrg) (15) + Wp (30) - RB (60) = 0

(14.194 + 0,6) (15) + 39,3 (30) - RB (60) = 0

RB = 60

098.214

RB = 3,568,3 N = 3,6 N

∑Fy = 0

RA + RB = Frg + WP

RA = Frg + WP - RB

RA =14.194 + 39,3- 3,568,3

RA =10.665 N

RA =10,7

Jenis bantalan yang digunakan adalah Single Row Deep Grove Ball

Bearing dari standar Jerman. Alasan pemilihan bantalan Single Row Deep Grove

Ball Bearing adalah :

- Mampu menerima beban radial serta beban terpusat

- Memiliki kualitas yang baik (tahan aus,gesek dan tahan terhadap

korosi).

- Mampu digunakan pada putaran yang tinggi

Page 67: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

- Biaya perawatan yang murah dan pemasangan yang mudah

3.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Pengangkat

Pada pesawat pengangkat ini, rem tidak hanya dipergunakan untuk

menghentikan beban tetapi juga untuk menahan beban pada waktu diam dan

mengatur kecepatan pada saat menurunkannya. Adapun bentuk dan komponen

utama dari rem yang akan direncanakan dapat dilihat pada gambar 3.10 berikut

ini. Pada perencanaan ini jenis rem yang dipergunakan adalah jenis rem cakra

(disc breake).

Karena rem dipasang pada poros motor, maka daya pengereman statik

(Nbr) adalah :

75

.. ηVQNbr = ………………...…………………………….(Lit. 1, Hal 292)

dimana : Q = Berat muatan yang diangkat = 6.900 kg

V = Kecepatan angkat = 0,28 m/det

η = Effisiensi total mekanisme = 0,8

maka : Nbr = 75

8,0.28,0.900.6 = 20,60 HP

Momen statik (Mst) yang diakibatkan beban pada poros rem saat

pengereman adalah :

Mst = 71.620 br

br

nN …………………………………………(Lit. 1, Hal 292)

dimana : nbr = Kecepatan poros pengereman = 1000 rpm

maka : Mst = 71.6201000

60,20 = 1475,37 kg.cm = 14,75 kg.m

Page 68: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Momen gaya dinamik saat pengereman pada poros rem adalah :

Mdyn = brbr tnVQ

tnGD

....975,0

.375.. 22 ηδ

+ ………………………...(Lit. 1, Hal 293)

dimana : GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor

= 4,47 kg/m2

δ = Koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme

transmisi (δ = 1,1 s/d 1,25), diambil 1,15

tbr = Waktu untuk pengereman, untuk mekanisme pengangkatan, V>12

m/menit = 1,5 detik (Lit. 1, Hal. 294)

maka : Mdyn = 5,1.1000

8,0.)28,0(900.6.975,05,1.3751000.47,4.15,1 2

+ = 9,42 kg.m

Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :

Mbr = Mst + Mdyn ……………………………………….(Lit. 1, Hal 297)

Mbr = 14,75 + 9,42 = 24,17 kg.m

Ukuran-ukuran diameter dan lebar cakram dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan dibawah ni :

b.rm2 =

pM br

..2.

µπβ

......……………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

dimana : b = Lebar cakra rem (cm)

rm = Radius rata-rata cakram (cm)

β = Koefisien pengereman, (1,75 – 2) (Lampiran 8)

μ = Koefisen gesekan, (0,35 – 0,45) (Lampiran 8)

P = Tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 – 7)

mrb = 0,2 s/d 0,5…....…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

Page 69: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

maka : 0,35 . rm3 =

)25.3(4,0.2)2(3856

π

rm = 335,0

1888 = 17,54 cm

maka : b = 0,2 . rm

b = 0,35 . 17,54 = 3,51 cm

Diameter dalam cakram rem adalah :

D1 = 2rm – b.……………………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

D1 = 2(17,54) – 3,51 = 31,57 cm

Diameter luar cakram rem adalah :

D2 = 2rm + b………....…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

D2 = 2(17,54) + 3,51 = 38,59 cm

Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah :

S = m

br

rzM

..µ…………..…………………………………….(Lit. 1, Hal 222)

dimana : z = Jumlah permukaan gesek = 2

maka : S = 54,17)45,0(2

2417 = 153,11 kg

Rem harus diperiksa kekuatannya terhadap tekanan satuan (untuk keausan)

Permukaan lingkaran gesek cakram adalah :

F = π (R22 – R1

2)..………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)

maka : F = π (19,292 – 15,782) = 386,72 cm2

Tekanan permukaan satuan yang terjadi adalah :

p = FS .…………………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)

Page 70: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

maka : p = 72,38611,153 = 0,39 kg/cm2

Harga tekanan permukaan kontak ini masih dalam batas tekanan satuan

yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan

demikian bahan yang dipilih adalah tepat.

21

211

23 bb

bbhe++

×=

21

212

23 bb

bbhe+

+×=

Tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam pada penampang I adalah :

ασ 121 e

xFQ

I ××= < 1500 kg/cm2..………………………...(Lit.1, Hal. 159)

he

xFQ

II 221 2

+××=

ασ < 1500 kg/cm2..………………….…(Lit.3, Hal. 159)

Tegangan geser izin dapat dihitung dengan rumus :

aτ = 21 SfSf

b

+σ ……………………………………………….(Lit.2 , Hal 8)

dengan :

Sf1 = Faktor keamanan untuk bahan S-C dengan pengaruh massa = 6

Sf2 = Faktor keamanan dengan pengaruh kekasaran permukaan = 2,15

maka :

Untuk roda gigi 1 : 1aτ = 5,26

52+

= 6,1 kg/mm2

Page 71: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Untuk roda gigi 2 : 2aτ = 5,26

30+

= 3,53 kg/mm2

Beban permukaan yang diizinkan per satuan lebar, dapat diperoleh dari persamaan

:

F’H = fv . kH . d0121

22zz

z+

……………………………...…....(Lit. 2, Hal 244)

dimana : kH = Faktor tegangan kontak = 0,13 kg/mm (Lampiran 11)

d01 = Diameter jarak bagi lingkaran = 72 mm

maka : F’H = 0,44 . 0,13 . 72 6012)12(2

+= 1,37

Luas permukaan gigi adalah :

A = b . H

dimana : b = Lebar gigi = 48 mm

H = Tinggi gigi = 13.5 mm

maka : A = 48 .13,5 = 648 mm2

Tegangan geser (τ) yang terjadi pada roda gigi 1 dan 2 adalah :

AFt=τ …….…………………………………………….(Lit. 12, Hal 843)

maka : τ = 648

79,1517 = 2,34 kg/mm2

Page 72: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

BAB IV PERENCANAAN MEKANISME TROLLEY

Trolley dirancang sedemikian rupa sebagai tempat bergantungnya rumah

kait, disamping harus dapat menahan beban yang diangkat, trolley juga berfungsi

sebagai pembawa beban yang melintas diatas rel pada boom/girder dalam arah

horizontal.

Perencanaan mekanisme trolley meliputi perencanaan- perencanaan :

1. Roda Trolley

2. Tali baja

3. Puli

4. Drum

5. Motor penggerak

6. Sistem Tranmisi

7. Sistem Rem

Page 73: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar 4.1 Trolley

4.1 Perencanaan Roda Jalan

Gaya maksimum yang bekerja pada roda trolley adalah :

4

0max

GQP

+= ………………………………………...………(Lit.1, Hal

237)

dimana : Q = Berat muatan = 6.600 kg

G0 = Berat trolley = 500 kg, (Dari hasil survey)

Maka : 4

500600.6max

+=P = 1.775 kg

Faktor perhitungan kecepatan gelinding roda adalah:

( )vdsk 1/2,0= ……………………………………….………(Lit.1, Hal

261)

dimana : v = kecepatan gelinding roda, direncanakan 1 m/det

k = 0,6 x 1 = 0,6

Bahan roda trolley Cast Iron 35-36 dengan kekuatan tekan, σp = 3.500 kg/cm2.

Diameter roda trolley dapat dicari dengan rumus :

Page 74: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

rb

kPp .

.600 max=σ ………………………………..……...……(Lit.1, Hal

260)

dimana : σp = Kekuatan tekan izin pada roda trolley, diambil σp = 3.500 kg/cm2

b = Lebar permukaan kerja rel rata atau lebar roda trolley, = 12 cm

Maka : 2

max .600

=

bkP

rpσ

2

126,0.1775

500.3600

=r = 2,5 cm

Jadi,diameter roda trolley :

D = 2 x 2,5 = 5 cm

Diameter poros roda trolley dapat ditentukan dengan rumus :

3 max ..2,10

b

LPd

σ= ……….…………………..……...………….(Lit.2, Hal

12)

dimana : L = Jarak plat gantungan dengan roda trolley (direncanakan L = 12,5

cm).

Dan bahan poros diplih S45C dengan kekuatan tarik σt = 5800 kg/cm2.

dan tegangan lentur izin σb = 3500 kg/cm2.

Maka : 33500

5,2.1775.2,10=d = 2,35 cm

Page 75: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Q + G0

Q + G0k

D d

W

Gambar 4.1 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek

Tahanan total terhadap gerak trolley pada gerakan normal adalah :

W = W1 + W2

Tahanan akibat gesekan pada roda gerak trolley adalah :

W1 = (Q + q + G0) β D

kd 2+µ …….….……..…….….……….(Lit.1, Hal

239)

dimana : Q = Berat muatan =6.600 kg

q = Berat rumah kait (spreader) = 300 kg (Dari hasil survei)

G0 = Berat trolley = 500 kg, (Dari hasil survey)

β = Koefisien gesekan flens roda dan rel

Untuk roda bergerak pada bantalan luncur =1,25-1,4; diambil 1,3

μ = Koefisien gesek pada bantalan roda = 0,1 untuk bantalan luncur

k = Koefisien gesek roda gelinding = 0,05

Maka : W1 = (6.600 + 300 + 500) x 1,3 x10

)05,0(29,2.1,0 + = 375,2 kg

Momen tahanan relatif terhadap poros roda pada gerakan yang normal adalah :

M = (Q + q + G0)

+ kd

Maka : M = (13.200 + 300 + 500) x 0,1 x 05,029,2

+ = 1073,05 kg.cm

Page 76: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Tahanan pada puli tali pengangkat (ketika troli yang dibebani bergerak,

roda puli berputar) adalah :

W2 = Son - Soff ………………………………....….……….(Lit.1, Hal 286)

Son

Soff

S2S1

Q + q

Gambar 4.2 Diagram Roda puli Untuk Tali Pengangkat

dimana :

2

qQSoff+

= ; S1 = Soff .ε ; S2 = S1 .ε ; Son = S2 .ε

dimana : ε = Koefisien tahanan roda puli, untuk puli dengan bantalan peluru atau

rol

= 1,02 (Lit.1, Hal 60)

Maka : 2

300600.6 +=offS = 3.450 kg

S1 = 3.450 . 1,02 = 3.519 kg

S2 = 3.519 . 1,02 = 3.589,38 kg

Son = 3.589,38 . 1,02 = 3.661,16 kg

Maka :

Page 77: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

W2 =3.661,16 – 3.450 = 212 kg

4.2 Perencanaan Tali Baja

Drum

Trolley

1

43

2

76

5

8

Gambar 4.3 Diagram Mekanisme Trolley

Tarikan tali akibat berat dan defleksinya (f) sendiri ditentukan dari

keadaan keseimbangan momen :

fxqS r

.2. 2

= .………………….………………..… …...….(Lit.1, Hal 284)

dimana : qr = Berat tali per meter panjangnya

x = Setengah panjang tali maksimum yang terdefleksi

f = Defleksi (lengkungan) tali baja yang diizinkan, diambil sebesar :

max2001/

1001 xdsf

= .…………………….….……….(Lit.1, Hal 284)

dimana ; xmax = Panjang lengkungan maksimum = 50 m (Dari hasil survey)

Drum

qr

x

W1+W2

Trolley

Gambar 4.4 Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali

Maka :

50150

1×=f = 0,33 m

Page 78: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

50.21.

21

max == xx = 25 m

Tipe tali baja yang dipilih adalah 6 x 19 + 1 fibre core dengan diameter dr

= 12,9 mm serta berat per meter tali qr = 0,64 kg/m.

Maka :

( )33,0.225.64,0 2

=S = 606,06 kg

Tegangan tali maksimum yang terjadi :

η

SWWS ++= 21

max

dimana : η = effesiensi puli, untuk 3 buah puli = 0,927

Maka :

1241927,0

06,6062122,375max =

++=S kg

Beban patah tali baja :

P = Smax.K………………………………………..………..…(Lit.1, Hal 40)

dimana : K = Faktor keamanan = 5,5

Maka :

P = 1241 . 5,5 = 6.825,5 kg.

Dari hasil perhitungan diatas, beban patah yang terjadi masih dibawah

beban patah yang diizinkan yaitu, Pb = 10.100 kg. untuk tali baja dengan σb =

18.000 kg/cm2.

Tegangan tali baja maksimum yang diizinkan adalah :

KP

S bb = ………………...………………………...……..…(Lit.1, Hal 40)

Page 79: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

36,836.15,5

100.10==bS kg/cm2

Tegangan tarik tali baja yang diizinkan :

K

bt

σσ =

73,32725,5

000.18==tσ kg/cm2

Luas penampang tali baja adalah :

( )000.50

min

114

Dd

K

SFb −

= σ ..………….………………....…(Lit.1, Hal 39)

Dari gambar. 3.9 terlihat bahwa jumlah lengkungannya (NB) = 8, sehingga; minDd

adalah 311 .

Maka :

( )

=−

=000.50

311

5,5000.18

241.1114F 0,74 cm2

Tegangan tarik yang terjadi :

114

max

FS

t =σ

==12,1

1241tσ 1,1108 kg/cm2

Faktor yang tergantung pada jumlah lengkungan tali berulang dari tali

selama periode keausannya sampai tali tersebut rusak (m) :

21.... CCCmdDA σ== ……...…………………………….…(Lit.1, Hal. 43)

Page 80: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

dimana :

A = Perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali = 31

σ = Tegangan tarik sebenarnya pada tali = 1665,17 kg/cm2

C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali baja dan tegangan

tarik bahan kawat, yaitu : C = 0,78

C1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, C1 = 0.93

C2 = Faktor yang menentukan faktor produksi dan operasi tambahan,

C2 = 1,37

Maka : 21... ccc

Amσ

=

( )( )( ) 81,237,193,078,008,11

31==m

Untuk m = 1,87 diperoleh jumlah lengkungan berulang z = 310.000

(Lampiran 4), maka umur tali baja (N) dapat ditentukan dengan rumus :

ϕβ ... 2za

zN = …………………………………………...…(Lit.1, Hal. 48)

dimana :

z = Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan = 310.000

a = Jumlah siklus rata-rata per bulan = 3400

z2 = Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja = 3

β = Faktor perubahan daya tahan tali = 0,3

φ = Perbandingan jumlah lengkungan dengan jumlah putus tali = 2,5

Maka :

( )( )( ) 52,405,23,033400

000.310==N Bulan

Page 81: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

4.3 Perencanaan Puli

Dari diagram lengkungan tali diperoleh 31min =d

D dan diameter tali baja =

12,9 mm, maka diameter drum atau puli minimum :

Dmin = 31 . d

Dmin = 31 . 12,9 = 340 mm

Diameter drum atau puli minimum yang diizinkan diperoleh dengan rumus :

D ≥ e1 . e2 . d ….…...………………………..………….…(Lit.1, Hal. 41)

dimana :

D = Diameter drum atau puli pada dasar alurnya (mm) = 340 mm

d = Diameter tali baja (mm) = 12,9 mm

e1 = Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat crane, digerakkan

oleh daya, kondisi operasinya medium = 25 (Lampiran 3)

e2 = Faktor yang tergantung pada konstruksi tali Tipe 6 x 19 Fibre core

posisi sejajar = 0,9 (Lampiran 3)

Maka :

D ≥ 25 . 0,9 . 12,9

D ≥ 290,25 mm

Jadi diameter drum atau puli minimum sebesar = 340 mm dapat digunakan

Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh ukuran-ukuran dari puli

ditabelkan pada Tabel 4.1 dibawah (Lampiran 6) dengan diameter tali baja 12,9

mm.

Page 82: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 4.1 Dimensi Puli

Nama a b C e h L r r1 r2 r3 r4

Ukuran 40 30 7 1,0 25,0 10 8,5 4,0 3,0 12 8

4.4 Perencanaan Drum

Ukuran-ukuran dari drum dapat diperoleh (Lampiran 6) dengan diameter

tali baja 12,9 mm ≈13 mm untuk alur dalam :

s2 = 19 c2 = 9,5 r2 m= 1,5

Tebal dinding drum dapat ditentukan dengan rumus :

ω = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0 cm); diambil 0,8 cm……..….…(Lit.1, Hal. 75)

ω = 0,02 . 34 + 0,8

ω = 1,48 cm = 14,89 mm

Dari hasil diatas, maka tebal dinding drum yang digunakan adalah 15 mm.

Tegangan tekan pada permukaan dinding drum adalah :

s

St .ω

ο = ……………….………………………....……..….(Lit.1, Hal.75)

9,1.48,1

241.1=tο = 441,32 kg/cm2

Maka bahan drum dipilih dari besi cor dengan kekuatan tekan maksimum bahan

yang diizinkan 1000 kg/cm2 (Lit 1, Hal 75)

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh tegangan tekan izin lebih besar dari

tegangan tekan σ ti > σ t , maka drum aman untuk digunakan.

Page 83: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

4.5 Perencanaan Motor Penggerak

Tahanan total untuk menggerakkan trolley :

kg2,5872122,375

21

=+=+= WWW

Daya yang dihasilkan oleh motor penggerak yang dibutuhkan pada

kecepatan konstan :

η.75

. 1vWN = .….……….………………………...…...…..….(Lit.1, Hal.240)

dimana :

η = Effesiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,85 dengan 2 pasang

roda gigi penggerak

Vt = Kecepatan jalan trolley (Direncanakan = 1 m/detik)

Sehingga :

3,985,0.752,587

==N HP = 7,13 kW

Dari hasil perhitungan, maka direncanakan sebuah elektromotor dengan

daya (Nrated) = 20 Hp, putaran (nrated) = 980 rpm disesuaikan dengan standart,

jumlah kutub 6 buah, momen girasi motor (GDrot = 1,21 kg.m2).

Momen statis (Mst) poros motor adalah :

nNxM st 620.71= ….……....………………………….….(Lit.1, Hal.292)

Page 84: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

kg.cm07,521

98013,7620.71

=

=

st

st

M

xM

Bahan poros penggerak dipilih S35C dengan kekuatan tarik bahan σP = 5200

kg/cm2

Tegangan tarik yang diizinkan :

Kt

tiσσ =

dimana : K = Faktor keamanan, diambil K = 8

2/650

85200

cmkgti

ti

=

=

σ

σ

Tegangan puntir yang diizinkan adalah :

( )( )

2/4556507,0

7,0

cmkg

ik

=

== σσ

Diameter poros penggerak dp = 30 mm (Lampiran 8), maka momen girasi

kopling dapat dicari dengan rumus :

GD2coupl = 4.g.I ……….………………………….………(Lit.1, Hal.289)

dimana :

g = Percepatan gravitasi (9,81 m/det2)

I = Momen inersia kopling ( 0,003 kg.cm/det2)

Maka :

( )( ) == 0003,081,942couplGD 0,011 kg.m

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah

GD2 = GD2kop + GD2rot

Page 85: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

GD2 = 0,011 + 1,21 = 1,221 kg.m2

Momen gaya dinamis (Mdyn) dapat dihitung :

η

δ..

..975,0.375

.. 22

ssdyn tn

vQt

nGDM += ….……………....… ……(Lit.1, Hal.293)

dimana :

δ = Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 / 1,25)

ts = waktu star (1,5 s/d 5), diambil = 3,25

Maka :1,129080615

( )( )

( ) ( )kg.m533,1

85,0.25,3.98018,1122975,0

25,3.372980.221,1.15,1 2

=

+=

dyn

dyn

M

M

Momen gaya motor yang diperlukan pada start adalah :

dynstmot MMM += ….……………....…….……………...(Lit.1, Hal.296)

Maka :

kg.m763,287.1533,156,959 =+=motM

Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :

rated

ratedrated n

N620.71M x= ….……………....…….………….(Lit.1, Hal.300)

37,090.1980

14,92620.71M rated == x kg.m

Pemeriksaan motor terhadap beban lebih selama start adalah ( motmaks MM = )

adalah :

5,2<rated

maks

MM ….……………....…….…………………….(Lit.1, Hal.296)

Page 86: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

18,137,090.176,287.1

==rated

maks

MM

Harga 1,18 < 2,5 ; maka motor aman untuk dipakai.

4.6 Perencanaan Transmisi Mekanisme Trolley

Pada perencanaan transmisi mekanisme pengangkat ini digunakan sistem

roda gigi yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak. Roda gigi

yang dipakai adalah roda gigi lurus 2 tingkat roda gigi penggerak yang terpasang

pada poros elektromotor. Pada sistem pengangkat ini digunakan sebuah

elektromotor yang terpasang pada satu poros yang diantaranya dipasang transmisi

roda gigi yang meneruskan putaran ke drum.

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa untuk mekanisme

trolley diperoleh :

Daya motor penggerak, N1 = 20 Hp/14,92 kW

Putaran motor,n1 = 980 rpm

Kecepatan gelinding trolley, v = 1 m/det

Diameter drum, D = 340 mm

Kecepatan tali baja pada drum adalah :

Vd = V . i puli …….…………………………………………(Lit. 1, Hal 234)

dimana : i puli = Perbandingan transmisi puli, i puli >1, diambil 2

V = Kecepatan angkat motor

Maka : Vd = 1 . 2 = 2 m/det.

Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus :

Page 87: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

nd = DVd

..60

π ………..…………….…..…………………...(Lit. 1, Hal 235)

nd = 34,0.2.60

π = 112,34 rpm

Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah :

i = dn

n ………………..………………………………….(Lit. 1, Hal 234)

=34,112

980 = 8,72

Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, diambil sebesar : i1 = 3, maka :

91,2372,8

2 ==i

Dengan cara yang sama. Ukuran-ukuran roda gigi mekanisme trolley

direncanakan seperti dibawah ini :

Sudut tekan : α = 200

Modul : m = 4

Jumlah gigi roda gigi : z1 = 12

: z2 = 36

Lebar gigi : b = 32 mm

Tinggi kepala gigi : hk = 4 mm

Tinggi kaki gigi : hf = 5 mm

Tinggi gigi : H = 9 mm

Jarak sumbu poros : a = 96 mm

Diameter jarak bagi : d1 = 48 mm

Page 88: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

: d2 = 144 mm

Diameter kepala : dh1 = 56 mm

: dh2 = 152 mm

Diameter kaki : df1 = 38 mm

: df2 = 134 mm

Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 12,56 mm

Kelonggaran puncak : ck = 1,0 mm

Tebal gigi : So1 = 6,28 mm

Putaran poros I adalah n1, dengan :

i1 = 1

2

2

1

ZZ

nn

=

maka putaran poros II adalah :

n2 = 2

1.1

ZZn

= 36

12.980 = 326,66 rpm

Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 : vo3 = vo4 = 2,46 m/det

Gaya tangensial yang dialami : Ft = 618,63 kg

Tegangan geser yang dialami : τ = 2,14 kg/mm2

Tegangan lentur yang terjadi : σa1 = 36,53 kg/mm2

: σa2 = 23,74 kg/mm2

Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah S 50 C dengan tegangan lentur yang

diizinkan σa3 = 37 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb3 = 62 kg/mm2. Bahan roda gigi 4

Page 89: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

yang dipilih adalah S 35 C dengan tegangan lentur yang diizinkan σa4 = 26

kg/mm2 dan kekuatan tarik σb4 = 52 kg/mm2.

4.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat II

Daya dari poros roda gigi tingkat I diteruskan ke poros roda gigi tingkat II,

dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat I dapat

diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu :

Sudut tekan : α = 200

Modul : m = 4

Jumlah gigi roda gigi : z3 = 13

: z4 = 38

Lebar gigi : b = 32 mm

Tinggi kepala gigi : hk = 4 mm

Tinggi kaki gigi : hf = 5 mm

Tinggi gigi : H = 9 mm

Jarak sumbu poros : a = 255 mm

Diameter jarak bagi : d3 = 52 mm

: d4 = 152 mm

Diameter kepala : dh3 = 60 mm

: dh4 = 160 mm

Diameter kaki : df3 = 42 mm

Page 90: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

: df4 = 142 mm

Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 12,56 mm

Kelonggaran puncak : ck = 1,0 mm

Tebal gigi : So1 = 6,28 mm

Putaran poros II adalah :

n3 = 4

3.2

ZZn

n3 = 381366,326 × = 112,25 rpm

Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4 : vo3 = vo4 = 0,88 m/det

Gaya tangensial yang dialami : Ft = 1.729,36 kg

Tegangan geser yang dialami : τ = 6 kg/mm2

Tegangan lentur yang terjadi : σa3 = 67,22 kg/mm2

: σa4 = 45,81 kg/mm2

Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah SNC2 dengan tegangan lentur yang

diizinkan σa3 = 70 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb3 = 85 kg/mm2. Bahan roda gigi 4

yang dipilih adalah SNC22 dengan tegangan lentur yang diizinkan σa4 = 50

kg/mm2 dan kekuatan tarik σb4 = 100 kg/mm2.

4.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Trolley

Pada mekanisme trolley ini, rem dipergunakan untuk menghentikan laju

mekanisme trolley saat membawa beban. Pada perencanaan mekanisme trolley

Page 91: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

ini, jenis rem yang dipergunakan adalah jenis rem blok ganda yang dikatrol

dengan sistem elektromotor.

Daya pengereman statik yang dipakai adalah :

Nbr = η.75.vW ………………………………...…………….(Lit. 1, Hal 292)

dimana :

W = Tahanan total terhadap gerak trolley = 1.122,8

V = Kecepatan gelinding trolley = 1 m/det

η = Effisiensi total mekanisme = 0,85

maka :

Nbr = 85,0.75

1.8,122.1 = 17,61 HP = 13,13 kW

Momen statis pada saat pengereman adalah :

Mst = 71.620 br

br

nN ……………………………….……….(Lit. 1, Hal 292)

Mst = 71.620 980

13,13 = 9,89 kg.m

Momen gaya dinamik saat pengereman adalah :

Mdyn = brbr tn

vWt

nGD.

...975,0.375

.. 22 ηδ+

dimana :

tbr = Waktu untuk pengereman, untuk mekanisme pengangkatan, V>12

m/menit = 1,5 detik (mekanisme pengangkat dan penjalan)

(Lit. 1, Hal. 294)

δ = Koefisien efek massa bagian mekanisme transmisi (δ = 1,1 – 1,25)

Page 92: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

diambil 1,15 (Lit. 1, Hal 293)

maka :

Mdyn = 5,1.980

85,0.)1(8,1122.975,05,1.375

980.)221,1(15,1 22

+ = 30,79 kg.m

Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :

Mbr = Mdyn + Mst ………………………………………….(Lit. 1, Hal 297)

Mbr = 30,79 - 9,89 = 20,9 kg.m

Tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan rem dengan sepatu ganda dapat

dihitung dengan rumus :

S = µ.D

M br

dimana :

μ = Koefisien gesekan ( 0,35 s/d 0,65)

D = Diameter roda rem (direncakan = 35 cm)

Maka :

S = ( )35,035,064,22 = 184,8 kg

Luas permukaan kontak antara sepatu dan roda rem adalah :

F = 360

... βπ BD

Dimana : B = Lebar sepatu (direncanakan = 6 cm)

β = Sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600 s/d 1200)

Maka :

F = 360

60.6.35.π = 109,9 cm2

Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah :

Page 93: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

P = FS

= 9,1098,184 = 1,68 kg/cm2

Harga tekanan satuan ini masih dalam batas tekanan satuan yang diizinkan yaitu

untuk bahan asbes pada logam, P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan

yang dipilih adalah tepat

Ukuran-ukuran diameter dan lebar cakram dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan dibawah ni :

b.rm2 =

PM br

..2.

µπβ

......……………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

dimana :

b = Lebar cakra rem (cm)

rm = Radius rata-rata cakram (cm)

β = Koefisien pengereman, (1,75 – 2) (Lampiran 8)

μ = Koefisen gesekan, (0,35 – 0,45) (Lampiran 8)

P = Tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 – 7)

mrb = 0,2 s/d 0,5 .…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

maka :

0,2 . rm3 =

)6(45,0.2)2(02,3393

π

rm = 32,001,400 = 12,59 cm

maka : b = 0,2 . rm

Page 94: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

b = 0,2 . 12,59 = 2,51 cm

Diameter dalam cakram rem adalah :

Di = 2rm – b.……………………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

Di = 2(12,59) – 2,51 = 22,67 cm

Diameter luar cakram rem adalah :

Do = 2rm + b ………....…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)

Do = 2(12,59) + 2,51 = 27,69 cm

Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah :

S = m

br

rZM

..µ…………..…………………………………….(Lit. 1, Hal 222)

Dengan jumlah permukaan gesek (Z) = 2, maka :

S = 59,12)45,0(2

02,3393 = 299,44 kg

Tekanan permukaan yang terjadi adalah :

P = FS .…………………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)

dimana :

F = luas permukaan kontak

F = π(ro2 – ri

2) ….………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)

F = 3,14(13,842 – 11,332) = 198,47 cm2

maka :

Page 95: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

P = 47,19844,299 = 1,5 kg/cm2

Harga tekanan permukaan kontak ini masih dalam batas tekanan satuan

yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan

demikian bahan yang dipilih adalah tepat.

BAB V

PERENCANAAN MEKANISME GERAK SLEWING

Mekanisme pemutar berfungsi untuk membawa komponen kran seperti

boom dan lengan bobot lawan berputar, yang bertujuan untuk memperluas daerah

kerja dan memudahkan pengaturan beban agar tepat sesuai dengan tempatnya.

Tergantung pada desain kompnen pendukung mekanisme pemutar, kran dapat

diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Kran berputar bersama dengan pilar tiang pada bantalnya dan terpasang

pada pondasi ataupun dipasang pada kolom bangunan.

2. Kran berputar pada pilar tiang pada bantalannya biasanya terpasang pada

pondasi ataupun terpasang mati pada pondasi atau pada truk kran.

3. Kran berputar pada poros pemutar pusat yang dipasang mati pada

komponen tak berputar, meja putar pada rel yang berbentuk lingkaran dan

dipasang pada pondasi ataupun kruk kran.

Mekanisme pemutar yang dipakai kran ini adalah yang termasuk pada

kelompok tiga, yaitu kran berputar pada poros pemutar pusat yang dipasang mati

pada komponen tak berputar.

Page 96: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Momen tekan terhadap perputaran akibat gaya gesek :

1.)..( βRR

kGGQM SPB+= ………………………………...(Lit 1 Hal. 277)

dimana :

Q = Beban muatan keseluruhannya = 14.000 kg

BG = Berat struktur yang diputar meliputi : boom muatan + kabin operator

+

rangka atas = 6.000 + 1.500 + 6.500 kg =14.000 kg

cwG = Berat boom dan bobot pengimbang = 6.880 + 13.300 = 20.180 kg

k = Koefisien gesek gelinding bantalan rol pemutar = 0,05

sR = Jari-jari jalur lintasan = 0,6 m

R = Jari-jari rol perputaran = 7,62 cm = 0.07 m

1β = Faktor yang memperhitungkan tambahan akibat gesekan pada nap

(untuk

rol) atau akibat luncuran lateral rol pada jalur (untuk rol silindris) =

1,2-1,3

Maka :

74,258.113,107,06,005,0)180.20000.14000.14( =×××++=M kg.m

Momen akibat tegangan angin dapat ditentukan dengan rumus :

gcwcrmua eSPlSPaSPM ..... tan ωωωω −+= …………………...(Lit 1 Hal. 280)

dimana :

ωP = Tekanan angin = 40 kg/m2

crS = Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada struktur putar

crane

= (55 x 1,4) + (17 x 2,32) + (7.2 + 21 7.2) =137,44 m2

=tanmuaS Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada muatan = 4 m2

Page 97: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

l = Jarak bobot bagian kran yang berputar relatif terhadap meja putar =

1 m

cwS = Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada pengimbang =

0,75 m2

ge = Jarak titik pusat ke bobot pengimbang = 17 m

a = Jangkauan lengan 55 m

Maka :

6,651.1317).95,0.(401`).44,137.(4055.4.40 =−+=ωM kg.m

Momen perlawanan terhadap perputaran total :

ωMMM +=∑

= 11.258,74 + 13.651,6 = 24.910,34 kg.m

5.1.Motor Penggerak

Daya motor penggerak yang dibutuhkan :

η.71620

. crnMN ∑= ……………………………………………....(Lit 1, Hal 281)

dimana :

crn = Kecepatan putaran struktur putar crane = 0,8 rpm

η = Efisiensi penggerak = 0,85

Maka :

==85,0.71620

8,0.34,910.24N 0,32 HP

Maka dipilih motor penggerak dengan daya motor ternilai Nrated = 4.1 HP, dengan

putaran n = 930 rpm dan momen girasi rotor (GD2)rot = 0,18 kg/m2

Momen statik dengan mengacu momen terhadap putaran pada sumbu

bagian crane yang berputar dengan kecepatan ncr terhadap poros motor (atau

pengereman) dengan kecepatan nmot (atau nbr) dapat ditentukan dengan rumus :

η.iMM st

Σ= ………………………………………………....(Lit 1, Hal 298)

Perbandingan transmisi mekanisme :

Page 98: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

5,11628,0

930===

cr

mot

nn

i

Maka :

85,0.5,116234,910.24

=stM = 25,2 kg.m

Disini dipilih kopling fleksibel untuk poros motor dengan diameter poros =30

mm. momen inersia kopling tersebut (Tabel 39 Lit. 1) sebesar I = 0,003 kg.m/s2

Momen girasi kopling :

(GD2)cuopl = I . 4g

= 0,003 x 4(9,81) = 0,11 kg.m2

Momen girasi motor pada poros motor akan menjadi :

(GD2) = (GD2)rot + (GD2)cuopl

= 0,18 + 0,11 = 0,29 kg.m2

Momen inersia beban :

boomload lQbaQI .).(.121 22 ++=

dimana :

a = Panjang beban = 2 m

b = Lebar beban = 2 m

=booml Panjang lengan = 55 m

Maka :

000.66855.000.12)22.(000.12.121 22 =++=loadI kg/m2

Momen inersia konstruksi boom muatan :

boomBBGb lGdcGI .).(.121 22 ++=

dimana :

c = Tinggi struktur boom c = 1,4 m

d = Panjang struktur boom : d = 55 m

Maka :

Page 99: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

480.843.155000.6)554,1(000.6121 22 =×++×=

BGI kg/m2

Momen inersia bobot pengimbang :

cwcwcwcw lGfeGI .).(.121 22 ++=

dimana : e = Lebar lengan bobot pengimbang = 1,7 m

f = Tinggi lengan bobot pengimbang = 1,8 m

l cw = Panjang lengan bobot pengimbang = 17 m

Maka :

08,894.23217.300.13)8,17,1.(300.13.121 22 =++=cwI kg/m2

Momen inersia pada boom bobot pengimbang :

cwcwcwG lGhgGIcw

.).(.121 22 ++=

dimana : e = Lebar lengan bobot pengimbang = 2,9 m

f = Tinggi lengan bobot pengimbang = 2,32 m

l cw = Panjang lengan bobot pengimbang = 17 m

Maka :

64,867.12417880.6)32,29,2(880.6121 22 =×++××=GcwI kg/m2

Momen inersia total :

cwB GcwGloadtotal IIIII +++=

= 668.000 + 1.843.840 + 232.894,08 + 124.867,64

= 2.869.601,72 kg.m2.

Momen dinamik yang dihasilkan pada poros motor selama percepatan ialah :

it

nI

tnGD

Ms

crtotal

s

motdyn ...30

...375.. 2

ηπδ

+= ………………………….(Lit 1 hal 298)

dimana :

=2GD Momen girasi yang dipasang pada motor dan kopling = (0,29

kg/m2)

δ = Koefisien untuk memperhitungkan efek masa mekanisme transmisi

(1,1 – 2,5 ), diambil 1,15

Page 100: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

crn = Putaran crane ( 0,8 rpm)

st = Waktu start (5-8) detik, diambil 6,5 detik

i = Perbandingan transmisi

Maka :

85,0.930.5,6.30

8,0. 722.869.601,5,6.375930.29,0.15,1 π

+=dynM = 46,91 kg.m

Momen gaya start motor yang diperlukan adalah :

Mmot = Mst + Mdyn = 25,2 + 46,91 = 72,11 kg.m

Momen gaya ternilai motor adalah :

nN

M ratedrated 620.71=

9301,4620.71=ratedM = 315,74 kg.cm

Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih selama start (Mmaks = Mmot) adalah :

5,2<daya

maks

MM

22,074,31511,72

==daya

maks

MM

Dari hasil diatas diperoleh berada dibawah batas yang diizinkan 0,22 < 2,5

5.2. Sistem Rem Mekanisme Slewing

Jenis rem yang digunakan pada mekanisme gerak slewing adalah rem

sepatu elektromagnetik.

Waktu pengereman dari

cr

br nnt 60..2

=

dimana :

crn = Putaran struktur putar crane pada kecepatan normal = 0,8 rpm

Page 101: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

tn = Bagian dari satu putaran crane dimulai saat motor dimatikan sampai

mekanisme crane terhenti sepenuhnya : untuk crane pelayanan

sedang tn = 181 putaran (20o)

Maka : ==8.0

60.8,0181.2

brt 6,6 detik

Momen gaya dinamik selama perlambatan pada poros motor adalah :

...30..

.375.. 2

itn

ItnGD

Mbr

crtotal

br

motdyn

ηπδ+= ………………………....(Lit 1, Hal 298)

Maka :

.5,1162.6,6.30

85,0.8,0. 722.869.601,6,6.375930.29,0.15,1 π

+=dynM = 26.75 kg.m

Momen statis yang dibutuhkan untuk pengereman :

η.

'i

mMM stst

∑== …………………………………………..(Lit 1 hal 298)

85,0.5,116234,910.24 ' == stst MM = 25,2 kg.m

Momen gaya yang dibutuhkan untuk pengereman adalah :

dynstbr MMM −= = 25,2 – 26,75 = kg.m

Tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan rem dengan sepatu ganda dapat

dihitung dengan rumus :

S = µ.D

M br

Dimana : μ = koefisien gesekan ( 0,35 atau 0,65)

D = Diameter roda rem (direncanakan = 50 cm)

Maka :

S = ( )65,05,0703,756 = 2328,316 kg

Luas permukaan kontak antara sepatu dan roda rem adalah :

Page 102: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

A = 360

... βπ BD

Dimana : B = Lebar sepatu (direncanakan = 20 cm)

β = Sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600 s/d 1200)

Maka :

A = 360

60.20.32.π = 418,66 cm2

Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah :

P = AS

= 66,418316,2328 = 5,56 kg/cm2

Harga tekanan satuan ini masih dalam batas tekanan satuan yang diizinkan yaitu

untuk bahan asbes pada logam, P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan

yang dipilih adalah tepat.

BAB VI

PERENCANAAN KONSTRUKSI BOOM

Page 103: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

5.1 Konstruksi Boom

Boom adalah bagian dari pesawat pengangkat tempat digantungkan sistem

pengangkat. Boom berfungsi sebagai tangan crane yang digunakan untuk

menjangkau, memindahkan, menaikkan, ataupun menurunkan beban. Jadi boom

berfungsi sebagai gantungan (suspensi) serta menaikkan dan menurunkan sistem

pengangkat. Sedangkan sistem pengangkat sendiri berfungsi untuk gantungan

(suspensi) serta menaikkan dan menurunkan beban atau muatan

Berdasarkan cara kerjanya, boom dibagi atas 3 jenis yaitu :

1. Boom dengan radius tetap (fixed radius boom)

2. Boom sebagai suspensi (guyed boom)

3. Boom elevasi (luffing boom)

Berdasarkan konstruksinya, boom dibagi atas 3 jenis yaitu :

1. Boom dengan lengan tetap (boom with fixed arm)

2. Boom dengan lengan yang dapat memanjang dan memendek (telescopic

boom)

3. Boom dengan lengan yang dapat dilipat (bent boom)

Berdasarkan jenis material konstruksinya, boom dibagi atas 3 jenis yaitu :

1. Boom dari baja profil (rigid boom)

2. Boom dari pipa baja (round turbular boom)

3. Boom rangka baja, terdiri atas 2 jenis yaitu :

a. Boom rangka tunggal (single frame boom)

b. Boom rangka berganda (assembled frame boom)

Pada perencanan ini boom yang dipergunakan adalah boom dengan lengan

tetap, seperti pada gambar jenis boom ini berdasarkan material konstruksinya

Page 104: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

adalah boom rangka baja berganda. Boom jenis ini dapat mengangkat beban lebih

besar. Dalam perencanaan boom ini, perlu diketahui dulu beban akibat berat boom

itu sendiri.

Gambar 6.1 Konstruksi Boom

6.1 Gaya-Gaya Pada Batang Akibat Beban Dan Beratnya Sendiri

Tegangan batang penahan boom dapat dihitung dengan persamaan

kesetimbangan momen terhadap A.

Page 105: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar 6.2 Pembebanan Boom Maksimum

Keterangan gambar :

GE = Berat peralatan : motor, drum dan transmisi troli = 600 kg

=α Sudut penyangga boom 1 (28,790)

β = Sudut penyangga boom 2 (9,740)

=bG Berat boom seluruhnya = 6815,06 kg)

=0Q Kapasitas angkat maksimum kran (6.000 kg)

=0G Berat rumah kait/spreader (300 kg)

=q Berat troli (500 kg )

)1.(......................................................................................472.39293,637,8093,6000.16537,8100.2243372

0)75,40(74,9sin)5,27()6000()74,12(79,28sin)6,16()500.13()62,5()600(0)75,40(sin)5,27()74,12(sin)6,16()62,5(

;0

21

21

21

21

PersTBTBTBTB

TBTBTBGTBGG

M

BE

A

=+=−+−+

=−+−+=−++−+

=Σβα

Page 106: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gaya yang terjadi terhadap sumbu y :

100.2017.048,0

017.048,0100.20

074,9sin600079,28sin500.13600

0sinsin

0

21

21

21

21

+−−=

=−−+−

=−+−++−

=−+−++−

TBTBFTBTBF

TBTBFTBGTBGGF

F

Ay

Ay

Ay

BEAy

y

βα

Gaya yang terjadi terhadap sumbu x :

2..................................................................................098,088,0074,9cos79,28cos

0coscos0

21

21

21

PersTBTBTBTB

TBTBFx

=−−=−−

=−−=Σ

βα

Substitusikan persamaan 2 ke persamaan 1 maka :

kgTBkgTB

TBTBTBTB

99,111409)4,54161.(057,24,54161

90000053,5087,1190000053,5)057,2.(37,8

1

2

22

22

===

=+=+

Gambar 6.3 Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri

Momen gaya terhadap beban sendiri yaitu :

Page 107: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

mkgMM

GTBTBM

A

A

BA

.19,491816)06,6815(6096,7sin).4,54161.(4064,15sin)99,111409.(20

).(60sin40sin.20 21

=−+=

−+= βα

Gambar 6.4 Pembebanan Boom Maksimum Yang Diizinkan

Jarak beban maksimum yang diperbolehkan dalam lengan tower crane sewaktu

pengangkatan yaitu :

∑ = 0AyM

meterXX

XqQGXGTBTB B

3279,3215000.97,491913

)15000()06,6815(6096,7sin).4,54161.(4064,15sin)99,111409.(200)().(60sin40sin.200 021

===

−−+=++−−+= βα

Jadi beban maksimum yang boleh diangkat pada jarak 32meter, apabila

melebihi dari jarak yang ditentukan maka lengan akan mengalami patah.

6.2 Pemeriksaan Kekuatan Konstruksi Boom

Page 108: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar diagram bentang dari batang boom untuk pemeriksaan kekuatan

konstruksi dapat dilihat pada gambar 4.3. di bawah ini :

Gambar 6.5 Gaya–Gaya Setiap Sambungan Pada Boom

Besarnya gaya tiap sambungan adalah :

s

FP y=

Dimana : s = jumlah sambungan = 42 sambungan

Maka :

19,17642

300500600.6=

++=P kg

Besarnya gaya pada tiap batang adalah :

Kesetimbangan titik A

∑ = 0Fx

1...........................99,0

086,16,0cos

ACAB

ACAB

FF

FF

=−

=−

∑ = 0Fy

Page 109: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

kgF

kgFF

PF

AC

AB

AB

AB

69,946999,0

93759375

150016,0

086,176,1sin

=−=

−==−

=−

Kesetimbangan titik B

∑ = 0Fx

kgF

FFaF

BD

BD

BDAB

25,92810)99,0(93750cos

−==+=+−

∑ = 0Fy

kgF

FPaF

BC

BC

BC

9375150016,0

0sin

==

=−

Kesetimbangan titik D

∑ = 0Fx

kgF

FFaF

DE

DE

BDDE

9375025,928199,0

0cos

−==+

=+

∑ = 0Fy

kgF

FPaF

DC

DC

DC

9375150016,0

0sin

==

=−

Page 110: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Kesetimbangan titik E

∑ = 0Fx

kgF

FFaF

EC

EC

ECDE

25,9281)99,0(9375

0cos

==

=−−

Dengan cara yang sama dapat digunakan untuk menghitung gaya dalam

yang terjadi pada tiap batang. Bahan yang digunakan untuk konstruksi lengan

tower crane yaitu baja karbon S 25 C dengan kekuatan tarik 45 kg/mm2.

6.3 Perencanaan Bobot Lawan

Bobot lawan berfungsi unuk mengimbangi berat dari pada boom dan

beban, bobot lawan terbuat dari coran beton. Dalam perancangan tower crane ini,

bobot lawan (counter weight) terpasang di bagian ujung pada lengan bobot lawan

yang terlihat pada gambar 4.6. berikut di bawah ini.

7 m

17 m

11,15 m

?CounterWeight

Motor

Tie Bar

Gambar 6.6 Lengan Bobot Imbang

Page 111: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar 4.8. konstruksi bobot lawan

Counter Weight

Counter weight (bobot imbang) berfungsi untuk mengimbangi berat boom

(lengan) dan bagian beban yang sedang diangkat. Dalam perancangan tower crane

ini meja putar dan bobot imbang (counter weight) yang terpasang di bagian atas.

Bila tower crane hendak dipindahkan dari site ke site, maka harus dipisah –

pisahkan dalam beberapa bagian, kemudian dipasang kembali pada site yang baru.

Kabin operator terdapat pada bagian tengah dari tower. Beberapa tower crane dari

tipe ini mempunyai gerakan trolley sepanjang boom (lengan crane) yang

memudahkan mengatur lempengan besar persis pada tempat yang diinginkan.

Dari hasil survei, bobot imbang terbuat dari coran baja yang massa

berkisar 3 – 4 ton yang terlihat pada gambar berikut ini :

Page 112: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Gambar. 6.7 Counter weight

Untuk lebih mengetahui penggunaan bobot imbang (counter weigth) dapat

dilihat dalam tabel di bawah ini :

Tabel 4.1 Klasifikasi Dari Tower Crane

Bobot lawan yang dibutuhkan untuk sebagai penyeimbang lengan tower crane

adalah

∑ = 0YF

Page 113: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

tonWkgW

WqQGGW

A

A

A

mtA

1514400

0)3000100002000.(600

0)().(.( 0)

==

=++−+

=++−+

Berat sebuah bobot imbang (counter weight) yang berupa coran beton yaitu 4 ton.

Maka bobot imbang yang dibutuhkan untuk mengangkat beban maksimum yaitu:

4ton.n = 15 ton

n = 3,75= 4 buah

Tegangan batang untuk menyangga beban counter weight yaitu

∑ = 0YF

kgTC

TCTCWA

719,414301660062,23sin.

0sin.600

==

=−+ θ

Karena batang penyangga (TC) ada dua maka tegangan satu batang penyangga

yaitu

TC = kg359,207152

719,41430=

Panjang lengan yang direncanakan untuk sebagai bobot lawan untuk

pengangkatan beban maksimum adalah :

∑ = 0AM

metermxkgx

WxTCGWx

A

mtA

1938,1899,27579915000

062,23sin)719,41430(16)600(17)(

0sin.16).(17.( )

===

=++

=++ θ

Tabel 4.4 Panjang, jumlah, dan massa kerangka bobot lawan (hasil perhitungan)

No Panjang Batang (m) Jumlah Batang Massa (kg) Massa Total

Page 114: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

1 19 2 17,38 660,44

2 1,5 24 3,16 113,76

3 1,2 27 3,16 102,384

4 1,4 22 1,68 51,744

5 15 2 1,68 50,4

6 1 4 5,57 22,28

7 10 2 1,68 16,934

Massa total lengan bobot lawan =1017,94 kg

Tabel 5.1 Berat, panjang, dan jumlah batang boom

No Panjang Batang (m) Jumlah Batang Berat per meter (kg) Berat Total

1 56,8 2 22,2 2521,92

2 56,2 1 6,53 366,98

3 2,0 44 5,57 490,16

41 1,7 176 3,89 1163,88

5 1,2 45 3,89 210,06

Berat Boom Total = 6815,06 kg

BAB VII KESIMPULAN

Jenis mesin pemindah bahan yang direncanakan adalah mesin pengangkat

tipe tower crane sesuai dengan hasil survei pada Proyek Pembangunan Hotel

Grand Antareas Jln. S. M. Raja Medan.

Berdasarkan spesifikasi tugas, hasil survei, analisa pemeriksaan dan

perhitungan serta standar yang ada dalam perencanaan mesin pengangkat dan

elemen mesin, maka dapat disimpulkan bahwa sebuah mesin pengangkat dengan

Page 115: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

kapasitas angkat 12 ton, secara teoritis dapat dioperasikan pada pembangunan

apartemen bertingkat dengan spesifikasi sebagai berikut :

1. Karakteristik Utama

• Jenis Mesin : Tower Crane

• Kapasitas angkat : 6 ton

• Kecepatan angkat penuh : 17 m/menit

• Radius jangkauan : 55 m

• Tinggi angkat : 45 m

2. Karakteristik Komponen – Komponen Utama Mekanisme

A. Tali Baja Mekanisme Pengangkat

• Jenis tali : 6 x 37 + 1 fibre core

• Diameter : 16,6 mm

• Beban patah : 12.500 kg

• Tegangan patah : 159 kg/mm2

• Berat tali : 0.9 kg/m

• Umur tali : 1,5 tahun

B. Tali Baja Mekanisme Trolley

• Jenis tali : 6 x 19 + 1 fibre core

• Diameter : 16,4 mm

• Beban patah : 12000 kg

• Tegangan patah : 159 kg/mm2

• Berat tali : 0,89 kg/m

• Umur tali : 13 bulan

3. Jenis dan Karakteristik Puli (Cakra)

A. Puli mekanisme Pengangkat

• Jenis : Puli tetap dan bebas

• Diameter : 418,5 mm

• Jumlah : 7 buah

Page 116: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

B. Puli Mekanisme Trolley

• Jenis : Puli tetap

• Diameter : 541 mm

• Jumlah : 4 buah

4. Jenis dan Karakteristik Drum

A. Drum Mekanisme Pengangkat

• Jenis : Drum ganda/ Alur standar

• Diameter : 418,5 mm

• Panjang : 1795,25 mm

• Jumlah lilitan : 276 lilitan

• Tebal dinding : 18 mm

• Bahan : S 35 C

B. Drum Mekanisme Trolley

• Jenis : Drum ganda/ Alur standar

• Diameter : 541 mm

• Tebal dinding : 17 mm

• Bahan : Baja Khrom Molybdenum SFCM 80D

5. Jenis dan Karakteristik Motor Penggerak

A. Motor Penggerak Mekanisme Pengangkat

• Daya : 80 kW

• Putaran : 1200 rpm

• Bahan poros penggerak : S 30 C

• Diameter poros penggerak : 8 cm

B. Motor Penggerak Mekanisme Trolley

• Daya : 4,5 kW

• Putaran : 1200 rpm

Page 117: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

• Bahan poros penggerak : S 35 C

• Diameter poros penggerak : 15 mm

C. Motor Penggerak Mekanisme Slewing

• Daya : 30 kW

• Putaran : 500 rpm

6. Jenis dan Karakteristik Rem

A. Rem Mekanisme Pengangkat

• Jenis : Rem cakra

• Jumlah : Satu

• Bahan cakra : Besi cor

• Bahan lapisan rem : Asbes

• Diamater roda rem : 320 mm

• Lebar Sepatu rem : 100 mm

B.Rem Mekanisme Trolley

• Jenis : Rem blok ganda

• Jumlah : Satu

• Bahan rem : Besi cor

• Bahan lapisan rem : Asbes

• Diamater roda rem : 320 mm

• Lebar sepatu rem : 100 mm

C. Rem Mekanisme Slewing

• Jenis : Rem sepatu elektromagnetik

• Jumlah : Satu

• Bahan rem : Besi cor

• Bahan lapisan rem : Asbes

• Diamater roda rem : 500 mm

• Lebar Sepatu rem : 200 mm

Page 118: Perancangan Tower Crane

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009

Saran

Adapaun saran yang tredapat dalam penulisan ta ini adalah :

- Terlebih dahulu survey lapangan untuk mendapatkan data dan

keterangan lebih lanjut tentang mpb yang akan dirancanga ulang

- Lebih memperbanyak diskusi kepada ahli yang memahami tentang

crane untuk mendapatkan pengetahuan yang lebih luas serta

mendapatkan pemahaman secara teoritis dari Tower crane.