ANALISIS GAYA-GAYA DAN TEGANGAN PADA
ALAT PENGANGKUT/ PENYUSUN PETI KEMAS
(REACHSTACKER) DENGAN VARIABEL SUDUT
DAN PANJANG LENGAN BERUBAH, BEBAN TETAP
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
NIM.060401043
BUDI SATIANO
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2012
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur selalu dipanjatkan kepada Allah SWT yang telah
memberikan begitu banyak nikmat. Baik nikmat iman, ilmu, kesehatan dan
nikmat lainnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi yang membahas tentang pembahasan Mekanika Kekuatan Bahan
dimana skripsi ini berjudul “ANALISIS GAYA-GAYA DAN TEGANGAN
PADA ALAT PENGANGKUT/PENYUSUN PETI KEMAS
(REACHSTACKER) DENGAN VARIABEL SUDUT DAN PANJANG
LENGAN BERUBAH, BEBAN TETAP ” . skripsi ini merupakan salah satu
syarat untuk menyelasikan masa studi dan memperoleh gelar sarjana di
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan dan pembuatan skripsi ini penulis banyak mendapatkan
bantuan, arahan dan bimbingan dari berbagai pihak guna menyelesaikan skrisp
ini. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda (Alm) Sukri Amin dan Ibunda
Rosmanizar yang telah memberikan kasih sayangnya, pengorbanannya, perhatian
yang tiada batas serta mendoakan penulis. Uda ison, uda ta yang selalu memberi
motivasi dan dukungannya. Yuli, ummi kalian harus lebih baik dari abang.
2. Bapak Ir. Tugiman K, MT sebagai dosen pembimbing yang telah sabar
dalam membimbing dan banyak memberikan semangat, motivasi, ilmu dan
bimbingannya kepada penulis.
Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom,
MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik
USU.
4. Ibu Ir. Ida Ariani, MT dan teman-teman di IKTM yang selalu memberikan
semangat dan motivasi penulis dalam menyelsaikan skripsi ini.
5. Seluruh Dosen dan Staff Departemen Teknik Mesin USU yang telah
membantu penulis
6. Teman teman stambuk 2006 yang selalu memberi semangat dan motivasi
tertuma Harun al Rasyid yang telah menjadi teman diskusi .
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi
penyempurnaan di masa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juli 2012
Penulis,
BUDI SATIANO
06 0401 043
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Raechtacker merupakan salah satu alat pengangkut dan pemindah bahan yang digunakan pada pelabuhan petikemas sebagai transportasi penyusunan dan pemindahan petikemas. Reachstacker adalah mobil crane khusus untuk mengangkat dan menyusun petikemas yang digunakan pada terminal petikemas.Karena reachstacker mempunyai peranan penting dalam transportasi pengangkatan pada petikemas dengan intensitas yang tinggi, maka kemungkinan terjadinya kerusakan reachstacker sangat rentan, sehingga perlu penelitian terhadap reachstacker dengan berbagai kondisi pembebanan. Penganalisisan ini dilakukan hanya pada lengan reachstacker dengan berbagai kombinasi sudut dan panjang lengan dengan beban konstan pada keadaan mobil secara diam dan dalam keadaan statis. Perhitungan analisis dilakukan secara superposisi dibagi dalam tiga bagian atau tiga titik. Sehingga dalam perhintungannya kondisi tegangan yang tinggi terjadi pada titik pertama dengan sudut100dengan panjang 15,5 meter dengan nilai tegangangnya sebesar 77396,60 kPa. Dari nilai tegangang dapat di ambil keseimpulan bahwa semakin kecil sudut dan semakin panjang lengan maka nilai tegangan akan semakin besar. Kata Kunci :Reachstacker, Tegangan, PetiKemas
ABSTRACK Reachstacker is one of transport tools and material transfer which used on shipping container harbor as a transportation for arranging and transfer shipping container. Reachstacker is a special crane car for lifter and arranger shipping container that used on slipping container terminal. Caused the reachstacker has the important role as the lifter transportation of shipping container with big intensity, possibility of reachstacker damage was susceptible, therefore the research of reachstacker is to be needed with some load condition. The analized build on reachstacker arm only by some angle combination and arm length with constans load at motion less car condition and static condition. Analizing calculation gave in superposition devided on three parts or three points. So in its calculation. The highest strain resulted on 100with length 15,5 meters at first points with strain value 77396,60 kPa. The highest strained condition appeared at first point. The smaller angle on its arms the bigger strained happened, and the longer arms the bigger strained resulted. Key Words :Reachstackeer, Strain, Shipping Container
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Notasi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Tujuan Penelitian 2
1.3 Manfaat Penelitian 3
1.4 Batasan Masalah 3
1.5 Metodologi Penelitian 4
1.6 Sistematika Penulisan 4
2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 Reachstacker 6
2.2 Komponen-Komponen Reachstacker 6
2.2.1 Spreader 7
2.2.2 Lengan/ Boom 7
2.3 Spesifikasi Teknis 8
2.3.1 Peti Kemas 9
2.4 Cara Kerja Reachstacker 11
2.4.1 Gerakan Mobil 11
2.4.2 Gerakan Lengan/Boom 11
2.4.3 Gerakan Trolley 12
2.4.4 Gerakan Spreader 12
2.5 Mekanisme Reachstacker 12
2.5.1 Mekanisme Penggerak 12
2.5.2 Mekanisme Pesawat Angkat 13
2.6 Gaya Pada Reachstacker 13
2.7 Persamaan Kesetimbangan 16
2.8 Gaya dan Momen PadaTumpuan 17
2.9 Tegangan 21
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Sumatera Utara
2.9.1 Tegangan Satu Arah (Uniaxial) 21
2.9.2 Tegangan Dua Arah (Biaxial) 26
2.9.3 Tegangan Utama (Principal Stess) 30
2.9.4 Lgkaran Tegangan Mohr Tegangan Utama 34
BAB III : METODE PENELITIAN 36
3.1 Pendahuluan 36
3.2.1 Spesifikasi 36
3.2 Pelaksanaan Penelitian 38
3.3 Urutan Proses Analisis 39
3.3.1 Latar Belakang 39
3.3.2 Studi Literatur 39
3.3.3 Pengumpulan Data 39
3.3.4 Pembahasan 39
3.3.5 Kesimpulan 39
3.4 Penentuan Titik Perhitungan Gaya dan Tegangan 40
3.5 Gaya-Gaya yang Terjadi Pada Reachstacker 40
3.5.1 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x1)42
3.5.2 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x2)43
3.5.3 Tegangan dan Gaya Pada Panjang (l) Pada Titik Satu (x3)44
BAB IV : ANALISA DATA 45
4.1 Analisa Gaya Kesetimbangan Pada Kondisi Idle 45
4.2 Analisa Gaya Pada Lengan Pengangkat 50
4.2.1 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x1) 51
4.2.2 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x1) 56
4.2.3 Analisis Gaya dan Tegangan Pada Panjang (x3) 60
4.5 Hasil Perhitungan Keseluruhan 63
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 66
5.1 Kesimpulan 66
5.2 Saran 66
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 Reachstacker
2. Gambar 2.2 Spreader
3. Gambar 2.3 Lengan Pengangkat
4. Gambar 2.4 Dimensi reachstacker
5. Gambar 2.5 Peti Kemas
6. Gambar 2.6 Gaya-gaya pada reachstacker
7. Gambar 2.7 Gaya-gaya pada mobil reachstacker
8. Gambar 2.8 Gaya-gaya pada lengan reachstacker
9. Gambar 2.19 Gaya-gaya pada reachstacker
10. Gambar 2.10 Gaya-gaya pada batang penyangga
11. Gambar 2.11 Free Body diagram kesetimbangan gaya dan momen
12. Gambar 2.12 Diagram Gaya geser dan momen
13. Gambar 2.13 Diberi gaya tarik
14. Gambar 2.14 Batang dengan penampang miring
15. Gambar 2.15 Lingkaran mohr tegangan satu arah
16. Gambar 2.16 Tegangan pada sebuah batang
17. Gambar 2.17 Lingkaran mohr tegangan satu dua
18. Gambar 2.18 Tegangan umum yang terjadi
19. Gambar 2.19 Lingkaran mohr
20. Gambar 3.1 Dimensi reachstacker
21. Gambar 3.2 Diagram alir penelitian
22. Gambar 3.3 Gaya luar reachstacker pada posisi idle
23. Gambar 3.4 Gaya luar pada lengan posisi idle
24. Gambar 3.5 Gaya luar dan gaya dalam pada lengan reachstacker dengan
sudut α
25. Gambar 3.6 Free Body Diagram untuk titik 1(satu)/ x1
26. Gambar 3.7 Free Body Diagram untuk titik 2(dua)/ x2
27. Gambar 3.9 Free Body Diagram untuk titik 3(tiga)/ x3
28. Gambar 4.1 Gaya luar pada lengan posisi idle
29. Gambar 4.2 Gaya luar pada lengan posisi idle
Universitas Sumatera Utara
30. Gambar 4.3 Gaya luar lengan
31. Gambar 4.4 Verifikasi Sudut
32. Gambar 4.5 Free Body Diagram untuk titik 1(satu)/ x1
33. Gambar 4.6 Free Body Diagram untuk titik 2(dua)/ x2
34. Gambar 4.7 Free Body Diagram untuk titik 3(tiga)/ x3
35. Gambar 4.8 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 11 meter
36. Gambar 4.9 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 11,5 meter
37. Gambar 4.10 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 12 meter
38. Gambar 4.11 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 12,5 meter
39. Gambar 4.12 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 13 meter
40. Gambar 4.13 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 13,5 meter
41. Gambar 4.14 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 14 meter
42. Gambar 4.15 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 14,5 meter
43. Gambar 4.16 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 15 meter
44. Gambar 4.17 Grafik tegangan maksimum pada panjang lengan 15 meter
45. Gambar 4.18 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 11 meter
46. Gambar 4.19 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 11,5
meter
47. Gambar 4.20 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 12 meter
48. Gambar 4.21 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 12,5
meter
49. Gambar 4.22 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 13 meter
50. Gambar 4.23 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 13,5
meter
51. Gambar 4.24 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 14 meter
52. Gambar 4.25 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 14,5
meter
53. Gambar 4.26 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 15 meter
54. Gambar 4.27 Grafik tegangan geser maksimum pada panjang lengan 15,5
meter
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Table 2.1 Ukuran peti kemas standar
Table 4.1 Verifikasi sudut
Table 4.2 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 200- 600 dengan panjang lengan 11 meter
Table 4.3 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 200- 600 dengan panjang lengan 11,5 meter
Table 4.4 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 12 meter
Table 4.5 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 12,5 meter
Table 4.6 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 13 meter
Table 4.7 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 13,5 meter
Table 4.8 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 14 meter
Table 4.9 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 14,5 meter
Table 4.10 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 15 meter
Table 4.11 Hasil perhitungan dengan variasi sudut 100- 600 dengan panjang lengan 15,5 meter
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
F gaya kN
A luas penampang m2
M momen Nm
I inersia m
x koordinat titik berat x
y koordinat titik berat y
N gaya normal kN
V gaya geser kN
W berat kN
m massa kg
g grafitasi 2sm
R panjang lengan m
σ tegangan normal Pa
τ tegangan geser Pa
Universitas Sumatera Utara