Materi Tower Crane

7/24/2019 Materi Tower Crane

1/34

STUDI PERBANDINGAN ANALISA DESAIN

FOUR NGLE TOWER CR NE

DENGAN

ANALISA DESAIN

TRI NGLE TOWER CR NE

MENGGUNAKAN PROGRAM ANSYS 12.0

DOSEN PEMBIMBING:

Prof. Ir. I NYOMAN SUTANTRA MSc. PhD.

OLEH:

KOMANG MULIANA PRANATHA

2106.100.043

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

2012


2/34

L T R BEL K NG

Merupakan salah satu pesawat pengangkat dan

pemindah barang / material

Biasa digunakan untuk mengangkat &

memindahkan barang / material pada ketinggian

minimal 100 ft

( 30 meter )

Selama ini digunakan Tower crane jenis Fourangle

Tower crane dimana towernya menggunakan

empat batang penopang (berbentuk segi empat)

TOWER CRANE


3/34

B GI N B GI N TOWER CR NE


4/34

PERUMUS N M S L H


5/34

B T S N M S L H

Analisa yang dilakukan hanya pada rangka - rangkapenopang Tower crane

Material elemen adalah uniform

Gaya yang diperhitungkan adalah berat rangka Tower

crane, berat counter weight, berat beban yang diangkat danmekanisme yang akan terjadi dalam penggunaannya

Pengaruh pengelasan diabaikan karena dianggap baik dankuat

Pengaruh temperatur diabaikan

Selama beban diangkat, beban dianggap stabil, tidakgoyang dan berayun

Cara membangun dan menegakkan Tower Crane tidakdiperhitungkan


6/34

TUJU N

Mengetahui respon struktur berupa tegangan pada Triangle

Tower Crane, sehingga dapat diketahui tegangan maksimal

dan daerah kritis yang terdapat pada struktur kerangka

Mengetahui defleksi maksimumyang mungkin terjadi pada

struktur kerangka pada Triangle Tower Crane

Membandingkan analisa defleksi, tegangan, dan b erat

struktur rangka yang terdapat pada Triangle Tower Crane dan

Fourangle Tower Crane


7/34

K JI N PUST K

Rinto Eko Bintoro (2101100053) berjudul:

Analisa Tegangan Pada Struktur Tower Crane Dengan

Menggunakan Ansys 8.0

Dengan menggunakan material AISI 1018 (ST 3) dengan

tensile yield strengthsebesar 370 Mpa

pembebanan maksimum 2500 kg.

dengan panjang jib 30 meter dengan pembebanan sebesar

1000 kg

defleksi maksimal sebesar 9,34 milimeter

tegangan kritis maksimal sebesar 0,194177


8/34

Observasi ke lapangan

Mencari informasi lebih detail

tentang Tower crane

METODOLOGI

Bagaimana mengetahui tegangan

maksimal dan daerah kritis yang

terdapat pada struktur kerangka Triangle

Tower CraneMengetahui defleksi maksimumyang

mungkin terjadi pada setiap bagian

bagian dari sturktur kerangka pada

Triangle Tower Crane

Membandingkan analisa pada TriangleTower Crane dan Fourangle Tower Crane


9/34

D T D T FOUR NGLE CR NE

Dari data referensi didapatkan data data teknis pada Fourangle Tower Crane

jenis Liebherr30 LC, yaitu:

Merk, model, &tahun pembuatan : Liebherr 30 LC tahun 1996/1997

Negara asal : Jerman

Panjang Jib : 30 m

Ketinggian Tower : 30 m

Tipe pengangkat : electromotor trolley Kecepatan putar Jib : 0 0,8 rpm

Kecepatan Trolley sepanjang Jib : 0,3166 0,55 m/s

Kecepatan angkat (hoisting) : 0,6667 m/s

Tower head section with slewing ring support mass : 2950 kg

Cabin + seat : 440 kg

Massa counterweight : 3900kg Berat counter jib serta peralatan di atasnya : 5390 kg

Berat Jib : 3865 kg

Berat beban angkat : 1000 kg

Berat beban angkat max : 2500 kg


10/34

G Y NGIN

dimana:

F = Gaya pada permukaan elemen sesuai arah

angin

q = Tekanan permukaan elemen pada

ketinggianA = Luasan

Cd = Koefisien drag total

h = Ketinggian (dihitung tiap-tiap kenaikan

10 meter)

ho = ketinggian referensi (10 meter)V = Kecepatan angin

= Massa jenis udara

= 1,3 kg/m3

p = Power Law Exponent

: 1/7 untuk daerah terbuka atau pantai,1/3 untuk daerah hutan dan perkotaan


11/34

N LIS TEK N N K REN PENG RUH NGIN


12/34

luasan batang batang yang mendapat

gaya angin pada arah depan pada jarak 0 -

10 meter, 10 meter - 20 meter adalah :

2 x 14 batang vertikal

A = 2 x 14 ( 78mm x 0,7m )

= 2 x 14 ( 0,078 m x 0,7m )= 1,53 m2

2 x 14 batang diagonal

A = 2 x 14 ( 38mm x 0,99m)

= 2 x 14 ( 0,038 m x 0,99m )

= 1,05 m2

1 x 14 barang horizontal

A = 1 x 14 ( 31mm x 0,86,m)

= 1 x 14 ( 0,031 m x 0,86m )

= 3,73 m2

Jadi, total luasannya adalah :

Atot = 1,53 m2 + 1,05 m2+ 3,73 m2

= 6,31 m2

Sedangkan luasan batang batang mendapat

gaya angin pada jarak 20 - 30 meter adalah


A = 2 x 14 ( 78mm x 0,7m )

= 2 x 14 ( 0,078 m x 0,7m )

= 1,53 m2

2 x 14 batang diagonal

A = 2 x 14 ( 38mm x 0,99m)

= 2 x 14 ( 0,038 m x 0,99m )

= 1,05 m2


A = 1 x 14 ( 31mm x 0,86 m)

= 1 x 14 ( 0,031 m x 0,86 m )

= 3,73 m2

Counter weight

A = 3m x 1,5 m= 4,5 m2


Atot (depan) = 1,53 m2 + 1,05 m2+ 3,73, m2

+4,5m2

= 10,81 m2


13/34

Luasan batang batang mendapat gaya angin

pada jarak 30 40 m

1 x 1 batang horizontal bawah (jib)

A = 1 x 1 ( 62mm x 30m )

= 1 x 1 ( 0,062 m x 30m )

= 1,86 m2

1 x 1 batang horizontal atas (jib)

A = 1 x 1 ( 62mm x 27m)

= 1 x 1 ( 0,062 m x 27m )

= 1,7 m2

2 x 20 batang diagonal jib

A = 2 x 20 (32mm x 1m)

= 2 x 20 (0,032 m x 1m)= 1,28 m2

1 x 1 batang horizontal counter jib

A = 1 x 1 (305mm x 9m)

= 1 x 1 (0,305 m x 9m )

= 2,705 m2

2 x 1 batang tower top

A = 2 x 1 (84mm x 6.5m)= 2 x 1 (0,084 m x 6.5m)

= 1,118m2

Counter weight

A = 3m x 1,5 m

= 4,5 m2


Atot = 1,86 m

2

+ 1,7 m

2

+ 1,28 m

2

+ 2,705 m

2

+ 1,118 m

2

+ 4,5 m

2

= 11,883 m2

Kemudian dihitung Gaya angin yang terjadi pada

Triangle Tower Crane pada jarak- jarak tertentu (untuk arah

samping):

Gaya angin pada ketinggian 0 10 meter

F= q.A. Cd

Dimana: q = 406,25 N/m2

A = luasan

Cd =2,03 (tabel)

F = 406,25 N/m2. 6,31 m2. 2,03

= 3381,2 N


F= q.A. Cd

Dimana: q = 644.8817 N/m2N/m2

A = luasan

Cd =2,03 (tabel)F = 644, 88 N/m2. 6,31 m2. 2,03

= 5367, 3 N


F= q.A. Cd

Dimana: q = 845.0341 N/m2

A = luasan

Cd =2 (tabel)

F = 845,03 N/m2.10,81 m2. 2,03

= 13860,5 N


F= q.Acj. Cd

Dimana: q = 1023.686 N/m2

Acj =luasan beban

Cd=2 (tabel)

F = 1023.69 N/m2. 11,883 m2. 2,03= 13195,88 N


14/34

luasan batang batang yang mendapat

gaya angin pada jarak 0 - 10 meter, 10meter - 20

meter arah samping adalah


A = 3 x 14 ( 78mm x 0,7m )

= 3 x 14 ( 0,078 m x 0,7m )

= 2,3 m2

1 x 14 batang diagonal belakang

A = 1 x 14 ( 38mm x 1,2m)

= 1 x 14 ( 0,038 m x 1,2m )= 0,64 m2

2 x 14 batang diagonal samping

A = 2 x 14 ( 38mm x 0,86m)

= 2 x 14 ( 0,038 m x 0,86m)

= 0,91 m2


A = 1 x 14 ( 31mm x 1m)

= 1 x 14 ( 0,031 m x 1m )

= 0,434 m2


Atot = 2,3 m2 + 0,64 m2+ 0,91 m2+ 0,434 m2

= 4,284 m2


15/34

Sedangkan luasan batang batang mendapat

gaya angin pada jarak 20 - 30 meter adalah


A = 2 x 12 ( 78mm x 0,7m )

= 2 x 12 ( 0,078 m x 0,7m )

= 1,53 m2

2 x 12 batang diagonal depan

A = 2 x 12 ( 38mm x 8,6m)

= 2 x 12 ( 0,038 m x 8,6m )

= 0,915 m2


A = 2 x 12 ( 31mm x 0,8m)

= 2 x 12 ( 0,031 m x 0,8m )

= 0,6 m2

Counter weight

A = 3m x 1,5 m= 4,5 m2


Atot (depan)= 1,53 m2 + 0,915 m2+ 0,6 m2 + 4,5m2

= 7,545 m2

luasan batang batang yang mendapat gaya angin

pada jarak 30 - 40 meter arah samping adalah

2 x 1 batang tower top

A = 2 x 1 (84mm x 6,52m)

= 2 x 1 (0,084 m x 6,52m)

= 1,1 m2

Counter weight

A = 3m x 1,5 m

= 4,5 m2


Atot

= 1,1 m2 + 4,5 m2

=5,6 m2


16/34

JarakLuas batang

(arah samping)

Luas batang

(arah depan)

Gaya Angin

(arah samping)

Gaya Angin

(arah depan)

0 10 meter 4,284 m2 6,31 m2 3381,2 N 2812,18 N

10 20 meter 4,284 m2 6,31 m2 5367, 3 N 4110,6 N

20 30 meter 7,545 m2 10,81 m2 13860,5 N 13568,9 N

30 40 meter 5,6m2 11,883 m2 13195,88 N 29914,12 N


17/34

GRAFIK GAYA ANGIN TERHADAP KETINGGIAN

Dari grafik dapat dilihat

bahwa untuk gaya angin (arah depan)

semakin tinggi terjadi peningkatan

gaya angin, sedangkan untuk arah

samping terjadi penurunan untuk

ketinggian > 30 meter. Hal ini

tergantung pada luasan batang yang

mendapat tekanan permukaan.


18/34

GAYA TROLLEY GAYA BERJALAN

Pada Tower crane, beban dapat dipindahkan dengan menggunakan tali

dari ujung tower crane menuju titik pusat atau sesuai jarak yang ditentukan. Pada

kasus ini gaya gerakan trolleydapat diabaikan dengan syarat beban yang diangkat

sesuai dengan beban yang diijinkan pada desain awal dari jib tower crane jenis

Liebherr 30 LC yang ditujukan pada tabel 2.1. Dari tabel dapat dilihat bahwa beban

maksimal yang dapat diangkat oleh Tower crane adalah sebesar 2500 kg. pada

jarak 14,0 m; 20,4 meter ; 24,7 meter ; dan 30 meter akan dijadikan variasi bebandalam perhitungan program ansys


19/34

GAYA AYUN

Gerakan yang terjadi saat jib berputar dan rangka dalam keadaan diam,

akan terjadi sudut yang besarnya tertentu terhadap sumbu vertikal. Tetapi untuk

putaran sudut yang kecil ( < 1 rpm ) tepatnya 0,8 rpm, maka gaya ayun dapat

diabaikan.


20/34

GAYA HOISTING GAYA ANGKAT

Jadi, analisa yang didapatkan adalah ketika Towercrane akan mengangkat beban sebesar 1000 kg

(10.000 N) pada jarak 30 meter dari jib maka gaya

angkatnya yang diperlukan oleh Tower crane

tersebut menjadi 11.100 N.


21/34

MOMEN DENGAN BEBAN

Dengan mengasumsikan arah positif dalah CW dengan momen pada pusat rangka (Fp):

Mfp = - Fcw(10,5m) - Fcj (4,5m) + Fj(15m) + T (30m)

= - 39.000 N (10,5m) 8.700 N (4,5) + 22.650 N (15m) + 11.100 N (30m)

= 224.100 Nm

Mencari gaya tekan yang bekerja pada sumbu pusat Tower crane:

fy= 0

- Fcw- Fcj - Fj+ Fp1 - T = 0

Fp1 = Fcw+ Fcj + Fj+ Wm

Fp1 =

39.000 N + 8700 N

+ 22.650 N + 11.100 N

Fp1 = 81.450 N


22/34

MOMEN TANPA BEBAN

fy= 0

- Fcw- Fcj - Fj+ Fp1 = 0

Fp1 = Fcw+ Fcj + Fj

Fp1 = 39.000 N + 8700 N+ 22.650 N

Fp1 = 70.350 N

Dengan mengasumsikan arah positif dalah CW dengan momen pada pusat

rangka (Fp):

MFp1= 0

MFp1 = - Fcw(10,5 m) - Fcj (4,5 m) + Fj (15 m)

MFp1 = - 39.000 N (10,5 m) - 8.700 N(4,5 m) + 22.650 N(15 m)MF 1 = -108.900 Nm


23/34

ANALISA SOFTWARE ANSYS


24/34

VON MISES STRESS

Stress Distribution

Main Menu > General Postproc > Plot Results > Countour Plot > NodalSolution > Stress > Stress Intensity


25/34

Contoh hasil: beban 1000kg + gaya angin arah depan


26/34

EFLEKSI

Defleksi

Main Menu > General Postproc > Plot result > Countour Plot > Nodal Solution > DOF

Solution >Displacement Vector Sum

Perintah ini untuk mendapatkan defleksi arah X,Y,Z dari hasil yang didapatkan

1

NODAL SOLUTION

1

NODAL SOLUTION


27/34

MN

MX

X

Y

Z

0

.004166

.008332

.012498

.016665

.020831

.024997

.029163

.033329

.037495

NODAL SOLUTION

STEP=1

SUB =1

TIME=1

USUM (AVG)

RSYS=0

DMX =.037495

SMX =.037495

MN

MX

X

Y

Z

0

.003787

.007575

.011362

.01515

.018937

.022725

.026512

.030299

.034087

NODAL SOLUTION

STEP=1

SUB =1

TIME=1

USUM (AVG)

RSYS=0

DMX =.034087

SMX =.034087

1

MN

MX

X

Y

Z

0

.003409

.006817

.010226

.013635

.017043

.020452

.023861

.027269

.030678

NODAL SOLUTION

STEP=1

SUB =1

TIME=1

USUM (AVG)

RSYS=0

DMX =.030678

SMX =.030678

1

MN

MX

X

Y

Z

0

.00303

.00606

.00909

.01212

.01515

.01818

.02121

.024239

.027269

NODAL SOLUTION

STEP=1

SUB =1

TIME=1

USUM (AVG)

RSYS=0

DMX =.027269

SMX =.027269

Contoh hasil: beban variasi


28/34

Dalam perhitungan tegangan dengan menggunakan ANSYS 11.0 ini,

digunakan variasi panjang jib dan besar pembebanan untuk mencari

Tegangan Kritis dan Defleksi Maksimum

Panjang Jib (m) Massa (kg)

30 1000

24,7 1250

20,4

1570

14 2420

Tegangan Von Mises

Dengan gaya angin

Arah Depan (Mpa)

Tegangan Von Mises

Dengan gaya angin

Arah Samping (Mpa)

172 105

172 105

172

105

174 114

Defleksi maximum

Dengan gaya angin

arah depan (mm)

Defleksi maximum

Dengan gaya angin arah

Samping (mm)

23,861 3,049

30,678 10,226

34,087

17,043

37,495 27,269


29/34

GRAFIK TEGANGAN VON MISES

Dari grafik dapat dilihat bahwa makin besar massa yang diangkat maka besar

tegangan kritis yang didapatkan akan makin besar. Nilai tegangan von mises terbesar

terdapat saat massa yang diangkat sebesar 2420 kg pada jarak 14 meter yaitu 174 MPa

arah depan dan 114 Mpa untuk arah samping

BIRU : GAYA ANGIN ARAH DEPAN

MERAH : GAYA ANGIN ARAH SAMPING


30/34

GRAFIK DEFLEKSI MAKSIMUM

BIRU : GAYA ANGIN ARAH DEPAN

MERAH : GAYA ANGIN ARAH SAMPING

Dari grafik dapat dilihat bahwa makin besar massa yang diangkat maka

besar defleksi maksimal yang mungkin terjadi akan makin besar. Nilai defleksi

maksimal terbesar terdapat saat massa yang diangkat sebesar 2420 kg pada

panjang jib sebesar 14 meter yaitu sebesar 27,637 mm pada arah angin dari bagiansamping dan 37,495 mm untuk arah angin dari depan.


31/34

BERAT STRUKTUR TOWER CRANE

Dari hasil running program Ansys

disebutkan berat tower yang terjadi sebesar

2674,5 kg (2,675 ton). Hasil ini dibandingkan

dengan berat sebenarnya:

Tower head section with slewing ring supportmass : 2950 kg

Setelah dibandingkan ternyata

massa total tower dari Triangle tower crane

lebih rendah daripada massa dari Fourangle

Tower Crane. Dengan hasil ini, dapat

diasumsikan bahwa material yang diperlukanuntuk membangun sebuah Triangle tower

crane lebih sedikit daripada material yang

dibutuhkan untuk membangun Fourangle

Tower Crane.


32/34

PERBANDINGAN TOWER CRANE


33/34

KESIMPUL N

Dari hasil analisa pada struktur Triangle Tower Crane, maka dapat diperoleh

kesimpulan sebagai berikut:

Pada struktur Fourangle Tower Crane, defleksi maksimum yang terjadi sebesar

10,966 mm sedangkan pada struktur Triangle Tower Crane didapatkan defleksi

maksimum sebesar 37,4 mm

Defleksi ijin maksimum yang didapatkan harus 37,5 mmSehingga besar defleksi yang terjadi masi dalam keadaan

aman

Pada struktur Fourangle Tower Crane, Tegangan maksimum (kritis) yang terjadi

sebesar 0.190 Mpa sedangkan pada struktur Triangle Tower Crane didapatkan

Tegangan maksimum sebesar 174 Mpa

Tegangan maksimum yang didapatkan harus 185 Mpa

Sehingga besar Tegangan maksimum yang terjadi masi dalam keadaan aman

Berat struktur rangka tower dari Triangle Tower Crane sebesar 2674,5 kg sedangkan

berat struktur rangka dari Fourangle Tower Crane sebesar 2950 kg.


34/34

TERIM K SIH

Materi Tower Crane

Documents

Transcript of Materi Tower Crane