## ANALISIS STRUKTUR PADA GIRDER OVERHEAD CRANE SWL 30 TON
Jefriansyah 1 , Ma’ruf 2
1 Alumni Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Unlam
2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Unlam Email : jefriansyah.hiqua@gmail.com

## ABSTRACT
Overhead crane is a device used to move goods. Overhead cranes are very important  during  the  production  period,  if  there  is  a  problem  in  the  overhead crane, it can disrupt the production process. Therefore, load testing was conducted to  determine  the  results  of  the  girder  deflection,  whether  large  deflection  is  still within  the  limits  that  are  allowed  or  not.  This  study  to  calculate  the  girder overhead  crane  occur  in  the  loading  variations,  and  adjust  the  properties  of  the material  used.  The  amount  of  deflection  is  calculated  using  the  equation Castigliano theorem. research on the loading of 28.7 tons, 30 tons, and 37.5 tons with  theoretical  calculations  obtained  deflection  value  calculation  results  is 6,060mm, 6,335mm, and 7.918 for the imposition of the middle girder (1/2span).
5,191mm, 5,410mm and 6,763mm for the loading side (1/3span). The simulation results  are 5,649mm, 5,834mm, and 6.898 for the imposition of the middle girder (1/2span)  and  4,986mm,  5,101mm  and  6,032mm  for  the  loading  side  (1/3span). The  results  obtained  have  great  value  below  allowable  deflection  value  is  23.75 mm.
Keywords: Girder Overhead crane, load variation, deflection.

## 1. PENDAHULUAN
Overhead crane merupakan salah satu fasilitas sebagai sarana pemindahan barang  yang  sangat  penting  untuk  berbagai  kegiatan  produksi.  Mengingat besarnya  fungsi  dan  nilai  resiko,  maka  selama  periode  produksi, crane harus diperiksa  dan  dirawat  dengan  baik.  Dengan  adanya  pemeriksaan  maka  temuan- temuan  dini  terhadap  kerusakan  atau  kemunduran  kekuatan  sebuah overhead crane dapat  ditemukan,  dan  akhirnya  untuk  dapat  direkomendasi  atau  diganti. Overhead  crane dapat  dikatakan  layak  kerja  setelah  dilakukannya  pengujian beban,  pengujian  lapangan  dan  pemeriksaan  visual.  Pengujian  beban  dilakukan untuk mengetahui hasil defleksi pada girder , apakah besar defleksi tersebut masih dalam batas yang di ijinkan atau tidak.
Pengujian  beban  dilakukan  untuk  mengetahui  hasil  defleksi  pada girder , apakah  besar  defleksi  tersebut  masih  dalam  batas  yang  di  ijinkan  atau  tidak. Pengujian  uji  beban  statis  dilakukan  dengan  besar  beban  0  s/d  SWL  maximum, sedangkan pengujian beban dinamis dilakukan pada beban 100% - 125% X SWL maksimum.  Teknik  yang  di  terapkan  pada  penelitian  ini  menggunakan perhitungan  teoritis  dangan  metode  castigliano  dan  simulasi  menggunakan autodesk  inventor  2014,  bagaimana  hasil  perhitungan  pada girder  overhead crnare sebagai  bagian  dari  analisa  struktur  dengan  variasi  pembebanan,  dan menyesuaikan dengan sifat material yang digunakan.

## 2. KAJIAN PUSTAKA
Pesawat  angkat  adalah  seperangkat  alat  yang  digunakan  untuk mengangkat, memindahkan serta menurunkan suatu benda ke tempat lain dengan jangkauan operasi terbatas. Crane termasuk salah satu dari  jenis pesawat angkat , Crane adalah gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah untuk mengangkat atau  sekaligus  memindahkan  muatan  yang  dapat  digantung  bebas  atau  dikaitkan pada crane . Overhead crane sendiri adalah salah satu jenis dari crane .
Overhead  crane adalah  pesawat  atau  alat  yang  digunakan  untuk memindahkan,  mengangkat  muatan  baik  bahan  atau  barang  atau  orang  secara vertikal  dan  atau  horizontal  dalam  jarak  yang  ditentukan  atau  dapat  juga didefinisikan sebagai suat alat yang dikonstruksi atau dibuat secara khusus untuk mengangkat  naik  dan  menurunkan  barang.  Salah  satu  komponen  overhead  crane yaitu  girder, girder adalah  satu  konstruksi  dimana trolly menggantung  dan bergerak.
Gambar 1.  Overhead Crane
Komponen-  komponen  dasar overhead crane terdiri dari  beberapa  bagian seperti ditampilkan pada gambar 2.
Gambar 2.  Bagian overhead crane
Penjelasan :
1. wheel /roda adalah landasan atau penggantung untuk gerakan transversal
2. girder adalah satu konstruksi dimana trolly menggantung dan bergerak
3. trolly adalah gabungan hoist drum dan hook , terletak pada girder
4. girder joint/bogie adalah ujung ujung ginder termasuk roda
5. hook block adalah hook,block , dan wire rope
6. railling adalah tempat operator dan crane berjalan/ bergerak.
7. Electric control adalah tempat kendali dan pendistribusian arus listrik
8. Electric motor adalah sumber tenaga penggerak peralatan crane
9. Cabin operator adalah tempat operator mengontrol operasi crane
10. Whell drive shaft adalah poros penghubung putaran dari motor kesistem
Mekanisme gerakan pesawat angkat diperoleh dengan memanfaatkan kerja mekanik melalui beberapa komponen transmisi yang telah direncanakannya.
Ada beberapa macam mekanisme gerakan yang dimiliki oleh pesawat angkat jenis overhead crane , adalah :
a. Hoisting mechanism
Peralatan ini berfungsi untuk melakukan gerakan tegak lurus, menaikkan, menggantung  sementara  dan  menurunkan  beban,  pada  umumnya  terdiri  dari motor listrik atau dapat juga pocket , rem pengaman, tali baja atau dapat juga rantai mata  dan  alat  bantu  pengangkat  beban. Housting  mechanism ditampilkan  pada gambar 3
Gambar 3. Hoisting mechanism
b. Travelling mechanism
Peralatan  ini  berfungsi  untuk  melakukan  gerakan  lurus  datar  sepanjang lintasan rails ( rail  travelling  mechanism )  atau  permukaan  tanah    ( trackless travelling  mechanism ),  pada  umumnya  terdiri  dari  motor  listrik  atau  dapat  juga secara  manual,  komponen  tranmisi,  roda,  rem  pengaman, sprocket dan  rantai mata. Travelling mechanism ditampilkan pada gambar 4
Gambar 4. Travelling mechanism
c. Transversing mechanism
Peralatan  ini  berfungsi  untuk  melakukan  gerakan  merubah  jarak  jangkau ( outreach )  kearah  horizontal  dengan  menggunakan trolley yang  berjalan sepanjang  lintasan rail pada girder, pada umumnya terdiri dari  motor listrik atau dapat  juga  secara  manual,  komponen  transmisi,  drum  atau  dapat  juga  sprocket, rantai  mata,  rem  pengaman,  roda  untuk  berjalan  rails. Traversing  mechanism ditampilkan pada gambar 5 ( PT. Pertamina (Persero) RU V Balikpapan )

## Gambar 5. Traversing mechanism
Pengujian  beban  merupakan  pengujian  yang  sangat  penting  dalam pengujian crane.  Sebab, pada testing  ini crane  akan diuji keseluruhan  fungsi alat dan  unjuk  kerja  pengangkatan  pada  semua  kondisi  operasi  dengan  beban  yang mendekati, sama atau bahkan melebihi kapasitas maksimumnya. Pengujian beban pada overhead crane  SWL 30 Ton dilakukan dengan beban tidak lebih dari 100 % rated  load dan  diuji  kesemua  arah  serta  fungsi.  Pengujian over  load dilakukan dengan  beban  tidak  lebih  dari  125%  dari  rated  load.  Menurut  C.alkin  (2005) perhitungan  desain  konvensional  yang  diusulkan  dan  standar  DIN  dilakukan untuk  memverifikasi  tingkat  stres  dan  defleksi,  sebagai  hasil  untuk  desain overhead crane dapat diusulkan.
Defleksi  merupakan  perubahan  bentuk  pada  balok  dalam  arah  y  akibat adanya  pembebanan  vertikal  yang  diberikan  pada  balok  atau  batang.  Defleksi diukur  dari  permukaan  netral  awal  ke  posisi  netral  setelah  terjadi  deformasi. Konfigurasi  yang  diasumsikan  dengan  deformasi  permukaan  netral  dikenal sebagai kurva elastis dari balok. Gambar 6 (a) memperlihatkan balok pada posisi awal sebelum terjadi deformasi dan gambar 6 (b) adalah balok dalam konfigurasi terdeformasi yang diasumsikan akibat pembebanan.
Gambar 6.  Defleksi pada balok
(a) (b)
Jarak  perpindahan  Y  didefinisikan  sebagai  defleksi  balok.  Hal  hal  yang mempengaruhi  defleksi  yaitu  :  Kekakuan  batang  ,Semakin  kaku  suatu  batang maka  lendutan  batang  yang  akan  terjadi  pada  batang  akan  semakin  kecil.  Besar kecilnya  gaya  yang  diberikan,  Besar  kecil  gaya  yang  diberikan  pada  batang berbanding lurus dengan besarnya defleksi yang terjadi, dengan kata lain semakin besar  beban  yang  dialami  batang  maka  defleksi  yang  terjadipun  semakin  besar. Jenis  tumpuan  yang  diberikan,  Jumlah  reaksi  dan  arah  pada  tiap  jenis  tumpuan berbeda-beda,  jika  karena  itu  besarnya  defleksi  pada  penggunaan  yang  berbeda- beda tidaklah sama, semakin banyak reaksi dari tumpuan yang melawan gaya dari beban maka defleksi yang terjadi pada tumpuan rol lebih besar dari tumpuan pin (pasak) dan defleksi yang terjadi pada tumpuan pin lebih besar dari tumpuan jepit. Jenis  beban  yang  terjadi  pada  batang  ,  beban  terdistribusi  merata  dengan  beban titik,  keduanya  memiliki  kurva  defleksi  yang  berbeda-beda.  Pada  beban terdistribusi merata slope yang terjadi pada bagian batang yang paling dekat lebih besar  dari slope titik,  ini  karena  sepanjang  batang  mengalami  beban  sedangkan pada beban titik hanya terjadi pada beban titik tertentu saja.
Pada  kasus  girder  overhead  crane  (misalnya)  yang  ditumpu  kedua ujungnya  (posisi  horizontal),  jika  diberikan  beban  pada  girder  maka  girder tersebut  akan  mengalami  defleksi.  Besar  defleksi  yang  terjadi  dapat  ditentukan dengan menggunakan metode metode yang ada.
Teorema Castigliano dapat digunakan untuk mencari defleksi : Teorema Castigliano dapat digunakan untuk mencari defleksi
(1)
Metode  ini  sering  disebut  sebagai  metode  penurunan  parsiil  (Partial  Deriative). Usaha-usaha  luar  W  yang  bekerja  pada  balok  adalah  sama  dengan  usaha  dalam yang tersimpan dalam balok  2 1 Sdl atau :
  2 1 W Sdl (2) Subtitusikan dA I My S  dan dx E I My dL 1  ke  dalam  persamaan  diatas,
sehingga:               dx E I My dA I My W 1 2 1 dP dW   1
dx EI M W dx EI M dA y W L A L 2 0 2 1 2 2 2 0 0 2 1      (3) Subtitusikan persamaan (3) ke dalam persamaan (1), diperoleh : dx EI dP dM M dP dx EI M d dP dW L L 0 2 0 2 1 1       Persamaan defleksi:   1 dx EI dP dM M L 0  (4)
Dimana : M adalah Momen (Nm)
E adalah Modulus Elastis (N/mm 2)
I adalah momen Inersia (mm 4)
Program  autodesk  inventor  2014,  Program  komputer  ini  dapat  digunakan untuk  menganalisa  masalah  struktur  khususnya  defleksi  pada  girder  overhead crane. Urutan Kerjanya adalah sebagai berikut:
1. Membuat sebuah model/part yang akan dianalisa.
2. Memilih material untuk model/part
3. Mengatur kekerasan/kehalusan mesh
4. Membei beban (load), beban dapat berupa:
i)    gaya (Force)
ii)   moment iii)  bearing load pada permukaan silindris. iv)  bearng load pada permukaan silindris.
v)   beban karna gravitasi (Body Load)
5. memberi tumpuan (constraint), dapat berupa:
i)   fixed constraint
ii)  pin constrain
iii) frictionless constraint
6. menjalankan analisa tegangan
7. menvisualisasikan hasil dan simulasi
8. membuat laporan dalam bentuk file doc

## 3. METODE PENELITIAN
Pada penulisan penelitian  ini  metode pengumpulan data  yang digunakan adalah dengan  menggunakan penelusuran  literatur, wawancara dan dokumentasi. Metode  literatur  menggunakan  cara  mengumpulkan  data  tertulis  yang  berkaitan dengan  masalah  penulisan  dan  juga  jurnal  dari  penelitian  sebelumnya  dalam  hal analisa  stuktur  pada  girder  overhead  crane.  Interview  dengan  cara  melakukan tanya  jawab  dengan Engineer untuk  memperoleh  informasi  yang  berhubungan analisa  struktur.  Dokumentasi  dilakukan  untuk  mengumpulkan  gambar  girder overhead crane.
Setelah  melakukan  pengumpulan  data,  dilakukan  perhitungan  defleksi dengan  menggunakan  teori  castigliano  dan  simulasi  menggunakan  autodesk inventor 2014, kemudian  membandingkan  hasil perhitungan teoritis dan simulasi dengan  nilai  defleksi  yang  di  ijinkan  yaitu  23,75  cm.  Variabel  dalam  penelitian terdiri  dari  variabel  bebas  dan  variabel  terikat.  Variabel  bebas  adalah  Pengaruh pembebanan 28,7 ton, 30 ton dan 37,5 ton pada  girder overhead crane. Variabel terikat adalah besar nilai defleksi pada girder overhead crane.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Overhead  crane  mengalami  pembebanan  pada  bagian  tengah  girder,  nilai pembebanan  yang  diberikan  adalah  adalah  sebesar  281260  N,  294000  N,  dan 367500 N. Pada gambar 7 merupakan gambar komponen Girder Overhead Crane yang  akan  dianalisa  dengan  menggunakan  software  Autodesk  Inventor  2014, analisa yang akan dilakukan adalah berupa uji pembebanan pada Girder.
Gambar 7. komponen Girder Overhead Crane
Tabel 1.   Hasil Perhitungan Defleksi No Letak pembebanan Beban (Ton) Defleksi yang di ijinkan (mm) Defleksi (Teori castigliano) (mm) 1 Bagian tengan girder (1/2span) 28,7 23,75 6,060 2 30 6,335 3 37,5 7,918 4 Bagian samping girder (1/3span) 28,7 5,191 5 30 5,410 6 37,5 6,763 Tabel 2.  Hasil Simulasi Defleksi No Letak pembe- banan Beban (Ton) Hasil simulasi Defleksi yang di ijinkan (mm) Defleksi (Simulasi) (mm) 1 Bagian tengan
girder (1/2span) 28,7 23,75 6,059 2
30 6,318
Tabel 2 (Lanjutan).   Hasil Simulasi Defleksi
No Letak pembe- banan Beban (Ton) Hasil simulasi Defleksi yang di ijinkan (mm) Defleksi (Simulasi) (mm) 3 37,5 7,773 4 Bagian samping
girder
(1/3span) 28,7
5,369 5
30 5,526
6
37,5 6,745
Dari  hasil  perhitungan  perhitungan  teoritis  dan  simulasi  menggunakan autodesk inventor 2014 didapat nilai defleksi yang terjadi pada komponen girder . Pada saat girder dipengaruhi gaya dengan variasi pembebanan didapatkan nilai :
 Pembebanan pada bagian tengah girder dengan beban 28,7 Ton, 30 Ton dan 37,5 Ton, masing-masing nilai defleksinya yaitu :
(teoritis) : 6,060 mm, 6,335 mm dan 7,918 mm Defleksi simulasi : 6,059 mm, 6,318 mm dan 7,773 mm
Persen  galat  hasil  perhitungan  teortis  dengan  hasil  simulasi  dapat  dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
selisih =
Tabel  3.    Perbandingan  Hasil  Perhitungan  Defleksi  Menggunakan  Teori
Castigliano dengan hasil simulasi No Letak pembebanan Beban (Ton) Defleksi yang di ijinkan (mm) Defleksi (Teori castigliano) (mm) Defleksi (simulasi) (mm) Persen galat ( ) 1 Bagian tengan girder (1/2span) 28,7 23,75 6,060 6,059 0,00016 2 30 6,335 6,318 0,00269 3 37,5 7,918 7,773 0,01865 4 Bagian samping girder (1/3span) 28,7 5,191 5,369 0,03315 5 30 5,410 5,526 0,02099 6 37,5 6,763 6,745 0,00266
28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 7.8 8 Beban (Ton) D e fl e k s i (m m ) Perbandingan Beban Terhadap Defleksi Pada Bagian Tengah Girder (1/2Span) Perhitungan Teoritis Simulasi
Gambar 8.  Grafik perbandingan defleksi terhadap pembebanan pada bagian tengah girder
28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 Beban (Ton) D e fl e k s i (m m ) Perbandingan Beban Terhadap Defleksi Pada Bagian Samping Girder (1/3Span) Perhitungan Teoritis Simulasi
Grafik 9.  Grafik perbandingan defleksi terhadap pembebanan pada bagian
samping girder (1/3 span) 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 Beban (Ton) P e rs e n G a la t (% ) Perbandingan Beban Terhadap Persen Galat 1/2Span 1/3Span
Grafik 10. Grafik perbandingan pembebanan terhadap persen galat hasil perhitungan dan simulasi
Pada  tabel  l  dan  tabel  2  memperlihatkan  hasil  defleksi  terhadap pembebanan  pada  bagian  tengah  girder  (1/2  span)  dan  samping  girder  (1/3 span).Berdasarkan hasil perhitungan teoritis  pada bagian tengah girder (1/2 span) dengan beban 28,7 ton, 30 ton dan 37,5 ton didapatkan besar  nilai defleksi (teori) masing masing yaitu 6,060 mm, 6,335 mm dan 7,918 mm dan besar  nilai defleksi (simulasi)  masing  masing  yaitu  6,059  mm,  6,318  mm  dan  7,773  mm.  Dan  pada bagian  samping  girder  (1/3  span)  dengan  beban  28,7  ton,  30  ton  dan  37,5  ton didapatkan besar  nilai defleksi (teori)  masing masing yaitu 5,191 mm, 5,410 mm dan 6,763 mm dan besar  nilai defleksi (simulasi) masing masing yaitu 5,369 mm, 5,526  mm  dan  6,745  mm.    semakin  besar  beban  yang  dialami  batang  maka defleksi yang terjadipun semakin besar.
Hasil  pembebanan  ini  memiliki  persentase  selisih  antaran  nilai  defleksi hasil  perhitungan  dengan  hasil  simulasi  yang  sangat  kecil  mendekati  angka  nol, maka  dapat  diartikan  tidak  ada  galat  antara  pehitungan  dengan  simulasi.  Untuk pembebanan  bagian  tengah  girder  (1/2  span)  didapatkan  nilai  persen  galat  pada beban 28,7 ton, 30 ton dan 37,5 ton  masing  masing  yaitu 0,00016  , 0,00269 dan 0,01865 . Dan pada bagian samping girder (1/3 span) didapatkan nilai persen galat pada beban 28,7 ton, 30 ton dan 37,5 ton  masing  masing  yaitu 0,03315   , 0,02099  dan 0,00266 .

## 5. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  perhitungan  teoritis  menggunakan  teori  castigliano  dan simulasi  dengan  autodesk  inventor  2014  yang  dilakukan,  maka  dapat  ditarik kesimpulan akibat pembebanan yang diberikan adalah sebagai berikut :
1.  Hasil  perhitungan  teoritis  dengan  menggunakan  teori  castigliano  sebagai berikut :
a. pembebanan pada  bagian tengah girder dengan beban 28,7 ton, 30 ton, dan 37,5 ton besar nilai defleksi masing masing yaitu 6,060 mm, 6,335 mm dan 7,918 mm.
b.  pembebanan  pada  bagian  samping    girder  dengan  beban  28,7  ton,  30  ton, dan 37,5 ton besar nilai defleksi masing masing yaitu 5,191 mm, 5,410 mm dan 6,763 mm.
2.  Hasil simulasi dengan menggunakan Autodesk Inventor 2014 sebagai berikut : a. pembebanan pada  bagian tengah girder dengan beban 28,7 ton, 30 ton, dan 37,5 ton besar nilai defleksi masing masing yaitu 6,059 mm, 6,318 mm dan 7,773 mm.
b.  pembebanan  pada  bagian  samping    girder  dengan  beban  28,7  ton,  30  ton, dan 37,5 ton besar nilai defleksi masing masing yaitu 5,369 mm, 5,526 mm dan 6,745 mm.
3.  Perbandingkan  hasil  perhitungan  teoritis  dengan  hasil  simulasi    menggunakan Software Autodesk Inventor 2014 sebagai berikut :
a. pembebanan pada  bagian tengah girder dengan beban 28,7 ton, 30 ton, dan 37,5 ton besar persen galat  hasil perhitungan teoritis dengan  hasil simulasi masing masing yaitu 0,00016%,0,00269%dan 0,01865%.
b.  pembebanan  pada  bagian  samping    girder  dengan  beban  28,7  ton,  30  ton, dan  37,5  ton  besar  persen  galat  hasil  perhitungan  teoritis  dengan  hasil simulasi masing masing yaitu 0,03315%,0,02099% dan 0,00266%.
c.  Defleksi  yang diizinkan pada overhead crane t-32-01 SWL 30 Ton  adalah 23,75  mm.  Pada  hasil  perhitungan  teoritis  dan  simulasi  didapatkan  nilai defleksi  yang  lebih  kecil  dibandingkan  defleksi  yang  di  izinkan,  sehingga girder  masih  amam  untuk  mengangkat  beban  baik  pada  kurang  dari 100%SWL, 100% SWL dan 125% SWL.

## DAFTAR PUSTAKA
API RP 2D, 2003. Operation and Maintenance of Offshore 5 th Edition , American Petroleum Institute
ASME  B30.2-2005,  2010. Overhead  Crane  and  Gantry  Crane .  New  York:  The American Sosiety of Mechanical Engineers .
C. Alkin, C. E. Imrak, H. Kocabas . Solid Modeling and Finite Element Analysis of an Overhead Crane Bridge . Journal Czech Technical University in Prague .
Erik  Oberg,  Franklin  D  Jones,  Holbrook  L.  Horton,  and  Henry  H  ryffel.  2000. Machinery’s Handbook . New York : Industrial Press Inc
Herbert Morris. 1982. Operation, Manual & Maintenance Book . Loughborough,
UK.
Pinem, Daud. 2010. Mekanika Kekuatan Lanjut . Rekayasa Sains, Bandung.