## PERANCANGAN RANGKA PADA ALAT PENYIMPANAN BARANG

## Muhammad Yunus
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Riau Jalan Tuanku Tambusai Ujung, Kecamatan Tampan, Kelurahan Delima, Kota Pekanbaru, Riau 28291
E-mail: muhammadnoe8@gmail.com

## Abstract
Currently, the development of universities in Indonesia is very fast both in quality and infrastructure. To help  increase  the  security  of  important  items  being  carried,  goods  storage  devices  are  needed.  Storage tools are designed to help put things in so that they are comfortable and not afraid of loss. The design of the frame on the goods storage device by calculating the strength of the welded joint on the frame. The storage frame for the goods is designed in three levels with a size of 162 cm (length), 56 cm (width), and 168 cm (height). By using NDT analysis and the frame material used is rectangular perforated iron with a size of 30 x 30 x 1 mm. All loads on the frame including the cover plate of the frame are assumed to be 100 kg. Then the theoretical calculation is obtained the weld strength is 0,047N/ 𝑚𝑚 2 . The calculation result is still below the safety figure.
Keywords: Frame, Size Of Frame, Strength Of Frame Connection, Welding, The Strength OF The Welding joint

## Abstrak
Saat  ini  perkembangan  Universitas  di  Indonesia  sangat  pesat  baik  secara  kualitas  maupun infrastuktur.  Untuk  membantu  meningkatkan  keamanan  barang  penting  yang  dibawa  maka  dibutuhkan alat  penyimpanan  barang.  Alat  penyimpanan  barang  dirancang  untuk  membantu  meletakan  barang sehingga  membuat  kenyamanan  dan  tidak  takut  terja  dikehilangan.  Perancangan  rangka  pada  alat penyimpanan  barang  dengan  menghitung  kekuatan  sambungan  las  pada  rangka.  Rangka  penyimpanan barang tersebut didesain tiga tingkat dengan ukuran 162 cm (panjang), 56 cm (lebar), dan 168 cm (tinggi). Dengan menggunakan analisa NDT dan material rangka yang digunakan adalah besi segiempat berlubang dengan  ukuran  30  x  30  x  1  mm.  Semua  beban  pada  rangka  termasuk  plat  penutup  rangka  diasumsikan ialah  100  kg.  Maka  perhitungan  yang  dilakukan  secara  teoritis  didapatkan  kekuatan  lasnnya 0,047N/ 𝑚𝑚 2 . . Hasil perhitungan tersebut masih dibawah angka keamanan..
Kata kunci: Rangka, Ukuran Rangka, Kekuatan Sambungan Rangka, Pengelasan, Kekuatan Sambungan Pengelasan
1. Pendahuluan
Universitas Muhammadiyah Riau merupakan  suatu  lembaga  pendidikan  yang perkembangannya  cukup  pesat  baik  secara kualitas maupun infrastruktur. Dengan perkembangannya  yang  cukup  pesat  tentunya Universitas  Muhammadiyah  Riau  memberi kenyamanan  dan  dukungan  fasilitas  didalam kampus untuk mendorong terciptanya lingkungan  kampus  yang  kondusif,  salah  satu fasilitas yang ada di Universitas Muhammadiyah  Riau  adalah  Masjid  Baitul Hikmah.  Pada  saat  adzan  berkumandang
mahasiswa  dan  dosen  melaksanakan  sholat berjamaah  di  Masjid  Baitul  Hikmah.  Barang atau tas yang dibawa oleh mahasiswa dan dosen selalu terbengkalai dan tidak ada yang menjaga, sehingga  membuat  ketidaknyamanan  dalam mengerjakan  ibadah  di  Masjid  Baitul  Hikmah. Untuk  memberikan  keamanan  barang  bawaan, maka dibutuhkan lemari penitipan barang.
Dengan  memanfaatkan  kemajuan  teknologi saat  ini,  box  atau  kotak  penyimpanan  barang, akan  dibuat  bagian lock kotak  penyimpanan barang  terbuka  secara  otomatis  dengan  system Radio Frequency
Identification (RFID)
menggunakan  kartu.  Penyimpanan  barang
otomatis akan dibuat menggunakan
Programable  Logic  Controller (PLC)  dan  tuas pengunci  pintu  untuk  membuka  pintu  kotak penyimpanan  barang.  Dengan  adanya  kotak penyimpanan  barang  otomatis  ini  semua  akan bisa  ikut  melaksanakan  sholat  berjamaah dengan tenang.
Dalam  pembuatan  alat  penyimpanan  barang tersebut memerlukan pembuatan rangka. Dalam pembuatan  rangka  ( frame )  harus  melakukan beberapa  penelitian,  untuk  menentukan  bahan, menentukan  ukuran  rangka  ( frame ),  juga mengukur  kekuatan  rangka  yang  akan  dibuat. Oleh  sebab  itu,  maka  dibutuhkan  suatu perancangan, yaitu :
1. Bagaimana bentuk rangka untuk penyimpan barang tersebut?
2. Bagaimana  proses  pembuatan  rangka penyimpanan barang?
3. Bagaimana  hasil  perhitungan  kekuatan rangka dari hasil pengujian teoristis?
4. Bagaimana  hasil  perhitungan  kekuatan sambungan las secara teoristis ?
Berdasarkan dengan rumusan masalah, maka tujuan  dari  perancangan  rangka  pada  alat penyimpanan barang
adalah
untuk meningkatkan fasilitas kampus dan memberikan keamanan barang yang dibawa dengan melakukan  pembuatan  rangka  dengan  baik. menghitung  dan  mengetahui  hasil  pengujian kekuatan  rangka  dan  sambungan  las  secara teoristis.

## 2. Metodologi
Perancangan  rangka  merupakan  salah  satu hal  yang  penting  dalam  proses  perancangan secara  keseluruhan,  karena  rangka  merupakan landasan utama dalam menaruh seluruh komponen  mesin.  Pembuatan  rangka  pada  alat penyimpanan  barang  dirancang  sesuai  dengan ukuran barang yang akan diletakkan pada lemari penyimpanan barang tersebut. pembuatan rangka  penyimpanan  barang  didesain  untuk mengejar  efisiensi  tempat  untuk  komponen  – komponen seperti tas, laptop dan lain-lainnya.
Dalam  pembuatan  rangka  penyimpanan barang  ini  ada  beberapa  faktor  yang  menjadi pertimbangan,  yaitu:  rangka  dapat  menopang semua beban komponen-komponen serta muatan  didalamnya,  rangka  tidak  cepat  terjadi kerusakan, ukuran rangka perkotak seukuran tas yang  di  asumsikan  50  cm.  Kemudian  setelah melakukan  desain  dari  rangka  tersebut  barulah dilakukan pemilihan bahan yang akan digunakan.  Pemilihan  bahan  untuk  membuat
rangka penyimpanan barang ini yaitu menggunakan  jenis  bahan  besi  ( iron ),  karena jenis dan ukuran bahan ini sesuai dengan desain yang  akan  dibuat,  bahan  ringan  serta    tidak menimbukan  tonjolan    pada  saat    komponen dipasangkan baut pengikat.
Pengukuran  bahan  dilakukan  sebelum memotong  besi  sesuai  bentuk  yang  telah  di tentukan. Adapun beberapa alat yang digunakan pada proses pengukuran dan pemotongan, yaitu :
a. Gerinda Potong
b. Penggaris
c. Kapur
d. Ear plug
e. Sarung Tangan
f. Kaca mata
g. Masker
Selanjutnya proses pengelasan bahan menggunakan mesin las listrik dengan elektroda yang  digunakan  berukuran  2,6mm  x  350mm. Alasan  pemilihan  penyambungan  dengan  las listrik  yaitu  untuk  mendapatkan  sambungan yang  kuat,  karena  rangka  penyimpanan  barang ini  harus  mampu  menerima  beban  yang  cukup berat.  Adapun  alat  yang  diperlukan  dalam pengelasan, yaitu:
a. Kawat las
b. Mesin las
c. Masker
d. Kaca mata las
e. Sarung tangan
f. Palu
g. Penggaris
Untuk  memastikan  bahwa  rangka  yang dirancang  aman  dan  layak  digunakan,  maka diperlukan  suatu  rencana  pengujian  yang bertujuan untuk mengetahui layak atau tidaknya hasil  dari  pembuatan  rangka  tersebut.  Adapun pengujiannnya sebagai berikut :
1. Pengujian kelayakan alat, Pengujian dilakukan dengan cara di uji secara teoritis berdasarkan data yang sudah ada, dalam menguji kekuatan bahan ini mengguakan teori uji ketahanan bengkok.
2. Pengujian  kelayakan  sambungan  las,
Penyambungan bahan untuk pembuatan  rangka  ini  menggunakan sambungan las listrik, karena sambungannya  lebih  kuat  dari  pada sambungan  lainnya.  Jenis  sambungan las yang dipakai yaitu jenis sambungan las ujung. 3. Pengujian hasil pengelasan menggunakan petrant liquid, Pengujian ini
dilakukan dengan cara
menyemprotkan  cairan penetran ke
bagian  yang  sudah  di  las  agar mengetahui kualitas pengelasan.

## 3.    Hasil Dan Pembahasan
Perancangan  rangka  untuk  penyimpanan barang dengan mengunakan bahan besi segiempat  berlubang  30  mm  x  30  mm  dengan tebal  1  mm.  Untuk  melakukan  proses  desain menggunakan Software  Autocad sesuai  dengan perhitungan  ukuran  dan  model  yang  sudah ditentukan seperti gambar dibawah ini :

## Gambar 1 . Desain Rancangan Pembuatan angka
Rencana  rangka  yang  akan  dibuat  ada beberapa  bagian  yaitu  rangka  bagian  atas, rangka bagian tengah dan rangka bagian bawah yang  memiliki  3  ruang  yang  berbentuk  kotak dengan masing-masing memiliki ruang berukuran  50  cm  dan  setiap  bagian-bagian rangka kotak tersebut akan disatukan menggunakan  baut  sebagai  pengikat.  Adapaun proses yang dilakukan dalam pembuatan rangka ini yaitu :
1. Proses pemotongan bahan
Proses  pemotongan  bahan  dilakukan menggunakan gerinda potong dan mesin potong besi.  Besi  dipotong  menggunakan  gerinda tangan  setelah  sebelumnya  sudah  dilakukan pengukuran  sesuai  desain.  Untuk  mendapatkan hasil  yang  baik,  maka  pengerjaan  dilakukan melalui beberapa tahap, yaitu :
a. Mengukur besi yang akan di
potong dengan memberikan garis b. Merapikan hasil pemotongan c. Mempersiapkan besi yang sudah dipotong disusun sesuai rancangan
d. Membersihkan permukaan yang akan di las

## Gambar 2. Proses Pemotongan Rangka
2. Proses pengelasan
Proses  pengelasan  dilakukan  dengan beberapa  tahap  bagian  rangka  yaitu  meliputi pengelasan  rangka  kotak  bagian  atas,  rangka bagian  tengah,  rangka  bagian  bawah.  Metode pengelasanya  menggunakan  las  listrik,  karena pengelasan  ini  cukup  kuat  untuk  pengelasan rangka.  Setelah  semua  bagian-bagian  rangka  di las,  tahap  selanjutnya  adalah  proses  perapian bagian-bagian  pengelasan  yang  kurang  rapi dengan  menggunakan  gerinda  penghalus  dan sikat baja.
Gambar 3. Proses Pengelasan
3. Proses finishing
Dalam  proses finishing ada  beberapa tahap pengerjaan, yaitu tahap penghalusan hasil pengelasan, pendempulan rangka, pengamplasan dan pengecatan rangka.
Penghalusan  hasil  pengelasan  bertujuan  untuk membersihkan permukaan lasan dari kerak yang dihasilkan  saat  proses  pengelasan.  Proses  ini dilakukan  menggunakan  palu  kerak,  gerinda penghalus  dan  sikat  baja.  Proses  pendempulan dan  pengamplasan  rangka  ini  bertujuan  untuk menutup lubang-lubang dan
juga
menghilangkan  karat  pada  hasil  pengelasan. Selanjutnya  proses  pengecatan  ini  bertujuan untuk  melindungi  rangka  dari  karat  supaya rangka  dapat  bertahan  lama.  Proses  pengecatan ini  menggunakan  cat  berwarna  abu-abu  dan metode pengecatanya menggunakan spray.
4. Proses analisa dan pengujian
Ada  beberapa  tahapan  pengujian  dan menganalisa bentuk rangka tersebut, yaitu :
1. Pengujian  pengelasan  menggunakan petrant liquid, Analisa  ini  dilakukan  dengan  cara menyemprotkan  cairan  penetran  ke  bagian yang  sudah  di  las  agar  mengetahui  kualitas pengelasan.
2. Pengujian kelayakan rangka, Pengujian  ini  dilakukan  dengan  cara  di  uji secara  teoritis  berdasarkan  data  yang  sudah ada,untuk  mengetahui  kekuatan  bahan  yang digunakan.  Dalam  menguji  kekuatan  bahan  ini mengguakan  teori  uji  ketahanan  bengkok,  dan setelah  dihitung  secara  teoritis  bahan  yang digunakan  layak  untuk  pembuatan  rangka penyimpanan  barang  tersebut  yaitu  menghitung tegangan  pada  rangka,  Tegangan  yang  terjadi pada  rangka  adalah  tegangan  bengkok.  Rumus mencari tegangan bengkok : 𝜎 𝑏 = 𝑀𝑏 𝑊𝑏 𝑀 𝑏 = 𝑓.𝐼 2
f: beban komponen-komponen yang di terima  oleh  rangka  sekitar  (f  =  100  kg),  karena beban  rangka  ditahan  oleh  60  potong  rangka maka f = 100: 60 = 1,6 kg, l panjang rangka (l = 1620 mm
𝑀 𝑏 = 𝑓.𝐼 2 𝑀 𝑏 = 1,6.1620
2 = 1296 kg.mm Jadi,  momen bengkok yang  terjadi  pada  rangka yaitu 1296 kg.mm. momen bengkok ini sebagai dasar  untuk  menentukan  tegangan  bengkok yang terjadi pada rangka.
Setelah  momen  bengkok  maksimal  sudah diketahui  kemudian  mencari  momen  tahanan bengkok  untuk  bahan  yang  digunakan  untuk membuat  rangka.  Bahan  yang  digunakan  untuk membuat  rangka  yaitu  baja  karbon  dengan ukuran  30  x  30  x  1mm.  Berikut  adalah penghitungan  untuk  mencari  momen  tahanan bengkok untu penampang segiempat berlubang:
Wb = 1 6 (b.h 3 −b1.h1 3 ) ℎ Wb = 1 6 (30.30 3 −28.28 3 ) 30 = 1085,2 𝑚𝑚 3
Setelah  mencari  momen  tahanan  bengkok kemudian  menghitung  tegangan  bengkok  yang terjadi pada rangka
𝜎 𝑏 = 𝑀𝑏 𝑊𝑏 𝜎 𝑏 = 1296 1085,2
= 1,19 kg/ 𝑚𝑚 2 = 11,9N/ 𝑚𝑚 2
Jika  1kg/mm2  =  10  N/ 𝑚𝑚 2 ,  maka σ 𝑏 = 1,19 kg/ 𝑚𝑚 2 x  10  =  11,9  N/ 𝑚𝑚 2 .  Kemudian bahan  yang  digunakan  untuk  membuat  rangka lemari  yaitu  baja  ST  37,  dengan σ 𝑏 =  360 N/ 𝑚𝑚 2 ,  faktor  keamanan  (sf)  yang  dipakai untuk menahan beban yaitu 5-10N/ 𝑚𝑚 2 . Tegangan bengkok yang di izinkan
σ 𝑏 ijin = σ 𝑏 𝑠𝑓 = 360 10 = 36 N/ 𝑚𝑚 2
Sehingga  di  dapat  σ 𝑏 <σ 𝑏 ijin  (rangka  aman untuk  menopang  beban  komonen-  komponen rangka).
3. Pengujian kelayakan sambungan las Penyambungan  bahan  untuk  pembuatan rangka  ini  menggunakan  sambungan  las  busur listrik,  karena  sambungan  ini  lebih  kuat daripada  sambungan  baut.  Setelah  proses penghitungan  sambungan  las  ini  dilakukan maka  sambungan  las  tersebut  bisa  dikatakan layak.
Sambungan  las  yang  digunakan  yaitu  jenis sambungan  las  ujung  dengan  ujung  segiempat. Penghitungan  las  pada  sambungan  ini,  beban yang diterima rangka adalah 100 kg didapat dari asumsi  berat  dari  barang.  Karena  pengelasan pada  sambungan  antara  rangka  dengan  rangka lainnya  ada  48  titik  pengelasan,  maka  beban keseluhan dibagi 48 yaitu 100 : 48 = 2,08 kg.
Mencari panjang las bersih, Tebal las = 4 mm BD = a = 𝑡 √2 = 4 √2 = 4
1,414
= 2,8288 mm Ibersih = Ikotor – 2. a = 100 – 4.2.2, 8288 = 77,3 mm Mencari gaya (F) F = m. g = 2,08 . 10 = 20,8 N Mencari tegangan geser pada penampang las:
𝑡 𝑔 = 𝑓 √2.𝑡.𝐼 = 20,8 √(2)4.77,3 = 20,8 437,27
= 0,047 N/ 𝑚𝑚 2
Jadi,  tegangan  geser  yang  terjadi  pada  las yaitu  0,047  N/ 𝑚𝑚 2 .  Dari  tegangan  geser  yang diijinkan untuk bahan jenis ST37 yang memiliki
tegangan  geser  maksimal  185  N/ 𝑚𝑚 2 ,  dengan angka  keamanan  (sf)  untuk  beban  kejut  yaitu 10 N/ 𝑚𝑚 2
𝑡 𝑔 ijin = 𝑡 𝑔 𝑠𝑓
= 185 10 = 18,5N/ 𝑚𝑚 2
Sehingga 𝑡 𝑔 penampang  las  < 𝑡 𝑔 ijin  (kekuatan sambungan las antara rangka aman  untuk menahan beban seluruh barang).

## 4. Simpulan
Berdasarkan hasil dari penelitian yang telah dilakukan maka dapat dilihat bahwa perancangan  rangka  dilakukan  melalui  tahap desain mengunakan Software Autocad. Rencana rangka  yang  dibuat  ada  beberapa  bagian  yaitu rangka  bagian  atas,  rangka  bagian  tengah  dan rangka  bagian  bawah  yang  memiliki  3  ruang yang  berbentuk  kotak  dengan  masing-masing ruang  berukuran  50  cm  dengan  menggunakan bahan  besi  segiempat  berlubang  ukuran  30  mm x 30 mm.
Selanjutnya  pemotongan  bahan  sesuai dengan  ukuran  rangka,  Kemudian  pengelasan untuk  menyatukan  setiap  rangka  sesuai  desain yang  sudah  di  buat  dan  tahap  terakhir pembersihan  komponen  yang  sudah  dilas  dan pengecatan.
Dalam pengujian kekuatan bahan dilakukan secara  teoritis  dengan  menghitung  tegangan bengkok. Perhitungan tegangan bengkok maksimal  ditinjau  dari  bahan  untuk  membuat rangka  dan  ukuran  bahan  yang  digunakan sehingga  di  ketahui  hasil  perhitungan  tegangan bengkok  maksimal  1,19  kg/ 𝑚𝑚 2 . angka tersebut  masih  di  bawah  tegangan  yang  di ijinkan  dari  bahan.  Dari  hasil  perhitungan tersebut  dapat  dikatakan  bahwa  bahan  tersebut aman untuk digunakan dalam pembuatan rangka kotak penyimpanan barang tersebut.
Penelitian ini hanya
membahas perancangan rangka berdasarkan analisis kekuatan  rangka dan  kelayakan  sambungan  las. Masih  banyak  analisis  rangka  yang  dapat dilakukan  melalui Software  Autocad ataupun melalui  analisis  lainnya  yang  lebih  baik  dan efektif untuk pengembangan penelitian selanjutnya.

## Daftar Pustaka
[1]
Harsono Wiryosumarto, Toshie Okumura. Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta:Erlangga. 2008 [2] Yuspian  Gunawan,  Nanang  Endriatno, dan  Bayu  Hari  Anggara.  Analisa  pengaruh pengelasan  listrik  terhadap  sifat  mekanik  baja
karbon  rendah  dan  baja  karbon  tinggi. Universitas Halu Oleo. Kendari. 2017
[3] Stolk, Kros. Elemen Konstruksi Bangunan Mesin. Jakarta: Erlangga. 1986 [4] Mulyadi, Fentje Abdul Rauf, dan Rudy Poeng. Aplikasi perangkat lunak untuk perencanaan  pengelasan  pada  material  baja. Teknik  Mesin  Universitas  Sam  Ratulangi. Manado. 2013
[5] Riswan  Dwi  Jatmiko.  Modul  Teori Pengelasan  logam.  Teknik  Mesin  Universitas Negeri Yogyakarta. 2008 [6] Rudi  Siswanto.  Teknologi  Pengelasan. Teknik Mesin Lambung Mangkurat. Banjarmasin. 2018
[7] Bintoro,  A.  G.  Dasar-dasar  Pekerjaan
Las.  Yogyakarta:  Penerbit  Kanisius.  2000 Suparman.  Mekanika  Teknik  II.  Universitas Negeri Yogyakarta. 2009
[8] Soelarso.  Modul  Analisis  Struktur  I.
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. 2011 [9] Sukaswanto. Kumpulan Modul Elemen Mesin. Yogyakarta : FT UNY. 2004 [10] Sukaswanto.  Kumpulan  Modul  Statika dan  Kekuatan  Material.  Yogyakarta:  FT  UNY. 2004 [11] Tata Sudira, Sinroku Saito. Pengetahuan  Bahan  Teknik.  Jakarta:  PT. Pradaya Paramita. 1999 [12] Khurni,R.S  dan  Gupta,J.K.  Machine Design.  New  Delhi:  Eurasia  Publising  House. 1982 [13] Akbar  Sudrajat. Perancangan  dan Pembuatan Rangka Mobil Barang 13. Universitas Negeri Yogyakarta. 2017