Abstrak —Kali  Mas  merupaka  salah  satu  Sungai  di  Surabaya yang  bermanfaat  bagi  hajat  hidup  penduduk  Surabaya,Namun seiring  berjalan  waktu  Kali  Mas  mengalami  pendangkalan  dan polusi sampah padat akibat pembuangan sampah sembarangan.Oleh  karena  itu  penting  untuk  melakuakan pengerukan  sendimen  dan  sampah  yang  efektif  dan  tepat  agar tidak  menggangu  fungsi  utama  dari  Kali  Mas,maka  perlu  suatu alat  untuk  pengerukan, Backhoe dreger merupak alat yang tepat untuk  pengerukan,  akan  tetapi  harus  disesuaikan  lengan penerukannya  agar  efektif  dalam  beroperasi.Dalam  pembuatan Tugas  Akhir  ini  akan  di  disain Boom dan Arm dari Backhoe dreger untuk pengerukan di Kali mas di Surabaya.Sesuai dengan Kebutuhan  dan  aspek  pertimbangan  ukuran  kapal  telah ditentukan  disain Boom dengan  panjang  4.6m  dan  arm  2.1m dengan  kapasitas  Bucket  0.56  m 3 .Dengan  pemilihan  matrial Carbon  Stell  Sheet (SS)  1023  dan  ketebalan  plat  10    mm,metode yang digunakan untuk analisa pembebanan adalah stress analisis pada  Program Solid  work ,dan  sebagai  pertimbangan  kelayakan disain adalah safety faktor dari disain > 1.
Kata  Kunci — Arm,Boom,Bachoe  Dreger,Carbon  Steel Sheet,Solid Work

## I. PENDAHULUAN
EIRING  dengan  perkembangan  kota  Surabaya  dan sekitarnya maka tidak akan terlepas dari masalah pada Kali Mas,dimana  Kali  Mas  Merupakan  Sungai    terbesar  yang mengalir  disurabaya.Semakin  bertambahnya  penduduk  dan polusi  menyebabkan    aliran  pada  sungai  mas  semakin  kotor dengan  sampah-sampah,selain  itu  juga  terjadi  pendangkalan akibat  sendimen  lumpur,  jika  hal  ini  dibiarkan  maka  akan banyak  menimbulkan  masalah  antara  lain  banjir  dan ketersediaan  air  bersih  terganggu,  maka  diperlukan  penangan khusus dan efektif untuk menangani nya,salah satu penanganan yang  efektif  adalah  melakukan  pengerukan  dengan  Kapal Backhoe Dreger.
Kapal  Backhoe  Dreger    adalah  salah  satu  jenis  kapal  yang difungsikan  untuk  melakukan  pengerukan  sampah  dan sendimen  pada  perairan  laut  maupun  sungai,Sampah  maupun sedimen    akan  dikeruk  dan  dimasukan  pada  bak  penampung kapal  untuk  di  pindahkan  ke  tempat  penampungan  atau dipindakan  ketepian.Namun  untuk  memaksimalkan  dalam melakukan  Pengerukan  Sampah  Maupun  Lumpur,maka diperlukan penyesuaian panjang lengan dan Disain yang sesuai di Sungai Mas Surabaya .

## II. II URAIAN PENELITIAN

## A. Kapal Keruk (Dredger)
Kapal  keruk  merupakan  salah  satu  jenis  dari  kapal  khusus dimana  kapal  ini  di  fungsikan  untuk  melakukan  pengerukan atau penggalian pada dasar perairan baik perairan sungai,danau laut maupun kanal.

## B. Teori Dan Persamaan Yang Mendukung
1. Mekanika Teknik
Mekanika  merupakan  cabang  ilmu  fisik  yang  memperlajari keadaan diam atau bergerak dari suatu benda akibat pengaruh gaya. Secara umum, mekanika dapat dibagi menjadi 3 cabang yaitu: mekanika benda kaku (rigid-body mechanics), mekanika benda terdeformasi (deformable-body mechanics) dan mekanika fluida (fluid mechanics).
Mekanika  benda  kaku  dibagi  lagi  menjadi  2  bidang  yaitu statika  dan  dinamika.  Statika  berkaitan  dengan  keseimbangan benda  yang  diam  atau  bergerak  dengan  kecepatan  konstan, sedang dinamika mempelajari gerakan benda yang dipercepat. Diktat  ini  hanya  membahas  statika  saja  karena  sebagai  dasar untuk  mempelajari  ilmu  lanjutan  dan  banyak  obyek  yang dirancang pada keadaan seimbang..Berikut pembagiannya

## 2. Software Solid Works
Untuk  menganalisa  pembebanan  terhadap  matrial  di gunakan  program  Solid  Works. Solid  Works  adalah  software CAD 3D yang dikembangkan oleh Solid Works Coorporation . SolidWorks merupakan  salah  satu  3D  CAD  yang  sangat populer saat ini. di Indonesia sudah banyak sekali perusahhan manufacturing yang mengimplementasikan software SolidWorks.
SolidWorks  dalam  penggambaran  /  pembuatan  model  3D menyediakan feature-based, parametric solid modeling.

## Perencanaan Disain Deep Dig Arm pada Kapal Water Witch Untuk Pengerukan Sampah di Kali Mas Surabaya
Erno Setyawan, Tony Bambang Musriyadi., dan Irfan Syarif Arief Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. AriefRahman Hakim, Surabaya 60111
e-mail : Setyawan_erno@yahoo.com
S
Feature-based  dan  parametric  ini  yang  akan  sangat mempermudah bagi usernya dalam membuat model 3D.Karena hal  ini  akan  membuat  kita  sebagai  pengguna  bisa  membuat model sesuai dengan keinginan kita.
SolidWorks merupakan salah satu software CFD (Computanional  Fluid  dynamics).  CFD sebenarnya mengganti persamaan  –  persamaan  diferensial  parsial  dengan  persamaan –  persamaan  aljabar.  CFD  merupakan  pendekatan  dari persoalan  yang  asalnya  kontinum  (memiliki  jumlah  sel  tak terhingga) menjadi model yang diskrit (jumlah sel terhingga). Perhitungan/ komputasi aljabar untuk memecahkan persamaan –  persamaan  diferensial  parsial  ini  ada  beberapa  metode (metode diskritisasi), diantaranya adalah :
 Metode beda hingga ( finite difference method ).
 Metode elemen hingga ( finite elements method ).
 Metode volume hingga ( finite volume method ).
 Metode elemen batas ( boundary elements method ).
 Metode  skema resolusi  tinggi  ( high  resolution scheme method ).

## III. III ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

## A. Perhitungan Momen Pembebanan
Perhitungan  Pembebanan  pada  Lengan  Hidrolik  Backhoe Dreger  digunakan  untuk  mengetahui  berapa  beban  maksimal yang  di  trima  oleh  Boom  maupun  Arm  pada  beberapa variasi sudut  kerja  Lengan  hidrolik  Backhoe  Dreger,dalam  metode perhitungan  Pembebanan  telah  ditetapkan  berapa  beban  yang akan ditampung oleh Bucket yang diasumsikan sebagai  beban maksimal.untuk  melakukan  perhitungan  terlebih  dahulu ditentukan  pemodelan  arah-arah  gaya  yang  berkerja  serta resultan nya.Berikut gambaran titik-titik pembebanan.

## B. Variasi Sudut Pembebanan
1. Penentuan  titik Pembebanan
Sebelum menentukan besarnya sudut variasi gerakan lengan Backhoe  Dreger  yang  juga  merupakan  sudut  pembebanan terlebih dahulu dilakuakan penentuan titik-titik serta jarak nya .Gambar  dibawah  merupakan    penggambaran  arah  dan  posisi Pembebanan,.
Berikut dimensi jarak dari tiap-tiap titik yang terdapat pada gambar  dan  berat  tiap  partnya,dimana  nilai  panjang  jarak  ini digunakan untuk menetukan posisi titik pusat engsel (tumpuan) ke  titik  Pembebanan  sebagai  dasar  perhitungan  Besarnya pembebanan pada tiap-tiap titik.
Gambar  3.1 Analisa Titik dan Arah Gaya Pembebanan
a1 a2 a3 b1 b2 c1 c2 c3 c4 1.87 2.3 4.6 1 2.1 1 0.5 0.6 0.25 Posisi (panjang)m
2. Perhitungan Poros Engsel (Pin) dan Boshing Engsel Poros  Engsel  Atau  Pin  adalah  sebuah  poros  yang  terdapat pada  tiap  persendian  atau  engsel  lengan  dimana  poros  ini berfungsi  sebagai  tumpuan  dalam  gerakan  lengan,sehingga poros mengalami pembebanan yang di timbulkan oleh gerakan lengan.Dalam pendisainan ukuran poros engsel di ambil beban yang  terbesar  dari  yang  berkerja  pada  poros  saat  posisi  sudut tertentu.
M = 𝜋 /32 x d³ x 𝜎 d³  =M / ( 𝜋 /32  x 𝜎 ) dimana M =  Momen Pembebanan d = Diameter poros engsel 𝜎 = Tegangan Bahan
Untuk  pemilihan  matrial  sebagai  bahan  pembuat  poros engsel di pilih matrial AISI 4130  dengan  kekuatan  tegangan bahan 7454 kg/cm 2
Dalam  perencanaan  disain  bushing  direncanankan  sesuai stardart ketebalan bushing ,standart ketebalan minimum untuk peralatan  berat dalah 0.8 D+1/8 ''
3.2.1 Diameter engsel boom dan body Beban Maksimal
M   = 5545.08  kgm
= 554508.22 kgcm
Diameter engsel Diameter boshing d   = 9.92 cm              Tebal boshing  0.8 D+1/8 '' = 99.2 mm t  = 10.42 mm Dipilih 100 mm Dipilih 11 mm
3.2.2 Diameter engsel boom dan Arm Beban Maksimal
Gambar 3.1 Disain Boom 3 D
Gambar  3.2 Arm 3 Dimensi
M  = 4727.64 kgm
= 472763.6351 kgcm Diameter engsel                 Diameter boshing d   = 8.65 cm                Tebal boshing  0.8 D+1/8 ''
= 86.46 mm t  = 10.0 mm
Dipilih 86 mm                Dipilih 10 mm
3.2.3 Diameter engsel Arm dan Bucket Beban Maksimal
M  = 646.87 kgm
= 64686.60  kgcm
Diameter engsel                 Diameter boshing d   = 4.46 cm                Tebal boshing  0.8 D+1/8 ''
= 44.6 mm
t  = 6.69 mm
Dipilih 45 mm                Dipilih 7 mm
3.2.4 Diameter engsel Arm dan Bucket Beban Maksimal
M  = 31604.97 kgm
= 3160496.97 kgcm
Diameter engsel                 Diameter boshing d   = 16.29 cm                Tebal boshing  0.8 D+1/8 ''
= 162.88 mm t  = 16.16mm
Dipilih 165 mm                Dipilih 17 mm
3.3 Penggambaran Disain Boom dan Arm
Dari  Gambaran  disain  keseluruhan  lengan  diatas  di  bagi menjadi dua bagian utama yaitu Boom dan Arm dimana kedua bagian  ini  saling  berhubungan  dalam  beroperasi  saat pengerukan,semua  lengan  didisain  dari  matrial  Carbon  Steel Sheet (SS 1023) Dengan Tensel Streght 425 N/mm 2 dan Yeild Strenght  282.69  N/mm 2 ,Disain  lengan  di  tentukan  dengan ketebalan Plat 10 mm.Berikut detail Disain nya 3.4  Proses  Peyusunan  Antar  Komponen  Lengan  (Part Assembly)
Setelah  Pendisainan  gambar  3  dimesnsi  semua  part  pada progaram  Solid  Work  Maka  antar  part  akan  di  satu  kan Melalui proses Assembly.
Dalam  proses  Assembly  ini  perlu  diperhatikan  adalah  detail ukuran,clearce  antar  part,model  sambungan  dan  posisi penyusunan,sehingga tidak terjadi interface atau saling tindih
Gambar  3.3 Hasil Proses Assembly Antar Part Lengan
Gambar  3.4 Hasil Proses Meshing Disain
antar komponen part yang menyebabkan tidak dapat dilakukan proses meshing,dalam penyusunan sambungnan engsel akan di sambung  dengan  poros    engsel  sebagai    tumpuan  untuk bergerak.
3.4  Proses Penyatuan (Meshing) Meshing adalah salah satu tahapan dari proses Runing,meshing merupkaa penyatuan antar bagian terkecil part sehingga menjadi satu kesatuan yang utuh 3.5 Proses Simulisasi (Runing)
Proses  Runing  dalah  proses  dimna  hasil  disain  yang  sudah di  berhasil  di  meshing  akan  diberi  Gaya  dan  pembebanan ( External Load ) sesuai nilai dan posisi yang sudah ditetapkan 3.5.1 Pemilihan Marial
Pemilihan  Marial  merupakan  penentuan  jenis  matrial  yang dipakai dalam perancangan disain sesuai yang di tentukan oleh perhitungan dan sifat karakteristiknya. Untuk solidworks telah disediakan  beberapa  material  yang  sering  digunakan.  Dan untuk  Disain  dipilih  Carbon  Steel  Sheet  (SS)  1023    sebagai material dasar Boom dan Arm 3.5.2  Pemilihan jenis fixture
Terdapat beberapa macam jenis fixture yang dapat digunakan pada  software  solidworks  ini.  Fixture  ini  digunakan  sebagai gerak  yang  terjadi  pada  benda  apabila  diberi  suatu  gaya  atau pressure.  Untuk  Disain  Lengan  Hidrolikl  ini  digunakan  fixed geometry,karena  pada  bagian  bawah  Engsel  Body  dan  Engsel Slinder Piston saja yang akan tetap melekat pada Body Cabin dan fixed tidak mengalami perubahan bentuk.
3.5.3 External Load
Pada  bagian  external  loads  ini  dapat  diberikan  beberapa macam beban yang dapat diberikan kepada benda. Diantaranya adalah force,gravity,torque, pressure, centrifugal force,bearing load,  remote/load  mass,  distributed  mass,temperature,flow effects dan thermal effects 3.5.4 Runing Hasil running ini berdasarkan dari proses input yang diberikan pada Disain Boom dan Arm yang telah ditentukan sebelumnya. Untuk output yang didapatkan dari hasil running ini terdiri dari beberapa macam. Diantaranya adalah stress von mises,displacement,strain dan safety factor.
Gambar  3.5 Matrial Properties
Gambar  3.6Fix Goemetri
Gambar  3.7 Hasil Pembebanan Pada Posisi 2
Gambar  3.8 Hasil Pembebanan Pada Posisi 5
Gambar  3.9 Hasil Pembebanan Pada Posisi 6 Gambar  3.10 Hasil Pembebanan Pada Posisi 8

## 3.6  Pembahasan
Dalam perencanna disain Lengan hidrolik untuk pengerukan di Kali  Mas  Surabya  ini,Didisain  dengan  panjang  Boom  4.6 m,Arm  2.1  m  dengan  kapaitas  Bukcet  0.56  m3  ,denga  total beban angkatan 840 kg.Dalam Pembahasan ini akan di analisa beberap  posisi  kerja  lengan  dengan  variasi  sudut  berbeda,dan menggunakan pembebanan tetap yaitu 840 kg.Untuk mewakili kerja Pengerukan di ambil 3 sempel pembebanan dengan sudut berbeda seperti gambar berikut.
3.6.1 Analisa Pembebana Posisi 2
Pada  hasil  runing  pembebanan  posisi  pengerukan  satu didapatkan  hasil  stress  minimal  0.005  Mpa  dan  maksimal stress 280 Mpa 3.6.2 Analisa Pembebana Posisi 5
Untuk  hasil  runing  pembebanan  posisi  pengerukan  ke-5 didapatkan  hasil  stress  minimal  0.0039  Mpa  dan  maksimal stress 298 Mpa ,dengan safty faktor terrendah 1.2
3.6.3 Analisa Pembebana Posisi 6
Untuk  hasil  runing  pembebanan  posisi  pengerukan  ke-6 didapatkan  hasil  stress  minimal  0.0056  Mpa  dan  maksimal stress 240 Mpa ,dengan safty faktor terrendah 2.5
3.6.4 Analisa Pembebana Posisi 8
Untuk  hasil  runing  pembebanan  posisi  pengerukan  ke-8 didapatkan  hasil  stress  minimal  0.004  Mpa  dan  maksimal stress 321 Mpa ,dengan safty faktor terrendah 2.2
Dari  hasil  analisa  4  sempel  posisi  pembebanan  model  disain diatas  di  peroleh  Nilai  minimal  stress  0.0039  Mpa,Maksimal Stress  321Mpa,dan  Minimal  Safty  Faktor    terrendah  dari model adalah 1.2

## I. KESIMPULAN
Berdasarkan perhitungan dan analisa data yang telah dilakukan dalam  mendesain  Lengan    dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan sebagai berikut :
1. Maksimal  stress  hasil  pembebana  tertinggi  terjadi  saat pengerukan pada posisi 8 yaitu sebesar 321 Mpa
2. Minimal  stress  hasil  pembebana  terrendah  terjadi  saat pengerukan pada posisi 6 yaitu sebesar 240 Mpa
3. Factor keamanan dari material masi  memenuhi karena pembeban  tertinggi  dari  beberapa  posisi  menunjukan FOS >1 .yaitu 1.2
4. Perencanaan  disain  Boom  dan  Arm  untuk  pengerukan di  Kali  Mas  dengan  matrial  utama  SS  1023  masih memenuhi  stardart  operasi  kerja  sehingga  dapat digunakan sesuai dengan beban awal disain yaitu 0.56 m 3 atau daya angkat 840 kg .

## SARAN
Untuk mendisain Boom dan Arm dengan ukuran dan model yang  sama  tetapi  dengan  daya  angkut  lebih  besar  dapat menggunakan pemilihan matrial yang mempunyai Mechanical Propertis atau kekeuatan bahan yang lebih besar

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Dan  B.Marghitu,  2001,  mechanical  engineer’s  handbook,  academic press,USA.
[2] Daryl  L.Logan  1992,a  first  course  in  the  finite  element  method,PWS publishing company,boston,USA.
[3] Komatshu,2009,  SPECIFICATIONS  &APPLICATION  HANDBOOK Edition 30.Komatshu,Japan
[4] OSHA,2011,Rigging Techniques,Procedures, and Applications.
[5] Popov,E P,1996,Mekanika teknik, edisikedua, erlangga, Jakarta
[6] R.A.MacCrimmon,2009,second edition,ciscicca,Canada
[7] www.solidworks.com