Cara Menghitung Kekuatan Batang Pemuat (Derrick Boom)

Alat bongkar muat yang paling sederhana ialah batang pemuat, yang saat ini terdiri dari sebuah pipa panjang, yang pangkalnya dihubungkan ke tiang kapal. Menghitung daya angkat dan kekuatan batang pemuat (derrick boom) sangat penting karena kedua hal tersebut berhubungan langsung dengan keselamatan selama operasi bongkar muat.

Pengertian Batang Pemuat

Batang pemuat, atau dalam terminologi internasional disebut derrick boom, adalah alat bantu bongkar muat yang berupa sebuah batang atau lengan pengangkat yang dipasang pada kapal untuk melakukan operasi pemindahan muatan. Batang ini merupakan bagian utama dari sistem cargo handling tradisional yang digunakan untuk mengangkat, memindahkan, dan menurunkan beban dari kapal ke dermaga atau sebaliknya.

Di beberapa negara penggunaan alat-alat ini didasarkan atas sertifikat yang dikeluarkan oleh Surveyor dari International Cargo Gear Bureau (ICGB) atau Biro Klasifikasi, yang menyatakan bahwa setelah memeriksa dan melakukan tes, maka alat tersebut telah memenuhi syarat keamanannya.

Derrick boom bekerja sebagai tuas mekanis yang ditopang oleh mast atau titik tumpu tertentu, menggunakan rangkaian wire rope, block, dan winch untuk menghasilkan gaya angkat. Dengan mengatur sudut boom dan tali penyeimbang (guy wires), beban dapat dipindahkan secara vertikal maupun horizontal.

Ada 3 macam jenis bahan batang pemuat dari kayu, dari besi (Mannesmann’s buizen) dan konstruksi (seperti crane darat)

Peralatan batang pemuat yang biasa digunakan meliputi antara lain :

• Tiang (mast)
• Batang pemuat (derrick boom)
• Pengayut (topping lift)
• Kerek muat (cargo block)
• Tali muat (cargo runner)
• Giuk (guy)
• Pangsi muat (winch)

Boom-boom itu pada umumnya terdiri dari tabung Mannesmann yang mampu mengangkat sesuai yang tertera pada bagian boom sebelah bawahnya. Umpamanya SWL 6 ton (Safety Weight Load 6 ton), artinya boom itu mampu mengangkat beban seberat 6 ton dengan aman.

Kadang-kadang besar sudut minimal dari pada kedudukan batang pemuat terhadap bidang datar juga diberikan agar dapat menentukan batas yang paling rendah dari batang pemuat tersebut dapat diturunkan, tetapi masih dapat mengangkat beban dengan aman. Panjang batang pemuat sedemikian rupa sehingga dapat mengambil muatan di samping lambung kapal.

Menurut undang-undang, panjang batang pemuat sedemikian rupa sehingga kalau batang pemuat tersebut pada posisi kerja tertinggi sampai sudut 25° dengan bidang datar maka tali muat (cargo runner) dan kait muat (cargo hook) harus bisa mencapai 2,5 meter bidang garis horizontal.

di lambung kapal, dan bagi kapal pelayaran samudera panjang batang pemuatnya lebih panjang lagi pada posisi kerja tertinggi dengan sudut yang sama maka tali muatnya harus bisa mencapai hingga 8 meter di samping lambung kapal.

Gaya-gaya yang Bekerja Pada Batang Pemuat

1. Kekuatan yang Menekan Pada Batang Pemuat

Gambaran gaya dan kekuatan yang menekan pada batang pemuat

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa:

Δ BAC ~ Δ AEF

BC : AC = AF : EF

BC = AD

BC = (AC × AF) / EF

Y = (P + ½ G) × (AF / EF)

Jadi kekuatan pada boom = Beban × (panjang batang pemuat / jarak terbut pengayut)

Pada prakteknya beban merupakan berat muatan ditambah ½ (setengah) berat batang pemuat. Dalam hal ini berat batang pemuat akan terbagi rata-rata antara block terbut dan block atas tali muat, sehingga masing-masing bagian akan mendapat tekanan sebesar ½ (setengah) berat batang pemuat.

Dengan kata lain:

Kekuatan menekan pada batang pemuat = Beban × (Panjang batang pemuat / Jarak terbut pengayut) + berat + (berat × gesekan 1 keping)

2. Tegangan pada Pengayut (Topping Lift)

Dari gambar di atas dapat pula dilihat bahwa :

Δ BAC ~ Δ AEF

BC : AC = AF : EF

AB = (AC × AE) / EF

Atau :

X = (P + ½ G) × (AF / EF)

Jadi,

Tegangan pada pengayut = Berat beban × (panjang pengayut / jarak terbut kerek pengayut)

Tegangan pada pengayut merupakan gaya yang harus ditahan oleh tali topping lift untuk menjaga posisi boom agar tetap pada sudut operasi yang diinginkan. Karena boom berfungsi sebagai lengan pengangkat, topping lift bekerja menahan komponen gaya vertikal dan sebagian gaya horizontal yang timbul akibat berat muatan serta berat boom itu sendiri. 

Dengan memahami prinsip kesebangunan segitiga seperti ΔBAC ~ ΔAEF, dapat dihitung hubungan antara panjang batang pemuat dan jarak terbut sehingga mempermudah perhitungan tegangan yang terjadi pada pengayut.

Di kapal tegangan pada pengayut sangat dipengaruhi oleh sudut kerja boom. Semakin landai posisi boom, semakin besar komponen gaya yang harus ditahan oleh topping lift. 

Karena itu, pengaturan sudut boom harus dilakukan dengan hati-hati agar tidak menyebabkan kelebihan beban pada pengayut, yang dapat mengakibatkan kerusakan tali atau bahkan kegagalan struktur. Rumus X = (P + ½G) × (AF / EF) menjadi dasar untuk memastikan bahwa topping lift bekerja dalam batas aman.

3. Tegangan pada Tali Muat

Rumus:

Tegangan pada tali muat = berat muatan + (berat muatan × gesekan × jumlah keping)

Tali muat adalah komponen utama yang memikul langsung berat muatan, sehingga tegangan yang terjadi pada tali muat setara dengan besar muatan ditambah pengaruh gesekan pada blok yang dilalui oleh tali tersebut. Setiap blok atau keping yang dilalui tali menambah gaya gesek yang akhirnya meningkatkan total tegangan yang harus ditahan oleh tali.

Dalam operasi bongkar muat, nilai tegangan tali muat harus selalu mempertimbangkan kondisi nyata seperti kecepatan pengangkatan dan kondisi permukaan tali. Apabila gesekan lebih besar dari normal, misalnya karena kurang pelumasan atau kondisi blok yang aus tegangan aktual pada tali dapat meningkat signifikan.

4. Kekuatan Menekan Pada Terbut

Rumus:

Kekuatan menekan pada terbut = kek. menekan pada boom + ½ berat boom

Kekuatan mendatarnya = kek. menekan pada terbut × cosinus sudut kedudukan boom pada bidang datar

Terbut adalah titik tumpu atau blok tetap tempat gaya dari boom diteruskan, sehingga gaya menekan pada terbut terdiri dari gaya menekan boom ditambah setengah berat boom itu sendiri. 

Hal ini terjadi karena berat boom terbagi antara blok atas dan bawah, mengakibatkan terbut menerima sebagian dari komponen gaya vertikal maupun horizontal.

Pada terbut juga terdapat komponen gaya mendatar yang muncul akibat sudut kedudukan boom terhadap bidang datar. Komponen horizontal ini dihitung menggunakan nilai cosinus dari sudut boom. 

Kekuatan mendatar yang diterima terbut penting untuk diperhitungkan karena dapat menyebabkan gaya tarik ke samping yang membebani struktur tambahan seperti bracket atau tiang penyangga.

Cara Menghitung Kekuatan Batang Pemuat

Contoh Perhitungannya:

MV. Royal mempunyai sebuah batang pemuat yang panjangnya = 11 mtr, dengan berat = 2,5 ton, ditahan oleh sebuah pengayut yang mempunyai panjang = 8 mtr, sehingga batang pemuat tersebut membentuk sudut 30° dengan bidang datar. Jika muatan yang akan diangkat seberat 2 ton, dan gesekan per keping block diperkirakan 5%, kemudian jarak terbut sampai kerek pengayut = 6,5 mtr.

Hitunglah :

a. Kekuatan menekan pada batang pemuat

b. Tegangan pada pengayut

c. Tegangan pada tali muat

d. Kekuatan menekan pada terbut dan kekuatan mendatarnya

Jawab :

a. Kekuatan menekan pada batang pemuat :

Beban × (Panj. batang pemuat / Jrk terbut pengayut) + berat + (berat × gesekan 1 keping)

Kek. menekan pd btg pemuat = (2 + ½ × 2,5) × (11 / 6,5) + 2 + (2 × 5%)

= 3,75 × (11 / 6,5) + 2 + 0,1 = 8,5 ton

b. Tegangan pada pengayut :

Tegangan pada pengayut = (2 + ½ × 2,5) × (8 / 6,5) = 4,62 ton

c. Tegangan pada tali muat :

Tegangan pada tali muat = 2 + (2 × 5%) = 2 + 0,1 = 2,1 ton

d. Kekuatan menekan pada terbut :

Kekuatan menekan pada terbut didapat dari kekuatan menekan pada batang pemuat + ½ berat batang pemuat

= 8,5 + 1,25 = 9,75 ton

Kekuatan mendatarnya = 9,75 × cos 30° = 9,75 × 0,5 = 4,875 ton

Perhitungan seperti ini harus teliti karena kesalahan perhitungan dapat menyebabkan beberapa hal diantaranya adalah sebagai berikut:

a. Boom patah atau melengkung, Jika gaya yang diterima melebihi kapasitas maka Boom dapat mengalami bending failure (kegagalan tekuk) serta bagian boom bisa runtuh dan menimpa pekerja di area dek atau dermaga.

b. Wire rope putus, Beban yang lebih besar dari kemampuan wire rope dapat menyebabkan Wire snap yang sangat berbahaya karena recoil-nya bisa mencederai pekerja.

c. Beban jatuh, Jika sistem blok atau hook overload maka muatan bisa jatuh dari ketinggian. Selain itu dapat juga menyebabkan kecelakaan fatal atau kerusakan muatan jutaan rupiah bahkan miliaran rupiah.

Fungsi menghitung daya angkat dan kekuatan batang pemuat adalah:

1. Menjamin keselamatan awak dan pekerja pelabuhan
2. Mencegah keruntuhan boom, guy wire, dan struktur kapal
3. Menghindari overloading akibat sudut boom
4. Memenuhi standar kelas dan regulasi internasional
5. Menjaga keandalan dan efisiensi operasi bongkar muat
6. Menjaga stabilitas kapal selama pengangkatan
7. Mencegah kerusakan mahal pada struktur kapal
8. Memperpanjang umur peralatan

Adapun peralatan bongkar muat yang pada fungsinya sama dengan batang pemuat adalah Revolving crane (jib crane), Gantry crane, Floating crane, Heavy lift crane dan Conveyor crane (escalator).

Fungsi Utama Batang Pemuat

1. Mengangkat Muatan

Derrick boom berfungsi sebagai alat utama untuk mengangkat berbagai pemisahan jenis muatan di kapal. Dengan memanfaatkan sistem tuas serta kombinasi gaya dari tali baja (lifting wire) dan katrol (blocks), boom mampu mengangkat muatan seperti bag cargo, general cargo, crate, hingga muatan berukuran besar. 

Pada beberapa kapal, derrick juga dapat dipasangi spreader khusus untuk mengangkat peti kemas, sehingga peralatan ini bisa beroperasi serbaguna sesuai kebutuhan. Kapasitas angkatnya ditentukan oleh desain struktur boom, sudut kerja, dan konfigurasi tali, sehingga setiap pengangkatan harus dilakukan dalam batas Safe Working Load (SWL).

Selain kemampuan dasar mengangkat, derrick boom juga memberikan fleksibilitas operasional bagi kapal yang berlabuh di pelabuhan kecil yang tidak dilengkapi fasilitas crane darat. Hal ini memberikan keunggulan bagi kapal yang mengandalkan peralatan mandiri selama bongkar muat. 

Dalam situasi darurat atau saat crane pelabuhan tidak tersedia, derrick boom dapat tetap melaksanakan proses pemindahan muatan sehingga kegiatan logistik tidak terhenti.

2. Memindahkan Muatan Secara Horizontal

Selain mengangkat beban secara vertikal, derrick boom juga berfungsi memindahkan muatan secara horizontal dengan mengubah sudut boom melalui guy wires. Dengan menarik atau mengendurkan guy wire kiri dan kanan, posisi boom dapat digerakkan menyamping sehingga memungkinkan pemindahan muatan dari satu titik ke titik lain tanpa harus memindahkan kapal. 

Gerakan horizontal ini sangat penting ketika memindahkan muatan antara palka kapal ke dermaga, dermaga ke palka, atau bahkan antar palka dalam satu kapal. Proses seperti ini membuat distribusi muatan berjalan lebih cepat.

Kemampuan bergerak secara horizontal juga membuat derrick boom dapat digunakan dalam konfigurasi Union Purchase, yaitu dua boom yang bekerja bersamaan untuk memindahkan muatan dengan kecepatan tinggi antara dua titik tetap. 

Konfigurasi ini telah lama digunakan pada kapal dagang dan terbukti meningkatkan kecepatan kerja karena pemindahan muatan tidak perlu menurunkan boom berulang kali.

3. Mengatur Posisi Muatan

Fungsi lain dari derrick boom adalah mengatur posisi muatan dengan presisi, terutama saat menempatkan muatan ke dalam palka atau menurunkannya ke dermaga. Operator dapat mengatur sudut boom secara vertikal maupun horizontal sehingga muatan dapat diarahkan tepat ke lokasi yang diinginkan. 

Kemampuan mengatur sudut harus mengikuti teknik melindungi muatan di kapal agar tidak terjadi kerugian seperti barang pecah belah serta melindungi muatan berharga yang memiliki bentuk tidak beraturan. Dengan kontrol sudut yang baik, risiko kerusakan muatan dapat diminimalkan secara signifikan.

Kemampuan mengatur posisi muatan menjadi sangat penting ketika kapal mengalami heel atau trim, atau ketika kondisi cuaca tidak stabil. Derrick boom memungkinkan operator menyesuaikan arah dan gaya angkat sesuai kondisi sehingga pengangkatan tetap aman. 

Ketika digunakan bersama alat bantu seperti tagline dan sling, boom mampu memberikan kontrol penuh terhadap orientasi dan posisi muatan, baik saat muatan digerakkan maupun saat ditempatkan ke titik akhir. 

Persyaratan Batang Pemuat (Boom)

Untuk ocean going vessel syaratnya lebih tinggi, boom harus mencapai jarak 8 m supaya dapat memuat dan bongkar ke/dari kereta api/gerbong/tongkang jajar dua, dengan working angle tetap sebesar 25°

Panjang batang tersebut juga harus bisa mencapai pojok terjauh dengan palikannya dengan tali muat masih terasa pada beberapa putinggan pada winch roller.

Pemasangan batang pemuat sedemikian rupa sehingga dapat digerakkan naik turun, mendatar, ke kiri dan ke kanan. Gerakan ini disebabkan oleh adanya baut pada ujung bawah batang pemuat itu.

Gerakan batang pemuat ke atas dan ke bawah diatur oleh :

• Pengayut (topping lift)
• Adanya baut terbut pada ujung bawah batang pemuat

Gerakan ke samping kiri dan kanan diatur oleh :

• Giuk (guy) yang terkadang diperkuat dengan penjamin (borg) dari kawat baja (preventer)
• Adanya baut terbut

Jenis-Jenis Derrick Boom

1. Single Derrick

Single Derrick adalah jenis derrick paling sederhana, di mana satu batang pemuat bekerja sendiri untuk mengangkat beban secara vertikal. Sistem ini terdiri dari satu boom yang dihubungkan dengan lifting wire, block, dan winch yang memungkinkan pengangkatan beban dari posisi tetap secara langsung. 

Karena konstruksinya lebih sederhana, Single Derrick mudah dioperasikan dan memerlukan lebih sedikit awak kapal dibandingkan konfigurasi lain. Alat ini banyak digunakan untuk operasi pengangkatan standar, terutama pada kapal general cargo yang menangani muatan individu berukuran kecil hingga menengah.

Single Derrick memiliki keunggulan dalam hal perawatan karena komponen yang digunakan relatif lebih sedikit, sehingga risiko kerusakan mekanis lebih rendah. Namun, keterbatasan utama dari jenis ini adalah ia hanya dapat mengangkat dan menurunkan beban secara vertikal, tanpa kemampuan efektif untuk memindahkan muatan secara horizontal. 

2. Union Purchase Derrick

Union Purchase Derrick adalah konfigurasi yang menggunakan dua boom yang dipasang dalam posisi bersilangan. Boom pertama biasanya ditempatkan di atas palka untuk mengambil muatan, sementara boom kedua diarahkan ke dermaga atau area penerimaan muatan. 

Ketika kedua boom dioperasikan secara bersamaan, muatan dapat dipindahkan dari kapal ke dermaga atau sebaliknya tanpa harus berhenti di jalur tengah. Metode ini sangat efisien dalam operasi yang membutuhkan kecepatan tinggi karena beban hanya perlu diangkat satu kali, kemudian langsung digerakkan secara horizontal antara dua titik tetap tanpa repositioning boom yang berulang.

Metode Union Purchase sangat populer sebelum hadirnya crane modern karena memberikan keseimbangan antara kapasitas kerja dan efisiensi operasional. Meskipun memiliki kapasitas angkat yang lebih kecil daripada heavy-lift derrick, metode ini mampu menangani banyak jenis muatan general cargo dengan cepat. 

Namun, sistem ini juga memiliki batasan, seperti kapasitas angkat yang lebih rendah bila sudut antara kedua boom terlalu besar atau terlalu kecil, serta memerlukan koordinasi operator yang tinggi agar beban tetap stabil. Meskipun kini tidak sepopuler dulu, Union Purchase masih digunakan di beberapa kapal tradisional dan pelabuhan kecil.

3. Heavy Lift Derrick

Heavy Lift Derrick adalah jenis derrick yang dirancang khusus untuk mengangkat beban yang sangat berat, bahkan dapat mencapai ratusan ton tergantung desainnya. Boom pada heavy lift derrick dibuat dari material baja berkekuatan tinggi dan diperkuat dengan struktur tambahan untuk menahan gaya kompresi, momen lentur, dan tekanan lateral yang jauh lebih besar dibandingkan derrick standar. 

Selain itu, sistem tali dan block yang digunakan sering kali memiliki multiple sheaves untuk meningkatkan kapasitas angkat dan mengurangi tegangan pada lifting wire. Heavy-lift derrick umumnya ditemukan pada kapal heavy-lift, kapal proyek, atau kapal general cargo dengan kemampuan angkat ekstra.

Selain ketahanan struktural, heavy-lift derrick juga memiliki mekanisme kontrol yang lebih kompleks untuk menjaga stabilitas saat mengangkat beban besar. Operasi heavy-lift memerlukan perencanaan yang matang, termasuk penghitungan stabilitas kapal, titik berat beban, dan distribusi gaya selama proses pengangkatan. 

Kesalahan kecil dalam penghitungan dapat berdampak besar pada keselamatan kapal maupun ABK. Walaupun lebih sulit dioperasikan, heavy-lift derrick memberikan keuntungan besar dalam industri pelayaran karena mampu menangani muatan spesial seperti mesin besar, turbin, konstruksi baja, dan proyek-proyek lepas pantai yang tidak bisa ditangani oleh derrick biasa.

Lokasi: Jakarta, Daerah Khusus Ibukota Jakarta, Indonesia

Yakob Taruklangi I am Yakob Taruklangi, a professional seafarer as a Deck Officer on tanker ship and offshore vessel. Throughout my career, I have gained valuable knowledge and experience in the maritime industry, which I am passionate about sharing with others. Writing allows me to reflect on my journey at sea and provide insights into shipping, seamanship, and life onboard, with the hope of contributing to the wider maritime community.

Share :