perencanaan pondasi mesin generator … akhir (rc-1380) latar ... untuk mesin generator set. ......

PERENCANAAN PONDASI MESIN GENERATOR SET PADA PABRIK NPK SUPER PT. PUPUK KALTIM BONTANG DENGAN PERHATIAN KHUSUS PADA PENGARUH KARET PEREDAM GETARAN

OLEH:AFDIAN EKO WIBOWONRP: 3104 100 021

DOSEN PEMBIMBING:Ir. ANANTA SIGIT SIDHARTA, M.Sc, Ph.D

TUGAS AKHIR (RC-1380)

LATAR BELAKANGPondasi yang menopang mesin dipengaruhi oleh getaran yang disebabkangaya dinamis dan juga oleh beban statis yang terjadi pada saat mesinberoperasi.

Getaran yang berlebihan dapat menyebabkan mesin rusak danmemberikan efek yang merugikan pada sruktur pondasi atau orang yangbekerja di dekat mesin tersebut .

Karet peredam getaran (vibration isolator) diharapkan mampu meredamgetaran sehingga dapat miminimalkan efek yang ditimbulkan pada saatmesin beroperasi.

PERUMUSAN MASALAHBagaimana cara merencanakan desain dan elemen strukturpondasi mesin yang sesuai dengan persyaratan keamanan sertaSNI 03-2847-2002.

Bagaimana spesifikasi karet vibration isolator yang sesuai untukmeredam getaran saat mesin beroperasi serta berapa besar bebanstatis dan dinamis yang diteruskan ke struktur pondasi.

Bagaimana menuangkan hasil perencanaan struktur pondasi mesinke dalam gambar teknik dengan bantuan program Auto CAD.

TUJUAN Mendapatkan desain dan elemen struktur pondasi mesin yangsesuai dengan persyaratan keamanan serta SNI 03-2847-2002.

Mendapatkan spesifikasi karet peredam getaran (vibrationisolator) yang sesuai untuk meredam getaran saat mesinberoperasi serta besar beban statis dan dinamis yang diteruskan kestruktur pondasi.

Dapat menuangkan hasil perencanaan struktur pondasi mesin kedalam gambar teknik dengan bantuan program Auto CAD.

BATASAN MASALAH Pembahasan hanya dilakukan pada kasus pembangunan pondasi mesin generator set pada

pabrik pupuk NPK di komplek PT. Pupuk Kaltim Bontang.

Data mesin menggunakan data asli spesifikasi mesin generator set.

Data karet vibration isolator menggunakan data asli karet vibration isolator yang sesuai untuk mesin generator set.

Tanah dianggap homogen dengan menggunakan satu macam data tanah dan tidak membahas permasalahan dari tanah.

Pemilihan dimensi pondasi dilakukan dengan metode trial and error menggunakan bantuan program excel sampai diperoleh dimensi yang memenuhi persyaratan keamanan untuk pondasi mesin.

Perhitungan nilai amplitudo dan frekuensi pada pondasi mesin menggunakan metode Lumped Parameter System dan tidak membahas dengan metode lain.

Tidak meninjau aspek pelaksanaan dan nilai ekonomis di lapangan.

FLOWCHART METODOLOGI

Start

Studi Literatur

Metode Lumped Parameter SystemDesain dan Persyaratan Pondasi Mesin

Pengumpulan Data

Data Tanah

Data Mesin

Data Karet Vibration isolator

A

Perencanaan Pondasi Mesin

Cek Syarat keamanan

OK

NOT OK

FLOWCHART METODOLOGI(LANJUTAN)

Perhitungan dan Analisa pengaruh karetvibration isolator

A

Analisa Hasil Perencanaan

Kesimpulan dan Saran

Derajat Kebebasan Pondasi Mesin

Akibat Gaya Dinamis yang Bekerja:Translasi searah sumbu z (vertikal)Translasi searah sumbu x (lateral)Translasi searah sumbu y (longitudinal)Rotasi terhadap sumbu x (pitching)Rotasi terhadap sumbu y (rocking)Rotasi terhadap sumbu z (yawing/torsi)

1. PERHITUNGAN TRIAL AND ERROR MENCARI DIMENSIPONDASI MESIN

Berat dan Massa

Dicoba tebal pondasi (h) = 0,2 m Titik berat total: mcmx 0,1100 ==

mcmy 25,1125 ==

mcmz 318344,08344,31 == Berat Pondasi = 2,4 ton Berat mesin = 1,56769 ton Berat total = 3,96769 ton Massa total = 0,404739 ton Luas dasar pondasi = 5 m²

dimensi awal pondasi ditetapkan panjang pondasi 2,5 meter dan lebar pondasi 2 meter

Gaya Dinamis

Rotor pada mesin berputar terhadap sumbu y sehingga menghasilkan gaya dinamis arah sumbu x dan z sebesar F0 = meω 2

dimana m adalah massa rotor .m = 337 kg = 0,337 te = eksentrisitas dari rotor, didapat dari perumusan oleh American Petroleum Institute Standard for Centrifugal Compressors (API Standard )e (mil) = α rpm/12000 < 1.0 mil

e = 1.0 1500/12000= 2,828 mil > 1 (diambil 1 mil)= 1 x 0,001 x 0,0254= 2 ,54x10 -5 m

ω = 1500 rpm = 157,08 rad/secFo = 0,337 x 2,54x10 -5 x 157,08 2 = 0,211 tGaya horizontal F obekerja tidak pada titik berat total melainkan diatasnya yaitu pada titik berat mesin setinggi ez = h rotasi = 45,3 cm = 0,453 m. sehingga timbul momen yang bekerja terhadap sumbu y sebesar:My = Fo.(tebal pondasi + e z – z)

= 0,211 x (0,2+0,453- 0,318344) = 0,0706 tm.

Getaran Vertikal

Getaran Yawing / Torsi

Karena tidak ada momen yang bekerja terhadap sumbu z maka tidak terjadi getaran yawing (torsi).

Getaran Kopel Rocking & Lateral

Getaran Kopel Longitudinal & Pitching

Pada mode ini tidak terjadi amplitudo dikarenakan tidak ada gaya se arah sumbu y dan tidak ada momen terhadap sumbu x.

Amplitudo Total

Amplitudo total adalah penjumlahan amplitudo dari semua mode yang ada untuk setiap arah x, y, dan z. Az total = Az vertikal + Az kopel rocking lateral

= 3,91x10-6 + 5,7x10-6= 9,61x10-6 m = 9,61x10-3 mm

Ax total= Ax mode kopel rocking lateral = 7,56x10-6 m = 7,56x10-3 mm

Ay total= 0

Hasil Perhitungan Trial and Error serta cek Persyaratan Keamanan

Hasil Perhitungan Trial and Error serta cek Keamanan dengan K-value

Hasil Perhitungan Trial and Error (tebal pondasi minimal 0,6 m) serta cek Persyaratan Keamanan

Hasil Perhitungan Trial and Error (tebal pondasi minimal 0,6 m) serta cek Keamanan dengan K-value

2. PERHITUNGAN DAN ANALISA PENGARUH KARET PEREDAM GETARAN

Gambar karet peredam getaran

Gambar karet peredam getaran (tampak samping)

Gambar karet peredam getaran (tampak atas)

Data Spesifikasi karet peredam getaran

DATA PONDASIPanjang (l) : 260 cm = 2,6 m Lebar (b) : 210 cm = 2,1 m Tebal (t) : 60 cm = 0,6 m Berat pondasi : 7.862,4 kg = 7,8624 ton Massa pondasi : 801,468 kg = 0,801468 ton

DATA MESINPanjang : 2,041 m Lebar : 0,824 m Tinggi : 1,272 m

Besar konstanta karet peredam getaran yang dibutuhkanvertical excitation

kz = 94,40683 kg/mm

horizontal oscillation

kx = 0,0869 kg/mm

rocking oscillationradmmkgk /800.113.34 −=ψ

Natural frequency (fn) mesin dan karet peredam getaranvertical excitationfn = 218,325 rpm

horizontal oscillationfn = 3,251 rpm

rocking oscillationfn = 218,325 rpm

Magnification Factor (M)vertical excitation horizontal oscillation

rocking oscillation

Mz = 0,0216 Mx = 0,0216

0216,0=ψM

2)(1

1

gabn

z

ff

M−

=2)(1

1

gabn

x

ff

M−

=

2)(1

1

gabnff

M−

=ψ

Beban Dinamis (F)vertical excitation horizontal oscillation

rocking oscillation

Fz = 0,211 ton Fx = 0,211 ton

mmtonF −= 245,62ψ

Besar Amplitudo akibat Getaran (A)vertical excitation

horizontal oscillation

Az = 0,0121 mm

Ax = 0,0114 mm

Total Beban Dinamis yang Disalurkam ke Pondasi (P)vertical excitation horizontal oscillation

rocking oscillation

Pv = 4,5667 kg

kgmPM 3472,1=

kgPH41091,9 −×=

Tabel rekap hasil perhitungan

Tabel rekap hasil perhitungan (k= 148 kg/mm)

Tabel rekap hasil perhitungan (k= 62 kg/mm)

Tabel rekap hasil perhitungan (k= 223 kg/mm)

Tabel cek keamanan hasil perhitungan

3. Perhitungan Daya DukungData-Data

- Data Tanah (sirtu) Berat jenis tanah (γ) = 19 kN/m³ Modulus geser (G) = 5000 t/m² Angka poisson (v) = 0,33 Sudut geser (Ø) = 30°

- Data Pondasi Panjang : 2,6 m Lebar : 2,1 m Tebal : 0,6 m

- Data Beban Statis Berat mesin total : 1.567,69 kg Berat pondasi total : 7.862,4 kg

- Data Beban Dinamis Yang Disalurkan Pv = 4,5667 kg PH = 9,91×10-4 kg PM = 0,846 kgm

Besar Ø = 30º, maka harga Nc, Nγ, Nq adalah: Nc = 30 Nγ = 18,10 Nq = 18,40

q ult =

NqD

NcCLBNB

LB

××

+××

++×××

−

γ

γγ 2,012

2,01

Besar Daya Dukung Tanah

= 512,524 Kpa = 5,12524 kg/cm²

Besar Daya Dukung Tanah yang diijinkan

q adm = KPaSFqult 262,256

2524,512

==

= 2,56262 t/m² = 2.562,62 kg/m² Besar Tegangan Tanah yang Terjadi (akibat beban statis)

σstatis = amah

total hLB

Wtantan ×−

×γ

= 685,58 kg/m²

Besar Tegangan Tanah yang Terjadi (akibat beban statis & dinamis)

σstatis+dinamis = amahmVtotal h

LB

PLBPW

tantan2

61 ×−

××+

×+ γ

Cek Persyaratan Daya Dukung

σstatis < 50 % x q ijin 685,58 kg/m² < 1.281,31 kg/m² (ok)

σstatis+dinamis < 75 % q ijin 686,9904 kg/m² < 1.921,965 kg/m² (ok)

= 686,9904 kg/m²

4. Perhitungan Penulangan Pondasi Mesin

Data-Data- Mutu Beton (f’c) : 30 Mpa - Mutu Tulangan (fy) : 400 Mpa - Panjang pondasi : 2,6 meter - Lebar Pondasi (b) : 2,1 meter - Tebal Pondasi : 0,6 meter - Es (MPa) : 200.000 Mpa

(SNI 03-2827-2002 Pasal 10.5.2) - Ec (MPa) : 4.700 cf '

(SNI 03-2847-2002 Pasal 10.5.1) - fc : 0,45 f’c

(SNI 03-2847-2002 Pasal 25.3.1) - fs (MPa) : 170

(SNI 03-2847-2002 Pasal 25.3.2) - Tebal decking : 75 mm

(SNI 03-2847-2002 Pasal 9.7.1) - Ø tulangan sengkang : 10 mm - Ø tulangan : 22 mm

besar momen yang dipakai untuk perhitungan penulangan sebesar 2.683.000 Nmm.

Perhitungan Penulangan Lentur

Menurut SNI 2847-2002 pasal 12.5.3 untuk struktur yang luas dan masif, nilai ρperlu minimal adalah sebesar 1,3 × ρ perlu hasil perhitungan. Dan hasil perhitungan ternyata ρmin > ρperlu minimal maka dipakai ρmin untuk perhitungan As perlu As perlu = 0,0001601 = 169,45 mm² Maka tulangan direncanakan terpasang D19-200

d = 600-75-10-(1/2x22) = 504 mm

n = EcEs

= 769,796,742.25

000.200=

m = fc

fs×85,0

= 815,14

5,1385,0170

=×

ρ balance =

+×

fs600600

fcfs

= 812,9170600

6005,13

170=

+×

ρ max = 0,75 x ρ balance

= 0,75 x 9,812 = 7,359

ρ min = fs4,1

= 00824,0170

4,1=

Rn = 2dbM u

× = 0050297,0

5042100000.683.2

2 =×

ρperlu =

××−−

fsRnm

m2111

=

Perhitungan Penulangan Geser

Vu = ½ x qu x panjang pondasi

= ½ x 287 x 2,6 = 373,1 Kg = 3.731 N

Untuk struktur balok, pelat satu arah, maupun pondasi telapak, di mana geser hanya dipikul oleh beton saja, maka tegangan geser rencana (v) harus dihitung dengan :

v = dB

V

w

u

× (SNI 03-2847-2002 Ps. 25.7.1)

v = 5042100

731.3×

= 0,003525 MPa

Adapun besar tegangan geser ijin, Vc = 'fc111

Vc = 30

111

= 0,498 MPa

øVc = 0,5 ×0,498 = 0,249 MPa Jadi : øVc = 0,249 MPa > v = 0,003525 MPa→ maka tidak diberi

tulangan geser

Gambar Pondasi Mesin (Tampak Atas)

Gambar Potongan Pondasi Mesin (Tampak Samping)

Gambar Potongan Pondasi Mesin (Tampak Depan)

SELESAI &

TERIMA KASIH