PERENCANAAN PONDASI MESIN GENERATOR … AKHIR (RC-1380) LATAR ... untuk mesin generator set. ......
Transcript of 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