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

PERENCANAAN PONDASI MESIN GENERATOR SET PADA

PABRIK NPK SUPER PT. PUPUK KALTIM BONTANG

DENGAN PERHATIAN KHUSUS PADA PENGARUH

KARET PEREDAM GETARAN

OLEH:

AFDIAN EKO WIBOWO

NRP: 3104 100 021

DOSEN PEMBIMBING:

Ir. ANANTA SIGIT SIDHARTA, M.Sc, Ph.D

TUGAS AKHIR (RC-1380)

LATAR BELAKANG

Pondasi yang menopang mesin dipengaruhi oleh getaran yang disebabkan

gaya dinamis dan juga oleh beban statis yang terjadi pada saat mesin

beroperasi.

Getaran

yang

berlebihan

dapat

menyebabkan

mesin

rusak

dan

memberikan efek yang merugikan pada sruktur pondasi atau orang yang

bekerja di dekat mesin tersebut .

Karet peredam getaran (vibration isolator) diharapkan mampu meredam

getaran sehingga dapat miminimalkan efek yang ditimbulkan pada saat

mesin beroperasi.

PERUMUSAN MASALAH

Bagaimana cara merencanakan desain dan elemen struktur

pondasi mesin yang sesuai dengan persyaratan keamanan serta

SNI 03-2847-2002.

Bagaimana spesifikasi karet vibration isolator yang sesuai untuk

meredam getaran saat mesin beroperasi serta berapa besar beban

statis dan dinamis yang diteruskan ke struktur pondasi.

Bagaimana menuangkan hasil perencanaan struktur pondasi mesin

ke dalam gambar teknik dengan bantuan program Auto CAD.

TUJUAN

Mendapatkan

desain dan elemen struktur pondasi mesin yang

sesuai dengan persyaratan keamanan serta SNI 03-2847-2002.

Mendapatkan

spesifikasi

karet

peredam

getaran

(vibration

isolator) yang sesuai untuk meredam getaran saat mesin

beroperasi serta besar beban statis dan dinamis yang diteruskan ke

struktur pondasi.

Dapat menuangkan hasil perencanaan struktur pondasi mesin ke

dalam 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.

FLOWCHART

METODOLOGI

Start

Studi Literatur Metode Lumped Parameter System Desain dan Persyaratan Pondasi Mesin

Pengumpulan Data Data Tanah

Data Mesin

Data Karet Vibration isolator

A

Perencanaan Pondasi Mesin

Cek Syarat keamanan

OK

FLOWCHART

METODOLOGI

(

LANJUTAN

)

Perhitungan dan Analisa pengaruh karet

vibration isolator

A

Analisa Hasil Perencanaan

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)

1. P

ERHITUNGAN

T

RIAL AND

E

RROR

M

ENCARI

D

IMENSI

P

ONDASI

M

ESIN

Berat dan Massa

Dicoba tebal pondasi (h) = 0,2 m

Titik berat total:

m

cm

x

=

100

=

1

,

0

m

cm

y

=

125

=

1

,

25

z

=

31

,

8344

cm

=

0

,

318344

m

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 = meω2

dimana m adalah massa rotor . m = 337 kg = 0,337 t

e = eksentrisitas dari rotor, didapat dari perumusan oleh

American Petroleum Institute Standard for Centrifugal Compressors (API Standard )

e (mil) = α 12000/rpm < 1.0 mil e = 1.0 12000/1500

= 2,828 mil > 1 (diambil 1 mil)

= 1 x 0,001 x 0,0254 = 2 ,54x10-5 m

ω = 1500 rpm = 157,08 rad/sec

Fo = 0,337 x 2,54x10 -5 _{x 157,08}2 _{= 0,211 t}

Gaya horizontal F_obekerja tidak pada titik berat total melainkan diatasnya yaitu pada titik berat mesin setinggi e_z = h rotasi = 45,3 cm = 0,453 m.

sehingga timbul momen yang bekerja terhadap sumbu y sebesar:

M_y = F_o.(tebal pondasi + e _z– z)

Getaran Vertikal

Getaran Yawing / Torsi

Karena tidak ada momen yang bekerja terhadap sumbu z

maka tidak terjadi getaran yawing (torsi).

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

A

y

total= 0

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. P

ERHITUNGAN DAN

A

NALISA

P

ENGARUH

K

ARET

P

EREDAM

G

ETARAN

Gambar karet peredam getaran

Gambar karet peredam getaran

(tampak samping)

Gambar karet peredam getaran

(tampak atas)

DATA PONDASI

Panjang (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 MESIN

Panjang : 2,041 m

Lebar

: 0,824 m

Tinggi

: 1,272 m

Besar konstanta karet peredam getaran yang dibutuhkan

vertical excitation

k

z

= 94,40683 kg/mm

horizontal oscillation

k

x

= 0,0869 kg/mm

rocking oscillation

rad

mm

kg

k

_ψ

=

34

.

113

.

800

−

/

Natural frequency (fn) mesin dan karet peredam getaran

vertical excitation

fn = 218,325 rpm

horizontal oscillation

fn = 3,251 rpm

rocking oscillation

fn = 218,325 rpm

Magnification Factor (M)

vertical excitation

horizontal oscillation

rocking oscillation

M

z

= 0,0216

M

x

= 0,0216

0216

,

0

=

ψ

M

2

)

(

1

1

gab n z

f

f

M

−

=

2

)

(

1

1

gab n x

f

f

M

−

=

2

)

(

1

1

gab n

f

f

M

−

=

ψ

Beban Dinamis (F)

vertical excitation

horizontal oscillation

rocking oscillation

F

z

= 0,211 ton

F

x

= 0,211 ton

mm

ton

F

_ψ

=

62

,

245

−

Besar Amplitudo akibat Getaran (A)

vertical excitation

horizontal oscillation

A

z

= 0,0121 mm

Total Beban Dinamis yang Disalurkam ke Pondasi (P)

vertical excitation

horizontal oscillation

rocking oscillation

P

v

= 4,5667 kg

kgm

P

_M

=

1

,

3472

kg

P

_H

=

9

,

91

×

10

−4

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

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

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

3. Perhitungan Daya Dukung

Data-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, N

γ, Nq adalah:

Nc = 30

Nγ = 18,10

Nq = 18,40

q ult =

Nq

D

Nc

C

L

B

N

B

L

B

×

×

+

×

×











 +

+

×

×

×











 −

γ

γ

γ

1

0

,

2

2

2

,

0

1

Besar Daya Dukung Tanah

= 512,524 Kpa

= 5,12524 kg/cm²

Besar Daya Dukung Tanah yang diijinkan

q adm =

_KPa SF qult 262 , 256 2 524 , 512 ₌ =

= 2,56262 t/m² = 2.562,62 kg/m²

Besar Tegangan Tanah yang Terjadi (akibat beban statis)

σstatis =

total _{ah am}

h

L

B

W

tan tan

×

−

×

γ

= 685,58 kg/m²

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

σ

statis+dinamis

=

ah am m V total h L B P L B P W tan tan 2 6 1_{× ×} − × + × +

_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)

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 f 'c (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 = Ec Es = 7,769 96 , 742 . 25 000 . 200 = m = fc fs × 85 , 0 = 14,815 5 , 13 85 , 0 170 = × ρ balance =       + × fs 600 600 fc fs = 9,812 170 600 600 5 , 13 170 =       + × ρ max = 0,75 x ρ balance = 0,75 x 9,812 = 7,359 ρ min = fs 4 , 1 = 0,00824 170 4 , 1 ₌ Rn = ₂ d b M_u × = 0,0050297 504 2100 000 . 683 . 2 2 = × ρperlu =       _{× ×} − − fs Rn m m 2 1 1 1 =

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 = d B V w u × (SNI 03-2847-2002 Ps. 25.7.1) v = 504 2100 731 . 3 × = 0,003525 MPa

Adapun besar tegangan geser ijin, Vc = fc' 11 1 Vc = 30 11 1 = 0,498 MPa øVc = 0,5 ×0,498 = 0,249 MPa

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

Gambar Potongan Pondasi Mesin (Tampak Samping)

SELESAI

&