Perhitungan Struktur Rumah Genset

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PEMBERI KERJA 

: 

PT. PERTAMINA (PERSERO) 

 

KONTRAKTOR 

: 

PT. INDRABAS PURNAMA MAKMUR 

 

 

NAMA PROYEK 

: 

PEMBANGUNAN TERMINAL TRANSIT KOTABARU 

   

 

KALIMANTAN 

 

LOKASI 

: 

KOTABARU – PULAU LAUT 

 

SPB No. 

: 

No. SPB‐011/F00000/2011‐S5 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 

0  4 Nov ‘11  10 For Approval ART GG ALW   

REV  TGL  HAL  URAIAN  DIBUAT  DIPERIKSA  DISETUJUI  DIPERIKSA  DISETUJUI 

PT. INDRABAS PURNAMA MAKMUR  PT. PERTAMINA

 

KRITERIA PERANCANGAN STRUKTUR

A. KETERANGAN UMUM DARI BANGUNAN 01. Nama Bangunan : Rumah Genset 02. Lokasi Bangunan : Kotabaru, Kalimantan 03. Deskripsi Bangunan :

Data teknis dan dimensi bangunan sebagai berikut : Rumah Genset

Rumah Genset merupakan bangunan tidak bertingkat dengan panjang 15m dan lebar 13.5m (lihat denah), dengan elevasi sebagai berikut:

Muka Tanah EL +3.84 LWS

Lantai Dasar EL +4.04 LWS

Puncak Atap EL +10.94 LWS

B. KRITERIA PERANCANGAN STRUKTUR I. SISTEM STRUKTUR

Rumah Genset

Rumah ini tidak bertingkat dengan sistem struktur yang direncanakan menggunakan struktur baja, terdiri dari balok dan kolom dari WF serta gording atap lip channel. Penutup atap dari bahan corrugated metal sheet t=5mm.

II. LANGKAH – LANGKAH PERENCANAAN 1. Pembebanan

a. Beban Mati

- Beton bertulang : 2400 kg/m3

- Beton tanpa tulangan : 2100 kg/m3

- Baja : 7850 kg/m3

- Pasir : 1800 kg/m3

- Tanah urug : 2000 kg/m3

- Tembok bata dengan ketebalan 15 cm &

ketinggian 1 m : 250 kg/m2

- Tembok bata dengan ketebalan 25 cm &

ketinggian 1 m : 450 kg/m2

- Adukan mortar penutup lantai : 2000 kg/m3

- Lantai granit : 2600 kg/m3

- Batu pecah : 1450 kg/m3

- Sirtu : 1850 kg/m3

- Pasangan batu kali : 1800 kg/m3

- Air : 1000 kg/m3

- Dinding partisi : 50 kg/m2

- Penutup lantai dari ubin semen, teraso,

keramik (tanpa adukan per cm tebal) : 22 kg/m2

- Aspal campur : 1400 kg/m3

- Penutup atap genteng dengan reng & kasau : 50 kg/m2

- Penutup atap metal sheet : 10 kg/m2

b. Beban Hidup

Beban hidup pada lantai 2 = 300 kg/m2

Beban hidup air hujan pada penutup atap = 20 kg/m2

Beban hidup plat lantai atap = 100 kg/m2_{, jika tidak ada peralatan M/E.}

c. Kombinasi Pembebanan

Kombinasi beban yang digunakan dalam analisa struktur atas adalah : COMB1 : Beban tetap

U = 1,2 DL + 1,6 LL

COMB2 : Beban sementara akibat gempa U = 1.2DL +1 LL + 1E

Dimana :

DL adalah beban mati (berat sendiri struktur) LL adalah beban hidup

E adalah beban gempa

3D Rumah Genset dengan dimensi profil baja

Gaya Axial pada balok dan kolom tengah(ton)

Momen pada balok dan kolom tengah (ton.meter)

Joint Reactions

TABLE: Joint Reactions

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text Ton Ton Ton Ton-m Ton-m Ton-m 2 COMB1 Combination 0.0111 -0.7773 1.2438 1.73702 0.01496 -0.00001139 6 COMB1 Combination 0.0111 0.7773 1.2438 -1.73702 0.01496 0.00001139 8 COMB1 Combination -0.003 1.2493 2.2322 -2.66158 -0.00385 0.00004308 10 COMB1 Combination 0.003 1.2493 2.2322 -2.66158 0.00385 -0.00004308 12 COMB1 Combination -0.0111 0.7773 1.2438 -1.73702 -0.01496 -0.00001139 16 COMB1 Combination -0.0111 -0.7773 1.2438 1.73702 -0.01496 0.00001139 18 COMB1 Combination 0.003 -1.2493 2.2322 2.66158 0.00385 0.00004308 20 COMB1 Combination -0.003 -1.2493 2.2322 2.66158 -0.00385 -0.00004308

III. PERATURAN YANG DIGUNAKAN 1. PERATURAN UTAMA

a. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI-1726-2002).

b. Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI-1727-1989-F).

c. Tata Cara Penghitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI-03-2847-1992).

d. Tata Cara Perencanaan Bangunan Baja untukGedung (SNI-1729-1989-F). 2. PERATURAN TAMBAHAN DAN STANDAR

a. Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 (NI-2). b. Peraturan Muatan Indoensia 1970.

c. Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI-1987).

d. Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung 1983, Ditjen Cipta Karya – Dep. PU.

e. Buku Pedoman Perencanaan untuk Struktur Beton Bertulang Biasa dan Struktur Tembok Bertulang untuk Gedung 1983, Ditjen Cipta karya, Direktorat

Penyelidikan Masalah Bangunan, DPU – 1983.

f. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia PUBI 1982 – Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, UDC 389.6.691, DPU, Juli 195.

g. ACI 318M-95, Building Code Requirements for Reinforced Concrete, American Concrete Institute, 1995.

h. ACI 318RM-95, Building Code Requirements for Reinforced Concrete, American Concrete Commentary, American Concrete Institute, 1995.

i. Manual of Steel Construction, Load & Resistance Factor Design, AISC, 1994. j. American Standard Testing Materials, American Society for Testing and

Materials, USA.

k. Uniform Building Code 1997, Vol. 2, Structural Engineering Design Provisions, ICBO, USA.

IV. DATA MATERIAL

Data material struktur yang digunakan adalah sebagai berikut :

a) Mutu beton yang digunakan untuk struktur bangunan kontrol ini adalah K300 (fc’ = 25 MPa.)

b) Mutu baja yang digunakan untuk tulangan struktur ini: Untuk besi beton diameter <10mm : BJTP 24 fy’= 240 MPa. Untuk besi beton diameter ≥10mm : BJTP 40 fy’= 400 MPa. c) Mutu baja profil yang digunakan adalah BJ37

d) Kawat Las : E 70 xx e) Baut : HTB A325 V. DESAIN SUBSTRUCTURE

1. Pehitungan Dimensi dan Penulangan Pondasi Telapak Pada Struktur Data Tanah :

Memakai Data Bor Log 1

Jenis Tanah :

Sudut geser (φ) = 150

Berat Jenis (γ) = 1,656 t/m3

Kohesivitas (c) = 0,22 kg/cm2 _{= 2,2 t/m}2

Nγ = 1,4

Nc = 11 didapat dari tabel CAQUOT dan KERISKEL Nq = 4

Beban yang Bekerja :

Dari Hasil SAP 2000 Terhadap Perletakan Struktur Ruang Genset didapatkan : Ru = Pu + Wpedestal = 2,2322 t + 0,78 t = 3,0122 t

Vu = 1,2493 t Mx = 2,66158 tm My = 0,01496 tm

Rencana Dimensi Pondasi B = 1,3 m L = 1,3 m A = 1,3 x 1,3 = 1,69 m2 D = 1,0 m H = 1,3 m T = 0,2 m Wx = 1/6.B.L2 _{= 1/6. 1,3. 1,3}2 _{= 0,3662 m}3 Wy = 1/6.L.B2 _{= 1/6. 1,3. 1,3}2 _{= 0,3662 m}3

Tegangan yang terjadi pada tanah σt = Ru/A + Mx/Wx + My/Wy

σt = 3,0122/1,69 + 2,66158/0,3662 + 0,01496/0,3662 = 1,782 t/m2 _{+ 7,268 t/m}2 _{+ 0,041 t/m}2

= 9,091 t/m2

Daya Dukung Tanah

q = (1-0,2.B/L).γ.B/2.Nγ + (1+0,2B/L).c.Nc + γ.D.Nq

= (1-0,2.1,3/1,3).1,656. 1,3/2.1,4 + (1+0,2. 1,3/1,3).2,2.11 + 1,656. 1.4 = 1,21 + 29,04 + 6,624

= 36,874 t/m2

q/SF = 38,86 / 1,5 = 24,583 t/m2 _{> 9,091 t/m}2 _{(Daya Dukung Tanah Kuat).}

Penulangan Podasi Telapak

Momen yang bekerja pada telapak pondasi :

Mxy = 0,5. σt.L2. = 0,5. 9,091 t/m2.1,32 = 7.29 tm = 76818950 Nmm

Data – data material

- Tebal plat (h) = 200 mm

- Decking = 70 mm

- Diameter tulangan = 19 mm

- Mutu Baja = 400 Mpa

- Mutu Beton = 25 Mpa (K300)

- d = h- (d+dia.tul ) = 200 – (70+19) =111 mm - β = 0,85

Berdasarkan SNI 2847 pasal 10.4.3

027

,

0

400

600

600

400

25

85

,

0

85

,

0

600

600

85

,

0

'

₌

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

=

x

x

fy

fy

f

x

x

c b

β

ρ

0203

,

0

027

,

0

75

,

0

max

=

x

=

ρ

Berdasarkan SNI 2847 pasal 9.12.2 0035 . 0 400 4 , 1 min = =

ρ

81 , 18 25 85 . 0 400 ' 85 . 0 = = = x fc fy m

Nmm

Mu

Mn

96023687

,

5

8

,

0

76818950

8

,

0

=

=

=

Pakai ρ = 0,018 As perlu = ρ.b.d = 0,018.1300.111 = 2597,4 mm2

99

,

5

111

1300

5

,

96023687

d

b

Mn

2 2

=

×

=

×

=

Rn

018

,

0

400

9

9

,

5

18,81

x

2

1

1

18,81

1

fy

Rn

2m

1

1

m

1

₌

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

₋

₋

×

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

₋

₋

×

=

ρ

As pakai = 2833,85 mm2

Jarak tulangan = 1300/(10-1) = 144,44 mm ≈ 125 mm Jadi dipasang tulangan Lentur D19-125

Kontrol Kuat Geser Pondasi Telapak Kuat Geser Beton :

N

x

x

x

c

f

x

d

x

bw

x

Vc

1300

111

25

120250

6

1

'

6

1

=

=

=

Kuat Geser Tulangan :

Vc+Vs = 32,16 ton > Vu/ = 2,082 ton (OK)

2. Pehitungan Base Plate Baja dan Pedestal Beton

Perhitungan base plate dan pedestal didasarkan AISC-LRFD Manual 13th _{edition, ACI}

318-05 dan SNI 2847-2002. Material yang digunakan untuk base plate adalah plat baja dengan spesifikasi yang setara dengan ASTM A-36 sedangkan anchor bolt adalah baja dengan spesifikasi material yang setara dengan JIS G3112-1995. Perhitungan dimensi base plate dan pedestal akan dilakukan sebagai berikut :

Cek Dimensi Luasan Base Plate

c= 0.6 2 1 175074,51 25 85 , 0 6 , 0 2232200 ' 85 . 0 . fc x x mm Pu A c = = = ϕ

Direncanakan luas base plate adalah sebagai berikut :

A1pakai = Abase plate = 450 mm x 450 mm = 202500 mm2 > 175074,51 mm2(OK)

Perhitungan Tebal Base Plate

mm mm mm d N m 106,25 2 ) 250 ( 95 , 0 450 2 95 , 0 = − = − =

mm

mm

mm

bf

B

n

175

2

)

125

(

8

,

0

450

2

8

,

0

₌

−

₌

−

=

mm

bf

d

n

44

,

2

4

125

.

250

4

.

'

=

=

=

N

Vs

201316

,

704

125

111

.

400

.

77

,

566

s

Av.fy.d

₌

₌

=

(

)

(

250

125

)

.2868750

N

0

,

692

2232200

.

125

.

250

.

4

.

.

.

.

4

2 2

=

₊

=

+

=

mm

mm

N

P

bf

d

Pu

bf

d

X

p c

ϕ

1

1

1

2

≤

−

+

=

X

X

λ

1

07

,

1

≤

=

λ

Jadi digunakan λ = 1. λn’ = 1 x 44,22 mm = 44,22 mm ℓ = max (m, n, λn’) = 175 mm

MPa

mm

mm

N

BN

Pu

f

_pu

11

,

02

450

.

450

2232200

₌

=

=

mm

mm

MPa

MPa

mm

fy

f

t

_{p req} pu

54

,

77

60

250

.

9

,

0

02

,

11

.

2

175

.

9

,

0

2

) (

=

l

=

=

≈

Jadi digunakan tebal base plate 60 mm Cek Daya Dukung Pedestal Beton

Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui apakah dimensi pedestal dan base plate sudah mampu menahan gaya aksial yang terjadi.

Direncanakan luas pedestal beton adalah sebagai berikut :

A2 = Apedestal = 500 mm x 500 mm = 250000 mm2

Daya dukung pedestal dihitung sebagai berikut :

1 1 2 1 .1,7 ' . . ' 85 , 0 . f cA A A A c f Pp c c c

ϕ

ϕ

ϕ

= ≤ 202500 . 25 . 7 , 1 . 6 , 0 202500 250000 202500 . 25 . 85 , 0 . 6 , 0 ≤ = p cP

ϕ

N N P_p c =2868750 ≤5163750

ϕ

Jadi digunakan 2868750 N. Kontrol Daya dukung pedestal adalah sebagai berikut :

c Pp = 2868750 N > Pu = 2232200 N (OK)

Perhitungan Tulangan Pedestal

Pemodelan Penulangan Pada Kolom Pedestal

Cek penulangan vertikal yang telah dimodelkan dilakukan menggunakan program bantu PCA Column v3.64. Diagram interaksi antara Pu dan Mu yang bekerja pada kolom pedestal adalah sebagai berikut :

Hasil Analisa PCA Column v3.64 Untuk Diagram Interaksi Pu dan Mu Yang Bekerja Pada Pedestal

Dari diagram interaksi di atas diketahui bahwa penulangan yang dilakukan sudah mampu memikul gaya-gaya yang bekerja pada kolom pedestal. Sedangkan kuat geser kolom dihitung sebagai berikut :

N

x

x

x

c

f

x

d

x

bw

x

Vc

500

414

25

172500

6

1

'

6

1

₌

₌

=

Kuat Geser Tulangan :

Vc + Vs = 43,87 ton > Vu/ = 2,082 ton (OK) Jadi dipasang tulangan geser Φ16-250 Kontrol Punching Shear Pondasi Telapak

Punching Shear dihitung untuk mengetahui kuat telapak pondasi dalam menerima gaya terpusat akibat pedestal dan gaya terpusat yang bekerja pada kolom struktur yang dapat menyebabkan plong pada telapak pondasi. Kontrol terhadap punching shear adalah sebagai berikut :

Ru = Pu + Wpedestal = 2,2322 ton + 0.78 ton = 3,0122 ton = 30122 N

Rpc =  x √f’c x 1,1 x b0 x d = 0,6 x √25 MPa x 1,1 x 1800 mm x 111 mm = 659340 N (OK) Rpc =  x 1,1 x 0,25 (40d/b0 + 2) x √f’c x b0 x d = 0,6 x 1,1 x 0,25 (40.111 mm/1800 mm + 2) x √25 MPa x 1800 mm x 111 mm = 736263 N (OK) Rpc =  x 1,1 x (1 + 2/βc) x √f’c x b0 x d = 0,6 x 1,1 x (1 + 2/1) x √25 MPa x 1800 mm x 111 mm = 1978020 N (OK)

3. Pehitungan Tulangan Anchor Bolt Jumlah baut (nb) = 4 buah

Kuat tarik anchor bolt = n.As.fy. = 4.283,385 mm2. 235 MPa. 0,8 = 213105,52 N Kuat geser anchor bolt = n.As.fy. = 4.283,385 mm2. 235 MPa. 0,75 = 199786,43 N Koordinat anchor bolt yang direncanakan disajikan pada tabel sebagai berikut :

N

Vs

266231

,

81

250

414

.

400

.

92

,

401

s

Av.fy.d

=

=

=

Posisi Anchor Bolt Pada Pondasi No. Anchor Xb (m) Yb (m) Xb 2 (m2₎ Yb2 (m2₎ 1 -0.095 0.095 0.0090 0.0090 2 0.095 0.095 0.0090 0.0090 3 0.095 -0.095 0.0090 0.0090 4 -0.095 -0.095 0.0090 0.0090 S = 0.0361 0.0361 Max = 0.095 0.095 Ixb 0.0361 Min = -0.095 -0.095

Cek Kapasitas Tarik Anchor Bolt

Cek kapasitas tarik anchor bolt dihitung sebagai berikut :

ton

m

ton

Ixb

Xb

Mx

nb

Fx

T

6

,

69

0361

,

0

m

95

ton.m.0,0

2,66158

4

2493

,

1

.

2 max

=

−

=

−

−

=

21,3 ton > 6,69 ton (OK)

Cek Kapasitas Geser Anchor Bolt

Vu = 1,2493 ton Vanchor bolt = 19,98 ton

Vanchor bolt > Vu (OK)

4. Pemodelan Sambungan Kolom dan Pondasi

Joint support struktur rumah genset didesain sebagai perletakan jepit atau fix support. Maka sambungan antara kolom baja dan kolom pedestal akan didesain sebagai sambungan kaku/rigid connection seperti pada gambar berikut :

Tampak Atas Pemodelan Sambungan Antara Kolom Baja dan Kolom Pedestal Sedangkan setail penulangan hasil analisa bisa dilihat pada gambar berikut :

Potongan Tampak Depan Desain Akhir Penulangan Pondasi

5. Pehitungan Struktur Pondasi Khusus Untuk Mesin Genset

Data Mesin Genset dan Dimensi Pondasi

Data spesifikasi mesin genset yang akan digunakan pada perencanaan ini adalah

sebagai berikut :

Berat Total Mesin : 6329 kg (Wet weight + fuel, lube oil and

coolant)

Overspeed fmesin overspeed : 2250 RPM

Lebar Mesin : 1,1 m

Tinggi Mesin : 2,143 m

Panjang : 3,7 m

sedangkan data dimensi pondasi yang akan direncanakan adalah sebagai

berikut :

Lebar Base Plate : 4 m

Tinggi Base Plate : 0,5 m

Panjang Base Plate : 5 m

Lebar Pedestal : 3,5 m

Tinggi Pedestal : 1 m

Panjang Pedestal : 4,4 m

Ketebalan grout : 0,025 m, Wmesin > 2270 kg. Grout berupa Material

bersifat semen atau epoksi dan non shrink

Untuk membantu meredam getaran yang diakibatkan oleh mesin genset, maka base plate pondasi direncanakan ditanam sedalam 20 cm ke dalam tanah (kedalaman penanaman pondasi block harus tidak lebih dari 0.07L4/3_).

Pemodelan 3D Pondasi Mesin Genset Pada SAP 2000

Konsep perencanaan pembebanan dinamis mesin untuk pondasi pada laporan ini dapat dilihat pada gambar berikut :

Konsep Pembebanan Beban Mesin Pada SAP 2000 Pemodelan Beban Mesin Pada SAP 2000

Beban mati struktur pondasi mesin genset secara otomatis akan dihitung oleh software SAP 2000, sehingga beban mati akibat mesin akan dimodelkan secara manual pada SAP 2000. Beban mati akibat mesin genset berbeda dengan beban mati statis lainnya karena beban mati mesin juga memiliki frekuensi. Pemodelan beban mati akibat mesin genset pada SAP 2000 dibuat dengan menggunakan pemodelan time history function grafik frekuensi getaran mesin terhadap waktu dengan scale factor sesuai arah beban. Hasil frekuensi mesin terhadap waktu pada SAP 2000 adalah sebagai berikut :

Time History Function Frekuensi Mesin Genset Pada SAP 2000

Grafik times history function di atas akan digunakan sebagai function pada load case data pembebanan mesin genset dengan load type acceleration. Dari konsep pembebanan dinamis pada pondasi mesin genset, scale factor pembebanan mesin dengan time history function akan dibuat seperti pada gambar berikut :

Definisi Load Case Data Pembebanan Mesin Genset dan Added Mass Struktur Pondasi Mesin Pada SAP 2000

Pemodelan Beban Gempa Pada SAP 2000

Beban gempa pada analisa pondasi mesin genset ini akan menggunakan response spectrum wilayah gempa 2 sesuai peta wilayah gempa 2002. Hasil pemodelan beban gempa untuk analisa pondasi mesin genset pada SAP 2000 adalah sebagai berikut :

Metode dan Pembebanan Beban Gempa Pondasi Mesin Genset Pada SAP 2000

Perhitungan Frekuensi Natural Struktur Pondasi

Hasil analisa perhitungan frekuensi natural struktur pondasi pada SAP 2000 adalah sebagai berikut :

Frekuensi Natural Struktur Pondasi Mesin Genset

StepType StepNum Tn ωn Eigenvalue

Text Unitless Sec rad/sec rad2_/sec2

Mode 1 0,13 46,7 2180,9 Mode 2 0,13 47,19 2226,9 Mode 3 0,09 69,582 4841,6 Mode 4 0,07 93,045 8657,4 Mode 5 0,07 96,462 9305 Mode 6 0,06 100,73 10146 Mode 7 0,04 166,21 27626 Mode 8 0,04 179,26 32134 Mode 9 0,03 210,63 44364 Mode 10 0,03 240,75 57961 Mode 11 0,02 336,94 113530 Mode 12 0,01 505,96 256000

Frekuensi natural dan periode natural struktur akan digunakan untuk menganalisa kemampuan daya dukung dinamis struktur pondasi mesin genset yang direncanakan.

Kontrol Periode Natural Struktur Pondasi Terhadap Gaya Dinamis Gempa

Sesuai SNI-1726 pasal 5.6, periode natural struktur harus dibatasi tergantung dari koefisien ζ

untuk tiap wilayah gempa untuk mencegah perilaku struktur yang terlalu flexible terhadap gaya gempa. Batasan periode natural untuk struktur pondasi mesin genset yang akan didesain adalah sebagai berikut :

T = ζ .n = 0,19 (OK)

Dari hasil perhitungan di atas diketahui bahwa periode natural struktur pondasi mesin genset yang direncanakan telah memenuhipersyaratan SNI 1726-2002 pasal 5.6.

Kontrol Struktur Pondasi Terhadap Perilaku Dinamis Mesin Genset

Kontrol ini dilakukan untuk mengetahui perilaku struktur pondasi dalam menerima beban dinamis yang disebabkan oleh beban mesin genset. Hal-hal yang perlu dicek untuk

mengetahui kemampuan/daya tahan struktur pondasi dalam menerima perilaku dinamis mesin genset adalah rasio antara berat pondasi dan berat mesin serta rasio antara frekuensi mesin dan frekuensi natural pondasi.

a) Cek Dimensi Struktur Pondasi Mesin Genset

Tebal minimum pondasi beton :

- Syarat = Tebal Base Slab + Tinggi Pedestal ≥ 0.6 + Panjang Base Slab/30 = 0.5 m + 1 m ≥ 0.6 + 5 m/30

Kontrol = OK, tebal pondasi sudah memenuhi

- Syarat = Lebar Base Slab≥ 1.5 Jarak titik pusat mesin ke base slab = 4 m ≥ 1.5 ((2.143 m/2) + 1 m + 0.5 m)

Kontrol = OK, lebar pondasi sudah memenuhi

b) Cek Rasio Antara Berat Pondasi dan Mesin Genset

Berat Total Mesin Pada Kondisi Operasi = 6329 kg

Berat Total Pondasi = 61768,5 kg

Rasio Berat Total Pondasi dan Mesin = 9,8 > 3 (OK) c) Cek Rasio Antara Frekuensi Mesin Genset dan Pondasi

Frekuensi Mesin Pada Kondisi Operasi (ω) = 2.π.fmesin = 235,62 rad/sec

Rasio Frekuensi Mesin dan Pondasi (ѓω) = 0,47 (Resonansi tidak terjadi jika _{ѓω > 2 atau ѓω < 0.5)} Hasil analisa menunjukkan bahwa dimensi pondasi sudah memenuhi untuk dapat memikul beban dinamis akibat mesin genset. Kontrol rasio frekuensi yang dilakukan didasarkan pada batasan yang diberikan referensi manual Desain Pondasi Beban Dinamis oleh Ir.Ananta Sigit Sidharta sedangkan referensi manual Design of Structures and Foundations for Vibrating Machines by Suresh C Arya memberikan batasan nilai ѓω > 1.3 atau ѓω < 0.7 agar resonansi tidak terjadi. Dari kedua referensi manual tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa Rasio Frekuensi Mesin dan Pondasi telah memenuhi persyaratan rasio agar struktur tidak mengalami resonansi.

d) Kontrol Pembebanan Din mis

Analisa ini dilakukan untuk mengetahui apakah pemodelan beban dinamis yang dilakukan dalam hal ini pemilihan jumlah mode sudah tepat atau belum. Pembebanan dinamis suatu harus dibuat sedemikian rupa sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan struktur response total harus sekurang-kurangnya 90%. Hasil analisa partisipasi massa akibat beban dinamis yang dilakukan menggunakan SAP 2000 adalah sebagai berikut :

Partisipasi Massa Struktur Pondasi Genset Dalam Menghasilkan Response Dinamik

OutputCase StepType StepNum SumUX SumUY SumUZ

Text Text Unitless % % %

MODAL Mode 1 94,4 0 0 MODAL Mode 2 94,4 95,6 0 MODAL Mode 3 94,4 95,6 97,3 MODAL Mode 4 94,4 95,6 97,3 MODAL Mode 5 99,8 95,6 97,3 MODAL Mode 6 99,8 99,7 97,3 MODAL Mode 7 99,8 100 97,3 MODAL Mode 8 100 100 97,3 MODAL Mode 9 100 100 99,9 MODAL Mode 10 100 100 99,9 MODAL Mode 11 100 100 100 MODAL Mode 12 100 100 100

Dari tabel di atas diketahui bahwa dengan 3 mode saja, partisipasi massa dari struktur pondasi sudah mencapai 90% dalam menghasilkan response dinamik total akibat beban dinamis gempa maupun mesin genset.

Analisa Stabilitas Struktur Pondasi

Analisa stabilitas pada pondasi mesin genset yang direncanakan akan menggunakan program bantu Allpile v.6.5 E. Konsep analisa stabilitas pondasi mesin genset yang akan dilakukan pada program bantu Allpile v.6.5 E adalah sebagai berikut :

Konsep Pembebanan Analisa Stabilitas Pondasi Mesin Genset

Perhitungan Momen Guling

Moment guling maksimum yang bekerja pada pondasi didapatkan dari hasil analisa SAP 2000. Moment yang digunakan untuk analisa ini adalah moment akibat gaya lateral yang bekerja pada struktur pedestal yang dimodelkan sebagai frame element . Moment lateral maksimum yang akan digunakan dalam analisa stabilitas ini adalah akibat kombinasi beban tak berfaktor. Hasil analisa moment lateral yang bekerja pada pondasi akibat kombinasi beban tak berfaktor adalah sebagai berikut :

Rekapitulasi Moment Akibat Gaya Lateral Yang Terjadi Pada Pondasi Mesin Genset

No Comb Moment kg-m 1 1,0 DL 1,173E-09 2 1,0 DL + 1,0 EL 3069,33 3 1,0 DL + 1,0 EL + 1,0 GX 6498,50 4 1,0 DL + 1,0 EL + 1,0 GY 6396,49

Hasil analisa menunjukkan bahwa moment lateral yang paling kritis terjadi pada kombinasi 3 dan 4 dimana beban gempa terjadi bersamaan dengan beban mesin saat kondisi operasi.

Perhitungan Amplitudo, Beban Dinamis Mesin (FT) Yang Disalurkan Ke Struktur Pondasi dan Total Beban Axial

Perhitungan ini akan menggunakan data properties sebagai berikut : Fz = 7137,50 kg = 7,138 ton

ωmesin = 235,62 rad/sec ; cpm = RPM f mesin = 2250 cpm

ωn = 505,96 rad/sec m = 6296,48 kg.sec2_/m

Ket : Fz adalah hasil analisa gaya axial maksimum oleh SAP 2000 yang bekerja pada pondasi

akibat beban mesin dengan mengabaikan selfweight

Dari data properties di atas dilakukan perhitungan sebagai berikut :

Amplitudo getaran

Az= Fz/(m(ωn2-ω2_{) = 0,0000057 m}

   = 0,22261 mil

Catatan : Amplitudo getaran suatu mesin terhada struktur sejelek-jeleknya masuk kategori Easiliy Noticeable to Person

fmesin vs AZ (sumber : ACI 351.3R-04)

Dari perhitungan amplitudo getaran, didapatkan bahwa amplitudo getaran mesin terhadap pondasi masuk kategori easiliy noticeable to persons.

Beban Dinamis Yang Disalurkan Ke Struktur Pondasi

Beban dinamis yang disalurkan ke struktur pondasi akan dihitung sebagai berikut :

= 4250,75 kg 2 ) . . 2 ( 1 . .A Dr k F_T = _{Z Z} + Dimana :

kz = 226376253 kg/m (equivalent spring constant for rigid rectangular footings)

AZ = 0,0000057 m (Amplitudo getaran)

D = 0,74 (damping ratio)

r = 2,15 (rasio antara frekuensi natural pondasi dan frekuensi mesin)

Nilai dari damping ratio dan equivalent spring constant for rigid rectangular footings didapatkan dari persamaan berikut :

;

α

B

D

=

0

.

425

z

BL

z

G

K

β

η

υ

−

=

1

Dimana :

ʋ = 0,4 (Nilai tipikal angka poisson tanah yang mengandung lempung)

r0 = 2,52 m

Wtot = 68,10 ton

gtanah = 1,66 ton/m3 (Berdasarkan soil investigation titik BL-1)

ηZ = 1,03

BZ = 0,38

αZ = 1,08

G = 14061,393 ton/m2 _{(Nilai tipikal modulus geser tanah untuk jenis stiff clay)}

β = 2,1

Perhitungan Transmissibility

Transmissibility adalah penyaluran gaya dinamis ke struktur pondasi. Transmissibility dihitung sebagai berikut : 1,16

(

)

(

)

+

( )

−

=

+

=

2 2 2 2

1

.

.

2

1

.

.

2

r

r

D

r

D

T

_r

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai dari Transmissibility adalah 1.16.

Jadi hasil analisa sebelumnya dapat diketahui bahwa total beban axial yang bekerja pada pondasi yang akan digunakan dalam analisa stabilitas pondasi sesuai konsep analisa stabilitas pondasi beban dinamis adalah sebagai berikut :

Pv =

= 11279,66 kg

Wmesin + FT x Tr Perhitungan Total Gaya Lateral

Beban lateral gempa statis akan dihitung menggunakan metode statik ekivalen sesuai SNI 1726-2002 sebagai berikut :

R

W

I

C

V

=

×

×

Dimana :

V = Gaya geser dasar total

C = Faktor response gempa berdasarkan jenis tanah dasar dan wilayah gempa

I = 1,5 (equipment)

R = 2,8 (equipment)

W = 6329 kg (Berat equipment)

Periode getar empiris dihitung sebagai berikut :

T = 0,06 x H3/4 _{= 0,158}

Dari hasil perhitungan periode getar empiris didapatkan nilai faktor response gempa (C) sesuai peta wilayah gempa 2 dan karakteristik tanah lunak sebesar 0.38, sehingga besarnya gaya gempa yang terjadi pada pondasi yang direncanakan adalah

V=CIW/R = 1288,404 kg

sehingga total gaya lateral yang bekerja pada pondasi adalah sebagai berikut :

PH = Vgempa + FT x Tr = 6239,07 kg

Analisa dan Kontrol Tegangan

Tegangan yang akan dihitung adalah tegangan statis, tegangan statis + dinamis, dan daya dukung tanah. Perhitungan ini akan dilakukan untuk mengetahui daya dukung tanah terhadap pondasi mesin genset yang direncanakan. Pondasi yang memikul beban

dinamis harus memiliki tegangan statis yang lebih kecil daripada 50% daya dukung tanah dan harus memiliki tegangan total yaitu tegangan yang terjadi akibat tegangan statis + dinamis yang lebih kecil daripada 75% daya dukung tanah

Tegangan Statis Akibat Pondasi

Tegangan statis akibat beban statis pondasi dan mesin dihitung sebagai berikut :

kg/m2 3404.875 = = baseplate total statis A W

σ

Tegangan Statis + Dinamis Akibat Pondasi dan Mesin

Tegangan statis + dinamis akibat beban statis pondasi + mesin dan beban dinamis mesin dihitung sebagai berikut :

3652.41 kg/m2 = + = baseplate r T total dinamis A T F W .

σ

Daya Dukung Tanah

Perhitungan daya dukung tanah ini didasarkan dari soil investigation titik BL-1. Data properties tanah titik BL-1 berdasarkan data soil investigation adalah sebagai berikut :

Sudut geser (Φ) = 15o

Berat Jenis (ɣtanah) = 1656 kg/m3 (Berdasarkan soil investigation titik BL-1)

Kohesivitas (c) = 2200 kg/m2

Ng = 1.4

Nc = 11

Nq = 4

Daya dukung tanah akan dihitung menurut persamaan dari Terzaghi dan Peck (1943), sebagai berikut :

qtanah = 33291.7 kg/m2

Cek Daya Dukung Statis (Tegangan Statis vs Daya Dukung Tanah)

Kontrol daya dukung statis dari pondasi mesin genset yang direncanakan adalah sebagai berikut :

σstatis = 3404.88 kg/m2 < qtanah = 33291.7 kg/m2 (OK)

Hasil analisa menunjukkan bahwa 50% daya dukung tanah sudah mampu memikul tegangan statis yang terjadi.

Cek Daya Dukung Dinamis (Tegangan Statis + Tegangan Dinamis vs Daya Dukung Tanah)

Kontrol daya dukung dinamis dari pondasi mesin genset yang direncanakan adalah sebagai berikut :

σdinamis = 3652.41 kg/m2 < qtanah = 33291.7 kg/m2 (OK)

Hasil analisa menunjukkan bahwa 75% daya dukung tanah sudah mampu memikul tegangan statis + dinamis yang terjadi.

Stabilitas Pondasi Mesin Genset

Analisa ini dilakukan untuk mengetahui stabilitas pondasi terhadap gaya-gaya yang bekerja yang telah dihitung sebelumnya. Perhitungan akan dilakukan menggunakan program bantu Allpile v.6.5 E. Program bantu Allpile v.6.5 E memperhitungkan daya dukung pondasi akibat dimensi telapaknya sehingga berat pedestal juga dimasukkan sebagai beban terpusat. Hasil analisa Allpile v.6.5 E untuk analisa stabilitas pondasi adalah sebagai berikut :

Cek Stabilitas Pondasi Terhadap Moment dan Vertical/Axial Load

qmax qmin SF aktual SF min

Check Vload 326.68 324.65 13.46 2 OK Check Mload 28.99 19.25 11.20 2 OK

Analisa Tek. Tanah (kN/m2) Cek Stabilitas Ket

Cek Stabilitas Pondasi Terhadap Lateral/Shear Load

Friction Tot.Actual

(kN) Load (kN) SF aktual SF min

Check Shear 493.15 175.14 7.9 2 OK

Cek Stabilitas Pondasi Terhadap Settlement

Vload Vload + Mload

(cm) (cm)

Settlement 0.597 0.629 1 OK

Allowable Settlement (cm)

Analisa Cek Stabilitas Ket

Caused by

Hasil analisa Allpile v.6.5 E menunjukkan bahwa tekanan tanah sudah mendekati nilai tekanan tanah hasil perhitungan manual. Dari tabel hasil analisa Allpile v.6.5 E juga menunjukkan bahwa pondasi yang direncanakan sudah aman.

Perhitungan Tulangan

Penulangan struktur pondasi mesin genset ini didesain untuk memikul kombinasi beban geser dan lentur. Perhitungan tulangan akan menggunakan gaya-gaya dalam hasil analisa SAP 2000. Perhitungan dilakukan berdasarkan SNI 2847-2002 dan ACI 318-05

Perhitungan Tulangan Base Plate

Hasil analisa bending moment yang terjadi pada struktur base plate adalah sebagai berikut : Rekapitulasi Hasil Analisa SAP 2000 Terhadap Bending Moment Pada Base Plate

Pondasi Moment kg-m 1 19675.24 2 24560.00 3 21051.43 4 21051.43 1,4 DL Comb 1,2 DL + 1,0 EL + 1,0 GX 1,2 DL + 1,0 EL + 1,0 GY 1,2 DL + 1,6 EL No

Dari tabel analisa bending moment pada base plate diketahui bahwa bending moment yang paling kritis terjadi pada kombinasi 2, oleh karena itu perencanaan tulangan pada base plate akan menggunakan hasil analisa bending moment pada kombinasi 2.

Perhitungan tulangan dilakukan dengan data properties sebagai berikut : Direncanakan :

- Tulangan arah X : 19 mm - dx : 415.5 mm

- Tulangan arah Y : 19 mm - dy : 396.5 mm

- Concrete Cover : 75 mm - fy : 400 MPa

- f'c : 25 MPa - β1: 0.85

dengan menggunakan data properties di atas, perhitungan tulangan lentur dilakukan sesuai SNI 2847-2002 dan disajikan dalam tabel sebagai berikut :

Mn

Rn m ρperlu ρmin ρmax ρbalance

Bars

N.mm Used

307000000 1.95 18.82 0.0051 0.0035 0.020 0.027 D19-100

Kontrol retak terhadap hasil penulangan base plate dilakukan sesuai SNI 2847-2002 pasal 12.6.4, sebagai berikut : 0.29 mm (OK) = = −6 3 . . . . 10 11x

β

fs dc A

ω

Dimana :

fs = tegangan dalam tulangan yang dihitung pada beban kerja dapat diambil 0.6 fy

A = luas efektif beton tarik disekitar lentur tarik dan mempunyai titik pusat yang sama dengan titik pusat

tulangan tersebut dibagi dengan jumlah batang tulangan

β = 0.85

dc = tebal selimut beton diukur dari serat tarik terluar ke pusat batang tulangan ω = lebar retak yang terjadi

Lebar retak dibatasi sampai dengan maksimum 0.3 mm karena base plate adalah struktur yang terkena pengaruh cuaca luar.

Luas Tarik Efektif Base Plate Sesuai SNI 2847-2002

Base plate akan dikontrol kekuatannya terhadap gaya geser maksimum yang bekerja pada pondasi. Kontrol kuat geser pada base plate yang dilakukan sesuai SNI 2847-2002 adalah sebagai berikut :

330416.7 N

Vc = 198250 N

899353.15 N Vn = 737861.89 N

Vs = 539611.89 N

Gaya geser maksimum yang bekerja pada pada pondasi akibat beban berfaktor adalah sebagai berikut : V_u = 160601 N

Vu/ = 267668.3 N Kuat Geser Beton :

Kuat Geser Tulangan :

= = f c b d Vc ' . . 6 1 = = s d fy A V v s . .

Vu/ < Vn (OK, kuat geser memenuhi)

Perhitungan Tulangan Pedestal

Hasil analisa bending moment yang terjadi pada struktur pedestal adalah sebagai berikut :

Rekapitulasi Hasil Analisa SAP 2000 Terhadap Bending Moment Pada Pedestal Pondasi

No Comb Moment kg-m 1 1,4 DL 7011.56 2 1,2 DL + 1,6 EL 8400.82 3 1,2 DL + 1,0 EL + 1,0 GX 7200.70 4 1,2 DL + 1,0 EL + 1,0 GY 7200.70

Dari tabel analisa bending moment pada pedestal diketahui bahwa bending moment yang paling kritis terjadi pada kombinasi 2, oleh karena itu perencanaan tulangan pada pedestal akan menggunakan hasil analisa bending moment pada kombinasi 2. Perhitungan tulangan dilakukan dengan data properties sebagai berikut :

Direncanakan :

- Tulangan arah X : 19 mm - dx : 1415.5 mm

- Tulangan arah Y : 19 mm - dy : 1396.5 mm

- Concrete Cover : 75 mm - fy : 400 MPa

- f'c : 25 MPa - β1: 0.85

dengan menggunakan data properties di atas, perhitungan tulangan lentur dilakukan sesuai SNI 2847-2002 dan disajikan dalam tabel sebagai berikut :

Mn

Rn m ρperlu ρmin ρmax ρbalance

Bars

N.mm Used

Kontrol retak terhadap hasil penulangan pedestal dilakukan sesuai SNI 2847-2002 pasal 12.6.4, sebagai berikut : 0.29 mm (OK) = = −6 3 . . . . 10 11x

β

fs dc A

ω

Dimana :

fs = tegangan dalam tulangan yang dihitung pada beban kerja dapat diambil 0.6 fy

A = luas efektif beton tarik disekitar lentur tarik dan mempunyai titik pusat yang sama dengan titik pusat

tulangan tersebut dibagi dengan jumlah batang tulangan

β = 0.85

dc = tebal selimut beton diukur dari serat tarik terluar ke pusat batang tulangan ω = lebar retak yang terjadi

Lebar retak dibatasi sampai dengan maksimum 0.3 mm karena pedestal adalah struktur yang terkena pengaruh cuaca luar.

Luas Tarik Efektif Pedestal Sesuai SNI 2847-2002

Pedestal akan dikontrol kekuatannya terhadap gaya geser maksimum yang bekerja pada pondasi. Kontrol kuat geser pada pedestal yang dilakukan sesuai SNI 2847-2002 adalah sebagai berikut :

4073125 N Vc = 2443875 N

3167583.0 N Vn= 4344424.83 N

Vs = 1900549.8 N

Gaya geser maksimum yang bekerja pada pada pondasi akibat beban berfaktor adalah sebagai berikut : Vu = 160601 N

Vu/ = 267668.3 N Kuat Geser Beton :

Kuat Geser Tulangan :

= = f c b d V_c ' . . 6 1 = = s d fy A V v s . .

Vu/ < Vn (OK, kuat geser memenuhi)

Perhitungan Tulangan Angkur

Perhitungan tulangan angkur dilakukan untuk merencanakan jumlah penggunaan anchor bolt yang akan digunakan pada struktur pondasi mesin genset. Anchor bolt akan digunakan untuk menyambungkan mesin genset dengan struktur pondasi. Direncanakan anchor bolt

diletakkan sesuai pada gambar berikut :

Perencanaan Posisi Anchor Bolt Pada Pondasi

Perhitungan Anchor Bolt

Anchor bolt akan direncanakan untuk kuat menahan gaya tarik dan gaya geser yang terjadi pada sambungan antara pedestal dan mesin genset. Perhitungan akan dilakukan sebagai berikut :

Jarak anchor bolt ke tepi luar = ±150 mm

Diameter anchor bolt = 19 mm

yield strength (fy) = 235 MPa ultimate strength (fu) = 380 MPa

Pu = 97993 N

Vu = 160600.97 N

Gaya tarik ijin max. 1 anchor bolt = 53303.40 N Gaya geser ijin max. 1 anchor bolt = 49971.94 N

Cek Kapasitas Tarik Anchor Bolt

Cek kapasitas tarik anchor bolt dilakukan sebagai berikut :

PnT = As .n . fy.  = 1172674.9 N > Pu (OK)

Cek Kapasitas Geser Anchor Bolt

Cek kapasitas geser anchor bolt dilakukan sebagai berikut :

PnS = As .n . fy.  = 1099382.68 N > Vu (OK)

Panjang Penyaluran Anchor Bolt

550 mm (Berdasarkan data spesifikasi anchor bolt) 3.50 MPa (SNI 2847 2002, 11.5.2) 21.32 mm (OK) Direncanakan ldh= fr= ldh minimum =

=

fr

d

n

P

.

.

.

π

Perhitungan Kekuatan Beton Akibat Pengangkuran

Tegangan maksimum beton yang diijinkan akibat pengangkuran dihitung sesuai Appendix A AC fcu = 0.85 f'c = 21.25 MPa

Sedangkan luasan daya dukung pengangkuran untuk 1 anchor bolt dihitung sebagai berikut : Abrg_anc = ld.Danchor= 10450 mm

2

Tegangan yang terjadi akibat pengangkuran 1 anchor bolt adalah sebagai

berikut :

ft = ((Pu/)/n)/Abrg_anc = 0.53 MPa (Akibat Tarik) (OK) fs = ((Vu/)/n)/Abrg_anc = 0.93 MPa (Akibat Geser) (OK) Hasil analisa menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi pada beton pondasi mesin genset akibat pengangkuran tidak melebihi tegangan ijin beton. Detail hasil penulangan pondasi mesin genset adalah sebagai berikut :

Potongan Tampak Samping Rencana Penulangan Pondasi Mesin Genset

Potongan Tampak Depan Rencana Penulangan Pondasi Mesin Genset

Tampak Depan Rencana Penulangan Pondasi Mesin Genset

Dari semua perhitungan yang telah dilakukan, dapat diketahui juga bahwa pondasi mesin genset tidak memerlukan pondasi tiang untuk membantu daya dukungnya. Pemodelan properties tanah untuk titik BL-1 letak pembangunan pondasi mesin genset pada program bantu Allpile v.6.5 E juga sudah benar karena nilai daya dukung tanah terhadap pondasi sudah mendekati nilai dari daya dukung tanah hasil perhitungan manual. Selain itu,

penulangan pondasi mesin genset didesain untuk memikul kombinasi beban lentur dan geser karena perencanaan pondasi mesin genset ini menggunakan pondasi type block.