Studi Pengaruh Berat Pondasi Mesin Tipe Blok Terhadap Respon Tanah.

(1)

ix Universitas Kristen Maranatha

STUDI PENGARUH BERAT PONDASI MESIN TIPE

BLOK TERHADAP RESPON TANAH

banyaknya dibangun pembangkit listrik di Indonesia, khususnya Pembangkit Listrik Mikrohidro. Pondasi mesin yang digunakan adalah pondasi mesin tipe blok

Pada tugas akhir ini, pondasi mesin tertanam di kedalaman 2 m, pada tanah pasir kelanauan (kohesif), dengan nilai c (kohesi) 107 kN/m2 yang ditafsir dari hasil pengujian CPT (Cone Penetration Test). Selain itu parameter Modulus Geser yang nilainya 4900 KPa, didapatkan dari rumusan milik Menhard (1965).

Analisis dilakukan pada 4 keadaan perbandingan berat pondasi terhadap berat mesin, pipa dan air didalamnya (Wpon/Wmpa), yaitu (Wpon/Wmpa = 3,75), (Wpon/Wmpa = 4), (Wpon/Wmpa = 5), dan (Wpon/Wmpa = 7). Pengambilan perbandingan tersebut, didasarkan pada pernyataan di literatur, bahwa (Wpon/Wmpa) berada pada kisaran 3-5. Dari analisis terhadap 4 keadaan diatas, didapatkan respon tanah berupa nilai displacement arah horizontal berkisar antara 2 - 1,2 mm, dan displacement arah vertikal berkisar antara 1,4 - 0,9 mm. Nilai - nilai tersebut masih termasuk pada angka nyaman terhadap pekerja di sekitarnya, selain itu pada seluruh jenis pondasi tidak terjadi resonansi. Nilai penurunan (settlement) pun semakin kecil, kondisi di atas ini terjadi pada pondasi blok tipe 4 (13,5 x 3,9 x 2,2 m) yang memiliki berat 2779,92 kN.

(2)

x Universitas Kristen Maranatha

STUDY OF EFFECT OF MACHINES FOUNDATION'S

WEIGHT BLOCK TYPE TOWARDS THE RESPONSE OF

SOIL

Machine's Foundations increasingly used along with the increasing number of power plants built in Indonesia, especially Micro Hydro. The foundation of a machine that is used is the foundation block type machine

In this final exam, the machine's foundation embedded in a depth of 2 m, on silty sand soil (cohesive), the value of c (cohesion) 107 kN/m2 are interpreted from the results of testing CPT (Cone Penetration Test). Additionally Slide Modulus parameter whose value is 4900 KPa, obtained from the formula belongs Menhard (1965). The value is still included in the numbers of workers in comfortable surroundings, in addition to all types of foundation does not happen resonance. Value of settlement was getting smaller, the above condition washappened on the foundation blocks of type 4 (13.5 x 3.9 x 2.2 m) with a weight 2779.92 kN.

(3)

xi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iv

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... v

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... vi

(4)

xii Universitas Kristen Maranatha

3.1.2 Korelasi CPT Terhadap Konsistensi Tanah dan Jenis Tanah ... 25

3.1.3 Parameter Tanah , ϕ, c, G dan ʋ dari hasil Sondir ... 25

3.2 Data Mesin ... 27

3.3 Beban Statik ... 28

(5)

(6)

xiv Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram Alir ... 5

Gambar 2.1 Power House pada PLTMH ... 6

Gambar 2.2 Pondasi Mesin tipe blok ... 13

Gambar 2.3 Frekuensi vs Amplitudo (After Richart, 1962) ... 14

Gambar 2.4 Frekuensi Natural ... 20

Gambar 4.2 Spring Constant Coefficient (After ref.19) ... 36

Gambar 4.3 Pondasi Tipe 2 ... 42

Gambar 4.6 Grafik Wpon/Wmpa vs Displacement arah Horizontal ... 71

Gambar 4.7 Grafik frekuensi vs displacement arah horizontal terhadap ... 72

kenyamanan orang di sekitarnya Gambar 4.8 Grafik Wpon/Wmpa vs displacement maksimum arah ... 73

vertikal Gambar 4.9 Grafik frekuensi vs displacement arah horizontal terhadap ... 73

(7)

xv Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Poisson Ratio (ʋ) [Bowles] ... 10

Tabel 2.2 Faktor Pengruh Iw dan Im untuk pondasi lentur dan rigid ... 11

Tabel 2.3 Persamaan untuk Modulus Young (Es) ... 11

Tabel 2.4 Bearing capacity factor... 16

Tabel 2.5 Hubungan Faktor Kedalaman dan Faktor Bentuk ... 17

Tabel 2.6 Frekeunsi dan Amplitudo x 5% gravitasi ... 20

Tabel 3.1 Nilai qc dari hasil Sondir ... 24

Tabel 3.2 Hubungan Kepadatan, qc dan Sudut Geser Dalam ... 26

Tabel 3.3 Parameter Tanah ... 26

Tabel 3.4 Jari - jari ekivalen (ro) dan coefficient ... 29

Tabel 3.5 Spring constant coefficient ... 30

Tabel 3.6 Damping Ratio Embedment Factor ... 30

Tabel 3.7 Mass Ratio dan Geometrical Damping Ratio ... 30

Tabel 4.1 Rekapitulasi nilai bearing capacity ... ... 62

Tabel 4.2 Rekapitulasi Parameter Dinamik ... 70

Tabel 4.3 Displacement pondasi arah horizontal dan vertikal ... 71

(8)

xvi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI

αx Damping Ratio Embedment Factor arah horizontal

αz Damping Ratio Embedment Factor arah vertikal

B Lebar pondasi

Bx Mass Ratio arah horizontal

Bz Mass Ratio arah vertikal

x Spring Constant Coefficient arah horizontal

z Spring Constant Coefficient arah vertikal

c Kohesi

Δh Settlement (penurunan)

Df Kedalaman

Dgx Geometrical Damping Ratio arah horizontal

Dgz Geometrical Damping Ratio arah vertikal

Dtx Internal Damping arah horizontal

Dtz Internal Damping arah vertikal

(9)

xvii Universitas Kristen Maranatha

kx Equivalent Spring Constant arah horizontal

kz Equivalent Spring Constant arah vertikal

L Panjang pondasi

m Mass

M Magnification Factor

ɳ coefficient

ω frekuensi mesin dalam satuan rad/second

Pa Tekanan Atomosfer

Wair Berat air dalam pipa

Wmpa Berat mesin + pipa + air

Wpipa Berat pipa baja

Wpondasi Berat Pondasi

(10)

xviii Universitas Kristen Maranatha X Displacement

Xmax Displacement maximum

Berat volume tanah

(11)

LAMPIRAN I

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah negara yang memiliki potensi Sumber Daya Energi Primer yang sangat berlimpah. Sumber energi primer tersebut meliputi sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan. Khusus pada sumber energi terbarukan yaitu angin, surya, air, geotermal sampai biomassa, Indonesia juga memiliki potensi yang sangat berlimpah. Namun demikian, hingga sekarang, energi terbarukan tersebut baru memasok satu persen energi listrik masyarakat.

Dewasa ini, pemerintah sudah mulai menanggulangi hal tersebut dengan menggalakan pembangunan Pembangkit Listrik. Daya yang dihasilkan dari Pembangkit Listrik tersebut beragam, sesuai dengan Sumber daya yang dimanfaatkan dan daya mesin yang digunakan. Umumnya Pembangkit Listrik menggunakan mesin-mesin dengan bobot yang sangat berat. Dalam hal ini dibutuhkan pondasi khusus yang dapat menopang berat mesin dalam keadaan aktif maupun non aktif.

(18)

2 Universitas Kristen Maranatha Analisa geoteknik sangat dibutuhkan untuk pondasi mesin ini, dikarenakan beban yang akan diterima tanah relatif naik turun. Struktur tanah yang ada di daerah Kulon Progo Yogyakarta sendiri merupakan jenis tanah yang memiliki kelekatan cukup baik atau dikenal juga sebagai tanah kohesif. Hal ini dibuktikan dari hasil pengujian tanah di lapangan menggunakan uji

Cone Penetration Test (CPT). Pada saat pehitungan pun akan digunakan

parameter tanah lainnya yaitu nilai poisson ratio (ʋ) dan Modulus Geser (G).

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan nilai korelasi perbandingan Wpon/Wmpa dengan Amplitudo atau Displacement pondasi yang disebabkan oleh getaran mesin dan nilai Settlement pada tanah.

1.3 Pembatasan Masalah

1. Mesin yang digunakan adalah mesin Kaplan Turbine dengan kecepatan putaran 272 RPM.

2. Pondasi yang digunakan adalah jenis pondasi blok (block foundation) dengan variasi berat pondasi blok adalah 3,75xWmpa, 4xWmpa, 5xWmpa, dan 7xWmpa, berat pondasi dipengaruhi dari perbedaan luasan (B x L) blok pondasi. Wmpa sendiri merupakan berat mesin, berat pipa dan air yang ada di dalam pondasi .

3. Mode getar mesin arah horizontal dan vertikal.

4. Seluruh pondasi memiliki tebal 2,2 meter dan ditanam di kedalaman 2 meter.

5. Pondasi tertanam pada tanah jenis Pasir Berlanau.

(19)

1.4 Sistematika Penulisan

Sistematika penelitian adalah sebagai berikut :

BAB I, berisi Pendahuluan, Tujuan Penelitian, Ruang Lingkup Penelitian, Sistematika Pembahasan.

BAB II, tinjauan literatur mengenai dinamik, geoteknik dan pondasi mesin.

BAB III, berisi mengenai metodologi pengerjaan, penguraian data tanah, data mesin dan rumusan analisa dinamik pondasi

BAB IV, analisis mengenai respon tanah serta analisis statik dan dinamik struktur pondasi mesin yang berbentuk blok.

(20)

(21)

5 Universitas Kristen Maranatha Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan)

ANALISIS SETTLEMENT _(A)

KESIMPULAN DAN SARAN

(22)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Semakin besar nilai perbandingan Wpon/Wmpa, maka semakin kecil nilai

displacement/amplitudo dan nilai immediate settlement yang terjadi. hal

tersebut terdapat pada pondasi mesin tipe blok 4. kondisi ini sesuai dengan pernyataan yang ada di berbagai literatur, yaitu berat pondasi harus berada pada perbandingan 3-5 kali lipat daripada berat mesin dan pelengkap (Wmpa).

2. Sesuai dengan persyaratan pada sub bab 2.5.1 mengenai beban dinamik, pada seluruh varian pondasi tidak terjadi resonansi, dikarenakan nilai frekuensi natural pondasi ≠ frekuensi dari mesin. Maka dari itu, pondasi dinyatakan aman dari adanya resonansi, terutama pada pondasi mesin tipe blok 4 (Wpondasi/Wmpa = 7)

3. Immediate settlement (penurunan segera) terkecil terjadi di pondasi tipe blok 4 yang memiliki dimensi 3,9 x 13,5 meter. Nilai penurunan yang terjadi adalah 0,00361 meter, sedangkan nilai penurunan terbesar yaitu senilai 0,00431 meter terjadi di pondasi tipe blok 2.

4. Dari indikator kenyamanan yang diakibatkan getaran mesin pada gambar 4.7 dan 4.9, dapat dilihat bahwa getaran yang terjadi pada seluruh pondasi cukup mengganggu kepada orang di sekitarnya. Hal ini dikarenakan seluruh jenis pondasi berada pada zona troublesome to person.

(23)

76 Universitas Kristen Maranatha 5.2 Saran

1. Pada tugas akhir ini, data tanah hanya didapatkan dari hasil uji lapangan berupa data sondir. Untuk mendapatkan data parameter tanah yang lebih tepat sebaiknya harus ada juga hasil pengujian di laboratorium, misalnya hasil uji Triaxial dan Direct Shear.

(24)

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Arya,Suresh C. O’Neill,Michael.Pincus,George Mei 1981. Design of

Structures and Foundations for Vibrating Machines.Gulf Publishing

Company.Houston, London, Paris, Tokyo

2. Bowles, Joseph E.Foundation Analysis and Design.International Student Edition

3. Das, Braja M.Fundamentals of Soil Dynamic.1983.Elsevier Science Publishing Co. United States of America

4. Das, Braja M.Mekanika Tanah jilid 2.1993.Penerbit Erlangga.Jakarta

5. Das, Braja M.Shallow Foundation Bearing Capacity and

Settlement.1999.CRC Press LLC. United States of America

6. Prakash, Shamsher.Soil Dynamics.1981.McGraw-Hill Book Company.United States of America