Ekuivalen radius, r BL =1,186103 π -...

16

Ekuivalen radius, roz πBL = =

π25,2 × = 1,262 m

Koef. penanaman, zη = 1+0,6(1-ν )(h/ roz) =1+0,6(1-0,33)(0,2/1,262) = 1,06373

Gambar 4.4 Faktor geometry untuk dasar persegi (Sumber: after Whitman and Richart,1967)

Faktor geometri, zβ = 2,14 (gambar 5.4)

Konstanta pegas, kz zz BLG ηβν−1

=

= 1,0637322,5 2,1433,01

5000××

−

= 37955,98 t/m

Rasio massa, Bz 34)1(

ozrWγ

ν− =

= 3262,19,156769,1

433,01

x×

−

= 0,174331 Faktor damping rasio penanaman,

zα = z

ozrh

η

ν )1(9,11 −+

=06373,1

262,12,0)33,01(9,11 −+

= 1,165255

Damping rasio, Dz zzBα425,0

=

= 165255,1174331,0425,0

=1,186103

Frekuensi natural, nzω = mkz =

404739,098,37955

= 306,2334 rad/sec

Frekuensi rasio, r = nzωω

= 306,2334157,08

= 0,512941

Amplitudo, Az222 )2()1( rDrk

F

zz

o

+− =

Az

222 )512941,0186103,12()512941,01(98,379550,211

××+−=

Az= 3,91x10-6 m = 3,91x10-3

a) Perhitungan Besar Amplitudo Akibat Getaran Yawing (Torsi)

mm

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

b) Perhitungan Besar Amplitudo Akibat Getaran Kopel rocking dan Lateral Lateral

Ekuivalen radius, rox πBL = =

π25,2 ×

= 1,262 m

Koef. penanaman, xη = 1+0,55(2-ν )(h/ro

xβ

) = 1+0,55(2-0,33)(0,2/1,262) = 1,145613 Faktor geometri, = 0,97 (gambar 4.4)

Konstanta pegas, kx ν = 2(1+ )G xβ BL xη = 2(1+0,33)5000x0,97 25,2 × x1,145613 = 33143,04 t/m

Rasio massa, Bx 3)1(3287

oxrWγν

ν−

− =

= 31,2629,11,56769

)33,01(32)33,0(87

××

−−

= 0,211625

17

Faktor damping rasio penanaman,

xα = x

oxrh

η

ν )2(9,11 −+

= 1,145613

1,2622,0)33,02(9,11 −+

= 1,40426

Damping rasio, Dx xxBα288,0

=

= 1,404260,211625

288,0

= 0,879081

Frekuensi natural, nxω = mk x

= 0,404739 33143,04

= 286,1598 rad/sec

Rocking Momen inersia massa (terhadap sb-y yang melalui titik berat total), Mmy = [{1,56769/9,81 (0,2+0,4530,318344)2 } + {(1,56769/12) x (2,52+1,02)} + {1,56769/9,81 (0,2-0,318344)²} = 0,752206 tm sec2 Momen inersia massa (terhadap sb-y yang melalui titik berat dasar pondasi) Mmo = Mmy z + mtotal. = 0,752206+(0,404739 x 0,318344) = 0,881052 tm sec

φor

2

Ekuivalen radius, = 43

3πBL = 4

3

325,2

π×

=

1,206951 m Koef.penanaman, φη =1+1,2(1-ν )(h/ φor ) + 0,2(2-ν )(h/ φor )

φη

3 =1+1,2(1-0,33)(0,2/1,206951) + 0,2(2-0,33)(0,2/1,206951)

φβ

3 = 1,134748

Faktor geometri, = 0,50 (gambar 5.4)

Konstanta pegas, φk = ν−1

Gφβ BL2

φη

= 33,01

5000−

x 0,50 x 2,5 x 22

Bφ 5 3 2 1 0.8 0.5 0.2nφ 1.079 1.11 1.143 1.219 1.251 1.378 1.6

x

1,134748 = 45.015,53 tm/rad

Tabel 4.1 Faktor koreksi inersia rasio

(Sumber: after Richart,Hall and Woods,1970)

Faktor damping rasio penanaman,

φα =φ

φφ

η

νν 3)/)(2(6,0)/)(1(7,01 oo rhrh −+−+

=

134748,1)206951,1/2,0)(33,02(6,0)206951,1/2,0)(33,01(7,01 3−+−+

= 1,015987

Inersia rasio, φB = 5

.8

)1(3

o

o

rgMm

γν−

= 5206951,19,181,9881052,0

8)33,01(3

x×−

= 0,446246 Koreksi inersia rasio, φn = 1,418 (korelasi tabel 5.1)

Damping rasio, φD = φφφφ

φα

BnBn )1(

15,0

+

= 446246,0418,1)446246,0418,11(

015987,115,0××+

×

= 0,117351

Frekuensi natural, φωn = 0Mm

kφ

= 0,88105245105,53

= 218,3756 rad/sec

18

γ

Kombinasi Rocking dan Lateral

Rasio momen inersia massa, = o

y

MmMm

= 0,881052

0,752206

= 0,853759

Frekuensi natural kopel,

22,1nω =

( )

+−±

+222

2222 411

2φ

φφ

ωω

ωγωγωω

nnx

nnxnnx

( )

+

×××−±

××

+

222

22

222n1,2

3756,2181598,256

3756,2181598,256699,0411

853759,023756,2181598,256= ω

21nω = 110.303,6944 rad2/sec

1nω

2 = 332,12 rad/sec

22nω = 41.466,80596 rad2/sec

2nω

2 = 203,634 rad/sec

( )

( )

( )2/12

22

22

222

22242

4

4

−+

−+

+

−+

−=∆

ωωγ

ωω

ωωγ

ωωγωω

γωω

γωω

ωωω

φφ

φφ

φφφ

nxn

nnxxnnx

nnxxnxn

D

D

DD

( )

2/12

2

2

2

2

222

22242

157,08256,1598

0,853759157,08218,37560,1117351

157,08218,3756

0,853759157,08 256,15980,879081

40,853759

218,3756256,1598

0,853759218,3756256,15980,1173510,8790814

0,853759256,1598218,3756157,08157,08

−××

+

−××

×+

×+

××××

−

+

−=∆ ω

=

3,45x10 Amplitudo Lateral pada titik berat total (sb-x):

9

( ) ( )[ ]

( )2

2/12

2

2

2

2

2

2/1222

4.

2

ω

ωω

ωω

φφ

φ

∆×

++

++

−+

+

=y

xx

o

x

yo

nxxnxy

x Mm

mkDL

MmkD

kLk

MmmF

DM

A

dimana L = z

( ) ( )[ ]

9

2/1

2

2

2

2

2

2

2/1222

103,450,0706

0,40473933143,040,8790810,318344

0,88105242015,530,117351

157,084

33143,040,31834442015,53157,080,752206

0,4047390,211

256,160,8790812256,15980,0706

××

××

+×

××+

×

++×−

+××+

=xA

Ax = 5,65x10-6 m Amplitudo Rocking (rotasi terhadap sb-y)

19

( ) ( )[ ]( )

( )2

2/122

2/12222

4

2

ωωωω

ωωωω

φ∆×

+

++−

=y

xnxnxo

nxxnxy

MmDLF

DM

A

( )( )

9

2/1

2

2

2/1

2

222

1045,3752206,008,157879081,04

1598,2561598,256318344,00,211

08,1571598,256879081,02

08,1571598,2560,0706

××

××

+××

+

×××

+−

=φA

= 5,7x10-6 rad Amplitudo maksimum: Az φA max = 0,5 x L x = 0,5x2x5,7x10-6 = 5,7x10-6m=5,7x10-3mm Ax max = Ax z+(tebal pondasi+tinggi rotasi- )x φA

= 5,65x10-6 + ((0,2+0,453-0,318344) x (5,7x10-6 )) = 7,56x10-6 m = 7,56x10-3

c) Besar Amplitudo Akibat Getaran Kopel Pitching dan Longitudinal

mm

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

d) Besar 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

• Arah z sebesar: 0,00961 mm = 0,0003789 in

total= 0

4.2.2 Analisa Persyaratan Keamanan Desain Pondasi Mesin

Pondasi Mesin tipe blok digunakan untuk menopang mesin tipe rotary dengan frekuensi tinggi (1500 rpm). Eksentrisitas yang terjadi menimbulkan gaya dinamis yang bekerja pada bidang putaran rotornya (arah x dan z). Akibat gaya dinamis ini timbul amplitudo:

• Arah x sebesar: 0,00756 mm = 0,0002979 in • Arah y sebesar: 0 mm, karena tidak ada gaya atau

momen yang bekerja pada arah ini. Bila masing-masing amplitudo dicek persyaratannya, maka akan didapat hasil sebagai berikut:

1. Untuk amplitudo vertikal (arah z)

Pengecekan dilakukan dengan menggunakan grafik pada gambar 2.14, hasilnya seperti terlihat pada gambar 4.5. Pada gambar 4.5 terlihat amplitudo vertikalnya ternyata masuk dalam kategori “Easily Noticeable to Persons” yang berarti getaran sedikit terasa terhadap lingkungan sekitar. persyaratan maksimal amplitudo vertikal pondasi mesin adalah “Easily Noticeable to Person”, sehingga kondisi awal amplitudo vertikal jelas memenuhi persyaratan keamanan.

2. Untuk amplitudo horizontal (arah x)

Pengecekan dilakukan dengan menggunakan tabel 4.2, dimana kecepatan amplitudonya yaitu: v = 2π x1500x(1/60)x0,0002979 = 0,04679 in/sec Pada tabel 4.2 terlihat amplitudo horizontalnya masuk batasan “good”. Persyaratan maksimal kecepatan amplitudo horizontal adalah batasan “good”, sehingga kondisi amplitudo horizontal jelas memenuhi persyaratan.

1. Untuk Pengecekan keamanan menggunakan K-value Pengecekan dilakukan dengan tabel 4.3, dimana untuk arah verikal adalah: K= 0,005 A f = 0,005×9,61×25 = 1,201 Pada penjelasan tabel, maka K-value tersebut masuk batasan “allowable only for a short time” Pengecekan dilakukan dengan tabel 4.3, dimana untuk arah horizontal adalah: K= 0,004 A f = 0,004×7,56×25 = 0,756 Pada penjelasan tabel, maka K-value tersebut masuk batasan “allowable in industry for any period time”

20

Gambar 4.5

General limits of displacement amplitude for a particular frequency of Vibration

(Sumber: Richart, 1962)

Tabel 4.2 General Machinary-Vibration-Severity Data

(Sumber: After Baxter and Bernard, 1967)



Adapun rangkuman dimensi pondasi serta amplitudo yang terjadi untuk mencari dimensi pondasi yang sesuai dengan persyaratan keamanan disajikan pada tabel 2 tabel 3, dan tabel 4 pada lampiran tabel hasil perhitungan.

Berdasar hasil perhitungan dan cek keamanan, tebal dan kedalaman tanam pondasi yang memenuhi syarat keamanan adalah sedalam 0,5 meter. Adapun tebal dan kedalaman tanam minimal pondasi mesin yang disyaratkan adalah sedalam 0,6 meter, oleh karena itu dilakukan kembali perhitungan untuk mencari panjang dan lebar pondasi mesin yang memenuhi persyaratan keamanan bila tebal dan kedalaman tanam pondasi mesin sedalam 0,6 meter dan didapatkan dimensi pondasi yang memenuhi persyaratan adalah 2,6 m × 2,1 m × 0,6 m. Hasil perhitungan disajikan pada tabel 5, tabel 6, dan tabel 7 pada lampiran tabel hasil perhitungan. 4.3 Perhitungan dan Analisa Pengaruh Karet Vibration Isolator

Pada perhitungan ini akan dicari berapa besar pengaruh karet vibration isolator dalam meredam getaran yang terjadi akibat operasi mesin generator set. Adapun data-data pondasi, dimensi mesin, dan spesifikasi karet vibration isolator adalah sebagai berikut:

a) Data dimensi, spesifikasi, dan gambar karet vibration isolator mesin generator set:

0.0003789

21

Gambar 4.6 Gambar karet vibration isolator (tampak samping)

Gambar 4.7 Gambar karet vibration isolator

(tampak atas)

Tabel 4.3 Data Spesifikasi Karet Vibration Isolator

(Sumber: www.karman.com)

b) Data dimensi pondasi mesin generator set: 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

c) Data dimensi mesin generator set Panjang : 2,041 m Lebar : 0,824 m Tinggi : 1,272 m

4.3.1 Perhitungan Transmissbility Dan Amplitudo Akibat Karet Vibration Isolator

Besar beban dinamis akibat mesin yang boleh diteruskan ke pondasi atau Transmissbility (Tr) besarnya harus kurang dari 5% dari total besar beban

dinamis yang terjadi. Pada perencanaan ini, direncanakan besar beban dinamis yang disalurkan adalah 2 % dari total beban dinamis yang terjadi. Adapun langkah perhitungannya adalah sebagai berikut:

4.3.1.1 Perhitungan nilai natural frequency (fn) mesin dan karet vibration isolator

a) Natural frequency (fn) mesin dan karet vibration isolator arah vertikal (z)

Nilai factor transmissbility (Tr) direncanakan maksimal sebesar 2% atau 0,02. Untuk memudahkan perhitungan diasumsikan nilai rasio redaman (D) = 0, kemudian dilakukan perhitungan menurut persamaan transmissbility.

Transmissbility factor, , apabila

D = 0 dan Tr = 0,02 maka persamaannya menjadi . kemudian subtitusikan r = , setelah itu persamaan menjadi . lalu dilakukan trial utuk mendapatkan nilai Tr = 0,02 dan didapatkan nilai = 7.

jika = 1500 rpm, maka nilai adalah 214,29 rpm. Momen inersia massa mesin (terhadap sumbu y yang melalui titik berat mesin), Mmo = Mmmesin + mmesin (lebar mesin + tinggi mesin)² = (0,156769/9,81)/12x(2,041²+0,824²) + (0,156769/9,81)x(0,824+1,274)²) = 0,749928 tm sec² Maka besar konstanta pegas total (kzt) yang dibutuhkan adalah: = 377,6273 t/m

Pada dasar mesin direncanakan terdapat 4 buah karet vibration isolator, maka setiap karet vibration isolator minimal memiliki nilai konstanta pegas sebesar:

94,40683 t/m = 94,40683 kg/mm

222

2

)2()1(

)2(1

Dr

DTr

+−

+=

21102,0r−

=

2)(1

102,0

nff

−=

nff

f nf

on

zt Mmf

k ×

×

=2

60]2[ π

749928,060

]229,214[ 2

×

×

=π

ztk

==46273,377

zk

22

Merunut spesifikasi karet vibration isolator pada tabel 4.3, tersedia spesifikasi karet vibration isolator tipe K3-50 dengan konstanta pegas sebesar 98 kg/mm dengan kemiringan maksimum akibat tekanan yang disarankan sebesar 5 mm. Adapun nilai frequensi natural gabungan ( fn gab ) mesin dan karet vibration isolator adalah: = 218,3255392 rpm

b) Natural frequency (fn) mesin dan karet vibration isolator arah horizontal (x) Besar konstanta pegas arah horizontal adalah sebagai berikut:

Dimana: Ix

= l = tinggi karet vibration isolator.(m)

E = modulus elastisitas karet neoprene.(kPa)

E = 4.400 kPa = 4,4 t/m² (sumber: index rubber hardness and density) Maka besar konstanta pegas arah horizontal adalah:

= 0,0869 kg/mm

Besar momen inersia massa mesin perhitungan sebelumnya adalah 0,735 tm sec². Adapun nilai frequensi natural gabungan ( fn gab ) mesin dan karet vibration isolator adalah:

= 3,250659 rpm

d) Natural frequency (fn) mesin dan karet vibration isolator untuk rocking oscillation

Bila ditinjau dari arah sumbu y (tampak depan), pada dasar mesin generator set terdapat dua baris karet vibration

isolator. Setiap baris terdapat 2 buah karet vibration isolator yang terpisah dengan jarak 59 cm Besar konstanta karet vibration isolator arah rocking oscillation adalah: Dimana: kr = konstanta karet arah vertikal setiap baris.(kg/mm) e = setengah jarak antar baris karet vibration isolator.(mm) = 34.113.800 kg-mm/rad Adapun nilai frequensi natural gabungan mesin dan karet vibration isolator adalah:

= 218,3255392 rpm

4.3.1.2 Perhitungan Nilai Magnification Factor(M) a) Magnification Factor (M) arah vertikal (z)

= 0,0216

b) Magnification Factor (M) arah horizontal (x) = =0,0000047

c) Magnification Factor (M) rocking oscillation (ψ)

= 0,0216

Apabila diasumsikan nilai rasio redaman (D) = 0, maka nilai transmissbility (Tr) arah vertikal, horizontal, dan rocking sama dengan nilai magnification factor (M).

749928,0/392)2/60( π=gabnf

3/3 lEIk Xxt =

4633 1089,2035,0079,0121

121 mbh −×=××=

3/3 lEIk Xxt =

mt /0869,0)035,0/(1089,24,43 36 =×××= −

749928,0/0869,0)2/60( π=gabnf

22 ekk r=ψ

2)295()982(2 ×××=ψk

)295749928,0/(800.113.34)2/60( 2×= πgabnf

2)(1

1

gabn

z

ff

M

−

=2)

3255392,2181500(1

1

−=

2)(1

1

gabn

x

ff

M

−

=2)

250659,31500(1

1

−=

2)(1

1

gabnff

M

−

=ψ2)

3255392,2181500(1

1

−=

23

4.3.1.3 Perhitungan Nilai Beban Dinamis (F) a) Nilai beban dinamis untuk arah vertikal (z)

Besar beban dinamis yang ditimbulkan mesin generator set pada perhitungan sebelumnya untuk arah vertikal adalah (F) = 0,211 ton.

b) Nilai beban dinamis untuk arah horizontal (x) Besar beban dinamis yang ditimbulkan mesin generator set untuk arah horizontal sama seperti pada arah vertikal yaitu (F) = 0,211 ton.

c) Nilai beban dinamis untuk rocking oscillation Untuk rocking oscillation, besar beban dinamis dihitung dengan perumusan berikut: ton-mm dimana e = setengah jarak antar baris karet vibration isolator.(mm)

4.3.1.4 Perhitungan Besar Vibration Amplitude(A) a) Vibration amplitude arah vertikal (Az)

= mm

b) Vibration amplitude arah horizontal (Ax) = mm

c) Vibration amplitude untuk rocking oscillation (Aψ)

= rad

d) Total vibration amplitude arah vertikal (Az total)

mm

e) Total vibration amplitude arah horizontal (Ax total)

mm Dimana Rv = jarak vertikal karet vibration isolator terhadap axis rotasi mesin.(mm) Rh = jarak horizontal karet vibration isolator terhadap axis rotasi mesin.(mm). 4.3.1.5 Total beban dinamis yang disalurkan ke pondasi(Po)

a) Arah vertikal:

b) Arah horizontal :

c) Arah rocking oscillation :

Adapun rangkuman hasil perhitungan karet vibration isolator tipe K3-50 disajikan pada tabel 5.4 berikut ini:

Tabel 4.4

Hasil Perhitungan Untuk Vibration Isolator Tipe K3-50

4.3.2 Analisa keamanan pondasi mesin

Pondasi Mesin tipe blok digunakan untuk menopang mesin tipe rotary dengan frekuensi tinggi (1500 rpm). Eksentrisitas yang terjadi menimbulkan gaya dinamis yang bekerja pada bidang putaran rotornya (arah x dan z). Akibat gaya dinamis ini timbul amplitudo:

• Arah z sebesar: 0,0121 mm = 0,000477 in • Arah x sebesar: 0,0114 mm = 0,00045 in • Arah y sebesar: 0 mm, karena tidak ada gaya atau

momen yang bekerja pada arah ini.

245,62295211,0 =×=FeF ×= 211,0

z

zzz k

FMA ×=

3922110216,0 ×

= 01209,0

x

xxx k

FMA

×=

0869,02110000047,0 ×

= 0114,0

ψ

ψψψ k

FMA

×=

800.113.34245,620216,0 ×

= 810949,3 −×

)( hztotz RAAA ×+= ψ

)29510949,3(01209,0 8 ××+= −totzA

0121,0=totzA

)( vxtotx RAAA ×+= ψ

)30310949,3(0114,0 8 ××+= −totxA

0114,0=totxA

zrv FTP ×=211,00216,0 ×=vP

kgtPv 5667,4105667,4 3 =×= −

xrh FTP ×=

211,00000047,0 ×=hPkgtPh

47 1091,91091,9 −− ×=×=

ψFTP rM ×=245,620216,0 ×=MP

kgmPM 3472,1=

24

Bila masing-masing amplitudo dicek persyaratannya, maka akan didapat hasil sebagai berikut: 1. Untuk amplitudo vertikal (arah z)

Pengecekan dilakukan dengan menggunakan grafik pada gambar 2.6, hasilnya seperti terlihat pada gambar 5.7. Pada gambar 5.7 terlihat amplitudo vertikalnya ternyata masuk dalam kategori “Easily Noticeable to Persons” yang berarti sedikit terasa terhadap lingkungan sekitar. Persyaratan maksimal amplitudo vertikal pondasi mesin adalah “Easily Noticeable to Person”, maka besar amplitudo vertikal setelah mesin diberi karet vibration isolator tipe K3-50 memenuhi persyaratan keamanan.


Pengecekan dilakukan dengan menggunakan tabel 4.5, dimana kecepatan amplitudonya yaitu:

v = 2π x1500x(1/60)x0,00045 = 0.0706475 in/sec

Pada tabel 5.2 terlihat amplitudo horizontalnya masuk batasan “good”. Persyaratan maksimal kecepatan amplitudo horizontal adalah batasan “good”, maka besar amplitudo horizontal setelah diberi karet vibration isolator tipe K3-50 memenuhi persyaratan keamanan.

Gambar 4.7





4.3.3 Perhitungan Transmissbility Dan Amplitudo Akibat Perubahan Spesifikasi Karet Vibration Isolator

Dari pengecekan persyaratan keamanan pada perhitungan sebelumnya, dapat dilihat bahwa besar amplitudo baik arah vertikal maupun horizontal telah memenuhi persyaratan keamanan. Pada bagian ini akan dilakukan lagi perhitungan besar tranmissbility dan amplitudo dengan menggunakan spesifikasi karet vibration isolator yang berbeda untuk mengetauhi perbedaan

25

pengaruh yang ditimbulkan akibat perubahan spesifikasi tersebut. Besar transmissbility direncanakan tetap sebesar 2% dari total beban dinamis yang terjadi. Tipe vibration isolator yang digunakan adalah tipe K3-40, K3-60, dan K3-70 dan cara perhitungan sama seperti cara perhitungan pengaruh karet vibration isolator sebelumnya. Adapun rangkuman hasil perhitungan disajikan pada tabel berikut ini:

Tabel 4.6

Hasil Perhitungan Untuk Vibration Isolator Tipe K3-40

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Untuk Vibration Isolator Tipe K3-60

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Untuk Vibration Isolator Tipe K3-

70

4.3.3.1 Analisa keamanan pondasi mesin

• Amplitudo arah z sebesar : 0,007062 mm = 0,0003 in

Tipe K3-40

• Amplitudo arah x sebesar : 0,011415 mm = 0,00045 in

• Amplitudo arah y sebesar: 0 mm, karena tidak ada gaya atau momen yang bekerja pada arah ini.


Pengecekan dilakukan dengan menggunakan grafik pada gambar 2.6, hasilnya seperti terlihat pada gambar 5.8. Pada gambar 5.8 terlihat amplitudo vertikalnya ternyata masuk dalam kategori “Easily Noticeable to Persons” yang berarti sedikit terasa terhadap lingkungan sekitar. persyaratan maksimal amplitudo vertikal pondasi mesin adalah “Easily Noticeable to Person”, sehingga besar amplitudo vertikal setelah mesin diberi karet vibration isolator tipe K3-40 memenuhi persyaratan keamanan.



v = 2π x1500x(1/60)x0,00045 = 0,07064 in/sec Pada tabel 4.11 terlihat amplitudo horizontalnya masuk batasan “good”. Persyaratan maksimal kecepatan amplitudo horizontal adalah batasan “good”, sehingga besar amplitudo vertikal setelah mesin diberi karet vibration isolator tipe K3-40 memenuhi persyaratan keamanan.

• Amplitudo arah z sebesar : 0,012105 mm =

0,000728 in

Tipe K3-60

• Amplitudo arah x sebesar : 0,011415 mm = 0,00045 in



Pengecekan dilakukan dengan menggunakan grafik pada gambar 2.6, hasilnya seperti terlihat pada gambar 5.8. Pada gambar 5.8 terlihat amplitudo vertikalnya ternyata masuk dalam kategori “Troublesome to Persons”. Persyaratan maksimal

26

amplitudo vertikal pondasi mesin adalah “Easily Noticeable to Person”, sehingga besar amplitudo vertikal setelah mesin diberi karet vibration isolator tipe K3-60 tidak memenuhi persyaratan keamanan.



v = 2π x1500x(1/60)x0,00045 = 0,07064 in/sec

Pada tabel 4.11 terlihat amplitudo horizontalnya masuk batasan “good”. Persyaratan maksimal kecepatan amplitudo horizontal adalah batasan “good”, sehingga besar amplitudo vertikal setelah mesin diberi karet vibration isolator tipe K3-60 memenuhi persyaratan keamanan.

• Amplitudo arah z sebesar: 0,028312 mm =

0,001115 in

Tipe K3-70

• Amplitudo arah x sebesar: 0,011415 mm = 0,00045 in



Pengecekan dilakukan dengan menggunakan grafik pada gambar 2.6, hasilnya seperti terlihat pada gambar 5.8. Pada gambar 5.8 terlihat amplitudo vertikalnya ternyata masuk dalam kategori “Troublesome to Persons”. persyaratan maksimal amplitudo vertikal pondasi mesin adalah “Easily Noticeable to Person”, sehingga besar amplitudo vertikal setelah mesin diberi karet vibration isolator tipe K3-70 tidak memenuhi persyaratan keamanan.



v = 2π x1500x(1/60)x0,00045 = 0,07064 in/sec Pada tabel 4.11 terlihat amplitudo horizontalnya masuk batasan “good”. Persyaratan maksimal kecepatan amplitudo horizontal adalah batasan “good”, sehingga besar amplitudo vertikal setelah mesin diberi karet vibration isolator tipe K3-70 memenuhi persyaratan keamanan.

Tabel 4.9

Rangkuman amplitudo untuk cek keamanan



27

Gambar 4.8



4.4 Perhitungan Daya Dukung Tanah 4.4.1 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 : 2,5 m Lebar : 2,0 m Tebal : 0,7 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

PM = 0,846 kgm

4.4.2 Kontrol Daya Dukung Tanah

kg

a) Besar daya dukung tanah di bawah pondasi mesin (qult) Besar Ø = 30º, maka harga Nc, Nγ, Nq adalah: Nc = 30 Nγ = 18,10 Nq = 18,40 (sumber: tabel 2.1 buku ajar daya dukung pondasi dangkal) q ult =

NqD

NcCLBNB

LB

××

+××

++×××

−

γ

γγ 2,012

2,01

=

= 512,524 Kpa = 5,12524 kg/cm²

b) Besar daya dukung tanah yang diijinkan (qadm) Untuk C= 0, maka besar SF= 2 qadm = = 2,56262 t/m² = 2.562,62 kg/m²

c) Besar tegangan tanah yang terjadi • Akibat Beban Statis (σstatis)

σstatis =

= = 685,58 kg/m²

• Akibat Beban Statis + Beban Dinamis (σstatis+dinamis)

σstatis+dinamis =

K3-70 K3-60

K3-50 K3-40

40,186,019

3006,21,22,0110,18

21,219

6,21,22,01

××

+××

++×××

−

KPaSFqult 262,256

2524,512

==

amahtotal h

LBW

tantan ×−×

γ

6,0900.11,26,2

69,967.9×−

×

amahmVtotal h

LB

PLBPW

tantan2

61

×−××

+×+

γ

28

=

= 683,744 kg/m²

Berdasarkan kriteria tegangan ijin tanah, persyaratan daya dukung statis untuk keruntuhan geser tanah adalah lebih kecil dari 50% daya dukung tanah dan untuk daya dukung statis dinamis adalah lebih kecil dari 75% daya dukung ijin tanah. Maka cek daya dukung adalah sebagai berikut:

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) 4.5 Perhitungan Penulangan Pondasi Mesin Tipe Blok.

Perhitungan elemen pondasi mesin tipe blok yang berupa struktur beton bertulang dilakukan berdasarkan SNI 03-2847-2002 Metode Alternatif (pasal 25) di mana perhitungan direncanakan berdasarkan beban kerja (tanpa faktor beban), atau dengan kata lain, bahwa faktor beban dan faktor reduksi kekuatan harus diambil = 1,0. Adapun perhitungan penulangan akan membahas dua tipe penulangan yang utama yaitu penulangan lentur dan penulangan geser.

4.5.1 Data Perencanaan Pondasi Mesin Tipe Blok

Gambar 4.9 Pemodelan Pembebanan Pondasi Mesin

Dari perhitungan pengaruh karet peredam getaran didapat nilai-nilai sebagai berikut:

- PM - P

: 1,3472 kgm V

- P: 4,567 kg

H : 9,909 × 10-4

- W kg

pondasi :

7.862,41 kg

IxyberattitikMy

IyxberattitikMx

APq ×

±×

±=

P = Wpondasi + PH

= 7.862,41+9,909×10-4 = 7.866,967 kg A = luas pondasi = 2,6×2,1 = 5,46 m2

My = (PH×0,6) + PM

= (9,909×10-4×0,6) + 1,3472 = 1,3478 kgm Titik berat pond. arah y = 1,3 m Ix = (2,1x2,63)/12 = 3,0758 m

0758,33,13478,1

46,5967,866.7 ×

±=q

4

q = 1.440,84 ± 0,5697 = +1.441,0497 kg/m2 = +1.440,2703 kg/m2

Dari hasil perhitungan, besar beban merata yang bekerja pada struktur adalah 1,4410497 t/m2

Besar momen yang bekerja pada struktur pondasi adalah:

Mu- )48,0(287,021 2××= = 0,03306 tm

Mu+ )57,0287,021()14,1287,0

21( 2 ××+××= = 0,2683 tm

= 268.300 kgmm = 2.683.000 Nmm Jadi besar momen yang dipakai untuk perhitungan penulangan sebesar 2.683.000 Nmm.

Adapun data–data yang digunakan dalam merencanakan pondasi mesin tipe blok pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

- 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

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

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

0,48

1,14

0,48

qu (beban merata)

6,0900.11,26,2

61

3472,11,26,25667,469,967.9

2×−

××+

×+

29

4.5.2 Perhitungan Penulangan Lentur Pondasi Mesin Tipe Blok

Adapun cara untuk menentukan jumlah dan luas tulangan yang dibutuhkan maka perlu diketahui terlebih dahulu nilai dari minmax dan , , ρρρbalance . Nilai – nilai tersebut dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut:

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 minfs4,1

=

= 00824,0170

4,1=

Rn = 2dbM u

× = 0050297,0

5042100000.683.2

2 =×

ρperlu

××−−

fsRnm

m2111 =

=

0001231,0170

02091,0815,14211815,141

=

××−−

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 4.5.3 Perhitungan Penulangan Geser Pondasi Mesin Tipe Blok Nilai Vu dicari menggunakan cara sebagai berikut:

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 = 30111

= 0,498 MPa

øVc = 0,5 ×0,498 = 0,249 MPa Jadi : øVc

5.1 KESIMPULAN

= 0,249 MPa > v = 0,003525 MPa→ maka tidak

diberi tulangan geser

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Dari perhitungan pada bab sebelumnya didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Cek Daya Dukung a) Daya dukung ijin tanah (q ijin).

= 2,56262 t/m² = 2.562,62 kg/m²

b) Besar tegangan tanah akibat beban statis.

KPaSFqult 262,256

2524,512

==

30

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

c) Besar tegangan tanah akibat beban statis dan dinamis. σstatis+dinamis < 75 % q ijin 686,9904 kg/m² < 1.921,965 kg/m²..(ok)

2. Dimensi pondasi mesin tipe blok berdasarkan perhitungan yang sudah dilakukan adalah sebagai berikut:

Panjang (P) = 2,60 m Lebar (L) = 2,10 m Tebal (T) = 0,60 m

a) Besar amplitudo vertikal akibat getaran pada saat mesin beroperasi (f = 1500 rpm): Az = 0,0003805 inch, masuk kategori “easy noticeable to persons” dan memenuhi persyaratan keamanan.

b) Besar velocity equals (v) pada saat

mesin beroperasi (f = 1500 rpm): v= 0,07307884 inch/sec, masuk kategori “good” dan memenuhi persyaratan keamanan.

c) Besar K-Value untuk amplitudo horizontal pada saat mesin beroperasi (f = 1500 rpm): K=1,180798, masuk kategori “allowable only for a short time” dan memenuhi persyaratan keamanan.

d) Besar natural frequency semua mode pada pondasi mesin yang terbesar adalah: Natural frequency < 80 % machine frequency 52,869 rpm < 1.200 rpm ...........(ok)

3. Hasil desain pondasi mesin tipe blok dengan struktur beton bertulang berdasarkan perhitungan yang sudah dilakukan adalah sebagai berikut:

Panjang (P) = 2,60 m Lebar (L) = 2,10 m Tebal (T) = 0,60 m Decking (d) = 75 cm f’c = 30 Mpa fy = 400 Mpa Tulangan arah X = D19 - 200

Tulangan arah Y = D19 – 200 4. Hasil analisa untuk mencari tipe karet vibration

isolator yang sesuai dengan mesin generator set adalah tipe K3-50 dengan spesifikasi:

Panjang (P) = 130 mm Lebar (L) = 76 mm Tebal (T) = 4,1 mm Konstanta (k) = 98 kg/ mm Bahan =Karetjenis neoprene

5.2 SARAN 1. Analisa pengaruh untuk karet vibration

isolator perlu adanya pembahasan lebih lanjut dan dengan mencoba menggunakan karet vibration isolator dengan bahan selain neoprene.

2. Perlu diadakan analisa perencanaan pondasi mesin dengan variasi jenis tanah yang lebih variatif. Karena dalam tugas akhir ini hanya menggunakan satu macam data tanah.

Ekuivalen radius, r BL =1,186103 π -...

Documents

Transcript of Ekuivalen radius, r BL =1,186103 π -...