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

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR (RC-1380) 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: DOSEN PEMBIMBING: Ir. ANANTA SIGIT SIDHARTA, M.Sc, Ph.D

2 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.

3 PERUMUSAN MASALAH Bagaimana cara merencanakan desain dan elemen struktur pondasi mesin yang sesuai dengan persyaratan keamanan serta SNI 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.

4 TUJUAN Mendapatkan desain dan elemen struktur pondasi mesin yang sesuai dengan persyaratan keamanan serta SNI 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.

5 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.

6 Start Studi Literatur Metode Lumped Parameter System Desain dan Persyaratan Pondasi Mesin FLOWCHART METODOLOGI Pengumpulan Data Data Tanah Data Mesin Data Karet Vibration isolator Perencanaan Pondasi Mesin Cek Syarat keamanan NOT OK OK A

7 A FLOWCHART METODOLOGI (LANJUTAN) Perhitungan dan Analisa pengaruh karet vibration isolator Analisa Hasil Perencanaan Kesimpulan dan Saran

8 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)

9 1. PERHITUNGAN TRIAL AND ERROR MENCARI DIMENSI PONDASI MESIN Berat dan Massa dimensi awal pondasi ditetapkan panjang pondasi 2,5 meter dan lebar pondasi 2 meter Dicoba tebal pondasi (h) = 0,2 m Titik berat total: x = 100 cm = 1, 0 m y = 125 cm = 1, 25m z = 31,8344cm = 0, m Berat Pondasi = 2,4 ton Berat mesin = 1,56769 ton Berat total = 3,96769 ton Massa total = 0, ton Luas dasar pondasi = 5 m²

10 Gaya Dinamis Rotor pada mesin berputar terhadap sumbu y sehingga menghasilkan gaya dinamis arah sumbu x dan z sebesar F 0 = meω 2 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 / rpm < 1.0 mil e = / 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 o bekerja 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) = 0,211 x (0,2+0,453-0,318344) = 0,0706 tm.

11 Getaran Vertikal Getaran Yawing / Torsi Karena tidak ada momen yang bekerja terhadap sumbu z maka tidak terjadi getaran yawing (torsi).

12 Getaran Kopel Rocking & Lateral

13 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. A z total = A z vertikal + A z kopel rocking lateral = 3,91x ,7x10-6 = 9,61x10-6 m = 9,61x10-3 mm A x total= A x mode kopel rocking lateral = 7,56x10-6 m = 7,56x10-3 mm A y total= 0

14 Hasil Perhitungan Trial and Error serta cek Persyaratan Keamanan

15 Hasil Perhitungan Trial and Error serta cek Keamanan dengan K-value

16 Hasil Perhitungan Trial and Error (tebal pondasi minimal 0,6 m) serta cek Persyaratan Keamanan

17 Hasil Perhitungan Trial and Error (tebal pondasi minimal 0,6 m) serta cek Keamanan dengan K-value

18 2. PERHITUNGAN DAN ANALISA PENGARUH KARET PEREDAM GETARAN Gambar karet peredam getaran Gambar karet peredam getaran (tampak samping) Gambar karet peredam getaran (tampak atas)

19 Data Spesifikasi karet peredam getaran

20 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, ton DATA MESIN Panjang : 2,041 m Lebar : 0,824 m Tinggi : 1,272 m

21 Besar konstanta karet peredam getaran yang dibutuhkan vertical excitation horizontal oscillation kz = 94,40683 kg/mm kx = 0,0869 kg/mm rocking oscillation k = kg mm / rad ψ 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

22 Magnification Factor (M) vertical excitation 1 M z = f 2 1 ( ) f n gab horizontal oscillation Mz = 0,0216 Mx = 0,0216 M x = 1 ( f 1 f n gab 2 ) rocking oscillation 1 Mψ = f 2 1 ( ) M ψ f n gab = 0,0216

23 Beban Dinamis (F) vertical excitation Fz = 0,211 ton horizontal oscillation Fx = 0,211 ton rocking oscillation F ψ = 62, 245ton mm Besar Amplitudo akibat Getaran (A) vertical excitation Az = 0,0121 mm horizontal oscillation Ax = 0,0114 mm

24 Total Beban Dinamis yang Disalurkam ke Pondasi (P) vertical excitation horizontal oscillation Pv = 4,5667 kg P 4 H = 9,91 10 kg rocking oscillation P M =1, 3472kgm Tabel rekap hasil perhitungan

25 Tabel rekap hasil perhitungan (k= 62 kg/mm) Tabel rekap hasil perhitungan (k= 148 kg/mm)

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

27 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, kg PM = 0,846 kgm Besar Ø = 30º, maka harga Nc, Nγ, Nq adalah: Nc = 30 Nγ = 18,10 Nq = 18,40

28 Besar Daya Dukung Tanah B B B 1 0,2 γ Nγ , 2 q ult = L 2 L γ D Nq C Nc + = 512,524 Kpa = 5,12524 kg/cm² Besar Daya Dukung Tanah yang diijinkan q adm = qult SF 512,524 = = 256,262 KPa 2 = 2,56262 t/m² = 2.562,62 kg/m² Besar Tegangan Tanah yang Terjadi (akibat beban statis) σstatis = Wtotal γ tan ah htan am B L = 685,58 kg/m²

29 Besar Tegangan Tanah yang Terjadi (akibat beban statis & dinamis) σstatis+dinamis = Wtotal + P B L V + = 686,9904 kg/m² P 1 B 6 m 2 γ L tan ah 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) h tan am

30 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) : Mpa (SNI Pasal ) - Ec (MPa) : f ' c (SNI Pasal ) - fc : 0,45 f c (SNI Pasal ) - fs (MPa) : 170 (SNI Pasal ) - Tebal decking : 75 mm (SNI Pasal 9.7.1) - Ø tulangan sengkang : 10 mm - Ø tulangan : 22 mm besar momen yang dipakai untuk perhitungan penulangan sebesar Nmm.

31 Perhitungan Penulangan Lentur d = (1/2x22) = 504 mm Es n = Ec = = 7, ,96 fs m = 0,85 fc 170 = = 14, 815 0,85 13,5 fs 600 ρ balance = fc fs = = 9, , ρ max = 0,75 x ρ balance Menurut SNI pasal untuk struktur yang luas dan masif, nilai ρ perlu minimal adalah sebesar 1,3 ρ perlu hasil perhitungan. Dan hasil perhitungan ternyata ρ min > ρ perlu minimal maka dipakai ρ min untuk perhitungan As perlu As perlu = 0, = 169,45 mm² Maka tulangan direncanakan terpasang D = 0,75 x 9,812 = 7,359 1,4 ρ min = fs 1,4 = = 0, M u Rn = 2 b d = 0, = 1 2 m Rn ρ perlu = 1 1 m fs =

32 Perhitungan Penulangan Geser Vu = ½ x qu x panjang pondasi = ½ x 287 x 2,6 = 373,1 Kg = 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 : Vu v = (SNI Ps ) Bw d v = = 0, MPa Adapun besar tegangan geser ijin, Vc = øv c = 0,5 0,498 = 0,249 MPa fc' Vc = 30 = 0,498 MPa Jadi : øv c = 0,249 MPa > v = 0, MPa maka tidak diberi tulangan geser

33 Gambar Pondasi Mesin (Tampak Atas)

34 Gambar Potongan Pondasi Mesin (Tampak Samping) Gambar Potongan Pondasi Mesin (Tampak Depan)

35 SELESAI & TERIMA KASIH