STUDI PENGARUH DIAMETER DAN PANJANG TIANG PANCANG TERHADAP AMPLITUDO GETARAN PADA PERENCANAAN PONDASI ALTERNATIF TURBIN GAS

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS (204) STUDI PENGARUH DIAMETER DAN PANJANG TIANG PANCANG TERHADAP AMPLITUDO GETARAN PADA PERENCANAAN PONDASI ALTERNATIF TURBIN GAS Hasby Siddiq Muhammad A.md., Ir. Suwarno M.En., Ir. Ananta Siit S., M.sc. Ph.D Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan, Institut Teknoloi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60 Indonesia Abstrak Kondisi dinamis, dalam hal ini yaitu erak amplitudo etaran yan dihasilkan dari sebuah sistem pondasi mesin dapat dipenaruhi oleh bentuk struktur pendukunnya, sehina perlu dilakukan peninjauan lebih lanjut terkait kondisi dinamis yan dihasilkan oleh beberapa kondisi struktur yan ada. Diharapkan hal ini dapat menjadi ambaran dasar dalam penentuan perencanaan pondasi mesin yan baru. Untuk itu dilakukan studi pada perubahan diameter dan panjan tian pancan yan diunakan terhadap amplitudo etaran yan terjadi pada sistem pondasi mesin turbin as. Tinjauan kondisi dinamis yan dilakukan berupa amplitudo etaran akibat beban vertikal, horizontal, rockin, dan kopel sebaai abunannya. Dari hasil penelitian terlihat bahwa panjan dan jarak tian pancan mempenaruhi erak amplitudo. Semakin panjan tian yan diunakan, yakni dalam tuas akhir ini denan panjan tian 6,55 m, 7,55 m, 8,55 m, dan 9,55 m, maka amplitudo yan dihasilkan akan menurun. Namun, pada penunaan diameter tian 40 cm, 50 cm, dan 60 cm, diperoleh hasil bahwa diameter yan lebih besar justru akan meninkatkan nilai amplitudo yan dihasilkan. Dimana semakin besar diameter dan panjan tian pancan yan diunakan, maka jumlah tian semakin sedikit denan jarak antar tian yan semakin besar. Kata Kunci Diameter dan panjan, kondisi dinamis, amplitudo etaran. ambaran dasar perencanaan pondasi mesin turbin as. Oleh karena itu studi ini layak dan pentin untuk dilakukan. Pembankit listrik merupakan sumber utama listrik, sehina diharapkan struktur pendukun atau pondasi yan menopannya tidak menalami keruntuhan, baik pada tahap pelaksanaan maupun masa layan dari mesin yan dapat menakibatkan mesin tidak bekerja maksimal atau terjadi kerusakan. Di sampin itu, kesesuaian struktur pendukun atau pondasi jua menjadi hal yan harus dipertimbankan. II. URAIAN PENELITIAN Dalam melakukan peninjaun terhadap amplitudo yan diakibatkan oleh perbedaan diameter dan panjan tian pancan, maka dilakukan tahap penyelesaian untuk melihat sejauh mana penaruh keduanya sebaai berikut : Mulai Studi Literatur Penumpulan Data I. PENDAHULUAN Turbin Gas memiliki karakteristik beban erak statis dan dinamis berupa beban vertikal, beban horizontal, dan rockin yan membentuk rotasi sebaai aya tambahan pada pondasi. Dasar tujuan dari perencanaan sebuah pondasi mesin adalah untuk membatasi erak ampiltudo yan tidak membahayakan saat penoperasian mesin, dan tidak membahayakan oranoran yan bekerja disekitarnya (ACI 35.3R-04 Foundation for Dynamic Equipment, Reported by ACI Committee 35) []. Terdapat banyak hal yan dapat mempenaruhi besar kecilnya erak amplitudo atau etaran yan terjadi pada pondasi mesin seperti ukuran pondasi, kedalaman struktur pendukun, letak beban yan ada, kondisi tanah lokasi penempatan, parameter dinamis tanah atau sifat-sifat tanah, dan aya dinamis, baik secara internal yan dihasilkan maupun eksternal yan diterapkan dan lain-lain (Bathia, 2008) [2]. Terkait adanya penaruh bentuk struktur pondasi, maka dalam tuas akhir ini akan dilakukan peninjauan menenai penaruh perbedaan diameter dan panjan tian pancan yan terdapat pada perencanaan pondasi turbin as terhadap batas kondisi dinamis yan terjadi. Sehina akan didapat rafik hubunan antara parameter yan ditinjau denan batasan kondisi dinamis yaitu amplitudo etaran yan dihasilkan. Grafik ini diharapkan dapat diunakan sebaai Tian Pancan D40 cm : A. Kedalaman 8m B. Kedalaman 9m C, Kedalaman 0m D. Kedalaman m Data Primer : Gambar layout studi pondasi Data Sekunder : A. Gambar dan spesifikasi alat B. Lokasi pusat ravitasi mesin C. Berat statis mesin dan aksesorisnya D. Ukuran dan bentuk perkiraan blok pondasi E. Data dan kondisi tanah F. Syarat kriteria desain Penentuan Kondisi Perencanaan : A. Beban yan bekerja pada pondasi B. Material bahan yan diunakan Perencanaan Pondasi Tian Pancan Tian Pancan D50 cm : A. Kedalaman 8m B. Kedalaman 9m C, Kedalaman 0m D. Kedalaman m Daya Dukun Statis 50% Daya Dukun Ijin A Tian Pancan D60 cm : A. Kedalaman 8m B. Kedalaman 9m C, Kedalaman 0m D. Kedalaman m

2 JURNAL TEKNIK POMITS (204) 2 A pondasi dan amplitudo etaran yan dihasilkan akibat penoperasian mesin. Penentuan Jumlah Tian Daya dukun tian Kelompok Efisiensi Beban Tidak Oke III. DATA DAN ANALISA Data-data terkait mesin dan struktur blok pondasi yan diunakan sebaai berikut : Kecepatan mesin, Generator elektrik, : 3000 rpm Turbin as : 3000 rpm Material struktur : Beton Bertulan Oke Analisa Dinamis Denan Tian Pancan Dimensi pondasi as turbin Lebar (Max) Panjan Tebal : 0,4 m : 30,5982 m : 2,3 m ;,95 m Gerak Vertikal Gerak Horizontal Cek Daya Dukun Statis + Dinamis 75% Daya Dukun Ijin Oke Kopel Frekuensi Resonansi Analisa Penaruh Daya Dukun Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Gerak Rockin Tidak Oke Pembebanan, Beban mati blok pondasi : 093,86 ton Beban mesin dan peralatan : 495 ton Beban pendukun : 72, ton Beban total : 660,96 ton Terkait rencana pondasi tian pancan yan ditinjau sebaai berikut : Diameter tian pancan : 40 cm, 50 cm, dan 60 cm Kedalaman tian pancan : 8 m, 9 m, 0 m, dan m Berdasarkan data tanah yan ada, maka direncanakan pondasi tian yan akan ditinjau. Perencanaan yan dilakukan sesuai denan metode lumped parameter system dan hasilnya dapat dilihat seperti di bawah ini. Kesimpulan Gambar. Metodoloi Pelaksanaan Dalam melakukan analisa diperlukan data-data untuk menunjan kajian tersebut. Data-data tersebut dikumpulkan berdasarkan permasalahan yan akan dikaji, dianalisis dan menjadi suatu dasar dalam melakukan kajian. Data primer berupa ambar layout rencana studi yan dilakukan, sedankan data sekunder yakni berupa data yan terkait denan mesin. Data tanah yan diunakan merupakan hasil dari tes sondir atau CPT dan laboratorium yan dilakukan dilokasi yan telah ditentukan. Setelah data primer maupun data sekunder diperoleh, maka lankah selanjutnya adalah menanalisis data tersebut sebaai pedoman dasar untuk melakukan peninjauan terhadap penaruh yan dihasilkan oleh diameter dan panajn tian pancan. Analisa yan dilakukan berupa analisa statis dan dinamis. Analisa statis yan dilakukan berupa daya dukun pondasi terhadap daya dukun ijin tanah yan menacu pada penecekan yan dilakukan oleh (Suresh C. Arya, Micheal W. O Neil, and Geore Pincus, 979) [3]. Sedankan analisa dinamis yan dilakukan berupa aya vertikal, horizontal, dan rockin serta kopel yan terjadi pada sistem pondasi mesin tersebut. Beban ini akan dijadikan beban peas denan menunakan persamaan yan telah disesuaikan denan kondisi yan ada. Denan metode lumped parameter system maka akan didapat besarnya aya yan akan diterima oleh GL Rotor Center , Gambar 2. Bentuk Struktur Blok Pondasi Catatan : Panjan tian bersih yan ditinjau berdasarkan kedalaman tian pancan dikurani kedalaman penanaman blok pondasi. A. Daya dukun tian tunal Qult = C A SF + JHP SF Horizontal force Detail Blok Pondasi dan Penanaman Skala :

3 JURNAL TEKNIK POMITS (204) 3 Dari hasil perencanaan di atas, maka dilakukan analisa dinamis untuk mendapatkan nilai amplitudo yan dihasilkan akibat penoperasian mesin sebaai berikut : f n = 2π k m Tr = +(2 D r) 2 ( r 2 ) 2 +(2 D r) 2 Ft = Tr x Qo r = f mesin ω f n = 2π f Qo = m e ω 2 n A = M Qo M = k ( r 2 ) 2 +(2 D r) 2 B. Junlah tian yan diunakan n > V Ek Qd E. Analisa dinamis vertikal k z = Ep.A f 8, c z = Ep.A v s f 8,2 C. Daya dukun tian kelompok Gambar 3. Kekakuan dan Faktor Redaman untuk Tian Vertikal, Tian Beton Fixed Tip k z f = Gs. h. S k z = k z α A c z f = h. G s.γ s D z = c z S 2 2 k z.m c α A D. Efisiensi beban Ek = P ub 2 P ub 2 + (n.put ) 2 Gambar 4. α A Sebaai Funsi dari Panjan Tian dan Jarak F. Analisa dinamis horizontal k x = 3 f, c x = k x f = Gs. h. S u k x = k x α L 2.υ s f,2 c x f = h. G s.γ s D x = c x S u2 2 k x.m c α L

4 JURNAL TEKNIK POMITS (204) 4 Z X Mx Mz My Y c a b Gambar 7. Arah Gaya Pada Blok Pondasi Mmo x = m ( b2 +c 2 ) + 2 Y2 + Z 2 = W +c 2 (b2 ) + 2 Y2 + Z 2 H. Analisa kopel lateral Selanjutnya dari nilai amplitudo vertikal, horizontal, dan rockin tersebut dilakukan peninjauan untuk kinerja bersama. ω n,2 = 2γ {ω nψ 2 + ω nx 2 ± Gambar 5. Solusi Grafik untuk α L G. Analisa dinamis rockin k ψ = f 7, c ψ = υ s f 7,2 k x = ψ f r 2 9, c x = f o ψ.υ 9,2 s k ψ f = G s h 2 S ψ + G s 2 h [( δ2 3 ) + (z c ) 2 δ ( z c )] S u c ψ f = δr 0 4 G s.γ s {S ψ2 + [( δ2 3 ) + (z c ) 2 δ ( z c )] S u2 } k ψ = N[k ψ + k z X 2 r + k x Z 2 c 2 Z c k x ψ] + k ψ f N c ψ = [c ψ + c z x r 2 + c x z c 2 2z c C x ψ] + c ψ f (ω nψ 2 + ω nx 2 ) 2 4γ(ω nx ω nψ ) 2 } = m c Mm (ω 2 n ω 2 mesin ) (ω 2 n2 ω 2 mesin ) A x = Fx m c Mm [( Mm ω mesin 2 +k ψ +k x L 2 ) 2 +4ω mesin (D ψ k x Mmo+L 2 D x k x m c ) 2 ] A x2 = My L [(ω nx M m A ψ = F x L ω nx [ω nx M m A ψ2 = My M m 2 ) 2 +(2 D x ω mesin ω nx ) 2 ] (ω nx 2 ω mesin 2 ) 2 +(2 D x ω nx ω mesin ) 2 A x = A x + A x2 A ψ = A ψ + A ψ2 2 + (4 D x ω mesin 2 ) 2 ] ρ = A x A ψ Gambar 6. Definisi x r dan z c D ψ = c ψ 2 (k ψ ) Mm M m = Mmo x (m total L 2 ) = Mmo x ( W total Zc 2 ) Gambar 8. Ilustrasi Gerak Amplitudo Getaran A H = A x + (h x A ψ ) A V = A ψ x a/2 + A z

5 JURNAL TEKNIK POMITS (204) 5 I. Keteranan tambahan Tabel. Frekuensi Konstanta Bebas untuk Penanaman Blok pondasi denan Side Resistance Tabel 2. Nilai untuk ƒ,, ƒ,2, ƒ 7,, ƒ 7,2, ƒ 9,, ƒ 9,2 IV. HASIL ANALISA Berdasarkan nilai amplitudo yan telah dihitun pada analisa kopel, maka dibuat rafik untuk melihat penaruhnya terhadap panjan tian pancan sebaai berikut : Grafik 3. Penaruh Panjan Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Vertikal Generator Grafik 4. Penaruh Panjan Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Vertikal Turbin Grafik. Penaruh Panjan Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Horizontal Generator Grafik 5. Penaruh Diameter Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Horizontal Generator Grafik 2. Penaruh Panjan Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Horizontal Turbin

6 JURNAL TEKNIK POMITS (204) 6 Grafik 6. Penaruh Diameter Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Horizontal Turbin yan lebih besar justru akan meninkatkan nilai amplitudo yan dihasilkan (semakin besar diameter dan panjan tian pancan yan diunakan, maka jumlah tian semakin sedikit denan jarak antar tian yan semakin besar). 2. Penaruh terbesar terhadap amplitudo yan dihasilkan berasal dari panjan dan jarak antar tian pancan yan diunakan. 3. Berdasarkan analisa didapat persentase penurunan besaran amplitudo horizontal berkisar antara 0,93% sampai 73,53%, dan ampitudo vertikal berkisar antara 0,09% sampai 2,27% pada peninjauan panjan tian pancan. 4. Sedankan, didapat persentase kenaikan besaran amplitudo horizontal berkisar antara 2,0% sampai 62,65%, dan ampitudo vertikal berkisar antara 0,64% sampai 2,55% pada peninjauan diameter tian pancan. DAFTAR PUSTAKA [] ACI 35.3R-04 Foundation for Dynamic Equipment, Reported by ACI Committee 35. [2] Bhatia K.G. (2008). Foundations for Industrial Machines and Earthquake Effects, ISET Journal of Earthquake Technoloy, Paper No. 495, Vol. 45, No. - 2, March-June 2008, pp [3] Arya S., O. Neil and Pincus, G. (979) Desin of Structures and Foundation for Vibratin Machines, Gulf Publishin Company, Houston, Texas, ch,2,3,4,5, and 6. Grafik 7. Penaruh Diameter Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Vertikal Generator Grafik 8. Penaruh Diameter Tian Pancan Terhadap Amplitudo Getaran Vertikal Turbin Grafik di atas diharapkan dapat diunakan sebaai acuan dasar perencanaan pondasi turbin yan baru, denan mesin dan kondisi tanah yan sama seperti peninjauan. V. KESIMPULAN/RINGKASAN. Semakin panjan tian yan diunakan, yakni dalam tuas akhir ini denan panjan tian 6,55 m, 7,55 m, 8,55 m, dan 9,55 m, maka amplitudo yan dihasilkan akan menurun. Namun, pada penunaan diameter tian 40 cm, 50 cm, dan 60 cm, diperoleh hasil bahwa diameter