PENGARUH TINGGI, KEDALAMAN PONDASI MESIN JENIS BLOK DAN PARAMETER TANAH BERBUTIR HALUS TERHADAP AMPLITUDO The Influence Of Height, Depth Of Block Type Foundation Machine And Caracteristic Of Fine Grained Soil To Amplitude SKRIPSI Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : HENDRY GUNAWAN I 1114037 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
LEMBAR PERSETUJUAN PENGARUH TINGGI, KEDALAMAN PONDASI MESIN JENIS BLOK DAN PARAMETER TANAH BERBUTIR HALUS TERHADAP AMPLITUDO The Influence Of Height, Depth Of Block Type Foundation Machine And Caracteristic Of Fine Grained Soil To Amplitude Disusun oleh: HENDRY GUNAWAN NIM I1114037 Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan Dosen Pebimbing Dosen Pebimbing I Dosen Pebimbing II R. Harya Dananjaya H. I. ST. M.Eng Dr. Bambang Setiawan, S.T., M.T. NIP. 19850917 201404 1 001 NIP. 19690717 199702 1 001 ii
PENGESAHAN SKRIPSI PENGARUH TINGGI, KEDALAMAN PONDASI MESIN JENIS BLOK DAN PARAMETER TANAH BERBUTIR HALUS TERHADAP AMPLITUDO The Influence Of Height, Depth Of Block Type Foundation Machine And Caracteristic Of Fine Grained Soil To Amplitude Disusun Oleh HENDRY GUNAWAN NIM. I 1114037 Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada : Hari : Jum at Tanggal : 26 Agustus 2016 Nama/NIP Tim Penguji Tanda Tangan 1. R. Harya Dananjaya H.I. ST., M.Eng NIP. 19850917 201404 1 001... 2. Dr. Bambang Setiawan, S.T., M.T. NIP. 19690717 199702 1 001... 3. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T. NIP. 19561112 198403 2 007... 4. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T. NIP. 19690903 199702 2 001... Disahkan, Tanggal :.. Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Wibowo, ST, DEA NIP. 196810071995021001
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO Bekerja keraslah terlebih dahulu, setelah mendapatkan pengalaman dari bekerja keras, berfikirlah untuk bekerja cerdik Skripsi ini penulis persembahkan kepada : Orang tua ku yang selalu mendo akan untuk kebaikkanku Almameterku tercinta, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret iv
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan seluruh hikmat dan kasih-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan Skripsi dengan judul Pengaruh Kedalaman, Tinggi Pondasi Mesin Jenis Blok Dan Jenis Tanah Terhadap Amplitudo tepat pada waktunya. Laporan Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Penulisan laporan ini dapat diselesaikan tidak lepas dari bimbingan, arahan, dan motivasi dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Wibowo, S.T., D.E.A. sebagai Ketua Progam Studi Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret. 3. Dr. Bambang Setiawan, S.T., M.T. sebagai Ketua KBK Geoteknik Universitas Sebelas Maret dan Dosen Pembimbing II yang telah bersedia membimbing dan memberikan arahan untuk menyelesain laporan Skripsi. 4. R. Harya Dananjaya H.I, S.T, M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing I yang telah bersedia memberikan arahan dan waktunya untuk menyelesaian laporan Skripsi. 6. Ir. Sugiyarto M.T, selaku Dosen Pembimbing Akademik. 7. Tim penguji Skripsi yang telah memberikan saran untuk perbaikan terhadap penyusunan laporan Skripsi. 8. Rekan-rekan mahasiswa Program Transfer S-1 Jurusan Teknik Sipil angkatan 2014 yang telah membantu dan selalu mendukung selama ini. 9. Ayah, ibu, dan adik serta seluruh keluarga besar yang selalu memberikan do a dan dukungan. 10. Pihak-pihak lain yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Akhir kata penulis berharap agar laporan ini dapat bermanfaat dan dapa tmemberikan sumbangan ilmu pengetahuan bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. Penulis mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan v
vi di masa yang akan datang, atas segala perhatiannya penulis mengucapkan terimakasih. Surakarta, 16 September 2016 Hendry Gunawan
ABSTRAK Hendry Gunawan, 2016, Pengaruh Tinggi, Kedalaman Pondasi Mesin Jenis Blok Dan Parameter Tanah Berbutir Halus Terhadap Amplitudo Dari Tinjauan Geoteknik, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pondasi yang menopang mesin dapat dipengaruhi oleh getaran yang disebabkan gaya gaya mesin yang tidak seimbang dan juga oleh berat statis dari mesin tersebut. Jika getaran getaran mesin berlebihan maka dapat merusak mesin dan memberikan pengaruh yang merugikan pada bangunan atau orang yang bekerja dekat mesin tersebut. Analisis tentang kestabilan pondasi mesin jenis blok yang dipengaruhi tinggi, kedalaman pondasi dan parameter tanah berbutir halus diperlukan untuk mengetahui besarnya amplitudo yang terjadi diakibatkan oleh mesin supaya tidak merugikan bangunan atau orang yang bekerja di dekat mesin tersebut. Analisis perhitungan amplitudo menggunakan metode Lump Parameter System. Hasil dari analisis ini menunjukkan bawah semakin tinggi pondasi mesin mengakibatkan amplitudo vertikal, amplitudo horisontal, dan amplitudo rocking semakin kecil. Semakin dalam kedalaman pondasi amplitudo vertikal dan horisontal semakin kecil, sedangkan amplitudo rocking semakin besar. Semakin besar berat isi tanah, angka poisson, dan modulus geser tanah mengakibatkan amplitudo vertikal dan horisontal semakin kecil, sedangkan amplitudo rocking semakin besar. Dimensi pondasi 5 3 1m dengan kedalaman pondasi 1m, berat isi tanah 14 kn/m 3, angka poisson 0,4, dan modulus geser tanah 25000 kn/m 3 menghasilkan amplitudo vertikal 2,08 10 m, amplitudo horisontal 2,23 10 m, dan amplitudo rocking 8,88 10 rad. Kata kunci: pondasi, lump parameter system, amplitudo. vii
ABSTRACT Hendry Gunawan, 2016, The Influence Of Height, Depth Of Block Type Foundation Machine And The Caracteristic Of Fine Grained Soil To Amplitude of Geotechnical Review, Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of March Surakarta. The foundation supporting the machine can be influenced by vibrations that caused by the unbalanced force of the machine and also the static weight of the machine. The machine vibration is excessive then it can damage the machine and makes an adverse influence to the building or people who work near the machine. The stability analysis of a block type foundation machine that influenced by height, foundation depth and fine grained soil parameters are necessary to determine the magnitude of amplitude occurs by the machine so it will not harm the buildings or people worki near the machine. The amplitude calculation analysis use the method of lump parameter system. The result of this analysis indicate that the higher machine foundation caused the vertical amplitude, horizontal amplitude, and rocking amplitude smaller. The deeper foundations depth, the vertikal and horizontal amplitude are smaller, while rocking amplitude is bigger. The bigger soil bulk density, poisson numbers, and shear modulus of soli caused vertical and horizontal amplitude smaller, while rocking amplitude bigger. The dimensions of foundation 5 3 1 m with 1 m depth, soil bulk density14 kn/m 3, 0,4 poisson numbers, and shear modulus 25000 kn/m 2 resulting vertical amplitude 2,08 10 m, horizontal amplitude 2,23 10 m, and amplitude rocking 6,88 10 m. Keywords: foundation, lump parameter system, amplitude. viii
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Halaman Persetujuan... ii Halaman Pengesahan...iii Halaman Motto dan Persembahan... iv Kata Pengantar... v Abstrak... vii Abstract...viii Daftar Isi... ix Daftar Tabel... xii Daftar Gambar... ix Daftar Grafik... xv Daftar Notasi... xvi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 1 1.3. Batasan Masalah... 1 1.4. Tujuan Penelitian... 2 1.5. Manfaat Penelitian... 2 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka... 3 2.2. Teori Dasar... 4 2.2.1 Pondasi Mesin... 4 2.2.2 Turbin... 4 2.2.3 Amplitudo... 5 2.3. Metode Analisa Akibat Beban Dinamis... 5 2.4. Derajat Kebebasan Pondasi... 7 2.5. Pembebanan... 8 ix
2.6. Analisis Statis... 11 2.7. Analisis Getaran Dinamis... 13 2.7.1. Pengaruh Bentuk Pondasi... 13 2.7.2. Pengaruh Penanaman Pondasi... 14 2.7.3. Pengaruh Getaran Kopel... 21 2.8. Cek Syarat Keamanan... 24 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Pengumpulan Data... 29 3.1.1. Data Mesin... 29 3.1.2. Data Pondasi dan Parameter Tanah... 29 3.2. Program Perhitungan... 31 3.3. Diagram Alir... 32 BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengaruh Tinggi, Kedalaman Pondasi, dan Modulus Geser Tanah terhadap Amplitudo... 33 4.1.1. Pembebanan... 33 4.1.2. Analisis Statis... 35 4.1.3. Analisis Getaran Dinamis... 35 4.1.4. Cek Syarat Keamanan... 45 4.2. Pengaruh Berat Isi Tanah dan Angka Poisson terhadap Amplitudo... 50 4.2.1. Pembebanan... 50 4.2.2. Analisis Statis... 52 4.2.3. Analisis Getaran Dinamis... 52 4.2.4. Cek Syarat Keamanan... 65 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 73 5.2. Saran... 73 x
Daftar Pustaka... 74 Lampiran... xvii xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pondasi Mesin Tipe Blok...4 Tabel 2.2 Macam - Macam Amplitudo...5 Tabel 2.3 Faktor Daya Dukung Meyerhoff...12 Tabel 2.4 Koefisien Rasio Massa...18 Tabel 2.5 Nilai K Dieckman...25 Tabel 2.6 Kategori Nilai K...25 Tabel 2.8 General Machine Vibration...26 Tabel 3.1 Data Mesin...29 Tabel 3.2 Data Pondasi dan Data Parameter Tanah...30 Tabel 4.1 Rekap Beban Mati...33 Tabel 4.2 Rekap Momen Massa Inersia...34 Tabel 4.3 Rekap Konstanta Pegas Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking...36 Tabel 4.4 Rekap Rasio Damping Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking...37 Tabel 4.5 Rekap Frekuensi Natural Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking..37 Tabel 4.6 Rekap Getaran yang Terjadi Resonansi...38 Tabel 4.7 Rekap Frekuensi resonansi pada Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking...38 Tabel 4.8 Rekap Cek Persyarata Resonansi...39 Tabel 4.9 Rekap Amplitudo...38 Tabel 4.10 Rekap Persyaratan Kopel...40 Tabel 4.11 Rekap Amplitudo Akibat Kopel...41 Tabel 4.12 Rekap Pengaruh Tinggi, Kedalaman Pondasi dan Modulus Geser Tanah Terhadap Amplitudo Vertikal, Horisontal dan Rocking...44 Tabel 4.13 Cek Persyaratan Tegangan terhadap Tegangan Ijin...45 Tabel 4.14 Cek Persyaratan Getaran horisontal dan vertikal...47 Tabel 4.15 Cek Persyaratan terhadap Pembesaran Dinamis...47 Tabel 4.16 Cek Persyaratan terhadap Kecepatan Rambat...49 Tabel 4.17 Cek Persyaratan Amplitudo Vertikal terhadap Getaran...49 Tabel 4.18 Cek Persyaratan Ampitudo Horisontal terhadap Getaran...50 xii
Tabel 4.19 Rekap Konstanta Pegas pada Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking...53 Tabel 4.20 Rekap Rasio Damping pada Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking...54 Tabel 4.21 Rekap Frekuensi Natural pada Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking...55 Tabel 4.22 Rekap Getaran yang Terjadi Resonansi...56 Tabel 4.23 Rekap Frekuensi resonansi pada Getaran Vertikal, Horisontal dan Rocking...57 Tabel 4.24 Rekap Cek Persyarata Resonansi...58 Tabel 4.25 Rekap Amplitudo...59 Tabel 4.26 Rekap Persyaratan Kopel...60 Tabel 4.27 Rekap Amplitudo Akibat Kopel...61 Tabel 4.28 Rekap Pengaruh Berat Isi Tanah dan Angka Poisson Terhadap Amplitudo Vertikal, Horisontal dan Rocking...64 Tabel 4.29 Cek Persyaratan Tegangan terhadap Tegangan Ijin...65 Tabel 4.30 Cek Persyaratan Getaran horisontal dan vertikal...67 Tabel 4.31 Cek Persyaratan terhadap Pembesaran Dinamis...67 Tabel 4.32 Cek Persyaratan terhadap Kecepatan Rambat...69 Tabel 4.33 Cek Persyaratan Amplitudo Vertikal terhadap Getaran...71 Tabel 4.34 Cek Persyaratan Ampitudo Horisontal terhadap Getaran...72 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Model Getaran Pondasi Mesin Jenis Blok... 8 Gambar 2.2 Dimensi Pondasi, (a) Tampak 3 Dimensi, (b) Potongan Melintang... 8 Gambar 2.3 Koefisien Pondasi persegi... 14 Gambar 3.1 Diagram Alir... 32 xiv
DAFTAR GRAFIK Grafik 2.1 Hubungan antara Frekuensi Mesin dan Getaran yang Dirasakan Manusia... 27 Grafik 2.2 Hubungan antara Frekuensi dan Getaran yang Dihasilkan Saat Mesin Beroperasi... 28 Grafik 4.1 Pengaruh Tinggi, Kedalaman Pondasi, dan Modulus Geser tanah terhadap Amplitudo Vertikal (A z ) pada 1, v 1 dan v 1... 42 Grafik 4.2 Pengaruh Tinggi, Kedalaman Pondasi, dan Modulus Geser tanah terhadap Amplitudo Horisontal (A x ) pada 1, v 1 dan v 1... 43 Grafik 4.3 Pengaruh Tinggi, Kedalaman Pondasi, dan Modulus Geser tanah terhadap Amplitudo Rocking (A ϕ ) pada 1, v 1 dan v 1... 44 Grafik 4.4 Cek Persyaratan Tegangan Statis terhadap Tegangan Ijin... 46 Grafik 4.5 Cek Persyaratan Tegangan Statis + Dinamis terhadap Tegangan Ijin... 46 Grafik 4.6 Cek Persyaratan Pembesaran Dinamis... 48 Grafik 4.7 Pengaruh Berat Isi Tanah dan Angka Poisson terhadap Amplitudo Vertikal (A z ) pada 1, v 1 dan v 1... 62 Grafik 4.8 Pengaruh Berat Isi Tanah dan Angka Poisson terhadap Amplitudo Horisontal (A x ) pada 1, v 1 dan v 1... 63 Grafik 4.9 Pengaruh Berat Isi Tanah dan Angka Poisson terhadap Amplitudo Rocking (A ϕ ) pada 1, v 1 dan v 1... 64 Grafik 4.10 Cek Persyaratan Tegangan Statis terhadap Tegangan Ijin... 66 Grafik 4.11 Cek Persyaratan Tegangan Statis + Dinamis terhadap Tegangan Ijin... 66 Grafik 4.12 Cek Persyaratan Pembesaran Dinamis... 69 DAFTAR NOTASI xv
a = Faktor rasio damping M mo p = Momen massa pondasi σ d = Tegangan dinamis M tot = Massa total σ ijin = Tegangan ijin M r = Massa rotor σ s = Tegangan statis ɸ = Sudut geser A z = Amplitudo vertikal n = Koefisien rasio massa A x = Amplitudo horisontal n m = Jumlah mesin A φ = Amplitudo rocking Ƞ = Koefisien penanaman B = Rasio massa P = Panjang pondasi B m = Berat permesin Q o = Beban hidup B r = Berat rotor q u = Daya dukung ultimit c D D r e f m f n G K L M M m M p M mk M mo m = Koefisien pondasi persegi = Kohesi = Kedalaman pondasi = Rasio damping = Eksentrisitas = Kecepatan mesin = Frekuensi = Gravitasi = Modulus geser tanah = Konstan pegas = Lebar pondasi = Pembesaran dinamis = Massa mesin = Massa pondasi = Momen massa kopel = Momen massa mesin r o T = Radius ekivalen = Tinggi pondasi TB m = Titik berat mesin ν = Angka poisson V p = Volume pondasi W tot = Beban mati W p = Berat pondasi W m = Berat mesin ɷ = Frekuensi mesin ɷ n = Frekuensi natural ɷ res = Frekuensi resonansi ɷ nk = Frekuensi natural kopel = Berat isi tanah b Z = Berat isi beton = Titik berat pondasi dan mesin 16
xvii