perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH LUAS PENAMPANG PONDASI MESIN JENIS BLOK DAN PARAMETER TANAH BERBUTIR HALUS TERHADAP AMPLITUDO INFLUENCE OF AREA MACHINE FOUNDATION TYPE BLOCK AND GRAINED SOIL PARAMETERS TO AMPLITUDE
SKRIPSI Disusun sebagai salah satu syarat menempuh ujian sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Non-Reguler Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
SHOFA SYAHIDI I 1114079
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2016
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang – orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah” (Thomas Alva Edison)
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
LEMBAR PERSEMBAHAN
Bissmillahirrahmanirrahiim Dengan Rahmat Allah yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang Dengan ini saya persembahkan skripsi ini untuk: Papah, Mamah, dan adik – adikku tercinta Almamaterku Universitas Sebelas Maret Bangsa dan Negaraku Indonesia
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK Shofa Syahidi. PENGARUH LUAS PENAMPANG PONDASI MESIN JENIS BLOK DAN PARAMETER TANAH BERBUTIR HALUS TERHADAP AMPLITUDO. Skripsi, Surakarta : Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2016. Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Peningkatan kebutuhan listrik diperkirakan dapat tumbuh rata-rata 6,5% per tahun hingga tahun 2020. Dengan keterbatasan energi ini menuntut kita harus bisa memanfaatkan energi mikro hidro. Pondasi dinamis dirancang mampu menerima beban yang bersifat dinamis yang ditimbulkan dari gerakan mesin seperti rotasi, gerakan vertikal, gerakan horizontal dan torsi. Gerakan-gerakan tersebut akan diredam oleh pondasi sehingga tidak menimbulkan getaran pada mesin di sekitarnya dan manusia yang bekerja disekeliling mesin. Penelitian ini menganalisis pondasi mesin jenis blok untuk mesin turbin tipe HLA575C-WJ-62 dengan variasi panjang 0,5 m dan lebar pondasi 0,5 m serta variasi parameter tanah berbutir halus yaitu berat isi (γ) 0,5 kN/m3, modulus geser (G) 2500 kN/m2, dan poisson rasio (v) 0,05. Metode analisa pada penelitian ini adalah lump parameter system, sistem yang digunakan untuk memperkaku blok pondasi dengan menggunakan massa, pegas dan dashpot. Hasil penelitian ini didapat bahwa, Nilai L (panjang) dengan variasi perubahan 0,5 m dari 4,2 m hingga 8,5 m berbanding terbalik dengan amplitudo vertikal, horizontal, dan rocking. Nilai B (lebar) dengan variasi perubahan 0,5 m dari 3,0 m hingga 4,0 m berbanding terbalik dengan amplitudo vertikal, horizontal, dan rocking. Modulus geser (G) dengan variasi perubahan 2500 kN/m2 dari 20000 kN/m2 hingga 30000 kN/m2 berbanding lurus dengan amplitudo vertikal dan amplitudo rocking. Poisson rasio (v) dengan variasi perubahan 0,05 dari 0,4 hingga 0,6 berbanding terbalik dengan amplitudo vertikal dan amplitudo horizontal. Berat isi tanah () dengan variasi 0,5 kN/m3 dari 14 kN/m3 hingga 16 kN/m3 berbanding terbalik dengan amplitudo vertikal, amplitudo horizontal, dan amplitudo rocking. Perhitungan pada perubahan variasi berat isi tanah () 14 kN/m3, 14,5 kN/m3, 15 kN/m3, 15,5 kN/m3, dan 16 kN/m3, tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan terhadap amplitudo.
Kata Kunci: pondasi mesin, pondasi jenis blok, amplitudo, lump parameter system.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT Shofa Syahidi. INFLUENCE OF AREA MACHINE FOUNDATION TYPE BLOCK AND GRAINED SOIL PARAMETERS TO AMPLITUDE. Thesis, Surakarta : Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas Maret, Juli 2016. Indonesia's annual electricity consumption is on the rise correspondingly Increased the growth of the national economy. The increase is in the estimated electricity needs can grow an average of 6.5% per annum up to the year 2020. With the limitations of this energy demand we should be Able to Utilize micro hydro energy. Dynamic Foundation designed capable of receiving a load is dynamic movement of the machinery such as rotation, vertical movement, the movement of horizontal and torsion. Reviews These movements will be muted by the Foundation so that it does not cause vibrations in the surrounding human and machine working around the machine. This research analyzes the types of machine Foundation block for the turbine engine type HLA575C-WJ-62 with the variation of the length and width of 0.5 m 0.5 m Foundation and the variation of soil parameters of fine-grained i.e. the weight of the contents () of 0.5 kN/m3, the shear modulus (G) 2500 kN/m2, and the Poisson ratio (v) 0.05. Analysis on the method of this research is the lump parameter of the system, the system used for the rigidify block foundation by using mass, spring and dashpot. The results of this research were Obtained that, the value of L (length) 0.5 m change with variations of 8.5 m to 4.2 m is inversely proportional to the amplitude of the vertical, horizontal, and rocking. The value of B (width) with 0.5 m change variations of 3.0 m to 4.0 m is inversely proportional to the amplitude of the vertical, horizontal, and rocking. Shear modulus (G) with the change of 2500 kN/m2 of 20000 kN/m2 up to 30000 kN/m2 is directly proportional to the amplitude of the amplitude of vertical and rocking. Poisson ratio (v) variations with changes from 0.05 to 0.4 up to 0.6 is inversely proportional to the amplitude of the vertical and horizontal amplitude. The weight of the contents is soil () with variations of 0.5 kN/m3 of 14 kN/m3 up to 16 kN/m3 is inversely proportional to the amplitude of the vertical, horizontal, and amplitudes amplitude of rocking. Calculations on the weight variation changes the contents of the soil () 14 kN/m3, 14.5 kN/m3, 15 kN/m3, 15.5 kN/m3, and 16 kN/m3, Showed no significant difference against the amplitude. Keywords: machines foundation, foundation type block, amplitude, lump parameter system.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Skripsi dengan judul “Pengaruh Luas Penampang Pondasi Mesin Jenis Blok dan Jenis tanah Terhadap Amplitudo” ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Proses penyusunan Skripsi ini tidak bisa lepas dari bantuan berbagai pihak sehingga pada kesempatan ini penyusun menyampaikan terima kasih kepada:
1.
Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2.
R. Harya Dananjaya H. I. ST. M.Eng. selaku Pembimbing Skripsi I
3.
Dr. Bambang Setiawan. S.T., M.T. selaku Pembimbing Skripsi II
4.
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST. MT. selaku Penguji I.
5.
Ir. Noegroho Djarwanti. MT. selaku Penguji II.
6.
Edy Purwanto., S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik
7.
Orang Tua yang setiap saat mendoakan anaknya lahir batin agar sekolahnya lancar dan sukses.
8.
Teman – teman ITS, yang telah bersedia membagi ilmunya.
9.
Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Transfer non-regular angkatan 2014.
10. Semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan ilmu dalam penyusunan skripsi ini. Penulis berharap dengan kekurangan dan keterbatasan tersebut, skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, Juli 2016 commit to user
vi
Shofa Syahidi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN .........................................................................
iii
MOTTO ..........................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
v
ABSTRAK ......................................................................................................
vi
ABSTRACT ......................................................................................................
vii
KATA PENGANTAR ....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xii
DAFTAR NOTASI ..........................................................................................
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2.
Rumusan Masalah ....................................................................................... 3
1.3.
Batasan Masalah.......................................................................................... 3
1.4.
Tujuan Penelitian ........................................................................................ 4
1.5.
Manfaat Penelitian ...................................................................................... 4
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1.
Tinjauan Pustaka ......................................................................................... 5
2.2.
Dasar Teori .................................................................................................. 6 2.2.1. Tanah berbutir halus ........................................................................ 6 2.2.2. Pondasi Mesin ................................................................................. 8 2.2.3. Kategori Mesin ................................................................................ 9 2.2.4. Metode Analisa Akibat Beban Statis ............................................ 10 2.2.5. Metode Analisa Akibat Beban Dinamis ........................................ 12 2.2.6. Derajat Kebebasan Pondasi ........................................................... 14 commit ............................................................. to user 2.2.7. Analisis Dinamis Getaran 17
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.2.8. Pengaruh Geoteknik ...................................................................... 18 2.2.9. Analisa Perhitungan Amplitudo .................................................... 22 2.2.10. Analisis Getaran Kopel ................................................................. 23 2.3.
Syarat Keamanan Desain .......................................................................... 25
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1.
Pengumpulan Data .................................................................................... 28
3.2.
Alat Bantu Penelitian ................................................................................ 29
3.3.
Analisis Data ............................................................................................. 29 3.3.1. Analisis Beban Mati ...................................................................... 29 3.3.2. Analisis Beban Hidup .................................................................... 30 3.3.3. Analisis Statis ................................................................................ 30 3.3.4. Analisis Dinamis ........................................................................... 30
3.4.
Cek Syarat Kemanan ................................................................................. 31
3.5.
Menganalisa Hasil Perhitungan................................................................. 31
3.6.
Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 32
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1.
Analisa Perhitungan Gaya Mesin .............................................................. 33 4.1.1. Data Penelitian............................................................................... 33 4.1.2. Beban Mati Akibat Pondasi dan Mesin ......................................... 34 4.1.3. Beban Hidup yang Terjadi............................................................. 35
4.2.
Analisis Statis Pondasi dan Mesin ............................................................ 35
4.3.
Analisis Dinamis Pondasi dan Mesin ........................................................ 36
4.4.
Syarat Keamanan ....................................................................................... 37
4.5.
Analisa Perbandingan Luas Penampang dan Parameter Tanah Terhadap Amplitudo.................................................................................................. 49
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan................................................................................................ 54
5.2.
Saran .......................................................................................................... 54 commit to user DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 56
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Rangkuman Penelitian ............................................................................ 6 Tabel 2.2 Tipikal nilai berat isi tanah ..................................................................... 7 Tabel 2.3 Tipikal nilai modulus geser .................................................................... 7 Tabel 2.4 Tipikal nilai poisson rasio ...................................................................... 8 Tabel 2.5 Bentuk-bentuk Pondasi Mesin ............................................................... 8 Tabel 2.6 Faktor daya dukung Meyerhoff ............................................................ 11 Tabel 2.7 Faktor rasio massa ................................................................................ 20 Tabel 2.8 Nilai K Dieckman ................................................................................ 25 Tabel 2.9 Kategori nilai K .................................................................................... 25 Tabel 2.10 General machinery vibration ............................................................. 25 Tabel 4.1 Data Tanah ........................................................................................... 33 Tabel 4.2 Rangkuman perhitungan massa total ................................................... 34 Tabel 4.3 Rangkuman perhitungan tegangan dengan berat isi () 14 kN/m3 ....... 35 Tabel 4.4 Rangkuman hasil perhitungan amplitudo ............................................. 37 Tabel 4.5 Rangkuman perhitungan tegangan statis .............................................. 38 Tabel 4.6 Rangkuman perhitungan tegangan statis + dinamis ............................. 39 Tabel 4.7 Rangkuman syarat keamanan amplitudo vertikal dengan nilai K ........ 45 Tabel 4.8 Rangkuman Pembesaran Dinamis ........................................................ 40 Tabel 4.9 Rangkuman perhitungan kecepatan rambat ......................................... 41 Tabel 4.10 Rangkuman syarat keamanan amplitudo ............................................ 42 Tabel 4.11 Rangkuman syarat keamanan amplitudo horizontal .......................... 44 Tabel 4.12 Kesimpulan hasil perhitungan ............................................................ 53
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Model Getaran Pondasi Jenis Blok .................................................. 14 Gambar 2.2 Koefisien Pondasi Persegi ............................................................... 19 Gambar 2.3 Hubungan antara frekuensi mesin dan getaran yang dirasakan manusia ............................................................................................ 26 Gambar 2.4 Hubungan antara frekuensi dan getaran yang dihasilkan saat mesin beroperasi ..........................................................................................27 Gambar 3.1 Mesin Turbin Tipe HLA575C-WJ-62 ..............................................28 Gambar 3.2 Dimensi pondasi persegi, (a) tampak 3 dimensi, (b) tampak potongan melintang. ................................................................................................... 29
Gambar 3.3 Diagram Alir .................................................................................... 32 Gambar 4.1 Pengaruh panjang pondasi terhadap amplitudo vertikal dengan nilai B = 3,00 m, = 14 kN/m3 dan v = 0,4.............................................. 49 Gambar 4.2 Pengaruh modulus geser terhadap amplitudo vertikal dengan nilai B = 3,00 m, = 14 kN/m3 dan v = 0,4 .............................................. 50 Gambar 4.3 Pengaruh panjang pondasi terhadap amplitudo horizontal dengan nilai B = 3,00 m, = 14 kN/m3 dan v = 0,4 ...................................... 50 Gambar 4.4 Pengaruh modulus geser terhadap amplitudo horizontal dengan nilai B = 3,00 m, = 14 kN/m3 dan v = 0,4 .............................................. 51 Gambar 4.5 Pengaruh lebar pondasi terhadap amplitudo rocking dengan nilai B = 3,00 m, = 14 kN/m3 dan Nilai v = 0,4 ..................................... 51 Gambar 4.6 Pengaruh modulus geser terhadap amplitudo rocking dengan nilai B = 3,00 m, = 14 kN/m3 dan v = 0,4 .............................................. 52
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI
γ
Berat isi tanah
G
Modulus geser
v
Poisson rasio
𝑄𝑜
Gaya luar
m
Massa mesin
e
Eksentrisitas
ω
Frekuensi mesin
g
Gravitasi
𝐵𝑟𝑡𝑟
Berat rotor
π
Phi
𝑓𝑚𝑠𝑛
Kecepatan mesin
𝑟𝑜
Radius ekivalen
B
Lebar pondasi
L
Panjang pondasi
h
Tinggi penanaman
T
Tinggi pondasi
𝐾𝑧
Konstanta pegas vertikal
𝐾𝑥
Konstanta pegas horizontal
𝐾𝜑
Konstanta pegas rocking
𝜂𝑧
Koefisien penanaman vertikal
𝜂𝑥
Koefisien penanaman horizontal
𝜂𝜑
Koefisien penanaman rocking
𝐵𝑧
Koefisien pondasi persegi vertikal
𝐵𝑥
Koefisien pondasi persegi horizontal
𝐵𝜑
Koefisien pondasi persegi rocking
r
Rasio frekuensi
𝐷𝑧
Rasio damping vertikal commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
𝐷𝑥
Rasio damping horizontal
𝐷𝜑
Rasio damping rocking
𝜔𝑛𝑧
Frekuensi natural vertikal
𝜔𝑛𝑥
Frekuensi natural horizontal
𝜔𝑛𝜑
Frekuensi natural rocking
𝐴𝑧
Amplitudo vertikal
𝐴𝑥
Amplitudo horizontal
𝐴𝜑
Amplitudo rocking
𝛼𝜑
Rasio penanaman
𝑛𝜑
Faktor rasio massa
𝑀𝑚𝑜
Momen massa
M
Pembesaran dinamis
z
Titik berat pondasi dan mesin
𝜎̅
Tegangan ijin
𝑞𝑢
Daya dukung tanah
c
Kohesi tanah
ϕ
Sudut geser tanah
commit to user
xiv
