PERENCANAAN PONDASI MESIN Persyaratan :
Formula :
Pondasi mampu menahan berat mesin. Pondasi tetap stabil akibat tumbukkan mesin. Pondasi dapat menyerap getaran akibat gerak torak atau perputaran masa.
σ = < σ →
σ
= tegangan tanah yang terjadi
Wt = berat total beban Wt = Wf + We Wf = berat pondasi We = berat mesin F = luas penampang alas pondasi. σt = tegangan tanah ijin
Wf = 3 We
atau
f ≥ 3
√ n → Wfr = berat pondasi rencana
Wfr = c.We.
c
= coefisien impiris ( dari tabel )
n
= RPM ( ratasi mesin per menit )
Type mesin
Posisi silinder
Jumlah silinder
Single acting Single acting Single acting Single acting Single acting Single acting Single acting Double acting Single acting
Vertikal Vertikal Vertikal Vertikal Horizontal Hor. Duplex Hor. Twin duplex Horizontal Hor. Twin duplex
1 2 3 4,6,8. 1 2 4 1,2. 4
Koefisien (c) 0,15 0,14 0,12 0,11 0,25 0,24 0,23 0,32 0,20
Contoh Soal 1 : Rencanakan pondasi mesin dari bahan beton bertulang apabila data-data mesin sebagai berikut. Berat mesin 12.000 kg, ukuran base plate 478 cm x 179 cm, silinder posisi vertikal sebanyak 6 buah, rotasi per menit (RPM) adalah 750 putaran per menit, tegangan ijin tanah 0,49 kg/cm2 , berat per volume beton bertulang 2,4 ton/m3. Penyelesaian :
Ukuran luas dasar pondasi dibikin lebih besar dari pada ukuran base plate yaitu panjang pondasi 520 cm, dan lebar pondasi 220 cm maka luas penampang dasar pondasi ( F )= 5,2 m x 2,2 m =11,44 m2.
√ n = 0,11.12ton.√ 750 = 36,15 ton , = 1,3166 m ~ 1,40 m. Tinggi pondasi ( h ) = f = . ,., Wfr = c.We.
Maka ukuran pondasi = 5,20 m x 2,20 m x 1,40 m. Berat pondasi Wf = 5,20 m x 2,20 m x 1,40 m x 2,4 ton / m3 =38,44 ton. Kontrol :
f ≥3
→ , ≥3 →3,2>3 ( memenuhi syarat ) σ = WF < σ
Wt = Wf + We = 38,44ton + 12 ton = 50,44 ton = 50.440 kg F = 520 cm x 220 cm = 114.400 cm2.
σ=
. =0,44 < σ → .
0,44 < 0,49
( memenuhi syarat )
Kesimpulan ukuran pondasi mesin tersebut cukup aman.
Contoh Soal 2 : Mesin genset akan dipasang pada suatu lokasi mempunyai data-data sebagai berikut : 1.
2.
Data mesin : Merk : Mitsubishi Type : SGN / single acting Kapasitas : 400 kVA. RPM : 1500 Data generator : Merk : Mitsubishi Type : SGN / single acting Kapasitas : 400 kVA. RPM : 1500 Berat total mesin = 6 ton, ukuran base plate = 1,30 m x 4,30 m , σt =0,30 kg/cm2, berat per volume beton bertulang = 2,40 ton/m3,
Penyelesaian :
√ n = 0,11.6.√ 1500 = 25,56 ton. Tinggi pondasi ( h ) = f → F= (1,3 0,10x2)x(4,30 0,10x2) = 6,7 5m . Berat pondasi rencana ( Wfr ) = c.We.
, , ,
Maka
h=
Kontrol :
f >3
→
≅ 1,5 0 m
, >3
→4,26 >3
< σ → ,+ < 0.3 0 ,
memenuhi syarat.
→ 4,6 8 = 0,4 68 >0,30kg/cm . 2
Kesimpulan : pondasi akan turun ( ambles ) maka perlu memperluas penampang alas pondasi dengan ukuran panjang dan lebar sebagai berikut : Panjang 5,50 m dan lebar 2,50 m untuk menekan biaya pembuatan pondasi pondasi direncanakan terdiri dari dua ( 2 ) bagian yaitu bagian atas dimensinya/ukuranya dibuat tetap 1,50 mx 4,50 m x 1,00 m sedang bagian bawah ukuranya dibuat 2,50m x 5,50 m x 0,50 m lihat sketsa gambar berikut : 1,50 m
4,50 m
1,00 m
0,50 m 2,50 m
5,50 m
TAMPAK SAMPING
TAMPAK MUKA
0,50 m
1,50 m
0,50 m 0,50 m
4,50 m
0,50 m
TAMPAK ATAS
Kontrol ulang :Berat pondasi A = 1,50 m x 4,50 m x 1,00 m x 2,40 ton / m3 = 16,20 ton. Berat pondasi B = 2,50 m x 5,50 m x 0,50 m x 2,40 tom / m3 =16,50 ton. Jumlah berat pondasi A & B = 16,20 ton + 16,50 ton = 32,70 ton.
f > 3 → , > 3
→ 6,45 > 3 oke memenuhi syarat.
kg 6.000 kg < 0,3 0 kg⁄ σ = WF < σ → 32.700 cm 250cm x 550cm 0,28 kg⁄cm < 0,3 0 kg⁄cm maka dengan dirubahnya menjadikan pondasi cukup stabil.
ukuran pondasi
Diagram tegangan tanah akibat beban centris dan momen untuk pondasi yang berbentuk segi empat. Y Kern sejajar sumbu X Ix = 1/12 b.h3 , F = b.h.
Ya = ½ b
Ka
X
b
Kb
Yb = ½ b Kkn
Kkr
Ykr = ½ h
.. Kkr = .y = ../. =1/6h .. Kkn = .y = ../. =1/6h Kern sejajar sumbu Y Iy = 1/12 h.b3 , F = b.h.
Ykn = ½ h
.. Kkr = .y = ../. = 1/6b
h
.. Kkn = .y = ../. =1/6b
e v V
M =
h Diagram tegangan :
σa/i = − VF ± M.IxY b
σa = − VF − M.Ykn Ix σi = − VF M.Ykr Ix
σ1
σ = − = − . (akibat gaya normal)
σ2
V.e.Y σ = ± M.IxY = ± 1/12b.h ( akibat momen )
3 ( tiga ) peristiwa
I. Apabila : σ1
σ2
V V.e.Y − b.h > − 1/12b.h atau σ > σ
II. apabila : σ1
.. − . = − /. atau
σ2
σ = σ
σ1
III. apabila :
σ2
atau
.. − . < − /.
σ < σ
Contoh Soal 3 : Suatu podasi mesin dengan beban excentris yaitu We1 = 10.000 kg dan We2 = 20.000 kg, dimensi pondasi seperti sketsa dibawah ini, hitung tegangan exstrim yang timbul akibat beban excentris tersebut. 1,80
0,60
0,60
We1
We2
1,2
Wf1
Wf2
Tampak Samping X = 1,74
Z1 = 1,07
R
Z2 = 0,43
0,60
1,80
I
II 0,60
X1= 1,67
X2 = 1,33
Tampak Atas 1,20
1,80
σmin= 0,56 kg/cm2 σmax= 0,77 kg/cm 2
Diagram Tegangan Exstrim
Penyelesaian :
Mencari Resultante dari berat mesin ( We1 + We2 ) dan berat pondasi ( Wf1 + Wf2 ) R = We1 + We2 + Wf1 + Wf2 Wf1 = 1,20 x 1,80 x 1,20 x 2,40 = 6,22 ton = 6.220 kg. Wf2 = 3,00 x 1,80 x 1,20 x 2,40 = 15,22 ton = 15.220 kg. R = 10.000 + 20.000 + 6.220 + 15.220 = 51.440 kg.
Letak Resultante : R x X = We1 x 0,60 + Wf1 x 0,60 + We2 x 2,40 + Wf2 x 2,10 51.440 x X = 10.000 x 0,60 + 6.220 x 0,60 + 20.000 x 2,40 + 15.220 x 2,10
. = 1,74 . .
X=
Titik berat penampang alas pondasi Luas alas penampang pondasi : F1 = 1,20 x 1,80 = 2,16 m2 F2 = 3,00 x 1,80 = 5,40 m2 ∑F = F1 + F2 = 2,16 m2 + 5,40 m2 = 7,56 m2 Statis momen ditinjau dari sebelah kiri : S1 = F1 x 0,60 = 2,16 x 0,60 = 1,30 m3 S2 = F2 x 2,10 = 5,40 x 2,10 = 11,34 m3 ∑S = S1+ S2 = 1,30 + 11,34 = 12,64 m3 Maka letak titik berat penampang alas pondasi : X1 =
∑S , ∑ = , = 1,6 7
dari sisi sebelah kiri.
X2 = 3,00m – 1,67m = 1,33 m.
Excentrisitas titik berat penampang alas pondasi terhadap resultante ( R ) E = X- X1 = 1,74 m – 1,67 m = 0,07 m. Momen akibat e ( excentrisitas ) : M = e x R = 0,07m x 51.440kg = 3.600 kgm. Momen inersia penampang alas pondasi terhadap sumbu y
[ x180x120 180x120x107] = 273.218.400 cm = [ x 300x 180 300x180x43 ] = 245.646.000 cm
Iy1 = Iy2
∑Iy = Iy1 + Iy2 = 273.218.400 cm4 + 245.646.000 cm4 = 518.864.400 cm4.
Tegangan exstrim yang timbul pada luas dasar pondasi :
R − M x X = − 51.440 − 360.000x133 =−0,68−0,09 σa = − ∑F Iy 75.600 518.864.400 = −0,77 kg⁄cm R M x X = − 51.440 360.000x167 =−0,680,12 σi = − ∑F Iy 75.600 518.864.400 = −0,56 kg⁄cm
Apabila tegangan tanah yang diijinkan σt = 0,8 kg/cm2 . σmax = 0,77 kg/cm2< 0,8 kg/cm2 σmin = 0,56 kg/cm2< 0,8 kg/cm2 kesimpulanya pondasi cukup aman ( tidak ambles/turun )
PERENCANAAN PONDASI TANGKI. Sebuah tangki timbun minyak berdiameter ( φ ) 16m, akan ditempatkan diatas struktur tanah clay, dari data laboratorium mekanika tanah hasilnya sebagai berikut : σt = 0,40 kg/cm2, sudut lereng alam pasir ( φ ) 40O , ϒpasangan= 1,80 ton/m3.
Syarat-syarat yang harus diperhatikan terhadap kesetabilan tangki. Rencana pondasi tangki. Rencana bundwall.
Penyelesaian : Syarat-syarat yang harus dipenuhi pada perencanaan pondasi tangki agar stabil adalah sebagai berikut :
Tidak mengalami penurunan pada waktu tangki dalam keadaan penuh. Tidak guling. Tidak geser.
10 m
16 m
Berat tangki dalam keadaan kosong: Berat plat dinding : π.d.h.δ.ϒbj. : 3,14 x 16 x 10 x 0,008 x 7,9 = 31,75 ton Berat plat botom & atap : 2x(1/4x3,14x162x0,01x7,90) = 31,75 ton 63,50 ton Alat penguat dan penyokong 10% 6,35 ton W1 = 69,85 ton W1 dibulatkan → W1 = 70,00 ton.
Berat sendiri air W2 = ¼ xπ x d2 x h x ϒair . W2 = ¼ x3,14 x 162 x 10 x 1 = 2009,80 2010,00 ton. Berat tangki pada keadaan penuh : Wt = W1 + W2→ Wt = 70,00 ton + 2010,00 ton Wt = 2080,00 ton. Kesetabilan Konstruksi :
~
Tegangan tanah yang timbul ( σ ) pada dasar pondasi tangki saat tangki dalam keadaan penuh.
σ = WF = 1 2080,00 ton = 10,35 ton/m ⁄4 x 3,14 x 16m Dibulatkan → σ = 10,4 ton/m = 1,04 kg/cm σ < σ → 1,04 kg/cm > 0,4 /cm ( tidak aman )
Perlu adanya perbaikkan tanah dari pasir dimana ϒpasir = 2 ton/m3 sehingga tebalnya pasir urugan adalah sebagai berikut :
σ ≥ σ − σ → σ ≥ 1,04 − 0,40 → σ ≥ 0,64 kg/cm σ = γpasix h → h = γ σ′ → h = 6,40 2 = 3,2 0 m pasi h ≅ 3, ,25 m
Tegangan tanah dibawah bottom sesudah perbaikkan tanah sebagai berikut :
σ, = σ γ.h → σ, = 4,0 0 2.3 ,2 5 σ, > → 1,05 /cm > 1,04 /cm
Setelah adanya perbaikan tanah dengan urugan pasir maka tangki tidak ambles. Untuk kontrol terhadap guling dan geser gaya horizontal akibat tekanan angin dan akibat gempa dipilih salah satu yang membahayakan konstruksi. Akibat angin : Ha = 100 kg/m2
10 m
RA = 16 ton 5m
16 m
V = 40 km/jam ( Peraturan Muatan Indonesia ) Ha =
= =100
kg/m2.
Ra = Ha x h x d = 100 x 10 x 16 = 16.000 kg = 16 ton.
Akibat gempa :
10 m
HG= 7,35 ton
5m 16 m
Daerah Cepu didalam peta gempa masuk zone 3 koefisien gempa dasar untuk tanah clay ( lunak ) C = 0,07 dan faktor keutamaan konstruksi K=1,5. Hg = C x K x W 1 = 0,070 x 1,50 x 70 = 7,35 ton.
Kontrol terhadap guling
RA = 16 ton 10 m
W1 = 70 ton 5m
8m
A
16 m
Momen akibat W1 terhadap titik A = 70 ton x 8 m = 560 ton m Momen akibat R A terhadap titik A = 16 ton x 5 m = 80 ton m FS = wA → aman ( tidak guling ). A
=
=7>1,5
Kontrol terhadap geser.
RA = 16 ton 10 m
W1 = 70 ton 5m
W1 tgφ 8m
A
16 m
Sudut geser untuk pasir padat →φ =400 tg 400 = 0,839 W1 tg φ = 70.0,839 = 58,73 ton, RA = 16 ton. FS =
∅ = , =3,67>1,5 → aman ( tangki tidak tergeser ) A
PERENCANAAN BOUND WALL DARI PASANGAN BATU Volume tangki =
x π x d x h = .3,14.16 .10
= 502,40 m3 16m X
Bilamana tinggi bound wall 1m, maka sisi bujur sangkar bagian dalam ukuranya : ( X m )2 x 1 m = 502,40 m3→ ( X m ) 2 =502,40 m3, X=
X
502,40 = 22,40 ≅ 23
Dimensi bound wall direncanakan sepert gambar sketsa dibawah ini, tinggi bound wall dibuat 1,25 m yang 0,25 sebagai ruang bebas, maksudnya pada saat terjadi pecahnya tangki minyak diharapkan tidak luber lewat bibir bound wall bagian atas.
Kontrol terhadap ambles ( penurunan ) 0,30
1,25
G1 = 0,30x1,25x1,00x1,80 = 0,675 ton G2 = 0,50 (0,40x1,25)x1,00x1,80 = 0,450 ton
G1
G2
G3 = 0,40x1,20x1,00x1,80 = 0,864 ton 0,40
G3 0,25
0,70
∑ G = Gt = G1 + G2 + G3
Gt = 0,675 ton + 0,450 ton + 0,864 ton = 1,989 ton.
0,25
1,20
F = 1,20m x 1,00 m = 1,20 m2.
σ =
, =1,65 ton/m = 0,165 kg/cm . = ,
1,00m
2
2
σ ≤ σ → 0,165 kg/cm < 0,40 kg/cm , maka bound 2
2
wall tidak ambles ( mengalami penurunan ).
1,20m
Kontrol terhadap pecahnya konstruksi bound wall. Wx = 1/6 bh2 =1/6 .100.702= 81666,67 cm3
0,30
⁄ Ka = Kb = = = hm =1,00
1,25
Hm
G2
G1
1⁄6 h
Sehingga batas inti ( kern ) berjarak 1/6 h = 12 cm dari berat penampang alas potongan bound wall kearah kiri dan kanan. G1 = 0,675 ton, G2 = 0,450 ton , Gt =G 1 + G2.
0,35
0,35
Gt =0,675 ton + 0,450 ton = 1,125 ton 0,70
Gaya horisontal minyak Hm = ½ .0,8.1.1 = 0,40 ton.
Sb X
Atau (½.density.h2) Sb Y
b=1,00
M positif (MG2) = G2 . (
, - 0,05 ) = 0,450.0,083
= 0,0375 tm ya
M positif MHm = 0,40.1/3.1 = 0,133 tm.
yb
h = 0,70
∑ M positif = MG2 + MHm = 0,0375 + 0,133 =0,1705 tm.
M negatif (MG1) = G1. ( 0,15 + 0,05 ) = 0,675x0,20 = 0,135 tm. Selisih momen positif dan momen negatif ( ∑M ) = 0,1705 tm – 0,135 tm = 0,0355 tm = 3550 kgcm. Excentrisitas
(
e
)
=
∑ = = 3,16 cm
3,16 cm < 11,67 masih didalam kern.
< → 3,16 cm < →
σa = ∑ 3550 σa = 1125 7000 81666,67
Tegangan yang timbul pada bagian potongan =
σa = 0,16115 kg/cm σ = GF − ∑M Wx 3550 1125 σ = 7000 − 81666,67 σ = 0,16028 kg/cm . 2
2
Kesimpulan : Tegangan yang timbul akibat berat sendiri dari bound wall yang diambil pias 1 m dan gaya horisontal dari minyak yang tumpah didalam bound wall adalah tegangan tekan maka konstruksi bound wall yang bahannya dari pasangan batu tidak akan pecah ( kuat ).
Kontrol terhadap gulingnya konstruksi bound wall. Mm = Hm x 1/3h .
0,30
Mm = 0,400 x 1/3.1 = 0,133 tm. Mm = 13.300 kgcm. 1,25
h = 1,00
MG1 = 0,675 x 0,80 = 0,472 tm MG2 = 0,450 x( 0,25+0,80/3 )
Hm
G1
1/3 h
= 0,232tm
G2
MG3 = 0,864 x0,60 = 0,518tm 0,40
G3 0,25
0,25
0,70
∑MG = MG1 + MG2 + MG3
1,20
∑MG = 0,472tm+0,232tm +0,518tm. ∑MG = 1,222 tm = 122.200 kgcm
∑ ≥1,5→ . ≥1,5 .
FS =
→9,18>1,5 ( aman sekali artinya konstruksi
tidak guling).
Kontrol terhadap gesernya konstruksi bound wall. 0,30
1,25
h = 1,00 Hm
Φ = 300.
G1
1/3 h
G2
Tg 300 = 0,557. 0,40
Gt tg φ
G3 0,25
Sudut geser tanah clay :
0,70 1,20
Gaya geser ( Gg ) = Gt. tg 300
0,25
= 1,989 x 0,557 = 1,147 ton
Hm = 0,410 ton FS =
≥1,5 H
≥ 1,5 → 2,86 > 1,5 ( aman artinya konstruksi bound wall → , ,
tidak tergeser akibat tekanan horisontal bila terjadi tumpahan minyak. )
16 m
Dimensi bound wall lihat detail dibawah
TANGKI TIMBUN
10 m Konstruksi bound wall darii pasangan batu belah
Lantai darii pasangan kedap air
2,30
URUGAN PASIR
18 m 23 m
0,30
1,25
0,40
0,25
0,70
0,25
1,20
DETAIL BOUND WALL
SARANA BOUND WALL PADA TANGKI TIMBUN
