Category Archives: Civil
Ship Unloader (SU) Foundation dengan ZEEpod
Dunia pembangkit listrik kian hari kian maju seiring dengan pertambahan penduduk dan pertumbuhan ekonomi suatu Negara. Salah satu fasilitas yang ada didalam pembangkit listrik adalah jetty (warf) yang dimana berfungsi untuk proses menurunkan bahan bakar pembangkit listrik. Untuk pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) dimana bahan bakar utamanya adalah batu bara maka pembangunan jetty tidak mungkin dipisahkan.
Pada massa pembangunan pembankit listrik 10.000 MW tahap pertama (FTP 1) banyak pembangkit listrik dengan kapasitas kecil tersebar di seluruh Indonesia. Pembangunan pembangkit tersebut juga disyaratkan didalam document contract untuk membuat jetty yang diatasnya diletakkan alat untuk bongkar muat batu bara (ship unloader). Walaupun pada akhirnya ship unloder tersebut dideviasi oleh kontraktor karena berbagai macam alasan.
ASD atau LRFD?
Metode ASD dan LRFD dalam desain steel structure telah lama dikenal. ASD merupakan metode yang bisa dikatakan lebih tua daripada LRFD sehingga para civil engineer lebih terbiasa dengan metode ini untuk mendesain struktur baja. Sampai saat ini pun metode ASD masih lebih banyak digunakan dan dijadikan referensi dalam dokumen kontrak dan design specification.
ASD (Allowable Stress Design) adalah suatu metode desain dimana perencana menghitung beban kerja (working loads) sesuai dengan peraturan pembebanan yang berlaku dan menghitung besarnya tegangan yang diakibatkan oleh pembebanan tersebut. Metode ini mensyaratkan bahwa besarnya tegangan pada komponen struktur akibat beban kerja tidak boleh melebihi tegangan izin (allowable stress) bahan komponen struktur tersebut. Nilai tegangan izin ditentukan lebih rendah daripada tegangan leleh bahan dengan memperhitungkan faktor keamanan (safety factor), dan ditentukan sbb:
fizin = fy/SF
dimana, fy = tegangan leleh nominal bahan, dan SF = faktor keamanan yang ditentukan.
LRFD (Load and Resistance Factor Design) adalah suatu metode yang didasari oleh konsep keadaan batas dimana keadaan batas tersebut dicapai melalui proses interaksi antara faktor kelebihan beban dan berkurangnya kekuatan material. Kedua faktor ini dianggap sebagai variabel-variabel acak (random) atau variabel probabilistik yang tidak saling mempengaruhi. Berbeda dengan metode ASD, metode LRFD ini memberikan faktor keamanan parsial untuk masing-masing kondisi dengan nilai yang berbeda-beda pula sesuai dengan nilai kemungkinan terjadinya.
ϕRn ≥ ∑γiQi
dimana: ϕ = faktor reduksi kekuatan (resistance/strength reduction factors) dimana nilainya selalu lebih kecil dari 1.0
Rn = kuat nominal bahan merupakan nilai minimum dari beberapa skenario kegagalan yang mungkin terjadi
γ = faktor pengali beban (overloads factor) dimana nilainya lebih besar dari 1.0
Qi = berbagai jenis beban yang direncanakan untuk ditanggung struktur
Perbedaan kedua metode tersebut dapat dilihat juga dari kombinasi pembebanan yang digunakan:
ASD (berdasarkan ASCE 7-05):
- D + F
- D + H + F + L + T
- D + H + F + (Lr or S or R)
- D + H + F + 0.75(L + T) + 0.75(Lr or S or R)
- D + H + F + (W or 0.7E)
- D + H + F + 0.75(W or 0.7E) + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)
- 6D + W + H
- 6D + 0.7E + H
LRFD (berdasarkan ASCE 7-05):
- 4(D + F)
- 2(D + F + T) + 1.6(L + H) + 0.5(Lr or S or R)
- 2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.8W)
- 2D + 1.6W + L + 0.5(Lr or S or R)
- 2D + 1.0E + L + 0.2S
- 9D + 1.6W + 1.6H
- 9D + 1.0E + 1.6H
Keterangan:
D = beban mati
E = beban gempa
F = fluid/pressure load
H = beban horizontal akibat tekanan lateral tanah/ground water pressure/tekanan dari bulk material
L = beban hidup
Lr = beban atap
R = beban hujan
S = beban salju
T = self-straining force
W = beban angin
Berdasarkan definisi di atas, desain LRFD sebenarnya memberikan hasil desain yang lebih optimum karena telah mempertimbangkan interaksi antara kekuatan material dan beban. Namun, desain LRFD ini di lain pihak menuntut ketepatan dan kecermatan dalam proses fabrikasi maupun erection. Desain LRFD yang semakin optimum memiliki faktor keamanan yang kecil sehingga semakin sedikit ruang yang diberikan untuk kesalahan.
Penulis sendiri telah membandingkan analisa sruktur baja dengan menggunakan metode LRFD dan ASD pada struktur Boiler dan Coal Bunker di proyek STG & Boiler Batu Bara milik PUSRI Palembang. Struktur Boiler ini memiliki tinggi ±45.5 m, sedangkan coal bunker tingginya ±46 m.
Struktur Boiler di Proyek STG & Boiler Batu Bara PUSRI
Hasil dari analisa LRFD adalah penghematan material baja yang bisa mencapai 10-20% dibandingkan dengan metode ASD. Penghematan material ini akan memberikan efek juga pada penghematan biaya instalasi dan percepatan schedule.
Untuk struktur sederhana seperti shelter mungkin metode LRFD tidak akan memberikan dampak yang signifikan dalam penghematan, tetapi untuk struktur yang tinggi dan kompleks seperti Boiler dan Coal Bunker, analisa dengan LRFD ini memberikan dampak penghematan yang cukup besar dari segi biaya.
Sumber:
- Diktat Kuliah Struktur Baja (Muslinang Moestopo)
- Dokumentasi pribadi
Notes:
Tulisan ini juga merupakan sumbangan ide dari Pak Christiawan Tavipiano dan Alyssa Adjani.
Desain Pondasi Mesin (Part 1)
Di postingan sebelumnya, sudah dibahas sekilas tentang pondasi mesin. Nah, sekarang mari kita masuk ke tahapan desain… Untuk permulaan akan dibahas pondasi yang paling sederhana, yaitu block foundation.
Desain Block Foundation
Sebelum masuk ke tahapan desain, ada beberapa data yang perlu dikumpulkan:
- Data tanah :
- allowable bearing capacity
- shear modulus tanah (G)
- poisson ratio (ʋ)
- berat jenis tanah (γs)
- Data material : berat jenis concrete (γp), modulus elastisitas (E)
- Data mesin :
- Outline drawing dari mesin
- Fungsi mesin
- Berat mesin dan komponen rotornya
- Lokasi c.o.g (center of gravity) vertikal & horizontal
- Kecepatan kerja mesin dan komponennya atau frekuensi mesin tsb
- Unbalanced force mesin (nilai, arah, dan lokasi)
Analisa Statik
- Cek Mass Ratio
Untuk pondasi mesin centrifugal, berat pondasi harus 2 sampai 3x lebih besar dari berat mesin, atau dengan kata lain:
Wc/Wm > 3
Dimana, Wc adalah berat pondasi sedangkan Wm adalah berat mesin.
Sedangkan untuk pondasi mesin reciprocating, berat pondasi harus 3 sampai 5x berat mesin.
Wc/Wm > 5
- Cek Daya Dukung Tanah
Untuk kondisi statis:
Wts/A < 0.5*Qa
Untuk kondisi statis + dinamik:
Wt(s+d)/A < 0.75*Qa
Dimana,
Wts = total berat mesin dan pondasi ditambah beban statik lainnya
Wt(s+d) = total berat mesin dan pondasi ditambah beban statik dan dinamik
Qa = daya dukung izin tanah
- Cek Eksentrisitas
Kombinasi cog dari beban dinamik dan statik harus kurang dari 5% dari dimensi pondasi yang ditinjau.
Analisa Dinamik
Analisa dinamik ini bisa dilakukan dengan 2 cara, yaitu dengan perhitungan manual (hand calculation), dan perhitungan dengan Finite Element Model (FEM, biasanya digunakan software seperti SAP atau STAAD).
1. Hand Calculation Analysis
Langkah:
a. Pengumpulan Data Equipment: COG, frekuensi mesin (fe), loading data (beban di semua arah, lokasi titik beban)
b. Pengumpulan Data Tanah: Gs, density, poisson ratio
c. Preliminary ukuran pondasi (dengan statik analisis)
d. Hitung total beban sistem (equipment + pondasi) & COG sistem
e. Tentukan parameter vibrasi: translasi dan rotasi
f. Hitung frekuensi natural dari sistem pondasi
g. Cek frekuensi dari sistem pondasi tersebut, nilainya harus lebih kecil dari 0.8fe atau lebih besar dari 1.2fe (beberapa sumber ada yang menyebutkan juga rangenya lebih kecil dari 0.7fe atau lebih besar dari 1.3fe). Jika frekuensi dari sistem pondasi berada diantaranya, maka terjadi resonansi. Resonansi ini tidak diizinkan, dimensi pondasi perlu diubah untuk mendapatkan frekuensi natural sistem pondasi yang sesuai.
h. Hitung amplitudo sistem pondasi
i. cek amplitudo sistem pondasi dengan amplitudo yang diizinkan. Besarnya amplitudo izin biasanya tertera pada spesifikasi mesin, namun jika vendor tidak menyediakan, ada grafik penentuan amplitudo izin yang bisa digunakan (silahkan cek buku Suresh Arya).
2. FEM Analysis
a. Pengumpulan Data Equipment: COG, frekuensi mesin (fe), loading data (beban di semua arah, lokasi titik beban)
b. Pengumpulan Data Tanah: Gs, density, poisson ratio
c. Preliminary ukuran pondasi (dengan statik analisis)
d. Hitung konstanta spring pondasi berdasarkan data tanah
e. Lakukan pemodelan pada software yang digunakan (input parameter dinamik), run program
f. Cek Mass Participation Factor
g. Cek frekuensi yang terjadi pada pondasi yang dimodelkan, nilainya harus lebih kecil dari 0.8fe atau lebih besar dari 1.2fe (beberapa sumber ada yang menyebutkan juga rangenya lebih kecil dari 0.7fe atau lebih besar dari 1.3fe)
h. cek amplitudo yang terjadi (lihat grafik T (periode) vs perpindahan) bandingkan dengan amplitudo izin.
Untuk perhitungan detail silahkan cek pada buku karangan Suresh Arya (Design of Structures & Foundations for Vibrating Machines).
Semoga bermanfaat 🙂
*tulisan diambil dari berbagai sumber*
Required Hydro-Oceanography Survey for Marine Work in CFSPP Project
Survey works for Coal Fired Steam Power Plant (CFSPP) project is one of mandatory things need to be done prior of detail design of marine work. There are some surveys needed to obtain primary data at and around the planned location consist of topographical and bathymetrycal survey, hydro-oceanography survey (tidal observation, current speed measurement, sub-bottom profilling, wave recording, sediment sampling and temperature measurement).
The topographical survey includes planned location of the power plant and its surround in order to obtained detailed map of the location, including planned location map as well as chimney location and coal fly ash influencing area. Detailed map shall be consist of land surface including land situation and height also appearance position on the planned location of the Power Plant and its surround. Bathymetric surveys are carried out in order to get the water depth map of the project area. Bathymetric and topographic map shall be integrated in one coordinate reference.
The objective of the other hydro-oceanography surveys are to obtain knowledge of general hydro-oceanography condition at the project location which will be used as parameters for further simulation and analysis.
Following are the surveys which commonly performed in Indonesia:
Brief Description of Marine works in Coal Fired Steam Power Plant (CFSPP)
No one deny that designing and constructing a Coal Fired Steam Power Plant (CFSPP) is a complex process and require collaboration among engineers from various expertise. For an example, a marine engineer will closely related to mechanical and civil engineer to be able to design the sea water intake, coal unloading jetty discharge channel, breakwater (if necessary) and navigation line. Each marine facility need specific inputs from mechanical.
There are three major marine facilities; cooling water intake, coal unloading jetty (with or without breakwater) and discharge channel.
Let’s start from sea water intake. (the following picture shows typical sea water intake for a small power plant (2×10 MW)
Commonly, a power plant requires cooling water for its cooling system. The cooling water may be taken from the nearest source such as sea or river with minimum influence of sedimentation (both dissolved and suspended). During design process, Marine Engineer needs a several data from Mechanical Engineer as follow:
