Shear modulus

Perambatan getaran selama gempa bumi berlangsung/terjadi, menyebabkan tegangan geser siklik pada elemen tanah. Modulus geser tanah adalah merupakan salah satu parameter tanah yang harus diketahui untuk menjalarkan getaran akibat gempa bumi.

Kecepatan gelombang geser (VS), modulus geser (G) dan rasio redaman (D) merupakan parameter yang penting dan diperlukan dalam analisis respon dinamik tanah. Penentuan parameter dinamik tanah ini dapat dilakukan dari pengujian lapangan dengan metode seismik seperti cross-hole, down-hole, spectral analysis of surface wave (SASW) dan multichannel analysis of surface wave (MASW). Dua metode terakhir yang disebutkan merupakan metode seismik non-destruktif yang merekam perambatan gelombang permukaan (gelombang Rayleigh). Sifat kekakuan tanah dapat dinilai dari kecepatan gelombang gesernya, dimana keduanya menunjukkan hubungan yang elastik linier. Semakin besar nilai kecepatan gelombang geser maka akan semakin besar juga nilai kekakuan tanahnya atau semakin keras dan padat. Kecepatan gelombang geser hanya berkaitan dengan kekakuan geser dari struktur tanah sedangkan pengaruh tingkat kejenuhan tanah pada kecepatan gelombang geser lebih terkaitan dengan kepadatan tanah (Stokoe et al., 2004). Semakin rendah tingkat kejenuhan tanah maka akan semakin tinggi nilai VS dan G (Cho & Santamarina, 2001).

Perbedaan diantara kedua metode ini adalah pada jumlah geofon yang digunakan. Sepasang geofon dengan beberapa kali konfigurasi geometrik digunakan dalam metode SASW untuk mendapatkan data seismik hingga kedalaman tertentu, sedangkan dalam metode MASW, data seismik direkam sekaligus dalam satu konfigurasi geofon.

Metode Seismik MASW

Dalam kajian ini, perambatan gelombang permukaan direkam oleh seismograf (Seistronix RAS 24) yang dihubungkan pada 24 geofon (geophone) dengan kopeling paku (spike coupling) yang ditanamkan kedalam tanah sepanjang lintasan survai

Langkah-langkah dalam pengambilan data seismik dengan metode MASW ini dapat dilihat pada Gambar

Rekaman data seismik kemudian diproses dan dianalisis sehingga diperoleh profil kecepatan gelombang geser terhadapn kedalaman. Profil kecepatan gelombang geser satu dimensi (1-D) diperoleh dari satu set rekaman data seismic dan kemudian profil dua dimensi (2-D) kecepatan gelombang geser dapat dihasilkan dari beberapa set rakaman data seismik, seperti diperlihatkan dalam Gambar

Dalam kajian ini, pemprosesan data seismik dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SurfSeis versi 2.01 yang telah dikembangkan oleh Kansas geological survey, texas amerika

Langkah-langkah dalam pemprosesan dan analisis data seismik dapat dilihat pada Gambar

Parameter dinamis tanah yang lain seperti modulus geser kemudian dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut ini:

dimana Gmax adalah modulus geser, adalah kerapatan massa dan VS adalah kecepatan gelombang geser.

Berdasarkan persamaan tersebut di atas dan dengan menggunakan nilai VS yang diperoleh dari metode MASW, nilai G untuk masingmasing lokasi dapat ditentukan.

Pondasi Mesin

Pada dasarnya fungsi pondasi adalah untuk menyalurkan beban-beban yang bekerja pada struktur diatasnya ke struktur yang ada dibawahnya dalam hal ini adalah tanah dimana struktur itu berada, tanpa kerusakan yang dianggap membahayakan struktur bangunan itu sendiri ataupun lingkungan sekitarnya.

Agar mesin yang ditopang bisa berfungsi sebagai mana mestinya dan getarannya tidak membahayakan maka setiap pondasi mesin harus memenuhi beberapa kriteria sebagai berikut (Prakash,1981) Untuk beban statis :

1.Mampu menahan atau memikul beban statis yang ditimbulkan oleh mesin tanpa menyebabkan keruntuhan geser atau keruntuhan total.

2.Penurunan pondasi akibat beban harus berada dalam batas-batas yang diijinkan.

Untuk beban dinamis : 1.Tidak boleh terjadi resonansi, yaitu frekuensi natural sistem tanah-pondasi-mesin tidak boleh sama dengan frekuensi operasi mesin.

2.Amplitudo pada frekuensi operasi tidak boleh melebihi amplitudo batas yang umumnya ditentukan oleh pembuat mesin tersebut.

3.Bagian-bagian mesin yang bergerak atau bergetar harus sedapat mungkin setimbang untuk mengurangi ketidakseimbangan dari gaya-gaya dan momen.

4.Getaran yang terjadi tidak boleh mengganggu orang-orang yang bekerja atau merusak mesin-mesin lainnya.

Kegagalan pondasi mesin terjadi ketika getaran telah melampaui batas yang telah ditentukan. Batasan pondasi mesin biasanya merujuk pada amplitudo dan kecepatan dari getaran pada operasi kerja mesin. Berikut adalah grafik yang berisi batasan-batasan amplitudo pada pondasi mesin.

Batasan amplitudo vertikal (Sumber:Richart, 1962) Batasan amplitudo vertikal: maksimal masuk zona “Troublesome to Persons”

Batasan percepatan amplitudo (Sumber: Blake, 1964) Batasan percepatan amplitudo: maksimal masuk zona B Kecepatan amplitudo dirumuskan dengan . Sedangkan percepatan amplitudo

Respon spektrum untuk limit getaran (Sumber: Richart, 1962) Karena tingkat kepentingan dari setiap mesin berbeda-beda maka diperlukan angka keamanan untuk menjaga keberlangsungan dari mesin dan pondasinya. Istilah angka keamanan dalam pondasi mesin lebih dikenal dengan sebutan service faktor. Penggunaan angka keamanan ini dengan cara mengalikannya dengan amplitudo dan hasilnya digunakan untuk pembacaan pada grafik sebagai amplitudo.

Tabel Kriteria kecepatan amplitudo

Pondasi mesin yang telah direncanakan harus sesuai dengan kriteria-kriteria atau batasan-batasan sehingga pondasi tersebut dianggap layak dan efisien, yaitu sebagai berikut :

Tabel Kriteria Cek Keamanan Pondasi Mesin