Memahami Kekakuan Pondasi
Definisi: Apa itu Kekakuan Pondasi?
Kekakuan pondasi adalah resistansi struktur pendukung mesin (termasuk pelat dasar, pondasi beton, pedestal, dan tanah) terhadap lendutan ketika dikenai gaya statis atau dinamis. Resistansi ini dikuantifikasi sebagai gaya per satuan lendutan (biasanya dinyatakan dalam N/mm, lbf/in, atau N/m) dan menunjukkan seberapa besar lendutan pondasi ketika beban dari mesin yang berputar diterapkan.
Kekakuan pondasi merupakan parameter yang penting dalam dinamika rotor karena itu merupakan bagian dari kekakuan sistem total yang menentukan kecepatan kritis, getaran amplitudo, dan respons dinamis. Kekakuan pondasi yang tidak memadai dapat menurunkan kecepatan kritis ke dalam rentang operasi, memperkuat getaran, menyebabkan masalah penyelarasan, dan mengurangi keandalan peralatan.
Mengapa Kekakuan Pondasi Itu Penting
Efek pada Kecepatan Kritis
Kekakuan pondasi secara langsung mempengaruhi sistem frekuensi alami:
- Kekakuan sistem total = kombinasi seri kekakuan rotor, bantalan, dan pondasi
- Fondasi lunak mengurangi kekakuan total, menurunkan kecepatan kritis
- Dapat memindahkan kecepatan kritis dari zona aman ke jangkauan operasi
- Kecepatan kritis ∝ √(kekakuan total), sehingga pondasi lunak mempunyai dampak yang signifikan
Kontrol Amplitudo Getaran
- Di Resonansi: Pondasi yang lebih kaku umumnya menghasilkan amplitudo getaran puncak yang lebih rendah
- Di Bawah Resonansi: Pondasi yang sangat kaku dapat meningkatkan getaran yang ditransmisikan (tidak ada isolasi)
- Desain Optimal: Keseimbangan antara kekakuan dan isolasi tergantung pada rentang frekuensi
Stabilitas Keselarasan
- Pondasi fleksibel memungkinkan peralatan bergeser di bawah beban operasi
- Ekspansi termal mesin dapat merusak fondasi fleksibel
- Presisi penyelarasan sulit untuk dirawat pada pondasi yang lunak
- Defleksi pondasi akibat beban proses (gaya perpipaan) mempengaruhi keselarasan
Komponen yang Memberikan Kontribusi pada Kekakuan Pondasi
1. Blok Pondasi Beton
- Kekakuan Material: Modulus elastisitas beton (~25-40 GPa)
- Geometri: Ketebalan, lebar, penguatan mempengaruhi kekakuan keseluruhan
- Massa: Massa yang lebih besar umumnya memiliki struktur yang lebih kaku
- Kondisi: Retakan dan kerusakan mengurangi kekakuan secara signifikan
2. Dukungan Tanah/Tanah
- Tanah di bawah pondasi memberikan dukungan elastis
- Kekakuan tanah sangat bervariasi (lempung lunak: 10 N/mm³; batuan: 1000+ N/mm³)
- Seringkali merupakan elemen paling lembut dalam rantai pendukung
- Dapat mendominasi kekakuan sistem total dalam kondisi tanah yang buruk
3. Pelat Dasar Mesin
- Rangka struktur baja atau besi cor
- Menghubungkan peralatan ke pondasi beton
- Ketebalan, ribbing, dan desain mempengaruhi kekakuan
- Harus di nat dengan benar ke pondasi
4. Alas dan Penopang
- Alas bantalan menghubungkan bantalan ke pelat dasar
- Struktur kolom atau braket
- Bisa menjadi fleksibilitas yang signifikan pada alas yang tinggi atau ramping
5. Lapisan Nat
- Mengisi celah antara pelat dasar dan beton
- Grouting yang tepat sangat penting untuk kekakuan
- Nat yang rusak atau hilang menciptakan titik-titik lunak
- Kekakuan nat tipikal lebih rendah dari beton atau baja
Pengukuran dan Penilaian
Pengujian Kekakuan Statis
- Metode: Terapkan gaya yang diketahui, ukur defleksi
- Perhitungan: k = F / δ (gaya dibagi dengan defleksi)
- Tes Khas: Dongkrak hidrolik yang memberikan beban ke pelat dasar
- Pengukuran: Indikator dial atau sensor perpindahan
Kekakuan Dinamis (Pengujian Modal)
- Pengujian dampak dengan palu berinstrumen
- Mengukur fungsi respons frekuensi
- Ekstrak parameter modal (frekuensi alami, bentuk mode, kekakuan)
- Lebih mewakili kondisi operasi sebenarnya
Penilaian Operasional
- Bandingkan getaran pada bantalan dengan getaran pada pondasi
- Transmisibilitas tinggi menunjukkan pondasi yang kaku
- Transmisibilitas rendah menunjukkan fleksibilitas atau isolasi pondasi
- Plot pertanda dari startup/coastdown ungkap mode pondasi
Persyaratan Desain
Pedoman Umum
- Standar API: Frekuensi alami pondasi harus > 2× kecepatan mesin maksimum
- Alternatif: Frekuensi alami dasar < 0,5× kecepatan mesin minimum (pondasi terisolasi)
- Menghindari: Resonansi pondasi antara kecepatan operasi 0,5-2,0×
- Target: Kekakuan pondasi > 10× kekakuan tumpuan untuk pengaruh minimal
Persyaratan Khusus Peralatan
- Turbin: Pondasi sangat kaku (massa beton 3-5× massa rotor)
- Kompresor Resiprokal: Fondasi masif untuk menyerap beban berdenyut
- Mesin Kecepatan Tinggi: Kaku untuk mempertahankan pemisahan kecepatan kritis
- Peralatan Presisi: Sangat kaku untuk mencegah penyimpangan penyelarasan
Masalah Akibat Kekakuan yang Tidak Memadai
Menurunkan Kecepatan Kritis
- Kecepatan kritis turun ke rentang operasi
- Getaran tinggi pada kecepatan yang seharusnya aman
- Mungkin mencegah tercapainya kecepatan operasi desain
- Memerlukan penguatan pondasi atau pembatasan kecepatan
Getaran Berlebihan
- Gerakan pondasi memperkuat getaran keseluruhan
- Resonansi struktur pondasi
- Getaran yang ditransmisikan ke peralatan yang berdekatan
- Kerusakan struktural akibat pelenturan berulang
Ketidakstabilan Kesejajaran
- Peralatan bergeser pada pondasi yang fleksibel
- Keselarasan hilang setelah pekerjaan presisi awal
- Efek pertumbuhan termal diperbesar
- Perubahan beban proses menyebabkan variasi penyelarasan
Metode Peningkatan
Peningkatan Pondasi Beton
- Tambahkan Massa: Meningkatkan ukuran/ketebalan pondasi
- Memperkuat: Tambahkan tulangan baja atau pasca-tegangan
- Memperbaiki Retakan: Injeksi epoksi atau perbaikan beton
- Meluas ke Batuan Dasar: Tumpukan atau caisson ke lapisan tanah yang kompeten
Pengakuan Pelat Dasar
- Tambahkan gusset atau tulang rusuk ke rangka struktural
- Meningkatkan ketebalan pelat dasar
- Meningkatkan cakupan dan kualitas nat
- Tambahkan penyangga di antara alas
Perbaikan Tanah
- Stabilisasi tanah atau grouting
- Pondasi dalam (tiang pancang) yang melewati tanah yang buruk
- Pemadatan atau densifikasi
- Konsultasi teknik geoteknik untuk masalah utama
Akomodasi Operasional
- Modifikasi Kecepatan: Beroperasi jauh dari resonansi pondasi
- Isolasi Getaran: Tambahkan isolator untuk memisahkan mesin dari pondasi
- Menyeimbangkan: Toleransi keseimbangan yang lebih ketat untuk mengurangi eksitasi
- Pembasahan: Tambahkan perawatan peredaman pada struktur pondasi
Praktik Terbaik Desain Pondasi
Instalasi Baru
- Melakukan investigasi geoteknik terhadap kondisi tanah
- Hitung massa dan geometri pondasi yang dibutuhkan
- Sertakan analisis dinamis (frekuensi alami, respons terhadap ketidakseimbangan)
- Desain untuk kekakuan dan massa yang memadai
- Memberikan isolasi dari struktur yang berdekatan
- Sertakan ketentuan untuk grouting dan alignment
Penilaian Fondasi yang Ada
- Mengukur getaran pada pondasi dan membandingkannya dengan getaran bantalan
- Melakukan pengujian modal untuk mengidentifikasi frekuensi alami pondasi
- Periksa retakan, kerusakan, dan penurunan
- Verifikasi integritas nat di bawah pelat dasar
- Bandingkan spesifikasi aktual dengan spesifikasi desain
Kekakuan pondasi seringkali diabaikan, padahal merupakan parameter fundamental yang memengaruhi kinerja mesin putar. Kekakuan pondasi yang memadai memastikan pemisahan kecepatan kritis yang tepat, menjaga stabilitas kesejajaran, dan mencegah masalah resonansi. Sementara itu, kekakuan yang tidak memadai dapat membuat peralatan yang seharusnya baik berkinerja buruk dan tidak andal.
Kategori:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 