JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
1
Studi Perbandingan Struktur Tower BTS Tipe SST Kaki 4, SST Kaki 3 dan Monopole Dengan Ketinggian 40m yang Paling Effisien Sony Arjanggi1), Endah Wahyuni2), Soewardojo2) Mahasiswa Teknik Sipil, 2)Dosen Pengajar Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] 1)
Abstrak— Ada berbagai macam tipe tower BTS (Base Transmission Tower). Tipe tower BTS tersebut antara lain tipe SST (Self Supporting Tower) dan monopole. Tower tipe SST biasanya digunakan untuk ketinggian menengah hingga tinggi, sedangkan tower tipe monopole biasanya digunakan untuk ketinggian rendah. Dalam studi kali ini akan diambil ketinggian 40m yang mewakili rentang ketinggian rendah hingga menengah. Digunakan 2 kriteria pembanding, yaitu bobot struktur atas dan biaya pelaksanaan pembangunan tower. Kriteria bobot didapat langsung dari output program bantu analisis yaitu MSTower v 6.02, sedangkan kriteria biaya pelaksanaan pembangunan didapat dari survey wawancara dengan kontraktor pelaksana. Hasil dari studi perbandingan ini menunjukkan tower SST kaki 3 sebagai tipe tower yang paling efisien digunakan untuk ketinggian 40m. Hal ini disebabkan oleh 2 faktor. Pertama bobot struktur atas tower SST kaki 3 adalah yang paling ringan dibanding SST kaki 4 dan monopole, Prosentase perbandingannya adalah SST kaki 4 lebih berat 25% dan Monopole lebih berat 95% dibanding SST kaki 3. Faktor kedua biaya pelaksanaan pembangunan tower SST kaki 3 adalah yang paling murah dibanding SST kaki 4 dan monopole, Prosentase perbandingannya adalah SST kaki 4 lebih mahal 24% dan Monopole lebih mahal 101% dibanding SST kaki 3. Kata kunci—Monopole, MSTower, Tower BTS, Tower rangka Baja, SST.
I. PENDAHULUAN
T
OWER BTS (Base Transmission Station) adalah suatu struktur tower baja yang menjulang ke udara dikarenakan fungsinya untuk menempatkan antenna pada ketinggian tertentu yang dianggap cukup. Ada berbagai macam tipe tower BTS diantarnya tipe monopole, SST (Self Supporting Tower), dan guyed mast. Untuk tower BTS dengan ketinggian rendah biasanya menggunakan tipe monopole dan guyed mast, sedangkan untuk ketinggian menengah dan tinggi menggunakan tipe SST. Tidak ada angka ketinggian yang pasti untuk mengkategorikan tipe tower berdasarkan ketinggiannya. Apabila perencana ingin mendesain tower pada ketinggian 40m, ketiga tipe tower diatas bisa digunakan sebagai desainnya. Pada studi kali ini akan dibandingkan 3 tower dengan tipe yang berbeda, yaitu tipe monopole, SST kaki 3, dan SST kaki 4 dengan ketinggian 40m dan selanjutnya akan dicari tipe tower mana yang paling efisien. Tentu saja untuk mengetahui tipe tower mana yang lebih efisien digunakan pada ketinggian 40m, kita perlu membandingkan antar tipe satu sama lain dengan kriteria
tertentu. Kriteria yang akan dibandingkan disini adalah bobot struktur atas dari masing-masing tipe tower dan biaya yang dibutuhkan untuk pelaksanaan pembangunan tower. Dengan dilaksanakannya studi ini diharapkan dapat berguna untuk operator seluler, konsultan dan kontraktor pembangunan tower untuk menentukan tipe tower mana yang paling efisien digunakan untuk ketinggi 40m. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Definisi TowerBTS dan Penggolongannya Tower BTS (Base Transmission Station) adalah struktur tower yang berguna untuk menopang seperangkat alat telekomunikasi wireless sebagai sarana penghubung antara alat penguna dengan jaringan atau penghubung antar jaringan. Tower BTS jika digolongkan dari material pembuatnya bisa digolongkan menjadi 2, yaitu tower BTS baja dan beton. Tower BTS jika digolongkan dari penempatan ketinggiannya bisa digolongkan menjadi 2, yaitu yang diletakkan diatas tanah (greenfield tower) dan yang diletakkan di atas atap gedung (rooftop tower). Penggolongan tower BTS menurut sumargo, dkk digolongkan menjadi tiga jenis yaitu: Self-Supporting Tower (SST), Guyed Tower dan Monopole[7]. Yang akan dibandingkan pada studi kali ini adalah tipe Self-Supporting Tower kaki 4, kaki 3 dan monopole tapered-pole yang ditunjukkan pada gambar 1 dan gambar 2 secara berurutan.
(a) (b) Gambar 1. Tipe tower, (a)SST kaki 3 dan (b)SST kaki 4
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
2 III. METODOLOGI A. Diagram Alir Metodologi
Gambar 2. Tipe tower monopole B. Penamaan Elemen-elemen struktur tower Elemen-elemn pada struktur tower memiliki nama yang berbeda-beda tergantung dari fungsi dan posisi penempatannya. Berikut ini akan dijabarkan masing-masing nama elemen pada struktur tower.
(a)
(b) (c) Gambar 3. Penamaan elemen-elemen pada struktur tower. (a)front view, (b)plan view, dan (c)hip view.
B. Catatan Pengerjaan Untuk mempermudah proses analisa, akan digunakan program bantu anlisa struktur. Untuk analisa struktur sekunder dan struktur tambahan seperti tangga dan bordes akan menggunakan program bantu SAP 2000 v14, sedangkan untuk analisa struktur utama tower akan menggunakan program bantu MSTower v.6.02. Setelah melakukan analisa struktur tower, tahap selanjutnya adalah mengontrol desain struktur hasil permodelan MSTower v 6.02 dengan peraturan ASD yang diacu dalam peraturan EIA-222-F yaitu AISC 360-10 ASD. Seluruh perhitungan kapasitas member pada EIA mengacu pada AISC 360-10 ASD, yang membedakan hanya ketika perhitungan angka kelangsingan untuk batang tekan, faktor reduksi luasan efektif untuk batang tarik dan faktor amplifikasi kapasitas profil. Proses perbandingan pada diagram alir diatas adalah proses dimana masing-masing konfigurasi sistem bracing
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 dibandingkan satu sama lain untuk mencari wakil perbandigan final SST kaki 4 dan SST kaki 3. Setelah didapatkan 3 tower final yang terdiri dari SST kaki4, SST kaki 3 dan monopole. Langkah selanjutnya adalah perbandingan 3 tipe tower tersebut dilihat dari segi bobot struktur atas dan biaya pelaksanaan. Dari ketiga tipe tersebut akan dicari 1 yang paling efisien dan menjadi pemenang dalam perbandingan tipe tower untuk ketinggian 40m. C. Data Perencanaan Studi perbandingan ini menggunakan data-data sebagi berikut: Lokasi studi : Surabaya Tinggi tower rencana : 40m Spesifikasi material • Mutu baja untuk profil : BJ 37 • Mutu baja untuk kelengkapan tower : BJ 37 • Ukuran profil minimum Untuk profil siku min siku L 40x40x4 Untuk profil pipa min pipa 1” CHS 34×3.2 • Spesifikasi antenna Tower direncanakan akan digunakan untuk dua operator seluler, sehingga minimum beban antena yang digunakan : • 2 set antenna sector gsm, dimensi 2,06 x 0,17 x 0,6m standard rural • 2 buah antena microwave (MW) dish shielded, diameter 0,3m • 2 buah antenna microwave (MW) dish shielded diameter 0,6m D. Beban-beban yang Diterima Struktur Tower Pembebanan pada studi ini mengacu pada peraturan TIA/EIA-222-F standard, dimana beban-beban yang bekerja pada tower terdiri dari: • Beban mati terdiri dari berat sendiri struktur, berat antena, berat cable tray, berat feeder, berat bordes, dan tangga. • Beban angin yang digunakan dalam TIA/EIA-222-F adalah basic wind speed fastest mile pada ketinggian 10m dari atas tanah mengacu pada periode ulang 50 tahun. Besar beban angin menurut EIA poin 11.2.1 minimum sebesar 50 mph (22,4 m/dt). • Beban hidup yang harus ditumpu oleh fasilitas panjat pada struktur tower seperti tangga dan bordes menurut EIA-222-F poin 13.2 adalah 250pound ≈120 kg terpusat. Besar beban hidup ini pula yang akan digunakan untuk membebani batang horizontal.
E. Pembebanan dan Kombinasinya Untuk kombinasi pembebanan, menurut TIA/EIA-222-F poin 2.3.16 menyebutkan: Combo 1= DL + WL Namun dalam kenyataannya ada beban manusia dalam struktur tower, beban manusia terjadi ketika tower dalam masa pembuatan dan perawatan tower. Beban manusia ini
3 berpindah-pindah dari profil horizontal ke profil horizontal yang lain. Pada saat proses pembuatan dan pemasangan diusahakan sedang tidak terjadi angin ribut dikarenakan faktor keamanan, oleh karena itu kombinasi yang disebabkan oleh beban manusia tidak akan menerima beban angin: Combo 2= DL + LL Keterangan: DL adalah beban mati struktur dan beban mati tambahan LL adalah beban hidup pekerja dalam pembuatan dan perawatan tower WL adalah beban angin rencana struktur pada 8 arah mata angin (0o, 45o, 90o, 135o, 180o, 225o, 270o, 315o)
IV. HASIL STUDI A. Perencanaan Konfigurasi Tower Ada 3 variasi konfigurasi untuk tipe SST kaki 4 dan 3 variasi konfigurasi untuk tipe SST kaki 3. Masing-masing variasi memiliki jumlah panel dan tinggi panel yang berbeda-beda. Yang membedakan dari variasi konfigurasi kaki 3 dan kaki 4 adalah jumlah kakinya. Tipe monopole memiliki keterbatasan dalam konfigurasinya. Oleh karena itu dalam studi kali ini tidak ada variasi konfiguras untuk tipe monopole. Dalam mendesain struktur rangka, penulis melakukan pembatasan sistem bracing berdasarkan tinggi panel. Pembatasannya diantaranya: • Tinggi panel≤ 3,5m menggunakan sistem bracing X tanpa redundant (XH1) • Tinggi panel 4m – 4,5m menggunakan sistem bracing X dengan redundant (XH3) • Tinggi panel≥ 5m menggunakan sistem bracing K dengan redundant (K2) • Untuk panel paling bawah diharuskan menggunakan sistem bracing K karna faktor ergonomi. Dengan panel K tinggi bebas pada panel paling bawah menjadi besar. Berikut ini dasar pendesainan untuk konfigurasi sistem bracing tower: • Konfigurasi 1 (K*.1) didesain dengan konsep tinggi perpanel menengah dan jumlah panel menengah. • Konfigurasi 2 (K*.2) didesain dengan konsep tinggi perpanel tinggi dengan jumlah panel sedikit (renggang). • Konfigurasi 3 (K*.3) didesain dengan konsep tinggi perpanel rendah dengan jmlah panel banyak (rapat). • Konfigurasi tinggi tipe monopole didesain dengan konsep mengurasi sedikit mungkin pemotongan profil yang digunakan. Panjang profil dipasaran dapat diperoleh dengan dimensi paling panjang 6 m, oleh karena itu konfigurasi tingginya adalah 6 x 6m + 1 x 4 m = 40 m.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 B. Hasil Desain yang Telah Dikontrol Tabel 1 Hasil perbandingan konfigurasi SST kaki 4 yang sudah dikontrol Config
Sket Gambar
K4.1
Berat (kg)
Sway(˚) Twist(˚) Displc <0.5 <0.5 <0.2
4077.80 0.4458
K4.2
4446.05
K4.3
4161.17
0.4102
0.4664
0.0057
0.0007
0.0057
Gambar
Tabel 3 Hasil perbandingan konfigurasi SST kaki 3 yang sudah dikontrol Config
Sket Gambar
Sway(˚) Twist(˚) Displc <0.2 <0.5 <0.5
K3.1
3281.80 0.4967
0.0264
0.1775
K3.2
3518.06 0.4927
0.0309
0.1722
K3.3
3266.83 0.4887
0.0264
0.1787
0.1572
0.1686
Berat Sway(˚ Twist(˚ Displc ) <1 ) <1 <0.4 (kg)
Dari tabel 3 diketahui tower konfigurasi K3.3 memiliki bobot yang paling ringan dengan bobot 3266,83 kg. Oleh karena itu tower konfigurasi K3.3 yang akan digunakan sebagai wakil struktur tower tipe SST kaki 3 Tabel 4 Analisis perbandingan bobot struktur atas
Tipe Tower Berat (kg) SST kaki 4 SST kaki 3 Monopole
1
Berat (kg)
0.1659
Dari tabel 1 diketahui tower konfigurasi K4.1 memiliki bobot yang paling ringan dengan bobot 4077,80 kg. Oleh karena itu tower konfigurasi K4.1 yang akan digunakan sebagai wakil struktur tower tipe SST kaki 4 Tabel 2 Bobot struktur atas tower monopole No
4
6377.2 0.9964 0.0521 0.3334
Dari tabel 2 diketahui bobot struktur atas tower monopole adalah 6377,2 kg. Tower konfigurasi ini yang akan digunakan sebagai wakil struktur tower tipe monopole.
4077.8 3266.8 6377.2
Prosentase perbandingan 125 100 195
Dari tabel 4 didapatkan bahwa tipe struktur SST kaki 3 memiliki bobot struktur atas yang paling ringan. Apabila dibandingkan dengan tipe struktur lainnya: SST kaki 4 25% lebih berat dari SST kaki 3 Monopole 95% lebih berat dari SST kaki 3
C. Analisa Biaya Pelaksanaan Pembangunan Tower Sumber data untuk biaya pelaksanaan pembangunan didapat dari survey wawancara dengan sebuah perusahaan kontraktor pelaksana pembangunan tower yang berlokasi di Sidoarjo. Biaya pelaksanaan dalam pembangunan struktur tower dipengaruhi oleh 4 aspek. Pertama durasi pelaksanaan pembangunan. Kedua jumlah pekerja saat pelaksanaan
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
5
pembangunan. Ketiga biaya pada saat erection. Keempat biaya mobilitas material. Untuk durasi dan jumlah pekerja, nilainya disamakan dengan proyek pembangunan tower sejenis. Sedangkan biaya erection dan mobilitas material didapat dari price list perusahaan kontraktor pelaksana.
Tabel 5 Analisis biaya akibat durasi pelaksanaan dan jumlah pekerja Harga per Total Biaya Tipe Durasi Jumlah (Rp) Tower (hari) pekerja pekerja (Rp) SST kaki 4 4 9 40,000 1,440,000 SST kaki 3 4 9 40,000 1,440,000 Monopole 6 9 40,000 2,160,000 Analisis biaya erection dihitung dengan harga satuan per kg dari struktur atas. Biaya ini dipengaruhi oleh tingkat kesukaran pelaksanaan pembangunan dan sewa alat bantu saat pelaksanaan pembangunan. Biaya erection untuk tower SST adalah Rp 1.700/kg. Biaya erection untuk tower monopole adalah Rp 2.000/kg. Analisis biaya mobilitas material dihitung dengan harga satuan per kg dari struktur atas. Biaya ini salah satunya dipengaruhi dari tingkat kesukaran mobilitas material dan mobilitas alat bantu yang digunakan. Biaya mobilitas untuk tower SST adalah Rp 1.000/kg. Biaya mobilitas untuk tower monopole adalah Rp 1.500/kg. Total biaya pelaksanaan didapat dari penjumlahan biaya dari keempat aspek untuk masing-masing tipe tower. Tabel 6 menjelaskan analisis perhitungan total biaya pelaksanaan. Tabel 6 Analisis total biaya pelaksanaan tower. Tipe Tower
Total berat (kg)
Biaya durasi & pekerja (Rp)
Biaya erection (Rp)
SST kaki 4
4077.8
1,440,000
SST kaki 3
3266.8
1,440,000
5,553,560
3,266,800
10,260,360
Monopole
6377.2
2,160,000
12,754,400
9,565,800
24,480,200
6,932,260
Biaya mobilisasi (Rp)
Total Biaya (Rp)
4,077,800
12,450,060
SST kaki 4 SST kaki 3 Monopole
Struktur Atas
Berat (kg) 4077.8 3266.8 6377.2
Biaya (Rp) 85,226,020 68,276,120 133,283,480
Biaya Pelaksanaan (Rp) 12,450,060 10,260,360 24,480,200
Total Biaya (Rp) 97,676,080 78,536,480 157,763,680
Struktur tower yang paling efisien digunakan pada ketinggian 40m adalah struktur tower SST kaki 3, hal ini dikarenakan oleh 2 hal diantarnya: 1. Struktur SST kaki 3 memiliki berat struktur atas yang paling ringan, hal ini dikarenakan jumlah face dan leg yang digunakan lebih sedikit dibandingkan SST kaki 4 dan profilnya lebih ringan dibanding monopole. Prosentase perbandingannya adalah SST kaki 4 lebih berat 25% dan Monopole lebih berat 95% dibanding SST kaki 3. 2. Biaya pelaksanaan pembanguna tower SST kaki 3 paling murah dikarenakan volume pekerjaan yang paling kecil, durasi pengerjaan yang singkat dibanding monopole, tidak perlunya menggunakan alat berat mobile crane ketika pelaksanaan, dan mobilitas material yang mudah ke lokasi pembangunan. Prosentase perbandingannya adalah SST kaki 4 lebih mahal 24% dan Monopole lebih mahal 101% dibanding SST kaki 3.
VI. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada dosen pembimbing tugas akhir ini atas bimbingan, bantuan moril, dan ide yang diberikan dosen pembimbing untuk penyelasaian tugas akhir ini. Terima kasih juga karena dosen pembimbing telah memberikan izin untuk disidangkannya karya tulis ini. VII. DAFTAR PUSTAKA
Dua kriteria yang digunakan untuk perbandinga tiga tipe tower adalah biaya struktur atas dan biaya pelaksanaan pembangunan tower. Harga satuan untuk profil baja struktural menurut survey wawancara di kontraktor pelaksana diasumsi Rp 20.900/kg. Harga tersebut sudah termasuk proses galvanisasi profil untuk mencegah proses perkaratan. Tabel 7 menjelaskan perbandingan total ketiga tipe tower. Tabel 7 Analisis perbandingan tiga tipe tower. Tipe Tower
V. KESIMPULAN
Prosentase perbandingan 124 100 201
Dari tabel 7 didapatkan bahwa total biaya tipe struktur SST kaki 3 adalah yang paling murah. Apabila dibandingkan dengan tipe struktur lainnya: SST kaki 4 24% lebih mahal dari SST kaki 3 Monopole 101% lebih mahal dari SST kaki 3
[1] AISC committee. 2010. Specification for Structural Steel Building, ANSI/AISC 360-10. USA : AISC. [2] AISC committee. 2010. AISC Design Example v14. USA: AISC. [3] Arjanggi, Sony. Studi Perbandingan Tower BTS Tipe SST Kaki 4, SST Kaki 3, dan Monopole dengan Ketinggian 40m yang Paling Efisien (Tugas Akhir). Surabaya : ITS. [4] Engineering Department of EIA. 1996. Structural Standards for Steel Antenna Towers and Antenna Supporting Structures (TIA/EIA-222-F). USA: EIA. [5] Engineering System (EEC) limited. 2008. MStower V6 User’s Manual. England : Engineering System (EEC) limited. [6] Gunawan, Rudy dan Morisco. 1988. Tabel Profil Konstruksi Baja. Yogyakarta : Kanisius. [7] Sumargo, dkk. Analisa Respon Struktur Menara Pemancar Tipe “Monopole“ 120 M Akibat Beban Angin Rencana dengan Periode Ulang 10 Tahunan di Stasiun Badan Meteorologi dan Geofisika Semarang. Paper publication.
