BAB III METODOLOGI PERANCANGAN DIAGRAM ALIR ANALISA DAN DESAIN TOWER TRANSMISI

(1)

BAB III

METODOLOGI PERANCANGAN

3.1 DIAGRAM ALIR ANALISA DAN DESAIN TOWER TRANSMISI

LISTRIK 150 kV (SUTT)

START ANALISIS.

ANALISIS DAN DESAIN AWAL STRUKTUR ATAS TOWER TRANSMISI 150 kV :

 MODELING

 INPUT DATA MATERIAL  INPUT BEBAN

 ANALISA GAYA BATANG 

CEK DESAIN OPTIMUM (EFFESIEN) STRUKTUR ATAS.

 PERBANDINGAN DENGAN PROYEK JARINGAN JAKARTA – BANDUNG SELATAN.

TIDAK

YA

HASIL ANALISIS AKHIR STRUKTUR ATAS TOWER TRANSMISI 150 Kv.

 DENGAN TYPE TOWER YANG SAMA DAN

(2)

Start analisis merupakan langkah awal dari analisa dan desain struktur tower transmisi listrik 150 kV. Dalam langkah awal ini penulis akan menganalisa dan mendesain dengan mempertimbangkan berbagai peraturan yang ada.

B. ANALISA DAN DESAIN AWAL DESAIN ALTERNATIF TOWER

TRANSMISI LISTRIK 150 kV.

- Modeling

Modeling disini adalah penulis akan mendesain geometri suatu rangka tower sesuai dengan standart dan ketentuan yang diberlakukan pada PT. PLN Persero dan pada modeling ini juga penulis akan dibantu dengan program MS-Tower V6. dengan program MS-MS-Tower pekerjaan desain akan dapat lebih mudah diselesaikan.

- Input Data Material

Setelah proses modeling selesai maka langkah selanjutnya adalah input data material, yaitu kita akan menginput dimensi dan mutu baja siku dari setiap bagian rangka tower.

- Input Beban

Setelah modeling dan input data material selesai maka langkah berikutnya adalah penginputan beban, beban-beban yang akan penulis masukan adalah beban angin, beban konduktor dan beban isolator.

(3)

- Analisa Gaya Batang

Pada proses ini penulis akan mengecek gaya-gaya yang bekerja pada setiap rangka tower, bagian-bagian mana yang menjadi batang tarik dan batang tekan, proses ini sudah dilakukan oleh program MS-Tower.

- Cek Kekuatan Batang

Proses ini adalah proses terakhir dari sebuah desain tower transmisi listrik, setelah semua proses dilalui maka proses ini adalah yang paling menentukan. Pada bagian ini kita akan mengetahui apakah desain yang sudah kita buat kuat atau tidak terhadap beban yang bekerja pada tower transmisi yang kita desain. Pengecekan dilakukan secara manual dengan metode LRFD.

C. CEK DESAIN (OPTIMUM/EFESIEN)

Setelah semua tahap desain kita lakukan dan rangka tower transmisi dianggap kuat, maka langkah selanjutnya adalah Cek dengan desain dengan desain yang sudah pernah ada yaitu proyek Jaringan Jakarta – Bandung Selatan. Desain yang dibuat kali ini harus lebih efesien dari segi berat struktur yang sudah ada yang artinya desain ini harus lebih murah dari desain sebelumnya.

D. HASIL ANALISA AKHIR STRUKTUR ATAS TOWER

TRANSMISI 150 Kv.

Dengan tipe tower yang sama (suspension/AA, 2 sirkuit) dan pembebanan yang sama maka didapat hasil yang lebih optimum (efesien).

(4)

b. Tower Transmisi 150 kV (SUTT).

c. Tower tipe AA / Suspension 2 Sirkuit. Ekstensi 12M. d. Tinggi tower 46.060 m

3.3.2 SUMMARY BERAT STRUKTUR EKSISTING

PROYEK JARINGAN JAKARTA – BANDUNG SELATAN

(5)

3.3.3 SUMMARY BERAT STRUKTUR DESAIN ALTERNATIF TOWER TRANSMISI 150 kV

(6)

(7)

3.4 METODOLOGI ANALISA DAN DESAIN TOWER TRANSMISI LISTRIK 150 Kv.

3.4.1 Data – data Struktur Desain Alternatif a. Proyek Jaringan Jakarta – Bandung Selatan. b. Tower Transmisi 150 kV (SUTT).

c. Tower tipe AA / Suspension 2 Sirkuit. Ekstensi 12M. d. Tinggi tower 46.060 m

3.4.2 Modeling / Pemodelan Struktur Tower

Pada pembahasan ini penulis melakukan pemodelan struktur tower dibantu dengan program komputer yaitu program Ms-tower, dengan program ini pekerjaan pemodelan dapat lebih mudah dikerjakan. Dalam pemodelan ini penulis membagi menjadi beberapa bagian struktur tower sebelum menjadi sebuah struktur tower yang utuh. Adapun bagian-bagian struktur tower tersebut adalah sebagai berikut :

(8)

Gambar 3.1 Struktur (modeling alternative) Tower Transmisi listrik 150kV Tipe Suspension / AA. Ekstensi 12M

Struktur Body Tengah

Struktur Body Bawah

Struktur crossarm / lengan isolator & konduktor “Phase S”

Struktur crossarm / lengan isolator & konduktor “Phase T”

(9)

3.4.2.1 Modeling Struktur Eearth Wire

Bagian ini berada pada struktur paling atas (lihat gambar 3.1) dan berfungsi sebagai struktur penahan jalur earth wire (kawat grounding) dari satu tower ke tower yang lainnya. Berikut adalah pemodelan alternatif struktur earth wire.

Gambar 3.2 Tampak Atas Modeling Alternatif Struktur earthwire

Gambar 3.3 Tampak Depan Modeling Alternatif Struktur earthwire

Gambar 3.4 Tampak Samping Modeling Alternatif Struktur earthwire

(10)

Gambar 3.5 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur earthwire 3.4.2.2 Modeling Struktur crossarm / lengan konduktor & isolator

Bagian ini berada pada struktur bagian atas tepatnya dibawah struktur earthwire (lihat gambar 3.1) dan berfungsi sebagai tempat bergantungnya isolator dan bergantungnya kawat konduktor yang menyambungkan antara satu tower dengan tower lainnya. Pada bagian ini crossarm di buat menjadi 3 struktur yaitu untuk Phase “R”, Phase “S”, Phase “T”. Berikut adalah pemodelan alternative struktur crossarm / lengan konduktor & isolator :

Gambar 3.6 Tampak Atas Modeling Alternatif Struktur Crossarm Phase R, S, T

(11)

Gambar 3.7 Tampak Depan Modeling Alternatif Struktur Crossarm Phase R dan S

Gambar 3.8 Tampak Samping Modeling Alternatif Struktur Crossarm Phase R dan S

Gambar 3.9 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Crossarm Phase R dan S

(12)

Gambar 3.10 Tampak Depan Modeling Alternatif Struktur Crossarm Phase T

Gambar 3.11 Tampak Samping Modeling Alternatif Struktur Crossarm Phase T

Gambar 3.12 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Crossarm Phase T

(13)

3.4.2.3 Modeling Struktur Body Tower

Bagian ini merupakan struktur utama didalam sebuah bangunan konstruksi tower karena bagian ini berfungsi sebagai pendukung dari struktur earthwire dan crossarm (konduktor dan isolator). Struktur ini penulis bagi menjadi 3 bagian yaitu struktur body atas, tengah dan bawah. Berikut adalah pemodelan struktur body tower atas, tengah dan bawah.

Gambar 3.13 Tampak Atas Modeling Alternatif Struktur Body Atas

(14)

Gambar 3.15 Tampak Samping Modeling Alternatif Struktur Body Atas

(15)

Gambar 3.17 Tampak Atas Modeling Alternatif Struktur Body Tengah

Gambar 3.18 Tampak Depan Modeling Alternatif Struktur Body Tengah

(16)

Gambar 3.20 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Body Tegah

Untuk pemodelan pada body bawah penulis akan membaginya lagi menjadi beberapa bagian, dikarenakan pada struktur body bawah ini lebih kompleks maka penulis membaginya lagi menjadi beberapa bagian agar setiap bagiannya penulis dapat tampilkan menjadi lebih detail. Berikut penulis membaginya menjadi beberapa bagian :

A. Body 1

(17)

Gambar 3.22 Tampak Depan dan Samping Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Body 1)

(18)

Gambar 3.23 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Body 1)

B. Body 2

(19)

(20)

Gambar 3.27 Tampak Atas Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Body 3)

(21)

Gambar 3.29 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Body 3)

D. Leg 0

(22)

Gambar 3.31 Tampak Depan dan Samping Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Leg 0)

(23)

E. Leg + 3

Gambar 3.33 Tampak Atas Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Leg + 3)

Gambar 3.34 Tampak Depan dan Samping Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Leg + 3)

(24)

Gambar 3.35 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Leg + 3)

F. Leg + 6

(25)

(26)

Gambar 3.39 Tampak Atas Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Leg + 9)

(27)

Gambar 3.41 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Leg + 9)

H. Leg + 12

(28)

Gambar 3.44 Detail 3D Modeling Alternatif Struktur Body Bawah (Leg + 12) Setelah pemodelan telah selesai dilakukan dimulai dari struktur earthwaire hingga body tower bagian bawah, maka langkah selanjutnya adalah menyatukan seluruh bagian struktur yang sudah didesain sehingga menjadi sebuah struktur tower yang utuh seperti gamar 3.1

Langkah berikutnya didalam mendesain sebuah struktur tower setelah pemodelan (modeling) adalah penginputan material yang akan digunakan.

(29)

3.4.3 Input Data Material

Input data material yang dimaksud pada pembahasan kali ini adalah memasukan jenis dan dimensi baja siku kedalam program Ms-Tower pada setiap rangka batang yang sudah didesain pada tahap pemodelan (modeling). Jenis (mutu baja) yang telah disetujui oleh PT. PLN Persero adalah baja jenis S235JR (standart) dan S355JR (mutu tinggi “H”), Sedangkan untuk dimensi baja yang digunakan dari yang terkecil ukuran L45*45 hingga yang terbesar L100*8H.

Penginputan data material yang dilakukan didalam program MS-Tower harus mengacu pada gambar desain alternatif pada lampiran 2.

Setelah proses penginputan data material langkah berikutnya adalah penginputan beban – beban yang harus diterima oleh tower transmisi.

(30)

3.4.4.1 PERHITUNGAN BEBAN A. TIPE TOWER 150 kV

Tipe Tower = AA

Sudut Deviasi = 0 - 3 derajat

Tipe = Suspension

B. Tekanan Angin

Konduktor dan Kabel Grounding = 0.392 kN/m2 (Spec PLN)

Insulator = 0.589 kN/m2 _{(Spec PLN)}

Besi Tower = 1.177 kN/m2 _{(Spec PLN)}

C. Konduktor

Tipe = HAWKACSR

Berat Konduktor = 0.00958 kN/m (Spec Suplier)

Nominal Diameter (1 Konduktor) = 0.02178 m (Spec Suplier)

Jumlah Konduktor = 2

Max. Tegangan Tarik = 23.536 kN Satu Phase

(Spec Suplier) Insulator

Jumlah Insulator = 12

Berat+Aksesoris = 1.030 kN (Spec Suplier)

Tebal = 0.260 m (Spec Suplier)

Panjang = 1.900 m (Spec Suplier)

Beban Angin Pada Insulator Beban Angin Arah Dalam

(Longitudinal) = Tek. Angin Insulator x Tebal Insulator xPanjang Insulator

= 0.2910 kN

Beban Angin Arah Luar (Transversal) = Tek. Angin Insulator x Tebal Insulator x_{Panjang Insulator}

(31)

D. Grounding

Tipe = GSW55

Berat = 0.00438 kN/m (Spec Suplier)

Nominal Diameter (1 Konduktor) = 0.0096 m (Spec Suplier)

Berat Aksesoris = 0.0491 kN (Spec Suplier)

Max. Tegangan Tarik = 14.71 kN Satu Phase

(Spec Suplier) E. Asumsi Rentangan

Kondisi Normal =

Rentangan Dasar = 350 m (Spec PLN)

Rentangan diterpa Angin = 500 m (Spec PLN)

Panjang rentangan = 700 m

Kondisi Rusak / Putus =

Rentangan Dasar = 350 m (Spec PLN)

Rentangan diterpa Angin = 400 m (Spec PLN)

Panjang rentangan = 400 m (Spec PLN)

Faktor Reduksi

Konduktor = 60 % (Spec PLN)

Grounding = 100 % (Spec PLN)

F. SAFETY FACTOR

Kondisi Normal = 1.5 (Spec PLN)

Kondisi Rusak = 1.1 (Spec PLN)

G. PERHITUNGAN BEBAN YANG TERJADI AKIBAT KONDUKTOR DANINSOLATOR

Tipe Tower AA

Tipe konduktor ACSR HAWK G.1 BEBAN VERTICAL

KONDISI NORMAL

Beban Berat Konduktor = Jumlah Konduktor x Panjang Rentangan x Berat Konduktor = 2 x 700 x 0.0096 = 13.412 kN

Berat Insulator = = 1.030 kN

Total = 14.442 kN

KONDISI RUSAK/PUTUS

Beban Berat Konduktor = Jumlah Konduktor x Panjang Rentangan x Berat Konduktor = 2 x 400 x 0.0096 = 7.664 kN

Berat Insulator = = 1.030 kN

(32)

Deviasi = 2 x sin 1.5 x 23.536 = 1.2322 kN Total = 10.061 kN

KONDISI RUSAK/PUTUS

Angin pada konduktor = Jum. konduktor x Rentangan diterpa Angin x Tek. Angin x Dia. Konduktor = 2 x 400 x 0.39 x 0.02178 = 6.8302 kN

Angin pada insulator = = 0.2910 kN

Angin akibat sudut = Jumlah Konduktor x Sin 1.5 x Max. Tegangan Tarik

Deviasi = 1 x sin 1.5 x 23.536 = 0.6161 kN

Total = 7.7373 kN G.3 Beban Arah

Dalam = Faktor Reduksi x Max. Tegangan Tarik

= 60 % x 23.536 = 14.122 kN

H. PERHITUNGAN BEBAN YANG TERJADI AKIBAT KABEL GROUNDING + AKSESORIS

Tipe Tower AA

GSW 55 Tipe Grounding

H.1 BEBAN VERTICAL

KONDISI NORMAL

Beban Berat grounding = Jumlah Kabel grounding x Panj. Rentangan x Berat_{Kabel Grounding} = 1 x 700 x 0.0044 = 3.066 kN

Berat Aksesoris = = 0.049 kN

Total = 3.1151 kN

Beban Berat grounding = Jumlah Kabel grounding x Panj. Rentangan x Berat_{Kabel Grounding} = 1 x 400 x 0.0044 = 1.752 kN

Berat Aksesoris = = 0.049 kN

(33)

H.2 BEBAN HORISONTAL

KONDISI NORMMAL

Angin pada grounding = Jumlah kabel grounding x Rentangan diterpa Angin x Tekanan_{Angin x Diameter Kabel Grounding} = 1 x 500 x 0.392 x 0.00960 = 1.8816 kN

Angin pada aksesoris = = 0.0000 kN

Angin akibat sudut = Jumlah Kabel Grounding x Sin 1.5 x Max. Tegangan Tarik

Deviasi = 2 x sin 1.5 x 14.71 = 0.7701 kN

Total = 2.6517 kN

Angin pada grounding = Jumlah kabel grounding x Rentangan diterpa Angin x Tekanan_{Angin x Diameter Kabel Grounding} = 1 x 400 x 0.39 x 0.00960 = 1.5053 kN

Angin pada aksesoris = = 0.0000 kN

Angin akibat sudut = Jumlah Kabel Grounding x Sin 1.5 x Max. Tegangan Tarik

Deviasi = 1 x sin 1.5 x 14.71 = 0.3851 kN

Total = 1.8903 kN H.3 Beban arah dalam = Faktor Reduksi x Max. Tegangan Tarik

= 100 % x 14.71 = 14.71 kN

3.4.4.2 PENGGAMBARAN PEMBEBANAN PADA TOWER TRANSMISI 150 kV AA4 (LOADING TREE).

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

3.4.5 ANALISA GAYA BATANG

Setelah semua proses dimulai dari Modeling, input data material dan input pembebanan yang dilakukan melalui program MS-Tower tahap berikutnya adalah Running Program Ms-Tower yang pada pembahasan ini didapat output gaya-gaya batang yang bekerja dan besarnya gaya.

Untuk hasil output gaya batang dengan running Ms-Tower dapat dilihat pada Lampiran 2.

3.4.6 CEK KEKUATAN BATANG

Pada pembahasan ini penulis akan melakukan cek ulang kekuatan batang secara manual dengan menggunakan metode LRFD.

Hasil perhitungan cek ulang akan penulis paparkan didalam BAB IV dengan menggunakan rumus LRFD sebagai berikut :

3.4.6.1 Cek Keuatan Pada Batang Tarik

Batang tarik banyak dijumpai dalam banyak struktur baja, seperti struktur-struktur jembatan, rangka atap, menara transmisi, ikatan angin, dan lain sebagainya. Batang tarik ini sangat efektif dalam memikul beban. Batang ini dapat terdiri dari profil tunggal ataupun profil tersusun.

Adapun syarat desain batang tarik harus memenuhi kriteria sebagai berikut:

(42)

3.4.6.2 Batang Tekan

Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI 03-1729-2002, Pasal 9.1 harus memenuhi:

(43)

Komponen struktur tekan harus memenuhi syarat kelangsingan/kestabilan sebagai berikut :

... < 1

Komponen strukstur tekan juga harus memenuhi syarat kekakuan yaitu dengan menghitung defleksi (Perpanjangan atau perpendekan).

= Perpanjangan atau Perpendekan batang akibat beban yang diketahui. S . L

A . E 

(44)

E = Modulus Elastisitas Batang Dimana :

actual ≤limit.